FYTORMEDIERING: TYPER, FÖRDELAR OCH NACKDELAR - BIOLOGI - 2025

Den fytoremediering är den uppsättning av tekniska metoder med hjälp av levande växter och tillhörande mikroorganismer till miljö sanering av mark, vatten och luft.

Fytormedieringsteknologier utnyttjar den naturliga förmågan hos vissa växter att absorbera, koncentrera och metabolisera element och kemiska föreningar som finns i miljön som föroreningar. Växter kan användas för extraktion, immobilisering och stabilisering, nedbrytning eller förångning av föroreningar.

Bild 1. Fytormediering i fältet. Källa: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Jorden, ytan och grundvattnet och atmosfären kan förorenas som en följd av vissa naturliga processer - till exempel geologisk erosion, vulkanisk aktivitet, bland annat- och även på grund av effekten av mänskliga aktiviteter (industriell, jordbruks-, avloppsvatten, gruvdrift, konstruktion, transport).

Industriutsläpp och avloppsvatten, avfallsmaterial, sprängämnen, jordbrukskemikalier (gödningsmedel, herbicider, bekämpningsmedel), regn eller syraavlagring, radioaktiva material, bland många andra, är föroreningsfaktorer som kommer från mänsklig verksamhet.

Fytormediering framträder som en billig, effektiv, allmänt accepterad teknik för borremediering av olika typer av miljöföroreningar.

Ordet "phytoremediation" kommer från det grekiska "phyto", som betyder levande växt, och från det latinska "remediare", vilket betyder att återställa balans; det vill säga, återhämta balansen genom användning av växter.

Typer av fytormediering

Fytormedieringsteknologier är baserade på de fysiologiska processerna för växter och de mikroorganismer som är associerade med dem, såsom näring, fotosyntes, metabolism, evapotranspiration, bland andra.

Beroende på vilken typ av förorenande ämne, graden av förorening på platsen och nivån för borttagning eller sanering som behövs, används fytoremedieringstekniker som en mekanism för att innehålla föroreningar (fytostabiliseringstekniker, rhizofiltration) eller som en borttagningsmekanism (tekniker av fytoextraktion, fytodegradering och fytovolatilisering).

Figur 2. Typer av fytormediering. Källa: Townie (Arulnangai & Xavier Dengra från originalet i .png-förlängning), från Wikimedia Commons

Dessa fytormedieringstekniker inkluderar:

Phytodegradation

Denna teknik, även kallad fytotransformation, består av att välja och använda växter som har förmågan att försämra de föroreningar som de har absorberat.

Vid fytodegradering orsakar speciella enzymer som vissa växter har nedbrytningen av molekylerna i de förorenande föreningarna och omvandlar dem till mindre, icke-toxiska eller mindre giftiga molekyler.

Växter kan också Mineralize föroreningar till enkel, assimilerbara föreningar, såsom koldioxid (CO ₂ ) och vatten (H ₂ O).

Exempel på denna typ av enzym är dehalogenas och oxygenas; den första gynnar borttagandet av halogener från kemiska föreningar och den andra oxiderar ämnen.

Fytodegradering har använts för att avlägsna sprängämnen, såsom TNT (trinitrotoluen), organoklor och organofosfat-bekämpningsmedel, halogenerade kolväten, bland andra föroreningar.

Rhizoremediation

När nedbrytningen av föroreningar produceras genom verkan av mikroorganismer som lever i växternas rötter kallas saneringsmetoden rhizoremediation.

Phytostabilization

Denna typ av fytormediering baseras på växter som absorberar föroreningar och immobiliserar dem inuti.

Det är känt att dessa växter minskar biotillgängligheten för föroreningar genom produktion och utsöndring av rötter av kemiska föreningar som inaktiverar giftiga ämnen genom absorption, adsorption eller utfällning-stelnande mekanismer.

På detta sätt finns föroreningar inte längre tillgängliga i miljön för andra levande varelser, deras migration till grundvatten och deras spridning till större jordarealer förhindras.

Vissa växter som har använts vid fytostabilisering är: Lupinus albus (för att immobilisera arsenik, As och kadmium, Cd), Hyparrhenia hirta (immobilisering av bly, Pb), Zygophyllum fabago (immobilisering av zink, Zn), Anthyllis Vulneraria (immobilisering av zink , bly och kadmium), Deschampia cespitosa (immobilisering av bly, kadmium och zink) och Cardaminopsis arenosa (immobilisering av bly, kadmium och zink).

Phytostimulation

I detta fall används växter som stimulerar utvecklingen av mikroorganismer som bryter ned föroreningar. Dessa mikroorganismer lever i växternas rötter.

Phytoextraction

Fytoextraktion, även kallad fytoackumulering eller fytoskvästring, använder växter eller alger för att ta bort föroreningar från jorden eller vattnet.

