FITOREMEDIACIJA: RŪŠYS, PRANAŠUMAI IR TRŪKUMAI - BIOLOGIJA - 2025

Fitoremediacja yra technologinių praktikos naudojant gyvenančius augalus ir su jais susiję mikroorganizmų aplinkos sanitarijos dirvožemio, vandens ir oro rinkinys.

Fitoremediacijos technologijos išnaudoja natūralų kai kurių augalų gebėjimą absorbuoti, sukoncentruoti ir metabolizuoti elementus ir cheminius junginius, esančius aplinkoje kaip teršalus. Augalai gali būti naudojami teršalams išgauti, imobilizuoti ir stabilizuoti, skaidyti ar lakinti.

1 pav. Fitoremedijacija lauke. Šaltinis: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Dirvožemis, paviršinis ir požeminis vanduo bei atmosfera gali būti užteršti dėl tam tikrų natūralių procesų, tokių kaip geologinė erozija, vulkaninis aktyvumas, be kita ko, taip pat dėl ​​žmogaus veiklos (pramonės, žemės ūkio, nuotekų, kasyba, statyba, transportavimas).

Pramoninės taršos ir nuotekos, atliekos, sprogmenys, agrocheminės medžiagos (trąšos, herbicidai, pesticidai), lietaus ar rūgščių nusėdimas, radioaktyviosios medžiagos, be kita ko, yra taršos veiksniai, atsirandantys dėl žmogaus veiklos.

Fitoremediacija iškyla kaip nebrangi, efektyvi, visuomenei priimtina technologija įvairių rūšių aplinkos užterštumui atstatyti.

Žodis „fitoremedijacija“ yra kilęs iš graikų kalbos „phyto“, reiškiančio gyvą augalą, ir iš lotynų kalbos „remediare“, kuris reiškia atstatyti pusiausvyrą; tai yra atkurti pusiausvyros būklę naudojant augalus.

Fitoremediacijos tipai

Fitoremediacijos technologijos grindžiamos augalų ir su jais susijusių mikroorganizmų fiziologiniais procesais, tokiais kaip mityba, fotosintezė, metabolizmas, evapotranspiracija.

Priklausomai nuo teršalų rūšies, teritorijos užteršimo laipsnio ir reikalingo pašalinimo ar nukenksminimo lygio, fitoremedikacijos metodai yra naudojami kaip teršalų sulaikymo mechanizmas (fitostabilizacijos metodai, rizofiltracija) arba pašalinimo mechanizmas (metodai). fitoekstrakcijos, fito skaidymo ir fitovolatiliacijos).

2 pav. Fitooremedikacijos tipai. Šaltinis: Townie (Arulnangai ir Xavier Dengra iš originalo .png plėtinio), iš „Wikimedia Commons“

Šie fitoremedikacijos metodai apima:

Fitodegradacija

Ši technika, dar vadinama fitotransformacija, susideda iš augalų, galinčių skaidyti jų absorbuotus teršalus, parinkimo ir naudojimo.

Fito skaidymosi metu specialūs fermentai, kuriuos turi kai kurie augalai, sukelia teršiančių junginių molekulių skilimą, paverčiant juos mažesnėmis, netoksiškomis ar mažiau toksiškomis molekulėmis.

Augalai taip pat gali mineralizuoti teršalus į paprastus, jiems tinkamus junginius, tokius kaip anglies dioksidas (CO ₂ ) ir vanduo (H ₂ O).

Šio tipo fermentų pavyzdžiai yra dehalogenazė ir oksigenazė; pirmasis skatina halogenų pašalinimą iš cheminių junginių, o antrasis - oksiduoja medžiagas.

Fito skilimas buvo naudojamas pašalinti tokius sprogmenis, kaip TNT (trinitrotoluenas), chloro organinius ir fosforinius organus, pesticidus, halogenintus angliavandenilius ir kitus teršalus.

Rhizoremediacija

Kai teršalai suskaidomi dėl augalų šaknyse gyvenančių mikroorganizmų, valymo technika vadinama rhoreoremedijacija.

Fitostabilizacija

Šis fitoremedikacijos būdas yra pagrįstas augalais, kurie absorbuoja teršalus ir imobilizuoja juos viduje.

Yra žinoma, kad šie augalai sumažina teršalų biologinį prieinamumą, nes šaknys gamina ir išskiria cheminius junginius, kurie inaktyvuoja toksines medžiagas absorbcijos, adsorbcijos ar kritulių ir kietėjimo mechanizmų dėka.

Tokiu būdu teršalų nebeįmanoma patekti į aplinką kitoms gyvoms būtybėms, užkertamas kelias jų migracijai į požeminius vandenis ir pasklidimui į didesnius dirvožemio plotus.

Kai kurie augalai, kurie buvo naudojami fitostabilizuojant, yra šie: Lupinus albus (kad būtų imobilizuotas arsenas, As ir kadmis, Cd), Hyparrhenia hirta (švino imobilizacija, Pb), Zygophyllum fabago (imobilizuojant cinką, Zn), Anthyllis Vulneraria (cinko imobilizacija). , švinas ir kadmis), „Deschampia cespitosa“ (švino, kadmio ir cinko imobilizavimas) ir „Cardaminopsis arenosa“ (švino, kadmio ir cinko imobilizacija).

Fitostimuliacija

Tokiu atveju naudojami augalai, skatinantys mikroorganizmų, kurie ardo teršalus, vystymąsi. Šie mikroorganizmai gyvena augalų šaknyse.

Fitoekstrakcija

Fitoekstrakcija, dar vadinama fitoakumuliacija ar fito sekvestracija, naudoja augalus ar dumblius, kad pašalintų teršalus iš dirvožemio ar vandens.

