Технология фиторемедиации
Информация - Экология
Другие материалы по предмету Экология
чего диметилселенида на 2-3 порядка менее токсичного, чем неорганический селен. Если летучее соединение всё же токсично, то после испарения растением оно разбавляется в атмосфере до уровня не представляющего угрозы. Фитоиспарение может быть использовано для летучих органических соединений (трихлорэтилен) и некоторых неорганических веществ, способных переводиться растением в летучее состояние (селен, ртуть). Обычно в данной технологии применяют всё тот же тополь благодаря высокому уровню транспирации.
Полевые исследования в области идентификации гипераккумуляции тяжелых металлов растениями, выращенными естественно или культивированными на металлоносных хвостах свинцовых и цинковых рудников, расположенных в полузасушливых и солончаковых районах Центрального Ирана показали, что при средней концентрации Pb, Zn и Cd в почвах 4431, 4920 и 37 мг/кг, соответственно, концентрация в образцах растений была сравнительно высокой (Табл. 1). Так, Chenopodium album L., растущий в естественных условиях, накапливал Pb до 557 мг/кг в сухих стеблях. Посаженная Atriplex leucoclada содержала наибольшее количество Zn и Cd - 3165 и 14 мг/кг сухих стеблей, соответственно.
Таблица 1
Накопление металлов растениями
Образцы растенийСтеблиКорниPbZnCdPbZnCdAtriplex leucoclada (Лебеда туркменская)400,83165,013,9189,4590,01,4Chenopodium album L (Марь белая)557,72186,79,6194,0680,03,1Eleagnus angustifolia L (Лох узколистный)428,11372,58,5 Haloxylon articulatum (Сарсазан шишковатый)186,41495,09,4250,2800,01,6Polygonum arenastrum (Спорыш обыкновенный)136,21590,05,6271,8890,02,9Tamarix sp. (Тамариск)497,62120,09,2
За iет растительности уменьшается распространение тяжелых металлов за iет ветровой эрозии, выноса ливневыми водами и инфильтрации. Выращенные растения могут быть переработаны обычными методами или размещены в малых объемах.
Так как процессы, вовлечённые в фиторемедиацию, происходят в естественных условиях, покрытые растительностью загрязнённые районы склонны к самоочищению без человеческого вмешательства. Такое самоочищение является простейшей формой фиторемедиации и включает в себя только мониторинг; пригодно для использования в удалённых районах с неинтенсивной человеческой деятельностью и низким уровнем загрязнения.
Преимущества фитотехнологии очистки природной среды по сравнению с традиционной биотехнологией очищения воды в биореакторе с гетеротрофными бактериями приведены в таблице 2.
Необходимо отметить, что, не смотря на эффективность фиторемедиации, во многих случаях лежащие в основе этого процесса биологические механизмы остаются неизвестными. Чтобы повысить эффективность технологий фиторемедиации проводятся интенсивные исследования вовлечённых биологических процессов (взаимодействия растение-микроорганизм, механизмы деградации органических поллютантов, механизмы транспорта неорганических поллютантов).
Таблица 2
Преимущества фитотехнологии очистки воды
Сравниваемые характеристики, параметрыПодход 1 (очищение воды в биореакторе с бактериями)Подход 2 (очищение воды с использованием фитотехнологии)Затраты электроэнергииНеобходимы для перемешивания объема воды и для аэрирования (подачи воздуха)Необходимости в постоянном перемешивании и в аэрировании нет; соответствующих затрат электроэнергии нетСостояние установки в случае перерыва в подаче загрязненных вод (например, в зимний или отпускной период)В случае перерыва в подаче органических веществ бактерии голодают или погибают и работа биореактора нарушаетсяНарушений в жизнедеятельности растений не происходит, жизнедеятельность сохраняется, функциональность установки сохраняетсяПожароопасностьПостоянная, поскольку постоянно имеет место риск неисправностей электропроводки и электрооборудованияМинимальная или отсутствует, поскольку электрооборудование не требуетсяВыбросы в атмосферу парниковых газовИмеют местоОтсутствуют; наоборот, поглощается парниковый газ (двуокись углерода)
5. Новые разработки в области фиторемедиации
Новыми интересными разработками является сочетание фиторемедиации с ландшафтной архитектурой: применение очищаемой растениями территории в качестве городских парков во время и после процесса очистки. Также районы фиторемедиации могут быть превращены в заповедные зоны дикой природы, как например Rocky Mountain Arsenal в Дэнвере, один из наиболее загрязнённых районов США.
Другой инновацией в области фиторемедиации является использование трансгенных растений. Продолжают создаваться новые трансгенные растения, обладающие повышенной устойчивостью, способностью к аккумуляции и деградации поллютантов. Пока проводятся главным образом лабораторные исследования в основном с использованием искусственно загрязнённой среды, реже с субстратами с мест загрязнений. Однако ситуация меняется и к данному моменту, например, уже завершено полевое исследование трансгенных растений индийской горчицы, сверхэкспрессирующих ферменты вовлечённые в редукцию сульфата, селената и аккумуляцию глутатиона. Три типа данных трансгенных растений характеризуются улучшенной аккумуляцией селена при выращивании на загрязнённой солями территории.
Ученые Вашингтонского университета, университета штата Орегон и университета Пердью (штат Индиана) работающие под руководством доктора Шэрон Доти (Sharon Doty), утверждают, что созданные ими генетически модифицированные тополя в лабораторных условиях поглощают до 91% трихлорэтилена - наиболее частого загрязнителя грунтовых вод в США. Обычные растения поглощают не более 3% соединения. Кроме