Технология фиторемедиации
Информация - Экология
Другие материалы по предмету Экология
Введение
Для обезвреживания ядовитых органических веществ, попадающих в окружающую среду с отходами химических предприятий, уже давно и довольно успешно используют различные микроорганизмы. Однако они не способны удалять из почвы и воды вредные для здоровья тяжелые металлы - например, мышьяк, кадмий, медь, ртуть, селен, свинец, а также радиоактивные изотопы стронция, цезия, урана и другие радионуклиды.
С начала 80-х годов для очистки окружающей среды от тяжелых металлов, органических и неорганических загрязнителей экологами предлагается использовать и растения. Этот метод очистки окружающей среды был назван фиторемедиацией - от греческого "фитон" (растение) и латинского "ремедиум" (восстанавливать), и основан на том, что многие виды растений способны накапливать поллютанты, причем их содержание в тканях и органах растений может в десятки и даже сотни раз превышать содержание в окружающей среде. В настоящее время активно разрабатываются несколько областей фиторемедиации - "зеленой технологии" очистки окружающей среды:
- Фитоэкстракция - использование естественных растений-аккумуляторов, способных накапливать металлы в надземных органах специально выведенных сортов растений, и определенных обработок почвы для переноса элемента-загрязнителя в надземные части растения, которые затем утилизируются;
Фитодеградация - использование ферментов растений для разрушения органических загрязнителей;
Фитофильтрация - использование корней взрослых растений (ризофильтрация) и проростков (бластофильтрация) для поглощения загрязнителя, главным образом тяжелых металлов, из водных растворов;
Фитостабилизация - использование растений для перевода веществ-загрязнителей в малодоступную форму и др.;
Технология фиторемедиации имеет как преимущества, так и недостатки. Последние связаны с небольшой биомассой растений-аккумуляторов, их низкой скоростью роста, а также с проблемами утилизации полученной биомассы.
В данной работе приведены некоторые примеры использования растений для борьбы с загрязнителями окружающей среды. Цель работы: раскрыть понятие фиторемедиации и ее значение в экологии. Поставленная цель предполагает выполнение следующих задач:
дать определение фиторемедиации;
выявить области применения фиторемедиации;
описать основные технологии фиторемедиации;
привести примеры использования фиторемедиации в экологии;
привести примеры новых разработок в области фиторемедиации.
1. Понятие фиторемедиации
Фиторемедиация - комплекс методов очистки вод, грунтов и атмосферного воздуха с использованием зеленых растений. В этой технологии используются природные процессы, с помощью которых растения и ризосферные микроорганизмы деградируют и накапливают различные поллютанты. Первые научные исследования в этой области были проведены в 50-х годах в Израиле, однако активное развитие методики произошло только в 80-х годах XX века. Фиторемедиация является высокоэффективной технологией очистки от ряда органических и неорганических поллютантов.
Органические поллютанты в окружающей среде представлены, главным образом, веществами антропогенного происхождения, и для большинства организмов являются чужеродными (ксенобиотиками); многие из них токсичны, некоторые канцерогенны. В зависимости от их свойств, органические поллютанты могут или разрушаться в корневой зоне растений, или поглощаться с последующим разрушением, изолированием или испарением. Фиторемедиация успешно применяется для очистки от таких органических поллютантов как органические растворители (например, трихлорэтилен, наиболее распространённый поллютант подземных вод), гербициды (атразин), взрывчатые вещества (тринитротолуол- ТНТ), углеводороды (нефть, бензин, бензол, толуол, полициклические ароматические углеводороды), полихлорбифенилы (ПХБ).
Неорганические поллютанты встречаются как естественные составляющие земной коры или атмосферы, а человеческая деятельность способствует их высвобождению в окружающую среду, приводя к её загрязнению. Неорганические поллютанты не могут быть деградированы, однако фиторемедиация может привести к очистке среды от этих поллютантов путём их стабилизации или изолирования в тканях растения. Фиторемедиация может быть успешно применена для очистки от ряда неорганических поллютантов, включая макроэлементы растений (нитраты, фосфаты), микроэлементы (такие как Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn), несущественные для растения элементы (Cd, Co, F, Hg, Se, Pb, V, W) и радиоактивные изотопы (U238, Cs137 и Sr90).
Фиторемедиация стала эффективным и экономически выгодным методом очистки окружающей среды только после того, как обнаружили растения-гипераккумуляторы тяжелых металлов, способные накапливать в своих листьях до 5% никеля, цинка или меди в переiете на сухой вес - то есть в десятки раз больше, чем обычные растения. Биологическое значение этого феномена еще до конца не раскрыто: можно, например, предположить, что высокое содержание токсичных элементов защищает растения от вредителей и делает их более устойчивыми к болезням.
Большинство дикорастущих гипераккумуляторов относится к семейству крестоцветных - близких родственников капусты и горчицы; один из видов горчицы, называемой индийской, оказался весьма эффективным накопителем свинца, меди и никеля. Свинец способны накапливать также кукуруза и известный сорняк амброзия.
Растения слабо усваивают многие тяжелые ме