PHYTOREMEDIERING: TYPER, FORDELE OG ULEMPER - BIOLOGI

Den fytoremediering er det sæt af teknologiske metoder bruger levende planter og deres tilknyttede mikroorganismer til miljøsanering af jord, vand og luft.

Phytoremedieringsteknologier bruger den naturlige kapacitet hos nogle planter til at absorbere, koncentrere og metabolisere elementer og kemiske forbindelser, der er til stede i miljøet som forurenende stoffer. Planter kan bruges til ekstraktion, immobilisering og stabilisering, nedbrydning eller flygtighed af forurenende stoffer.

Figur 1. Phytoremediering i feltet. Kilde.: Flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Jord, overflade og grundvand og atmosfæren kan være forurenet som en konsekvens af nogle naturlige processer - såsom geologisk erosion, vulkansk aktivitet, blandt andre- og også på grund af virkningen af menneskelige aktiviteter (industriel, landbrugsmæssig, spildevand, minedrift, konstruktion, transport).

Industrielle emissioner og spildevand, affaldsstoffer, sprængstoffer, landbrugskemikalier (gødning, herbicider, pesticider), regn eller syreaflejring, radioaktive stoffer, blandt mange andre, er forurening faktorer, der stammer fra menneskelige aktiviteter.

Phytoremediering fremstår som en billig, effektiv, offentligt accepteret teknologi til borremediering af forskellige typer miljøforurening.

Ordet "phytoremediation" kommer fra det græske "phyto", som betyder levende plante, og fra det latinske "remediare", som betyder at genoprette balance; det vil sige, gendanne balancen ved hjælp af planter.

Typer af phytoremediation

Phytoremedieringsteknologier er baseret på planternes fysiologiske processer og de dertil knyttede mikroorganismer, såsom ernæring, fotosyntese, metabolisme, evapotranspiration, blandt andre.

Afhængig af typen af forurenende stof, graden af forurening af stedet og det nødvendige niveau for fjernelse eller dekontaminering anvendes phytoremediationsteknikker som en kontamineringsindeslutningsmekanisme (fytostabiliseringsteknikker, rhizofiltration) eller som en fjernelsesmekanisme (teknikker af fytoextraktion, fytodegradation og phytovolatilisering).

Figur 2. Typer af phytoremediering. Kilde: Townie (Arulnangai & Xavier Dengra fra originalen i.png-udvidelse), fra Wikimedia Commons

Disse phytoremedieringsteknikker inkluderer:

Phytodegradation

Denne teknik, også kaldet fytotransformation, består i at vælge og bruge planter, der har evnen til at nedbryde de forurenende stoffer, de har absorberet.

Ved fytodegradering forårsager specielle enzymer, som nogle planter har, nedbrydningen af molekylerne i de forurenende forbindelser og omdanner dem til mindre, ikke-toksiske eller mindre giftige molekyler.

Planter kan også mineralisere forurenende stoffer til enkle, assimilerbare forbindelser såsom kuldioxid (CO ₂) og vand (H ₂ O).

Eksempler på denne type enzym er dehalogenase og oxygenase; den første favoriserer fjernelse af halogener fra kemiske forbindelser, og den anden oxiderer stoffer.

Phytodegradering er blevet brugt til at fjerne sprængstoffer, såsom TNT (trinitrotoluen), organochlorin og organophosphat pesticider, halogenerede carbonhydrider, blandt andre forurenende stoffer.

Rhizoremediation

Når nedbrydning af forurenende stoffer frembringes ved virkning af mikroorganismer, der lever i planternes rødder, kaldes saneringsteknikken rhizoremediation.

Phytostabilization

Denne type fytoremediering er baseret på planter, der absorberer forurenende stoffer og immobiliserer dem inde.

Disse planter er kendt for at reducere biotilgængeligheden af forurenende stoffer gennem produktion og udskillelse af rødderne af kemiske forbindelser, der inaktiverer giftige stoffer gennem absorption, adsorption eller bundfalds størkningsmekanismer.

På denne måde er forurenende stoffer ikke længere tilgængelige i miljøet for andre levende væsener, deres migration til grundvand og deres spredning til større områder med jord forhindres.

Nogle planter, der er blevet brugt til fytostabilisering, er: Lupinus albus (til immobilisering af arsen, As og cadmium, Cd), Hyparrhenia hirta (immobilisering af bly, Pb), Zygophyllum fabago (immobilisering af zink, Zn), Anthyllis Vulneraria (immobilisering af zink, bly og cadmium), Deschampia cespitosa (immobilisering af bly, cadmium og zink) og Cardaminopsis arenosa (immobilisering af bly, cadmium og zink).

Phytostimulation

I dette tilfælde bruges planter, der stimulerer udviklingen af mikroorganismer, der nedbryder forurenende stoffer. Disse mikroorganismer lever i planternes rødder.

phytoekstraktion

Phytoextraktion, også kaldet phytoaccumulation eller phyto-sekvestrering, bruger planter eller alger til at fjerne forurenende stoffer fra jorden eller vandet.