Efter att växten eller algen tagit upp de förorenande kemikalierna från vattnet eller jorden och har samlat dem, skördas de som biomassa och förbränns i allmänhet.

Bild 3. Fytormediering i pooler, rehabilitering av en övergiven urangruva. Portugal. Källa: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Askan deponeras på speciella platser eller säkerhetsdumpar eller används för att återvinna metaller. Denna sista teknik kallas herbalism.

Hyper-ackumulerande växter

Organismer som kan absorbera extremt stora mängder föroreningar från jord och vatten kallas hyperackumulatorer.

Hyperackumulerande växter av arsenik (As), bly (Pb), kobolt (Co), koppar (Cu), mangan (Mn), nickel (Ni), selen (Se) och zink (Zn) har rapporterats.

Fytoextraktion av metaller har utförts med växter som Thlaspi caerulescens (extraktion av kadmium, Cd), Vetiveria zizanoides (extraktion av zink Zn, cadmium Cd och bly Pb), Brassica juncea (extraktion av bly Pb) och Pistia stratiotis (extraktion av silver Ag bland annat kvicksilver Hg, nickel Ni, bly Pb och zink Zn).

Phytofiltration

Denna typ av fytormediering används vid sanering av grundvatten och ytvatten. Föroreningar absorberas av mikroorganismer eller av rötter eller är fästa (adsorberade) på ytorna på båda.

Bild 4. Rottillväxt i laboratoriet, i flytande medium. Källa: pixabay.com

Vid fytofiltration odlas växterna med hydroponiska tekniker och när roten är väl utvecklad överförs växterna till förorenat vatten.

Vissa växter som används som fytofilter är: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda och Polygonum punctatum.

Phytovolatilization

Denna teknik fungerar när växternas rötter tar upp förorenat vatten och släpper ut de föroreningar som förvandlas till en gasformig eller flyktig form i atmosfären genom bladens transpiration.

Den fytovolatiliserande verkan av selen (Se) av växter, Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus och Chara canescens och också förmågan att transpirera kvicksilver (Hg), av växtsorten Arabidopsis thaliana är känd.

Fördelar med fytormediering

• Tillämpningen av fytoremedieringstekniker är mycket billigare än implementeringen av konventionella saneringsmetoder.
• Fytormedieringsteknologier används effektivt i stora områden med medelhög förorening.
• Eftersom det är dekontamineringsteknik på plats är det inte nödvändigt att transportera det kontaminerade mediet och därmed undvika spridning av föroreningar med vatten eller luft.
• Tillämpningen av fytoremedieringsteknologier möjliggör återvinning av värdefulla metaller och vatten.
• För att tillämpa denna teknik krävs endast konventionell jordbruksmetod; Byggandet av specialanläggningar är inte nödvändigt, och inte heller utbildning av utbildad personal för dess genomförande.
• Fytormedieringsteknologier förbrukar inte elektrisk energi och producerar inte heller förorenande växthusgasutsläpp.
• Det är teknik som bevarar jord, vatten och atmosfär.
• Det är de saneringsmetoder som har lägst miljöpåverkan.

Nackdelar och begränsningar

• Fytormedieringstekniker kan bara ha en effekt i den zon som upptas av växternas rötter, det vill säga i ett begränsat område och djup.
• Fytormediering är inte helt effektiv när det gäller att förhindra utlakning eller perkolering av föroreningar i grundvatten.
• Fytormedieringstekniker är långsam saneringsmetoder, eftersom de kräver en väntetid för tillväxt av växter och mikroorganismer associerade med dem.
• Tillväxten och överlevnaden för de växter som används i dessa tekniker påverkas av föroreningarnas toxicitet.
• Tillämpningen av fytoremedieringstekniker kan ha negativa effekter på ekosystemen där de implementeras på grund av bioackumulering av föroreningar i växter, som sedan kan passera in i livsmedelskedjorna genom primära och sekundära konsumenter.

referenser

1. Carpena RO och Bernal MP. 2007. Nycklar till fytormediering: fytoteknologi för markåtervinning. Ekosystem 16 (2). Maj.
2. Miljöskyddsbyrån (EPA-600-R-99-107). 2000. Introduktion till phytoremediation.
3. Gerhardt KE, Huang XD, Glick BR, Greenberg BM. 2008. Phytoremediation och rhizoremediation av organiska jordföroreningar: Potential och utmaningar. Växtvetenskap. MISSING LAVES
4. Ghosh M och Singh SP. 2005. En översikt av fytormediering av tungmetaller och utnyttjande av dess biprodukter. Tillämpad ekologi och miljöforskning. 3 (1): 1-18.
5. Wang, L., Ji, B., Hu, Y., Liu, R., & Sun, W. (2017). En granskning av fytormediering in situ för gruvutsläpp. Chemosphere, 184, 594–600. doi: 10.1016 / j.chemosphere.2017.06.025