Fitobioremediatsiya - Tudományos Könyvtár
Fitoremediációs: előnyök, korlátok,
állapot között.
Fitoremediációs (fitobioremediatsiya) a használata a növények és a hozzájuk tartozó mikroorganizmusok a környezeti tisztítás. Ebben a technológia természetes folyamatok által, amely növényi és rizoszféra mikroorganizmusok felhalmozódnak, és rontja a különböző szennyező anyagok. Fitoremediáció egy rendkívül hatékony tisztítási technológia számos szerves és szervetlen szennyező anyagok.
Szerves szennyező anyagok a környezetben bemutatott elsősorban az emberi eredetű anyagok, valamint a legtöbb élőlény számára idegen (xenobiotikumok); sokan közülük mérgező, néhány rákkeltő. Attól függően, hogy azok tulajdonságait, szerves szennyező anyagok, vagy szétesnek a gyökérzónában a növények, illetve szívódik fel ezt követő megsemmisülése, izolálására vagy bepárlással. Fitoremediációs sikeresen alkalmazzák a tisztítására az ilyen szerves szennyező anyagok, mint a szerves oldószereket (például triklór-etilén, leggyakoribb szennyező anyag felszín alatti), herbicidek (atrazin) robbanóanyagok (trinitro, TNT), szénhidrogének (kőolaj, benzin, benzol, toluol, a policiklusos aromás szénhidrogének) , a poliklórozott bifenilek (PCB-k).
Szervetlen anyagok keletkezhetnek természetes összetevői a földkéreg és atmoszféra és az emberi tevékenység hozzájárul kibocsátása a környezetbe, ami a szennyeződést. Szervetlen anyagok lebonthatók, azonban fitoremediációs okozhat tisztító közeget ezek a szennyező anyagok által stabilizálja azokat vagy izolálása növényi szövetekben. Fitoremediációs sikeresen alkalmazható tisztítására számos szervetlen szennyező anyagok, ideértve a makró növények (nitrát, foszfát), nyomelemeket (így például Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn), nem-esszenciális növény elemek (Cd, Co, F, Hg , Se, Pb, V, W), és a radioaktív izotópok (U238, Cs137 és SR90).
Fitoremediációs lehet használni a tisztításhoz szilárd és folyékony és a levegő szubsztrátok. Fitoremediációjában szennyezett talajok és üledékek már használt tisztító katonai tartományok (TNT, fémek, szerves szennyező anyagok) termőföld (növényvédő szerek, fémek, szelén), az ipari övezetek (szerves anyagok, fémek, arzén) fa ülések (PCB-k). Fitoremediációs lehet alávetni szennyezett víz források: a városi szennyvíz (szerves szennyező anyagok és fémek), szennyvíz mezőgazdaságban (műtrágyák, fémek, peszticidek, bór, szelén, arzén) és az ipar (fémek, szelén), a felszín alatti (szerves szennyező anyagok és fémek ). Növények is használható levegő tisztítására, és bent egyaránt ki őket; például a nitrogén-oxidok, kén és szén, ózon, ideg gázok, por, korom, illékony halogénezett szénhidrogének.
Együtt az előnyeit fitoremediációra számos korlátja van. Előállító üzemek tiszta, kell, hogy legyen a szennyezett területet, és képes legyen befolyásolni a szennyező anyag. Következésképpen, a talaj tulajdonságait, toxicitását és éghajlat lehetővé teszi a növények növekedését. Ha a talaj toxikus, tehető több alkalmas növekedés révén így bizonyos, a talaj adalék.
Azt is meg kell jegyezni, hogy a kezelés szintre korlátozódik a mélység a gyökerek, mert üzemeknek rendelkezniük kell a kapcsolatot a szennyező anyag. A gyökerek a fű növények jellemzően eléri a mélysége 50 cm, fa - 3 m, bár egyes növények (különösen a száraz régiókban) képesek elérni a mélysége 15 méter, és így tovább. gyökérmélység határ lehet legyőzni ültetés mély kutak (12 m mélységig), vagy szivattyúzással a szennyezett víz növények öntözésére.
Attól függően, hogy a biológiai folyamatok, fitoremediációra eltarthat hosszabb ideig, mint a többi tisztítási módszerek. Lebomlása szennyező növények működik elég gyorsan (nap / hónap), mivel a tisztítás felhalmozó növények éveket vesz igénybe.
