Виды фиторемедиации, преимущества и недостатки

фиторемедиация это набор технологических приемов, которые используют живые растения и связанные с ними микроорганизмы для экологической очистки почвы, воды и воздуха.

Технологии фиторемедиации используют естественную способность некоторых растений поглощать, концентрировать и метаболизировать элементы и химические соединения, которые присутствуют в окружающей среде в качестве загрязнителей. Растения могут быть использованы для извлечения, иммобилизации и стабилизации, деградации или улетучивания загрязняющих веществ..

Почва, поверхностные и подземные воды, а также атмосфера могут быть загрязнены в результате некоторых природных процессов, таких как, например, геологическая эрозия, вулканическая активность, а также в результате воздействия деятельности человека (промышленных, сельскохозяйственных, сточных вод, добыча полезных ископаемых, строительство, транспортировка).

Выбросы и промышленные стоки, отходы, взрывчатые вещества, агрохимикаты (удобрения, гербициды, пестициды), осадки в виде дождя или кислоты, радиоактивные материалы, среди многих других, являются факторами загрязнения в результате деятельности человека..

Фиторемедиация становится экономически эффективной, общепринятой технологией для устранения различных видов загрязнения окружающей среды..

Слово "фиторемедиация" происходит от греческого "фито ", что означает живое растение, а латыньРемедиаре " что значит восстановить баланс; то есть восстановить состояние равновесия с помощью растений.

индекс

• 1 Виды фиторемедиации
  • 1.1 Фитодеградация
  • 1.2 Ризорремедиация
  • 1.3 Фитостабилизация
  • 1.4 Фитостимуляция
  • 1.5 Фитоэкстракция
  • 1.6 Гипераккумуляционные растения
  • 1.7 Фитофильтрация
  • 1.8 Фитоволатилизация
• 2 Преимущества фиторемедиации
• 3 Недостатки и ограничения
• 4 Ссылки

Типы фиторемедиации

Технологии фиторемедиации основаны на физиологических процессах растений и связанных с ними микроорганизмов, таких как питание, фотосинтез, обмен веществ, эвапотранспирация и другие..

В зависимости от типа загрязнителя, степени загрязнения участка и необходимого уровня удаления или дезактивации, методы фиторемедиации используются в качестве механизма сдерживания загрязнений (методы фитостабилизации, ризофильтрации) или в качестве механизма для устранения (методы фитоэкстракция, фитодеградация и фитоволатилизация).

Среди этих методов фиторемедиации:

phytodegradation

Этот метод, также называемый фитотрансформацией, состоит в отборе и использовании растений, способных разлагать поглощенные загрязнители..

При фитодеградации специальные ферменты, которыми обладают некоторые растения, вызывают распад молекул загрязняющих веществ, превращая их в более мелкие, нетоксичные или менее токсичные молекулы..

Растения также могут минерализовать загрязняющие вещества в простые, усваиваемые соединения, такие как углекислый газ (СО)₂) и вода (H₂O).

Примерами ферментов этого типа являются дегалогеназы и оксигеназы; первый способствует удалению галогенов из химических соединений, а второй окисляет вещества.

Фитодеградация использовалась при удалении взрывчатых веществ, таких как тротил (тринитротолуол), хлорорганические и фосфорорганические пестициды, галогенированные углеводороды, среди других загрязняющих веществ.

Rizorremediación

Когда деградация загрязняющих веществ происходит под действием микроорганизмов, которые живут в корнях растений, метод восстановления называется ризоремедиацией..

phytostabilization

Этот тип фиторемедиации основан на растениях, которые поглощают загрязняющие вещества и обездвиживают их внутри.

Известно, что эти растения снижают биодоступность загрязняющих веществ за счет выработки и выведения корнями химических соединений, которые инактивируют токсичные вещества с помощью механизмов абсорбции, адсорбции или осаждения-отверждения..

Таким образом, загрязняющие вещества больше не доступны в окружающей среде для других живых существ, они не могут мигрировать в грунтовые воды и рассеивать их на больших площадях почвы.

Некоторые растения, которые были использованы в фитостабилизации: Люпин Альбус (для иммобилизации мышьяка, туза и кадмия, Cd), Hyparrhenia hirta (иммобилизация свинца, Pb), Zygophyllum fabago (Иммобилизация цинка, Zn), Anthyllis уязвимая (иммобилизация цинка, свинца и кадмия), Deschampia cespitosa (иммобилизация свинца, кадмия и цинка) и Песчаный кардаминопсис (иммобилизация свинца, кадмия и цинка), среди прочего.

Fitoestimulación

В этом случае используются растения, которые стимулируют развитие микроорганизмов, которые разлагают загрязняющие вещества. Эти микроорганизмы живут в корнях растений.

