FITOREMEDIERE: TIPURI, AVANTAJE ȘI DEZAVANTAJE - BIOLOGIE

Fitoremedierea este setul de practici tehnologice care folosesc plante vii și microorganisme asociate acestora la sanitație ecologică a solului, a apei și a aerului.

Tehnologiile de fitoremediere utilizează capacitatea naturală a unor plante de a absorbi, concentra și metaboliza elemente și compuși chimici prezenți în mediu ca poluanți. Plantele pot fi utilizate pentru extragerea, imobilizarea și stabilizarea, degradarea sau volatilizarea contaminanților.

Figura 1. Fitoremedierea în teren. Sursa .: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Solul, apele de suprafață și subterane și atmosfera pot fi contaminate ca urmare a unor procese naturale - cum ar fi eroziunea geologică, activitatea vulcanică, printre altele - și, de asemenea, datorită efectului activităților umane (industriale, agricole, reziduale, etc. minerit, construcție, transport).

Emisiile industriale și efluenții, deșeurile de materiale, explozibili, agrochimice (îngrășăminte, erbicide, pesticide), depunerea de ploaie sau acid, materialele radioactive, printre multe altele, sunt factori de poluare care provin din activitățile umane.

Fitoremedierea apare ca o tehnologie ieftină, eficientă, acceptată public pentru borremedierea diferitelor tipuri de contaminare a mediului.

Cuvântul "fitoremediere" provine din grecescul "fito", care înseamnă plantă vie, și din latinescul "remediere", care înseamnă restabilirea echilibrului; adică să recupereze starea de echilibru prin utilizarea plantelor.

Tipuri de fitoremediere

Tehnologiile de fitoremediere se bazează pe procesele fiziologice ale plantelor și pe microorganismele asociate acestora, precum nutriția, fotosinteza, metabolismul, evapotranspirația, printre altele.

În funcție de tipul de poluant, de gradul de contaminare al locului și de nivelul de îndepărtare sau de decontaminare care este necesar, tehnicile de fitoremediere sunt utilizate ca mecanism de conținere a contaminanților (tehnici de fitostabilizare, rizofiltrare) sau ca mecanism de eliminare (tehnici de fitoxtracție, fitodegradare și fitovolatizare).

Figura 2. Tipuri de fitoremediere. Sursa: Townie (Arulnangai și Xavier Dengra din original în extensia .png), de la Wikimedia Commons

Aceste tehnici de fitoremediere includ:

Phytodegradation

Această tehnică, numită și fitotransformare, constă în selectarea și utilizarea plantelor care au capacitatea de a degrada poluanții pe care i-au absorbit.

În fitodegradare, enzime speciale pe care le au unele plante, determină descompunerea moleculelor compușilor poluatori, transformându-i în molecule mai mici, netoxice sau mai puțin toxice.

Plantele pot mineraliza, de asemenea, poluanții către compuși simpli, asimilabili, cum ar fi dioxidul de carbon (CO ₂ ) și apa (H ₂ O).

Exemple de acest tip de enzimă sunt dehalogeneza și oxigenază; primul favorizează eliminarea halogenilor din compuși chimici, iar cel de-al doilea oxidează substanțele.

Fitodegradarea a fost utilizată pentru îndepărtarea explozivilor, cum ar fi TNT (trinitrotoluen), pesticide organoclorurate și organofosfat, hidrocarburi halogenate, printre alți contaminanți.

Rhizoremediation

Când degradarea poluanților este produsă prin acțiunea microorganismelor care trăiesc în rădăcinile plantelor, tehnica de remediere se numește rizoremediere.

fitostabilizarea

Acest tip de fitoremediere se bazează pe plante care absorb poluanții și îi imobilizează în interior.

Se cunoaște că aceste plante reduc biodisponibilitatea poluanților prin producerea și excreția de la rădăcinile compușilor chimici care inactivează substanțele toxice prin mecanisme de absorbție, adsorbție sau solidificare a precipitațiilor.

În acest fel, poluanții nu mai sunt disponibili în mediu pentru alte ființe vii, se impiedică migrarea lor în apele subterane și dispersia lor în zone mai mari de soluri.

Unele plante care au fost utilizate în fitostabilizare sunt: Lupinus albus (pentru imobilizarea arsenicului, As și cadmiu, Cd), Hyparrhenia hirta (imobilizarea plumbului, Pb), Zygophyllum fabago (imobilizarea zincului, Zn), Anthyllis Vulneraria (imobilizarea zincului , plumb și cadmiu), Deschampia cespitosa (imobilizarea plumbului, cadmiului și zincului) și Cardaminopsis arenosa (imobilizarea plumbului, cadmiului și zincului), printre altele.

Phytostimulation

În acest caz, se folosesc plante care stimulează dezvoltarea microorganismelor care degradează poluanții. Aceste microorganisme trăiesc în rădăcinile plantelor.

fitoextractiv

Fitoxtracția, denumită și fitoacumulare sau fito-sechestrare, folosește plante sau alge pentru a elimina contaminanții din sol sau apă.

După ce planta sau alga au absorbit substanțele poluante din apă sau sol și le-au acumulat, acestea sunt recoltate sub formă de biomasă și, în general, incinerate.