Efter at planten eller algene har absorberet de forurenende kemikalier fra vandet eller jorden og har samlet dem, høstes de som biomasse og forbrændes generelt.

Figur 3. Phytoremediering i puljer, rehabilitering af en forladt uranmine. Portugal. Kilde: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Asken deponeres på specielle steder eller sikkerhedsdumps eller bruges til at genvinde metaller. Denne sidste teknik kaldes herbalism.

Hyper-akkumulerende planter

Organismer, der er i stand til at absorbere ekstremt høje mængder jord- og vandforurenende stoffer kaldes hyperakkumulatorer.

Hyperakkumulerende planter af arsen (As), bly (Pb), kobolt (Co), kobber (Cu), mangan (Mn), nikkel (Ni), selen (Se) og zink (Zn).

Fytoextraktion af metaller er blevet udført med planter som Thlaspi caerulescens (ekstraktion af cadmium, Cd), Vetiveria zizanoides (ekstraktion af zink Zn, cadmium Cd og bly Pb), Brassica juncea (ekstraktion af bly Pb) og Pistia stratiotis (ekstraktion af sølv Ag, kviksølv Hg, nikkel Ni, bly Pb og zink Zn), blandt andre.

Phytofiltration

Denne type fytoremediering anvendes til dekontaminering af grundvand og overfladevand. Forurenende stoffer absorberes af mikroorganismer eller af rødder eller fastgøres (adsorberes) til overfladerne på begge dele.

Figur 4. Rodvækst i laboratoriet i flydende medium. Kilde: pixabay.com

Ved fytofiltrering dyrkes planterne med hydroponiske teknikker, og når roden er veludviklet, overføres planterne til forurenet vand.

Nogle planter, der bruges som fytofiltre, er: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda og Polygonum punctatum.

Phytovolatilization

Denne teknik fungerer, når planternes rødder absorberer forurenet vand og frigiver de forurenende stoffer, der omdannes til en gasformig eller flygtig form i atmosfæren gennem transpiration af bladene.

Den fytovolatiliserende virkning af selen (Se) af planter, Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus og Chara canescens og også evnen til at transpirere kviksølv (Hg) af plantearten Arabidopsis thaliana er kendt.

Fordele ved phytoremediation

Anvendelsen af fytoremedieringsteknikker er meget billigere end implementeringen af konventionelle dekontamineringsmetoder.
Phytoremedieringsteknologier anvendes effektivt i store områder med mellemstore kontaminationsniveauer.
Idet der er dekontamineringsteknikker in situ, er det ikke nødvendigt at transportere det forurenede medium og således undgå spredning af forurenende stoffer med vand eller luft.
Anvendelsen af phytoremediation-teknologier muliggør nyttiggørelse af værdifulde metaller og vand.
For at anvende disse teknologier kræves kun konventionel landbrugspraksis; Opførelse af specielle faciliteter er ikke nødvendig og heller ikke uddannelse af uddannet personale til dets implementering.
Phytoremedieringsteknologier forbruger ikke elektrisk energi, og de producerer heller ikke forurenende drivhusgasemissioner.
Det er teknologier, der bevarer jord, vand og atmosfære.
Det er dekontamineringsmetoder med den laveste miljøpåvirkning.

Ulemper og begrænsninger

Phytoremedieringsteknikker kan kun have en effekt i den zone, der er besat af planternes rødder, det vil sige i et begrænset område og dybde.
Phytoremediering er ikke fuldstændig effektiv til at forhindre udvaskning eller perkolering af forurenende stoffer i grundvandet.
Phytoremedieringsteknikker er langsomme metoder til dekontaminering, da de kræver en ventetid på vækst af planter og mikroorganismer, der er forbundet med dem.
Væksten og overlevelsen af de planter, der anvendes i disse teknikker, påvirkes af graden af forurenende stoffer.
Anvendelse af fytoremedieringsteknikker kan have negative effekter på økosystemerne, hvor de implementeres, på grund af bioakkumulering af forurenende stoffer i planter, som derefter kan passere i fødekæderne gennem primære og sekundære forbrugere.

Referencer

Carpena RO og Bernal MP. 2007. Nøgler til fytoremediering: fytoteknologier til jordgenvinding. Økosystemer 16 (2). Kan.
Miljøbeskyttelsesagentur (EPA-600-R-99-107). 2000. Introduktion til phytoremediation.
Gerhardt KE, Huang XD, Glick BR, Greenberg BM. 2008. Phytoremediering og rhizoremediation af organiske jordforurenende stoffer: Potentiale og udfordringer. Plantevidenskab. MANGLENDE FORLIV
Ghosh M og Singh SP. 2005. En gennemgang af fytoremediering af tungmetaller og anvendelse af dets biprodukter. Anvendt økologi og miljøforskning. 3 (1): 1-18.
Wang, L., Ji, B., Hu, Y., Liu, R., & Sun, W. (2017). En gennemgang af phytoremediering in situ af minerydninger. Chemosphere, 184, 594–600. doi: 10.1016 / j.chemosphere.2017.06.025

PHYTOREMEDIERING: TYPER, FORDELE OG ULEMPER - BIOLOGI - 2025