FITOREMEDIÁCIÓ: TÍPUSOK, ELŐNYÖK ÉS HÁTRÁNYOK - BIOLÓGIA - 2025

A fitoremediáció olyan technológiai gyakorlatok összessége, amelyekben az élő növényeket és hozzájuk kapcsolódó mikroorganizmusokat a talaj, a víz és a levegő környezeti higiénéjéhez használják.

A fitoremediációs technológiák felhasználják egyes növények természetes képességét a környezetben szennyezőanyagként jelen levő elemek és kémiai vegyületek abszorpciójára, koncentrálására és metabolizálására. A növények felhasználhatók a szennyező anyagok extrahálására, immobilizálására és stabilizálására, lebontására vagy illékonyítására.

1. ábra Phytoremediáció a terepen. Forrás: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

A talaj, a felszíni víz és a talajvíz, valamint a légkör egyes természetes folyamatok - például geológiai erózió, többek között a vulkáni aktivitás - és az emberi tevékenységek (ipari, mezőgazdasági, szennyvíz, bányászat, építés, szállítás).

Az ipari kibocsátások és szennyvíz, hulladékanyagok, robbanóanyagok, agrokémiai anyagok (műtrágyák, herbicidek, peszticidek), eső vagy savas lerakódások, radioaktív anyagok többek között az emberi tevékenységekből származó szennyeződés tényezők.

A fitoremediáció olcsó, hatékony, nyilvánosan elfogadott technológiaként jelentkezik különféle típusú környezetszennyeződések kármentesítésére.

A "fitoremediáció" szó a görög "phyto", ami élő növényt jelent, és a latin "remediare", amely az egyensúly helyreállítását jelenti; vagyis helyreállítani az egyensúly állapotát növények felhasználásával.

A fitoremediáció típusai

A fitoremediációs technológiák a növények fiziológiai folyamatain és a hozzájuk kapcsolódó mikroorganizmusokon alapulnak, mint például a táplálkozás, a fotoszintézis, az anyagcseréje, az evapotranszpiráció.

A szennyező anyag típusától, a hely szennyezettségének mértékétől, valamint a szükséges szennyeződés eltávolítási vagy dekontaminációs szinttől függően a fitoremediációs technikákat használják szennyeződés-mentesítő mechanizmusként (fitostabilizációs technikák, rizofiltráció) vagy eltávolító mechanizmusként (technikák) fitoextrakció, fitodegradáció és fitovolatilizáció).

2. ábra. A fitoremediáció típusai. Forrás: Townie (Arulnangai & Xavier Dengra az eredeti.png kiterjesztésből), a Wikimedia Commonsból

Ezek a fitoremediációs technikák magukban foglalják:

Phytodegradation

Ez a fitotranszformációnak nevezett technika olyan növények kiválasztásáról és felhasználásáról áll, amelyek képesek lebontani az általuk felszívott szennyező anyagokat.

A fitódegradáció során egyes növényekben levő speciális enzimek a szennyező vegyületek molekuláinak lebontását okozzák, és kisebb, nem toxikus vagy kevésbé toxikus molekulákká alakulnak.

A növények a szennyező anyagokat is mineralizálhatják egyszerű, asszimilábilis vegyületekké, mint például szén-dioxid (CO ₂) és víz (H ₂ O).

Az ilyen típusú enzimekre példa a dehalogenáz és az oxigenáz; az első a halogének eltávolításáról szól a kémiai vegyületekből, a második pedig az oxidálja az anyagokat.

A fitodegradációt olyan szennyezőanyagok, mint például a TNT (trinitrotoluol), a szerves klór- és foszfát-peszticidek, a halogénezett szénhidrogének, valamint a többi szennyező anyag eltávolítására használják.

Rhizoremediation

Amikor a szennyező anyagok lebomlását a növények gyökerében élő mikroorganizmusok hatására hozza létre, akkor a rehabilitációs technikát rhoreoremediációnak nevezik.

fitostabilizáció

Az ilyen típusú fitoremediáció olyan növényeken alapul, amelyek abszorbeálják a szennyező anyagokat, és immobilizálják azokat belülről.

Ezekről a növényekről ismert, hogy csökkentik a szennyező anyagok biológiai hozzáférhetőségét azáltal, hogy kémiai vegyületeket termelnek és gyökerekből választanak ki, amelyek inaktiválják a mérgező anyagokat az abszorpció, az adszorpció vagy a csapadék-megszilárdulási mechanizmusok révén.

Ilyen módon a szennyező anyagok már nem állnak rendelkezésre a környezetben más élőlények számára, megakadályozzák a talajvízbe történő migrációjukat és a talaj nagyobb területeire való szétszóródását.

Néhány növény, amelyet fitostabilizációban használtak: Lupinus albus (arzén, As és kadmium, Cd) immobilizálására, Hyparrhenia hirta (az ólom, Pb immobilizálása), Zygophyllum fabago (a cink immobilizálása, Zn), Anthyllis Vulneraria (a cink immobilizálása), ólom és kadmium), a Deschampia cespitosa (az ólom, kadmium és cink immobilizálása) és a Cardaminopsis arenosa (az ólom, kadmium és cink immobilizálása).

Phytostimulation

Ebben az esetben növényeket használnak, amelyek serkentik a szennyező anyagokat lebontó mikroorganizmusok fejlődését. Ezek a mikroorganizmusok a növények gyökereiben élnek.

fitoextrakciós

A fitoextrakciónak, más néven fitoakkumulációnak vagy fitosztestrációnak is, növényeket vagy algákat használnak a szennyező anyagok eltávolítására a talajból vagy a vízből.