Figura 3. Fitoremedierea în bazine, reabilitarea unei mine de uraniu abandonate. Portugalia. Sursa: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Cenușa este depusă în locuri speciale sau halde de securitate sau sunt folosite pentru recuperarea metalelor. Această ultimă tehnică se numește herbalism.

Plante hiper-acumulatoare

Organismele care sunt capabile să absoarbă cantități extrem de mari de poluanți din sol și apă se numesc hiperaccumulatoare.

Au fost raportate plante hiperaccumulante de arsen (As), plumb (Pb), cobalt (Co), cupru (Cu), mangan (Mn), nichel (Ni), seleniu (Se) și zinc (Zn).

Fitoxtracția metalelor a fost realizată cu plante precum Thlaspi caerulescens (extracția cadmiului, Cd), Vetiveria zizanoides (extracția de zinc Zn, cadmiu Cd și plumb Pb), Brassica juncea (extracția de plumb Pb) și Pistia stratiotis (extragerea argintului Ag , mercur Hg, nichel Ni, Pb de plumb și zinc Zn), printre altele.

Phytofiltration

Acest tip de fitoremediere este utilizat în decontaminarea apelor subterane și a suprafețelor. Poluanții sunt absorbiți de microorganisme sau de rădăcini sau sunt atașați (adsorbiți) la suprafețele ambelor.

Figura 4. Creșterea rădăcinii în laborator, în mediu lichid. Sursa: pixabay.com

În fitofiltrare plantele sunt cultivate cu tehnici hidroponice și atunci când rădăcina este bine dezvoltată, plantele sunt transferate în ape poluate.

Unele plante folosite ca fitofiltre sunt: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda și Polygonum punctatum.

Phytovolatilization

Această tehnică funcționează atunci când rădăcinile plantelor absorb apa poluată și eliberează poluanții transformați într-o formă gazoasă sau volatilă în atmosferă, prin transpirația frunzelor.

Este cunoscută acțiunea fitovolatilizantă a seleniului (Se) a plantelor, Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus și Chara canescens și, de asemenea, capacitatea de a transpira mercur (Hg), din speciile de plante Arabidopsis thaliana.

Avantajele fitoremedierii

Aplicarea tehnicilor de fitoremediere este mult mai ieftină decât implementarea metodelor convenționale de decontaminare.
Tehnologiile de fitoremediere sunt aplicate eficient în zone mari cu niveluri medii de contaminare.
Fiind tehnici de decontaminare in situ, nu este necesară transportarea mediului contaminat, evitând astfel dispersarea poluanților prin apă sau aer.
Aplicarea tehnologiilor de fitoremediere permite recuperarea metalelor valoroase și a apei.
Pentru a aplica aceste tehnologii, sunt necesare numai practici agricole convenționale; Construcția de instalații speciale nu este necesară și nici pregătirea personalului instruit pentru implementarea acestuia.
Tehnologiile de fitoremediere nu consumă energie electrică și nici nu produc emisii de gaze cu efect de seră poluante.
Sunt tehnologii care păstrează solul, apa și atmosfera.
Sunt metode de decontaminare cu cel mai mic impact asupra mediului.

Dezavantaje și limitări

Tehnicile de fitoremediere pot avea efect doar în zona ocupată de rădăcinile plantelor, adică într-o zonă și adâncime limitate.
Fitoremedierea nu este total eficientă în prevenirea scurgerii sau percolării contaminanților în apele subterane.
Tehnicile de fitoremediere sunt metode lente de decontaminare, deoarece necesită un timp de așteptare pentru creșterea plantelor și microorganismelor asociate acestora.
Creșterea și supraviețuirea plantelor utilizate în aceste tehnici sunt afectate de gradul de toxicitate a poluanților.
Aplicarea tehnicilor de fitoremediere poate avea efecte negative asupra ecosistemelor unde sunt puse în aplicare, datorită bioacumulării de poluanți din plante, care ulterior pot trece în lanțurile alimentare prin consumatorii primari și secundari.

Referințe

Carpena RO și parlamentarul Bernal. 2007. Cheile pentru fitoremediere: fitotehnologii pentru recuperarea solului. Ecosisteme 16 (2). Mai.
Agenția pentru Protecția Mediului (EPA-600-R-99-107). 2000. Introducere în fitoremediere.
Gerhardt KE, Huang XD, Glick BR, Greenberg BM. 2008. Fitoremedierea și rizoremedierea contaminanților organici ai solului: potențial și provocări. Știința plantelor. FOLOSELE LICITATE
Ghosh M și Singh SP. 2005. O revizuire a fitoremedierii metalelor grele și utilizarea produselor secundare ale acesteia. Ecologie aplicată și cercetare de mediu. 3 (1): 1-18.
Wang, L., Ji, B., Hu, Y., Liu, R., & Sun, W. (2017). O revizuire a fitoremedierii in situ a sterilului. Chemosfera, 184, 594–600. doi: 10.1016 / j. atmosfera.2017.06.025

FITOREMEDIERE: TIPURI, AVANTAJE ȘI DEZAVANTAJE - BIOLOGIE - 2025