FITOREMEDIASYON: TÜRLERI, AVANTAJLARI VE DEZAVANTAJLARI - BIYOLOJI - 2025

Fitoremediasyon yaşayan bitki ve toprak, su ve havanın çevresel sanitasyon bunların ilişkili mikroorganizmalar kullanılarak teknolojik uygulamaların kümesidir.

Fitoremediasyon teknolojileri, bazı bitkilerin çevrede kirletici olarak bulunan elementleri ve kimyasal bileşikleri absorbe etme, konsantre etme ve metabolize etme konusundaki doğal kapasitesini kullanır. Bitkiler, kirletici maddelerin ekstraksiyonu, hareketsizleştirilmesi ve stabilizasyonu, bozulması veya buharlaştırılması için kullanılabilir.

Şekil 1. Tarlada bitki ıslahı. Kaynak.: Flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Toprak, yüzey ve yeraltı suları ve atmosfer, jeolojik erozyon, diğerlerinin yanı sıra volkanik aktivite gibi bazı doğal süreçlerin ve ayrıca insan faaliyetlerinin (endüstriyel, tarımsal, atık su, atık su, vb.) Etkisiyle kirlenebilir. madencilik, inşaat, ulaşım).

Endüstriyel emisyonlar ve atıklar, atık maddeler, patlayıcılar, zirai kimyasallar (gübreler, herbisitler, pestisitler), yağmur veya asit birikimi, radyoaktif maddeler, diğerleri arasında, insan faaliyetlerinden kaynaklanan kirlilik faktörleridir.

Fitoremediasyon, çeşitli çevresel kirlilik türlerinin borunun giderilmesi için ucuz, etkili, kamu tarafından kabul edilen bir teknoloji olarak ortaya çıkmaktadır.

"Fitoremediasyon" kelimesi, yaşayan bitki anlamına gelen Yunanca "fito" kelimesinden ve dengeyi yeniden sağlama anlamına gelen Latince "iyileştirici" kelimesinden gelmektedir; yani bitkilerin kullanılmasıyla denge durumuna gelin.

Fitoremediasyon türleri

Fitoremediasyon teknolojileri, bitkilerin fizyolojik süreçlerine ve diğerlerinin yanı sıra beslenme, fotosentez, metabolizma, evapotranspirasyon gibi bunlarla ilişkili mikroorganizmalara dayanır.

Kirletici türüne, sahanın kontaminasyon derecesine ve ihtiyaç duyulan temizleme veya dekontaminasyon seviyesine bağlı olarak, fitoremediasyon teknikleri kontaminant kontrol mekanizması olarak (fitostabilizasyon teknikleri, rizofiltrasyon) veya bir uzaklaştırma mekanizması (teknikler) olarak kullanılır. fitoekstraksiyon, fitodegradasyon ve fitovolatilizasyon).

Şekil 2. Fitoremediasyon türleri. Kaynak: Townie (orijinal .png uzantısından Arulnangai ve Xavier Dengra), Wikimedia Commons'tan

Bu bitki iyileştirme teknikleri şunları içerir:

Phytodegradation

Fitotransformasyon olarak da adlandırılan bu teknik, absorbe ettikleri kirleticileri ayrıştırma yeteneğine sahip bitkilerin seçilmesi ve kullanılmasından oluşur.

Fitodegradasyonda, bazı bitkilerin sahip olduğu özel enzimler, kirletici bileşiklerin moleküllerinin parçalanmasına, onları daha küçük, toksik olmayan veya daha az toksik moleküllere dönüştürmesine neden olur.

Bitkiler ayrıca kirleticileri karbondioksit (CO ₂ ) ve su (H ₂ O) gibi basit, özümsenebilir bileşiklere mineralize edebilir .

Bu tip enzim örnekleri dehalojenaz ve oksijenazdır; birincisi halojenlerin kimyasal bileşiklerden uzaklaştırılmasına yardımcı olurken, ikincisi maddeleri oksitlemektedir.