Miután a növény vagy alga felszívta a szennyező vegyszereket a vízből vagy a talajból, és felhalmozódott ezekre, biomassza formájában betakarítják és általában égetik.

3. ábra Fitoremediáció medencékben, egy elhagyott uránbánya rehabilitációja. Portugália. Forrás: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

A hamu különleges helyekre vagy biztonsági szeméttelepekre helyezkedik el, vagy a fémek visszanyerésére szolgálnak. Ezt az utolsó technikát herbalizmusnak hívják.

Hyper-felhalmozó növények

Azokat a szervezeteket, amelyek képesek rendkívül nagy mennyiségű szennyező anyag felszívására a talajból és a vízből, hiperakkumulátoroknak nevezik.

Arzén (As), ólom (Pb), kobalt (Co), réz (Cu), mangán (Mn), nikkel (Ni), szelén (Se) és cink (Zn) hiperakkumuláló növényeiről számoltak be.

A fémek fitoextrakcióját olyan növényekkel hajtották végre, mint a Thlaspi caerulescens (kadmium extrahálása, Cd), Vetiveria zizanoides (cink extrahálása cn, kadmium Cd és ólom Pb), Brassica juncea (ólom extrahálása) és Pistia stratiotis (ezüst, higany-Hg, nikkel-Ni, ólom-Pb és cink-Zn).

Phytofiltration

Az ilyen fitoremediációt a felszín alatti vizek és a felszíni vizek szennyeződésmentesítésében használják. A szennyező anyagokat a mikroorganizmusok vagy a gyökerek abszorbeálják, vagy mindkettő felületéhez kapcsolódnak (adszorbeálódnak).

4. ábra: Gyökérnövekedés laboratóriumban folyékony közegben. Forrás: pixabay.com

A fitofiltráció során a növényeket hidroponikus technikákkal termesztik, és ha a gyökér jól fejlett, a növényeket a szennyezett vizekbe helyezik.

Néhány fitofilterként használt növény a következők: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda és Polygonum punctatum.

Phytovolatilization

Ez a módszer akkor működik, amikor a növények gyökerei abszorbeálják a szennyezett vizet, és a levelek átáramlásával kibocsátják a légkörbe gáz-halmazállapotú vagy illékony alakú szennyező anyagokat.

Ismert a növények, a Salicornia bigelovii, az Astragalus bisulcatus és a Chara canescens szelén (Se) fitovolatilizáló hatása, valamint az Arabidopsis thaliana növényfaj higany átvitelének képessége (Hg).

A fitoremediáció előnyei

• A fitoremediációs technikák alkalmazása sokkal olcsóbb, mint a hagyományos fertőtlenítési módszerek alkalmazása.
• A fitoremediációs technológiák hatékonyan alkalmazhatók nagy területeken, közepes szennyezettséggel.
• Mivel in situ szennyeződésmentesítési technikák vannak, nem szükséges a szennyezett közeget szállítani, ily módon elkerülve a szennyező anyagok vízben vagy levegőben történő szétszóródását.
• A fitoremediációs technológiák alkalmazása lehetővé teszi az értékes fémek és víz visszanyerését.
• Ezen technológiák alkalmazásához csak a hagyományos mezőgazdasági gyakorlatokra van szükség; A megvalósításhoz nem szükséges speciális létesítmények építése, sem képzett személyzet képzése.
• A fitoremediációs technológiák nem fogyasztanak elektromos energiát, és nem termelnek szennyező üvegházhatású gázok kibocsátását.
• Olyan technológiák, amelyek megóvják a talajt, a vizet és a légkört.
• Ezek a legalacsonyabb környezeti hatású szennyeződés-mentesítési módszerek.

Hátrányok és korlátozások

• A fitoremediációs technikáknak csak a növények gyökerei által elfoglalt zónában, azaz korlátozott területen és mélységben lehetnek hatásaik.
• A fitoremediáció nem teljesen hatékony a szennyező anyagok talajvízbe történő kiszivárgásának vagy kiszáradásának megakadályozásában.
• A fitoremediációs technikák a fertőtlenítés lassú módszerei, mivel várakozási időre van szükségük a növények és a hozzájuk kapcsolódó mikroorganizmusok növekedéséhez.
• Az ezekben a technikákban alkalmazott növények növekedését és túlélését befolyásolja a szennyező anyagok toxicitási foka.
• A fitoremediációs technikák alkalmazása negatív hatással lehet az alkalmazandó ökoszisztémákra, mivel a növényekben szennyező anyagok bioakkumulálódnak, amelyek később az elsődleges és másodlagos fogyasztókon keresztül juthatnak az élelmiszerláncba.

Irodalom

1. Carpena RO és Bernal MP. 2007. A fitoremediáció kulcsa: fitotechnológiák a talaj helyreállításához. Ecosystems 16 (2). Lehet.
2. Környezetvédelmi Ügynökség (EPA-600-R-99-107). 2000. Bevezetés a fitoremediációba.
3. Gerhardt KE, Huang XD, Glick BR, Greenberg BM. 2008. Szerves talajszennyezők fitoremediációja és rhoreoremediációja: potenciál és kihívások. Növénytudomány. A MENTES LEVEGEK
4. Ghosh M és Singh SP. 2005. A nehézfémek fitoremediációjának és melléktermékeinek felhasználásának áttekintése. Alkalmazott ökológia és környezeti kutatás. 3 (1): 1-18.
5. Wang, L., Ji, B., Hu, Y., Liu, R. és Sun, W. (2017). Áttekintés az aknáspótlás in situ fitoremediációjáról. Chemosphere, 184, 594–600. doi: 10.1016 / j.chemosphere.2017.06.025