FYTOREMEDIACIA: TYPY, VÝHODY A NEVÝHODY - BIOLÓGIE

Phytoremediation je súbor technologických postupov využívajúcich živé rastliny a ich pridružené mikroorganizmov sanitárnych podmienkach prostredia pôdy, vody a vzduchu.

Fytoremediačné technológie využívajú prirodzenú kapacitu niektorých rastlín absorbovať, koncentrovať a metabolizovať prvky a chemické zlúčeniny, ktoré sú prítomné v životnom prostredí ako znečisťujúce látky. Rastliny sa môžu použiť na extrakciu, imobilizáciu a stabilizáciu, degradáciu alebo prchanie kontaminantov.

Obrázok 1. Fytoremediacia v teréne. Zdroj.: Flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Pôda, povrchové a podzemné vody a atmosféra môžu byť kontaminované v dôsledku niektorých prírodných procesov - okrem iného geologickej erózie, sopečnej činnosti - a tiež v dôsledku účinkov ľudskej činnosti (priemyselná, poľnohospodárska, odpadová voda, ťažba, stavebníctvo, doprava).

Priemyselné emisie a odpadové vody, odpadové materiály, výbušniny, agrochemikálie (hnojivá, herbicídy, pesticídy), depozícia dažďov alebo kyselín, rádioaktívne materiály sú medzi mnohými ďalšími faktormi znečistenia, ktoré pochádzajú z ľudskej činnosti.

Fytoremediácia sa objavuje ako lacná, účinná, verejne akceptovaná technológia na boreliéráciu rôznych typov kontaminácie životného prostredia.

Slovo „fytoremediacia“ pochádza z gréckeho „fyto“, čo znamená živá rastlina, az latinského „remediare“, čo znamená obnovenie rovnováhy; to znamená obnoviť rovnováhu pomocou rastlín.

Druhy fytoremediácie

Fytoremediačné technológie sú okrem iného založené na fyziologických procesoch rastlín a súvisiacich mikroorganizmoch, ako sú výživa, fotosyntéza, metabolizmus, evapotranspirácia.

V závislosti od typu znečisťujúcej látky, stupňa kontaminácie miesta a požadovanej úrovne odstránenia alebo dekontaminácie sa fytoremediačné techniky používajú ako mechanizmus zadržiavania kontaminujúcich látok (fytostabilizačné techniky, rizofiltrácia) alebo ako eliminačný mechanizmus (techniky) fytoextrakcie, fytodegradácie a fytovolatilizácie).

Obrázok 2. Druhy fytoremediácie. Zdroj: Townie (Arulnangai a Xavier Dengra z originálu v .png rozšírení), z Wikimedia Commons

Tieto fytoremediačné techniky zahŕňajú:

Phytodegradation

Táto technika, tiež nazývaná fytotransformácia, spočíva vo výbere a použití rastlín, ktoré majú schopnosť degradovať znečisťujúce látky, ktoré absorbovali.

Pri fytodegradácii spôsobujú špeciálne enzýmy, ktoré majú niektoré rastliny, rozklad molekúl znečisťujúcich látok a menia ich na menšie, netoxické alebo menej toxické molekuly.

Rastliny môžu tiež mineralizáciu polutanty na jednoduché, asimilovateľný zlúčeniny, ako je oxid uhličitý (CO ₂ ) a vodu (H ₂ O).

Príklady tohto typu enzýmu sú dehalogenáza a oxygenáza; prvý uprednostňuje odstránenie halogénov z chemických zlúčenín a druhý oxiduje látky.

Fytodegradácia sa používa na odstránenie výbušnín, ako sú TNT (trinitrotoluén), organochlórové a organofosfátové pesticídy, halogénované uhľovodíky, a iné kontaminanty.

Rhizoremediation

Ak je degradácia znečisťujúcich látok spôsobená pôsobením mikroorganizmov, ktoré žijú v koreňoch rastlín, ozdravovacia technika sa nazýva rhizoremediacia.

Phytostabilization

Tento typ fytoremediácie je založený na rastlinách, ktoré absorbujú znečisťujúce látky a imobilizujú ich vo vnútri.

Je známe, že tieto rastliny znižujú biologickú dostupnosť znečisťujúcich látok produkciou a vylučovaním koreňmi chemických zlúčenín, ktoré inaktivujú toxické látky prostredníctvom absorpčných, adsorpčných alebo zrážacích solidifikačných mechanizmov.

Týmto spôsobom už nie sú znečisťujúce látky v prostredí dostupné pre iné živé bytosti, je zabránené ich migrácii do podzemných vôd a ich šíreniu do väčších oblastí pôdy.

Niektoré rastliny, ktoré sa použili pri fytostabilizácii, sú: Lupinus albus (na imobilizáciu arzénu, As a kadmium, Cd), Hyparrhenia hirta (imobilizácia olova, Pb), Zygophyllum fabago (imobilizácia zinku, Zn), Anthyllis Vulneraria (imobilizácia zinku) , olovo a kadmium), Deschampia cespitosa (imobilizácia olova, kadmia a zinku) a Cardaminopsis arenosa (imobilizácia olova, kadmia a zinku).

Phytostimulation

V tomto prípade sa používajú rastliny, ktoré stimulujú vývoj mikroorganizmov, ktoré degradujú znečisťujúce látky. Tieto mikroorganizmy žijú v koreňoch rastlín.

fytoextrakční

Fytoextrakcia, tiež nazývaná fytoakumulácia alebo fyto-sekvestrácia, používa rastliny alebo riasy na odstránenie kontaminantov z pôdy alebo vody.