Fitoremediációra is korlátozhatja a rendelkezésre álló anyagok a növény. Biológiai hozzáférhetőség szennyezőanyag függ: a szennyező anyag kémiai tulajdonságok, a talaj tulajdonságai, a környezeti feltételek, a különböző biológiai folyamatok. A biohasznosulása szennyezőanyagok fokozható az alkalmazás a talajba egyes adalékanyagok (például szerves savak, pH-jának csökkentésével és a kelátképző kationösszetétele könnyebben hozzáférhető a növények szennyező fémek, felületaktív anyagok és - hidrofób szerves szennyező anyagok).
Ahhoz, hogy a tisztítás maximális hatékonyságát fitoremediációs lehet használni más módszerekkel kombinálva a bioremediáció és nem biológiai tisztítási technológiákkal. Például a legtöbb szennyezett részei a szubsztrát lehet eltávolítani földmunkák, ami után a további tisztítás végezhető alkalmazásával növények.
Növények és mikroorganizmusok a rizoszférában a fitoremediációs eljárás alkalmazható különböző módokon.
Növények lehet használni szűrőket mocsaras területeken mesterségesen létrehozott vagy ipari üzemek. Ezekkel a technológiákkal tárgya különösen rizofiltratsiya - olyan növények hidroponikus berendezések szűrésére a szennyezett vizet. Fitoremediációra mesterséges vizes élőhelyek különböző vízi sportok: békalencse (Lemna sp.) És az (Azolla sp.) - a szervetlen szennyező anyagokat (fémeket, és hajtja a jó fényösszegyűjtő biomassza), faj a nemzetségek Myriophyllum és Elodea- szerves szennyező anyagok (high lebontó enzimek). Alatt rizofiltratsii végzett intenzív levegőztetés, amely lehetővé teszi a használatát szárazföldi növények (gyakran használt mustár, napraforgó Brassicajuncea Helianthusannuus). Mesterséges vizes élőhelyek tisztítására használjuk a számos szervetlen (fémek, cianidok, nitrátok, foszfátok), valamint bizonyos szerves (herbicidek, robbanóanyagok) szennyező anyagok. Rizofiltratsiya mert a magas költségek tisztítására alkalmazhatók a kis mennyiségű tartalmazó szennyvíz káros szervetlen szennyezőanyagok, mint például radionuklidok.
Woody növényfaj lehet használni fitoremediációs akadályt a vizet, hogy hozzon létre egy felfelé a víz beáramlását a gyökérzónában, szivárgást megakadályozzuk belsejében, és megakadályozza a vízszintes terjedésének a szennyezett talajvíz. Erre a célra fajok jól fejlett gyökérzet és a magas szintű párologtatásának (pl nyár).
Egy másik technika, úgynevezett fitoextrakciós a növények alkalmazása a kitermelés a szennyező anyagok és azok felhalmozódását a szövetekben, ami után a föld feletti növényi biomasszát összegyűjtjük. A növényi anyag ezután sem alkalmazhatók olyan nem-élelmiszer célú (termelés fa, karton) vagy ezt követő eltávolításával elégetett hamut egy hulladéklerakó, vagy abban az esetben, fémek felhalmozott recirkuláló elemet. Ez a technológia főleg eltávolítására szervetlen szennyező anyagokat (fémeket, szelén, arzén, radionuklidok). Mert fitoextrakciós gyakran használják a napraforgó és a mustár Brassicajuncea Helianthusannuus mert a gyors növekedés, nagy biomassza és a nagy ellenállás szervetlen anyagok. szám-hiperakkumulátornak növények is találták, hogy képes tárolni, egy vagy több eleme (egyes fémek, As, Se) arra a szintre, két nagyságrenddel nagyobb, mint más fajok (legfeljebb 0,1-1% a száraz biomassza). Így a növény giperakkumuliruyuschee nikkel, Alyssum bertoloniiés, már alkalmazott a terepen fitoextrakciós.