Fitodegradasyon, diğer kirleticiler arasında TNT (trinitrotoluene), organoklor ve organofosfat pestisitler, halojenli hidrokarbonlar gibi patlayıcıları yok etmek için kullanılmıştır.

Rhizoremediation

Kirletici maddelerin bozunması, bitkilerin köklerinde yaşayan mikroorganizmaların etkisiyle üretildiğinde, iyileştirme tekniğine rizoremediasyon denir.

Phytostabilization

Bu tür bir bitki ıslahı, kirleticileri emen ve onları içinde hareketsiz hale getiren bitkilere dayanır.

Bu bitkilerin, absorpsiyon, adsorpsiyon veya çökelme-katılaşma mekanizmaları yoluyla toksik maddeleri inaktive eden kimyasal bileşiklerin kökleri tarafından üretilmesi ve atılması yoluyla kirletici maddelerin biyoyararlanımını azalttığı bilinmektedir.

Böylelikle diğer canlılar için artık çevrede kirleticiler bulunmaz, yeraltı sularına göçleri ve daha geniş toprak alanlarına dağılması önlenir.

Fitostabilizasyonda kullanılan bazı bitkiler şunlardır: Lupinus albus (arsenik, As ve kadmiyumun hareketsiz hale getirilmesi için, Cd), Hyparrhenia hirta (kurşunun hareketsizleştirilmesi, Pb), Zygophyllum fabago (çinkonun hareketsizleştirilmesi, Zn), Anthyllis Vulneraria (çinkonun hareketsizleştirilmesi) , kurşun ve kadmiyum), Deschampia cespitosa (kurşun, kadmiyum ve çinkonun hareketsizleştirilmesi) ve Cardaminopsis arenosa (kurşun, kadmiyum ve çinkonun hareketsizleştirilmesi).

Phytostimulation

Bu durumda, kirleticileri parçalayan mikroorganizmaların gelişimini uyaran bitkiler kullanılır. Bu mikroorganizmalar bitkilerin köklerinde yaşarlar.

Bitkisel özütleme

Fitoakümülasyon veya fito-sekestrasyon olarak da adlandırılan bitkisel ekstraksiyon, kirleticileri topraktan veya sudan çıkarmak için bitkileri veya algleri kullanır.

Bitki veya algler kirletici kimyasalları sudan veya topraktan alıp biriktirdikten sonra biyokütle olarak hasat edilir ve genellikle yakılır.

Şekil 3. Havuzlarda bitki ıslahı, terk edilmiş bir uranyum madeninin rehabilitasyonu. Portekiz. Kaynak: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Küller özel yerlere veya güvenlik çöplüklerine bırakılır veya metalleri geri kazanmak için kullanılır. Bu son tekniğe herbalizm denir.

Hiper biriken bitkiler

Topraktan ve sudan son derece yüksek miktarda kirletici emebilen organizmalara hiperakümülatörler denir.

Arsenik (As), kurşun (Pb), kobalt (Co), bakır (Cu), manganez (Mn), nikel (Ni), selenyum (Se) ve çinko (Zn) hiperakümülatörleri rapor edilmiştir.

Metallerin fito ekstraksiyonu, Thlaspi caerulescens (kadmiyum ekstraksiyonu, Cd), Vetiveria zizanoides (çinko Zn, kadmiyum Cd ve kurşun Pb ekstraksiyonu), Brassica juncea (kurşun Pb ekstraksiyonu) ve Pistia stratiotis (gümüş Ag ekstraksiyonu) gibi bitkilerle gerçekleştirilmiştir. , cıva Hg, nikel Ni, kurşun Pb ve çinko Zn) ve diğerleri.

Phytofiltration

Bu tür bir fitoremediasyon, yeraltı suyu ve yüzey sularının dekontaminasyonunda kullanılır. Kirleticiler mikroorganizmalar veya kökler tarafından emilir veya her ikisinin yüzeyine bağlanır (adsorbe edilir).

Şekil 4. Laboratuvarda sıvı ortamda kök büyümesi. Kaynak: Pixabay.com

Fitofiltrasyonda bitkiler hidroponik teknikler kullanılarak büyütülür ve kök iyice geliştiğinde bitkiler kirli sulara aktarılır.

