FITOREMEDIĀCIJA: VEIDI, PRIEKŠROCĪBAS UN TRŪKUMI - BIOLOĢIJA - 2025

Fitoatveseļošanas ir komplekts tehnoloģisko procesu izstrāde, izmantojot dzīvojošos augus un to saistīto mikroorganismu vides sanitāriju augsnes, ūdens un gaisa.

Fitorehabilitācijas tehnoloģijas izmanto dažu augu dabisko spēju absorbēt, koncentrēt un metabolizēt elementus un ķīmiskos savienojumus, kas atrodas vidē kā piesārņotāji. Augus var izmantot piesārņotāju ekstrahēšanai, imobilizēšanai un stabilizēšanai, sadalīšanai vai iztvaikošanai.

1. attēls. Fitoremediācija laukā. Avots .: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Augsne, virszemes un gruntsūdeņi, kā arī atmosfēra var būt piesārņota dažu dabisku procesu rezultātā, piemēram, ģeoloģiskā erozija, cita starpā vulkāniska aktivitāte, kā arī cilvēku darbību (rūpniecisko, lauksaimniecības, notekūdeņu, ieguves rūpniecība, celtniecība, transportēšana).

Rūpnieciskās emisijas un notekūdeņi, atkritumu materiāli, sprāgstvielas, agroķīmiskās vielas (mēslojumi, herbicīdi, pesticīdi), nokrišņu vai skābju nogulsnes, radioaktīvie materiāli, cita starpā, ir piesārņojuma faktori, kas rodas cilvēku darbības rezultātā.

Fitoremediācija parādās kā lēta, efektīva, sabiedrībā akceptēta tehnoloģija dažādu veidu vides piesārņojuma borremediācijai.

Vārds "fitoremediācija" nāk no grieķu valodas "fito", kas nozīmē dzīvu augu, un no latīņu valodas "remediare", kas nozīmē atjaunot līdzsvaru; tas ir, atgūt līdzsvara stāvokli, izmantojot augus.

Fitoremedicācijas veidi

Fitoremediācijas tehnoloģiju pamatā cita starpā ir augu un ar tiem saistīto mikroorganismu fizioloģiskie procesi, piemēram, uzturs, fotosintēze, metabolisms, iztvaicēšana.

Atkarībā no piesārņojošās vielas veida, vietas piesārņojuma pakāpes un nepieciešamās atdalīšanas vai attīrīšanas pakāpes, fitoremediācijas metodes izmanto kā piesārņotāju ierobežošanas mehānismu (fitostabilizācijas metodes, rizofiltrēšana) vai kā noņemšanas mehānismu (metodes) fitoekstrakcijas, fitodegradācijas un fitovolatēšanas).

2. attēls. Fitoremediācijas veidi. Avots: Townie (Arulnangai & Xavier Dengra no oriģināla .png paplašinājumā), no Wikimedia Commons

Šīs fitoremediācijas metodes ietver:

Fitodegradācija

Šis paņēmiens, ko sauc arī par fitotransformāciju, sastāv no tādu augu atlases un izmantošanas, kuri spēj sadalīt absorbētos piesārņotājus.

Fitodegradācijas laikā īpašie fermenti, kas ir dažiem augiem, izraisa piesārņojošo savienojumu molekulu sadalīšanos, pārveidojot tos mazākās, netoksiskās vai mazāk toksiskās molekulās.

Augi var arī mineralizēt piesārņotājus vienkāršos, pielīdzināmos savienojumos, piemēram, oglekļa dioksīdā (CO ₂ ) un ūdenī (H ₂ O).

Šāda veida fermentu piemēri ir dehalogenāze un oksigenāze; pirmais veicina halogēnu atdalīšanu no ķīmiskiem savienojumiem, bet otrais oksidē vielas.

Fitodegradācija ir izmantota, lai citu piesārņotāju starpā noņemtu sprāgstvielas, piemēram, TNT (trinitrotoluolu), hlora organiskos un fosfātu organiskos pesticīdus, halogenētus ogļūdeņražus.