Po to, kai augalas ar dumbliai pasisavina iš vandens ar dirvožemio teršiančias chemines medžiagas ir juos kaupia, jie surenkami kaip biomasė ir paprastai sudeginami.

3 pav. Fitoremedijacija baseinuose, apleistos urano kasyklos reabilitacija. Portugalija. Šaltinis: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Pelenai dedami į specialias vietas ar apsaugos sąvartynus arba naudojami metalams atkurti. Ši paskutinė technika vadinama žoliškumu.

Labai kaupiantys augalai

Organizmai, galintys absorbuoti ypač didelius teršalų kiekius iš dirvožemio ir vandens, vadinami hiperakumuliatoriais.

Buvo pranešta apie arseno (As), švino (Pb), kobalto (Co), vario (Cu), mangano (Mn), nikelio (Ni), seleno (Se) ir cinko (Zn) hiperakumuliatorius.

Fitoekstrahavimas buvo atliktas naudojant augalus, tokius kaip Thlaspi caerulescens (kadmio, Cd ekstrahavimas), Vetiveria zizanoides (cinko, cm, Cd ir švino Pb ekstrahavimas), Brassica juncea (švino ekstrahavimas Pb) ir Pistia stratiotis (sidabro ekstrakcija). , gyvsidabrio Hg, nikelio Ni, švino Pb ir cinko Zn).

Fitofiltracija

Šis fitoremedikacijos būdas naudojamas požeminio ir paviršinio vandens nukenksminimui. Teršalus absorbuoja mikroorganizmai arba šaknys arba jie yra pritvirtinti (adsorbuoti) prie abiejų paviršių.

4 paveikslas. Šaknų augimas laboratorijoje skystoje terpėje. Šaltinis: pixabay.com

Fitofiltracijos metu augalai auginami hidroponiniais būdais, o kai šaknys gerai išsivysčiusios, augalai perkeliami į užterštus vandenis.

Kai kurie augalai, naudojami kaip fitofiltrai, yra: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda ir Polygonum punctatum.

Fitovolatiliacija

Ši technika veikia, kai augalų šaknys sugeria užterštą vandenį ir, išleisdamos lapus, į atmosferą išskiria teršalus, paverstus dujine ar lakia forma.

Žinomas augalų seleno (Se), Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus ir Chara canescens, fitovalantis poveikis ir Arabidopsis thaliana rūšių augalų gebėjimas pernešti gyvsidabrį (Hg).

Fitoremediacijos pranašumai

• Fitoremedikacijos metodų taikymas yra daug pigesnis nei įprastų dezaktyvavimo metodų įgyvendinimas.
• Fitoremediacijos technologijos yra efektyvios didelėse teritorijose, kuriose užteršta vidutiniškai.
• Taikant in situ dezaktyvavimo metodus, nebūtina gabenti užterštos terpės, tokiu būdu išvengiant teršalų pasklidimo vandenyje ar ore.
• Taikant fitoremediacijos technologijas galima atgauti vertingus metalus ir vandenį.
• Norint pritaikyti šias technologijas, reikalinga tik tradicinė žemės ūkio praktika; Nereikia nei specialių įrenginių, nei apmokytų personalo mokymų jo įgyvendinimui.
• Fitoremediacijos technologijos nenaudoja elektros energijos, taip pat neišskiria taršių šiltnamio efektą sukeliančių dujų.
• Tai technologijos, saugančios dirvožemį, vandenį ir atmosferą.
• Tai yra nukenksminimo metodai, darantys mažiausią poveikį aplinkai.

Trūkumai ir apribojimai

• Fitoremediacijos metodai gali turėti įtakos tik augalų šaknų užimamoje zonoje, tai yra ribotame plote ir gylyje.
• Fitoremedijacija nėra visiškai efektyvi užkertant kelią teršalų išplovimui ar patekimui į požeminius vandenis.
• Fitoremediacijos metodai yra lėti nukenksminimo metodai, nes jiems reikia laukimo laiko augalų ir su jais susijusių mikroorganizmų augimui.
• Šių metodų naudojamų augalų augimui ir išgyvenimui įtakos turi teršalų toksiškumo laipsnis.
• Fitoremediacijos metodų taikymas gali turėti neigiamos įtakos ekosistemoms, kuriose jos įgyvendinamos, dėl augalų kaupimosi teršalais, kurie vėliau gali patekti į maisto grandines per pirminius ir antrinius vartotojus.

Nuorodos

1. „Carpena RO“ ir MP Bernal. 2007. Fitoremedijacijos priemonės: fitotechnologijos dirvožemiui atkurti. Ekosistemos 16 (2). Gegužė.
2. Aplinkos apsaugos agentūra (EPA-600-R-99-107). 2000. Įvadas į fitoremedijaciją.
3. Gerhardtas KE, „Huang XD“, „Glick BR“, „Greenberg BM“. 2008. Organinių dirvožemio teršalų fitoremedikacija ir rizorizacija: potencialas ir iššūkiai. Augalų mokslas. TIKRINTI LAIKAI
4. „Ghosh M“ ir „Singh SP“. 2005. Sunkiųjų metalų fitoremedikacijos ir jų šalutinių produktų panaudojimo apžvalga. Taikomoji ekologija ir aplinkos tyrimai. 3 (1): 1-18.
5. Wang, L., Ji, B., Hu, Y., Liu, R., & Sun, W. (2017). Kasyklų atliekų fitoremedikacijos in situ apžvalga. „Chemosphere“, 184, 594–600. doi: 10.1016 / j.chemosphere.2017.06.025