Fitofiltre olarak kullanılan bazı bitkiler şunlardır: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda ve Polygonum punctatum.

Phytovolatilization

Bu teknik, bitkilerin kökleri kirli suyu emdiğinde ve gaz veya uçucu bir forma dönüşen kirleticileri yaprakların terlemesi yoluyla atmosfere saldığında işe yarar.

Bitkilerin selenyumunun (Se), Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus ve Chara canescens'in fitovolatilize edici etkisi ve ayrıca Arabidopsis thaliana bitki türünün cıva (Hg) transpire etme yeteneği bilinmektedir.

Bitki ıslahının avantajları

• Fitoremediasyon tekniklerinin uygulanması, geleneksel dekontaminasyon yöntemlerinin uygulanmasından çok daha ucuzdur.
• Fitoremediasyon teknolojileri, orta düzeyde kirlenme olan geniş alanlarda etkili bir şekilde uygulanmaktadır.
• Yerinde dekontaminasyon teknikleri olduğundan, kontamine ortamın taşınması gerekli değildir, böylece kirletici maddelerin su veya hava ile dağılması önlenir.
• Bitki ıslah teknolojilerinin uygulanması, değerli metallerin ve suyun geri kazanılmasına izin verir.
• Bu teknolojileri uygulamak için sadece geleneksel tarım uygulamaları gereklidir; Özel tesislerin inşası veya uygulanması için eğitimli personelin eğitilmesi gerekli değildir.
• Fitoremediasyon teknolojileri elektrik enerjisi tüketmediği gibi kirletici sera gazı emisyonları da üretmez.
• Toprağı, suyu ve atmosferi koruyan teknolojilerdir.
• En düşük çevresel etkiye sahip dekontaminasyon yöntemleridir.

Dezavantajlar ve sınırlamalar

• Fitoremediasyon teknikleri ancak bitki köklerinin işgal ettiği bölgede, yani sınırlı bir alan ve derinlikte etkili olabilir.
• Bitkisel arıtma, kirletici maddelerin yeraltı sularına sızmasını veya sızmasını önlemede tam olarak etkili değildir.
• Fitoremediasyon teknikleri, bitkilerin ve bunlarla ilişkili mikroorganizmaların büyümesi için bir bekleme süresi gerektirdiğinden, yavaş dekontaminasyon yöntemleridir.
• Bu tekniklerde kullanılan bitkilerin büyümesi ve hayatta kalması, kirleticilerin toksisite derecesinden etkilenir.
• Bitki ıslah tekniklerinin uygulanması, bitkilerdeki kirletici maddelerin biyolojik olarak birikmesi nedeniyle, uygulandıkları ekosistemler üzerinde olumsuz etkilere sahip olabilir ve bunlar daha sonra birincil ve ikincil tüketiciler aracılığıyla gıda zincirlerine geçebilir.

Referanslar

1. Carpena RO ve Bernal MP. 2007. Bitki ıslahının anahtarları: toprak geri kazanımı için fitoteknolojiler. Ekosistemler 16 (2). Mayıs.
2. Çevre Koruma Ajansı (EPA-600-R-99-107). 2000. Fitoremediasyona Giriş.
3. Gerhardt KE, Huang XD, Glick BR, Greenberg BM. 2008. Organik toprak kirleticilerinin bitki ıslahı ve rizoremediasyonu: Potansiyel ve zorluklar. Bitki Bilimi. EKSİK YAPRAKLAR
4. Ghosh M ve Singh SP. 2005. Ağır metallerin bitki ıslahı ve yan ürünlerinin kullanımı hakkında bir inceleme. Uygulamalı Ekoloji ve Çevre Araştırmaları. 3 (1): 1-18.
5. Wang, L., Ji, B., Hu, Y., Liu, R. ve Sun, W. (2017). Maden cevherlerinin yerinde bitki ıslahı üzerine bir inceleme. Chemosphere, 184, 594–600. doi: 10.1016 / j.chemosphere.2017.06.025