Rhizoremediācija

Ja piesārņotāju sadalīšanos rada mikroorganismi, kas dzīvo augu saknēs, sanācijas paņēmienu sauc par rhoreoremediāciju.

Fitostabilizācija

Šis fitoremediācijas veids balstās uz augiem, kas absorbē piesārņotājus un imobilizē tos iekšpusē.

Ir zināms, ka šie augi samazina piesārņotāju bioloģisko pieejamību, ražojot un saknēm izdalot ķīmiskus savienojumus, kas inaktivē toksiskas vielas ar absorbcijas, adsorbcijas vai nokrišņu-sacietēšanas mehānismu palīdzību.

Tādā veidā piesārņotāji vidē vairs nav pieejami citām dzīvām būtnēm, tiek novērsta to migrācija uz gruntsūdeņiem un izplatīšanās lielākās augsnes zonās.

Daži augi, kas izmantoti fitostabilizācijā, ir: Lupinus albus (lai imobilizētu arsēnu, As un kadmiju, Cd), Hyparrhenia hirta (svina, Pb imobilizācija), Zygophyllum fabago (cinka imobilizācija, Zn), Anthyllis Vulneraria (cinka imobilizācija). , svina un kadmija), Deschampia cespitosa (svina, kadmija un cinka imobilizācija) un Cardaminopsis arenosa (svina, kadmija un cinka imobilizācija).

Fitostimulācija

Šajā gadījumā tiek izmantoti augi, kas stimulē mikroorganismu attīstību, kas noārda piesārņotājus. Šie mikroorganismi dzīvo augu saknēs.

Fitoekstrakcija

Fitoekstrakcijā, ko sauc arī par fitoakumulāciju vai fitoekvestēšanu, augus vai aļģes izmanto, lai piesārņotājus noņemtu no augsnes vai ūdens.

Pēc tam, kad augs vai aļģes ir absorbējuši piesārņojošās ķīmiskās vielas no ūdens vai augsnes un tās ir uzkrājuši, tos novāc kā biomasu un parasti sadedzina.

3. attēls. Fitoremediācija baseinos, pamestu urāna raktuvju rehabilitācija. Portugāle. Avots: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Pelni tiek novietoti īpašās vietās vai drošības izgāztuvēs vai tiek izmantoti metālu reģenerācijai. Šo pēdējo paņēmienu sauc par herbalismu.

Augsti uzkrājoši augi

Organismi, kas spēj absorbēt ārkārtīgi lielu piesārņotāju daudzumu no augsnes un ūdens, tiek saukti par hiperakumulatoriem.

Ir ziņots par arsēna (As), svina (Pb), kobalta (Co), vara (Cu), mangāna (Mn), niķeļa (Ni), selēna (Se) un cinka (Zn) hiperakumulatoriem.

Metālu fitoekstrakcija tika veikta ar tādiem augiem kā Thlaspi caerulescens (kadmija, Cd ekstrakcija), Vetiveria zizanoides (cinka ekstrakcija cn, kadmija Cd un svina Pb), Brassica juncea (svina ieguve Pb) un Pistia stratiotis (sudraba ekstrakcija Ag , dzīvsudrabs Hg, niķelis Ni, svins Pb un cinks Zn), cita starpā.

Fitofiltrācija

Šis fitoremediācijas veids tiek izmantots gruntsūdeņu un virszemes ūdeņu attīrīšanā. Piesārņotājus absorbē mikroorganismi vai saknes, vai arī tie ir piestiprināti (adsorbēti) uz abu virsmām.

4. attēls. Sakņu augšana laboratorijā šķidrā vidē. Avots: pixabay.com

Fitofiltrācijā augus audzē ar hidroponiskām metodēm, un, kad sakne ir labi attīstīta, augi tiek pārvesti uz piesārņotiem ūdeņiem.