fitostimulyatsii technológia áll a növények alkalmazása ösztönzésére biodegradáció szennyezőanyag mikrobák a rizoszférában. Az ilyen stimulálást végzünk miatt a biodegradáció növényi szekréciós szerves anyagok használt rizoszférában mikroorganizmusok, mint energiaforrás, és a szén, valamint a különböző másodlagos metabolitok, amelyek aktiválják a felelős gének szintézisének lebontó enzimek. A fitostimulyatsii mikrobák-destruktorok gyökérzónában használt növények kiterjedt gyökérzet és vastag sekretiruyushie specifikus anyagok, amelyek elősegítik a mikrobák növekedését. Különösen, a különböző gyógynövények (például Festuca sp ovsyannitsa perje Lolium sp ..) miatt kiterjedt és sűrű gyökérzet és szeder (eperfa) szekréciójának köszönhetően a fenolos vegyületek - induktorok mikrobiális részt vevő gének a megsemmisítése ciklikus szénhidrogének. Fitostimulyatsiya tisztításához használt hidrofób szerves szennyező anyagok (PCB-k, petróleum-szénhidrogének), amely nem szívódik fel a növények, de lehet lebomlik mikrobák.
Növények közvetlenül is rontja a szerves szennyező anyagok révén enzimek, általában belül a szövet, hogy a vegyületek vagy a szervetlen stabil intermediereket halmozódott fel a növény. A technológia használata növények degradációját szennyező anyagok úgynevezett fitodegradatsiya. ez ellen hatékony a szerves szennyező anyagok, amelyeknek jó a mobilitás a növényekben (herbicidek, TNT, triklór-etilén). Fitodegradatsii használt extenzív típusok az jellemzi, hogy egy sűrű gyökérzet és a magas szintű szintézisét lebontó enzimek (leggyakrabban használt nyárfa növények).
A technológia, szinkronizált fitoisparenie, azon a tényen alapul, hogy miután a felszívódását egyes szennyező anyagok elhagyják a növény egy illékony, kis toxikus formában. Például, szervetlen szelén formájában növényi asszimilálja szeleno - szelén-metionin és szeleno-cisztein. Az utóbbi lehet metilezve illékony dimetilselenida 2-3 nagyságrenddel kevésbé toxikus, mint a szervetlen szelén. Ha illékony vegyület mindig toxikus, bepárlás után növényi hígítjuk a légkörben olyan szintre jelentő nem fenyeget. Fitoisparenie lehet használni az illékony szerves vegyületek (triklór-etilén), és néhány szervetlen anyagok, amelyek képesek lefordított növényi párologni (szelén, higany). Normális esetben ezt a technológiát használják mindegy nyár miatt a magas párologtatásának; a tisztítási szelén hatékony fajok a Brassica nemzetség. Ábra.
Mivel a szóban forgó eljárás fitoremediációra, természetesen előfordulnak növényzettel borított szennyezett területek hajlamos, hogy megtisztítsa magát emberi beavatkozás nélkül. Ez öntisztító a legegyszerűbb formája fitoremediációra és csak az ellenőrzés; alkalmas távoli területeken nem intenzív emberi tevékenység és az alacsony szintű szennyezés.
Meg kell jegyezni, hogy annak ellenére, hogy a hatékonyságot a fitoremediációra, sok esetben a mögöttes biológiai mechanizmus folyamat továbbra is ismeretlenek. Ahhoz, hogy hatékonyságának növelése fitoremediációs technológiát intenzív kutatás érintett biológiai folyamatok (a kölcsönhatás a növény-mikroorganizmus, mechanizmusai lebomlását szerves szennyező anyagok, szállítási mechanizmus és a kelát szervetlen szennyező anyagok).
Új fejlesztések terén fitoremediációra.
Van egy új és izgalmas fejlesztéseket fitoremediációra együtt tájépítészet: a használata a megtisztított növényi helyszínen közparkok alatt és után a tisztítási folyamatot. Szintén fitoremediációra területeken lehet alakítani egy természetvédelmi területen, mint például a Rocky Mountain Arsenal Denverben, az egyik legszennyezettebb területek az Egyesült Államokban.
További újítás terén fitoremediációra a transzgénikus növények. Továbbra is új transzgenikus növények megnövekedett ellenállás, képes felhalmozni a szennyező anyagok és lebomlását. Bár elsősorban végzett laboratóriumi vizsgálatok elsősorban mesterségesen szennyezett környezet, legalábbis a hordozók a területen a szennyezés. A helyzet azonban változik, és ezen a ponton már befejeződött, így helyszíni vizsgálat transzgenikus növények mustár túlzott mértékben részt vevő enzimek csökkentésére szulfát / szelenát és felhalmozódása a glutation. Három transzgenikus növények fokozott adattípus szelén felhalmozódása növesztve szennyezett sók területén.