Keď rastlina alebo riasy absorbujú znečisťujúce chemikálie z vody alebo pôdy a akumulujú sa, zozbierajú sa ako biomasa a zvyčajne spália.

Obrázok 3. Fytoremediacia v bazénoch, rehabilitácia opustenej uránovej bane. Portugalsko. Zdroj: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Popol sa ukladá na zvláštnych miestach alebo na skládkach alebo sa používa na regeneráciu kovov. Táto posledná technika sa nazýva bylinkárstvo.

Hyper-akumulujúce sa rastliny

Organizmy, ktoré sú schopné absorbovať extrémne vysoké množstvá znečisťujúcich látok z pôdy a vody, sa nazývajú hyperakumulátory.

Boli hlásené hyperakumulátory arzénu (As), olova (Pb), kobaltu (Co), medi (Cu), mangánu (Mn), niklu (Ni), selénu (Se) a zinku (Zn).

Fytoextrakcia kovov sa uskutočňovala s rastlinami, ako je Thlaspi caerulescens (extrakcia kadmia, Cd), Vetiveria zizanoides (extrakcia zinku Zn, kadmia Cd a olova Pb), Brassica juncea (extrakcia olova Pb) a Pistia stratiotis (extrakcia striebra Ag). ortuť Hg, nikel Ni, olovo Pb a zinok Zn).

Phytofiltration

Tento typ fytoremediácie sa používa na dekontamináciu podzemných a povrchových vôd. Znečisťujúce látky sú absorbované mikroorganizmami alebo koreňmi alebo sú pripojené (adsorbované) k povrchom oboch.

Obrázok 4. Rast koreňov v laboratóriu v tekutom médiu. Zdroj: pixabay.com

Pri fytofiltrácii sa rastliny pestujú pomocou hydroponických techník a keď je koreň dobre vyvinutý, rastliny sa prenesú do znečistenej vody.

Niektoré rastliny používané ako fytofiltre sú: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda a Polygonum punctatum.

Phytovolatilization

Táto technika funguje, keď korene rastlín absorbujú znečistenú vodu a uvoľňujú znečisťujúce látky transformované do plynnej alebo prchavej formy do atmosféry prostredníctvom transpirácie listov.

Je známy fytovolulačný účinok selénu (Se) rastlín, Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus a Chara canescens, ako aj schopnosť transplantovať ortuť (Hg), druhov rastlín Arabidopsis thaliana.

Výhody fytoremediácie

Aplikácia fytoremediačných techník je omnoho lacnejšia ako implementácia konvenčných dekontaminačných metód.
Fytoremediačné technológie sa efektívne používajú vo veľkých oblastiach so strednou úrovňou kontaminácie.
Keďže ide o dekontaminačné techniky in situ, nie je potrebné prepravovať kontaminované médium, čím sa zabráni rozptylu znečisťujúcich látok vodou alebo vzduchom.
Použitie fytoremediačných technológií umožňuje získavanie cenných kovov a vody.
Na uplatnenie týchto technológií sú potrebné iba tradičné poľnohospodárske postupy; Výstavba špeciálnych zariadení nie je potrebná, ani školenie vyškoleného personálu na jeho implementáciu.
Fytoremediačné technológie nespotrebúvajú elektrickú energiu ani neprodukujú znečisťujúce emisie skleníkových plynov.
Sú to technológie, ktoré chránia pôdu, vodu a atmosféru.
Sú to dekontaminačné metódy s najmenším dopadom na životné prostredie.

Nevýhody a obmedzenia

Techniky fytoremediácie môžu mať účinok iba v zóne obsadenej koreňmi rastlín, tj v obmedzenej oblasti a hĺbke.
Fytoremediacia nie je úplne účinná pri prevencii vylúhovania alebo prenikania kontaminantov do podzemnej vody.
Fytoremediačné techniky sú pomalými metódami dekontaminácie, pretože vyžadujú čakaciu dobu na rast rastlín a mikroorganizmov, ktoré sú s nimi spojené.
Rast a prežitie rastlín použitých v týchto technikách je ovplyvnené stupňom toxicity znečisťujúcich látok.
Aplikácia fytoremediačných techník môže mať nepriaznivé účinky na ekosystémy, v ktorých sa vykonávajú, v dôsledku bioakumulácie znečisťujúcich látok v rastlinách, ktoré môžu následne prejsť do potravinových reťazcov prostredníctvom primárnych a sekundárnych spotrebiteľov.

Referencie

Carpena RO a Bernal MP. 2007. Kľúče k fytoremediacii: fytotechnológie na obnovu pôdy. Ekosystémy 16 (2). Smieť.
Agentúra na ochranu životného prostredia (EPA-600-R-99-107). 2000. Úvod do fytoremediacie.
Gerhardt KE, Huang XD, Glick BR, Greenberg BM. 2008. Fytoremediacia a rhizoremediacia organických kontaminantov pôdy: Potenciál a výzvy. Plant Science. CHYBAJÚCE DOVOLENKY
Ghosh M a Singh SP. 2005. Preskúmanie fytoremediácie ťažkých kovov a využitie jej vedľajších produktov. Aplikovaný ekológia a environmentálny výskum. 3 (1): 1-18.
Wang, L., Ji, B., Hu, Y., Liu, R. a Sun, W. (2017). Prehľad in situ fytoremediácie banských odpadov. Chemosphere, 184, 594 - 600. doi: 10,016 / j.chemosphere.2017.06.025

FYTOREMEDIACIA: TYPY, VÝHODY A NEVÝHODY - BIOLÓGIE - 2025