Daži augi, kurus izmanto kā fitofiltrus, ir: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda un Polygonum punctatum.

Fitovolatilizācija

Šis paņēmiens darbojas, kad augu saknes absorbē piesārņotu ūdeni un caur lapām izplūst no atmosfēras piesārņotājus, kas pārveidoti gāzveida vai gaistošā formā atmosfērā.

Ir zināma augu selēna (Se), Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus un Chara canescens, fitovolatilējošā darbība, kā arī spēja pārnest dzīvsudrabu (Hg) augu sugām Arabidopsis thaliana.

Fitoremedicācijas priekšrocības

• Fitoremediācijas metožu pielietošana ir daudz lētāka nekā parasto dekontaminācijas metožu ieviešana.
• Fitoremediācijas tehnoloģijas tiek efektīvi piemērotas lielās platībās ar vidēju piesārņojuma līmeni.
• Tā kā in situ dekontaminācijas tehnika nav nepieciešama, piesārņotā vide nav jāpārvadā, tādējādi izvairoties no piesārņotāju izkliedes ūdenī vai gaisā.
• Fitoremedicācijas tehnoloģiju izmantošana ļauj atgūt vērtīgos metālus un ūdeni.
• Lai izmantotu šīs tehnoloģijas, ir nepieciešama tikai tradicionālā lauksaimniecības prakse; Īpaša aprīkojuma celtniecība nav nepieciešama, kā arī apmācīts personāls nav jāapmāca tā ieviešanai.
• Fitorehabilitācijas tehnoloģijas neizmanto elektroenerģiju, kā arī nerada piesārņojošas siltumnīcefekta gāzu emisijas.
• Tās ir tehnoloģijas, kas saglabā augsni, ūdeni un atmosfēru.
• Tās ir dekontaminācijas metodes ar viszemāko ietekmi uz vidi.

Trūkumi un ierobežojumi

• Fitoremediācijas paņēmieni var ietekmēt tikai zonu, ko aizņem augu saknes, tas ir, ierobežotā platībā un dziļumā.
• Fitoremedicācija nav pilnībā efektīva, lai novērstu piesārņotāju izskalošanos vai perkolāciju gruntsūdeņos.
• Fitoremediācijas metodes ir lēnas dekontaminācijas metodes, jo tām ir nepieciešams nogaidīšanas laiks augu un ar tiem saistīto mikroorganismu augšanai.
• Šajos paņēmienos izmantoto augu augšanu un izdzīvošanu ietekmē piesārņotāju toksicitātes pakāpe.
• Fitoremedicācijas metožu piemērošanai var būt negatīva ietekme uz ekosistēmām, kurās tās tiek ieviestas, pateicoties augu piesārņotāju bioakumulācijai, kas pēc tam primārajiem un sekundārajiem patērētājiem var nonākt barības ķēdēs.

Atsauces

1. Carpena RO un Bernal MP. 2007. Fitoremedicācijas atslēgas: fitotehnoloģijas augsnes atjaunošanai. Ekosistēmas 16 (2). Maijā.
2. Vides aizsardzības aģentūra (EPA-600-R-99-107). 2000. Ievads fitoremediācijā.
3. Gerhards KE, Huangs XD, Gliks BR, Grīnbergs BM. 2008. Organisko augsnes piesārņotāju fitoremediācija un rhoremedimedācija: potenciāls un problēmas. Augu zinātne. NEKUSTAMĀS ATVAĻINĀJUMI
4. Ghosh M un Singh SP. 2005. Smago metālu fitoremediācijas un to blakusproduktu utilizācijas pārskats. Lietišķā ekoloģija un vides pētījumi. 3 (1): 1-18.
5. Vangs, L., Ji, B., Hu, Y., Liu, R., & Sun, W. (2017). Pārskats par raktuvju atlieku in situ fitoremedicāciju. Chemosphere, 184, 594–600. doi: 10.1016 / j.chemosphere.2017.06.025