фитоэкстракция

Фитоэкстракция, также называемая фитоаккумуляцией или фитосанитацией, использует растения или водоросли для удаления загрязнений из почвы или воды..

После того, как растение или водоросль поглотили загрязняющие химические соединения и накопили их из воды или почвы, их собирают в виде биомассы и обычно сжигают.

Пепел хранится в специальных местах или на свалках или используется для извлечения металлов. Эта последняя техника называется phytomining.

Гипераккумуляционные растения

Для организмов, способных поглощать чрезвычайно большое количество загрязнений почвы и воды, их называют гипераккумуляторами..

Сообщалось о растениях мышьяка (As), свинца (Pb), кобальта (Co), меди (Cu), марганца (Mn), никеля (Ni), селена (Se) и цинка (Zn)..

Проведена фитоэкстракция металлов растениями Thlaspi caerulescens (извлечение кадмия, Cd), Vetiveria zizanoides (извлечение цинка Zn, кадмия Cd и свинца Pb) Brassica juncea (извлечение свинца Pb) и Pistia stratiotis (извлечение серебра Ag, ртути Hg, никеля Ni, свинца Pb и цинка Zn), среди других.

Fitofiltración

Этот тип фиторемедиации используется при дезактивации грунтовых и поверхностных вод. Загрязняющие вещества поглощаются микроорганизмами или корнями, или они прилипают (адсорбируются) на поверхности обоих.

При филлофильтрации растения выращивают методами гидропоники, а когда корень хорошо развит, растения переносят в загрязненные воды..

Некоторые растения, используемые в качестве фитофильтрующих растений: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda и Polygonum punctatum.

Fitovolatilización

Этот метод работает, когда корни растений поглощают загрязненную воду и выделяют загрязняющие вещества, преобразованные в газообразной или летучей форме в атмосферу, через пот листьев.

Фитоволатизирующее действие селена (Se) растений известно, Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus и Чара Канесценс а также способность выводить ртуть (Hg) из видов растений Arabidopsis thaliana.

Преимущества фиторемедиации

• Применение методов фиторемедиации намного экономичнее, чем применение традиционных методов дезактивации..
• Фиторемедиационные технологии эффективно применяются на больших территориях со средним уровнем загрязнения..
• Будучи методами дезактивации на месте, Вы не должны транспортировать загрязненную среду, избегая таким образом рассеивания загрязняющих веществ водой или воздухом..
• Применение технологий фиторемедиации позволяет извлекать ценные металлы и воду.
• Для применения этих технологий требуются только традиционные методы ведения сельского хозяйства; нет необходимости ни в строительстве специальных объектов, ни в подготовке обученного персонала для его осуществления.
• Технологии фиторемедиации не потребляют электроэнергию и не производят вредных выбросов парниковых газов..
• Это технологии, которые сохраняют почву, воду и атмосферу.
• Они представляют собой методы дезактивации с минимальным воздействием на окружающую среду..

Недостатки и ограничения

• Методы фиторемедиации могут оказывать влияние только на область, занимаемую корнем растения, то есть на ограниченной площади и глубине..
• Фиторемедиация не совсем эффективна в предотвращении вымывания или просачивания загрязняющих веществ в подземные воды..
• Методы фиторемедиации представляют собой медленные методы дезактивации, поскольку они требуют времени ожидания для роста растений и микроорганизмов, связанных с ними..
• На рост и выживание растений, используемых в этих методах, влияет степень токсичности загрязняющих веществ..
• Применение методов фиторемедиации может оказать негативное воздействие на экосистемы, в которых они применяются, из-за биоаккумуляции загрязняющих веществ в растениях, которые впоследствии могут попасть в пищевые цепи через первичных и вторичных потребителей..

ссылки

1. Карпена РО и Бернал МП. 2007. Ключи к фиторемедиации: фитотехнологии для восстановления почвы. экосистемы 16 (2). может.
2. Агентство по охране окружающей среды (EPA-600-R-99-107). 2000. Введение в фиторемедиацию.
3. Герхардт К.Е., Хуан XD, Глик Б.Р., Гринберг Б.М. 2008. Фиторемедиация и ризоремедиация органических загрязнителей почвы: потенциал и проблемы. Наука о растениях. НЕДОСТАТОК ЛИСТЬЯ
4. Ghosh M и Singh SP. 2005. Обзор фиторемедиации тяжелых металлов и утилизации побочных продуктов.. Прикладная экология и экологические исследования. 3 (1): 1-18.
5. Wang, L., Ji, B., Hu, Y., Liu, R. & Sun, W. (2017). Отзыв на сайте фиторемедиации шахтных хвостохранилищ. Chemosphere, 184, 594-600. doi: 10.1016 / j.chemosphere.2017.06.025