Ризофильтрация - Rhizofiltration

Ризофильтрация - это форма фиторемедиации, которая включает фильтрацию загрязненных грунтовых , поверхностных и сточных вод через массу корней для удаления токсичных веществ или избыточных питательных веществ .

Изучение корней растений

Обзор

Ризофильтрация - это тип фиторемедиации , который относится к подходу использования гидропонно культивируемых корней растений для восстановления загрязненной воды путем абсорбции, концентрации и осаждения загрязняющих веществ . Он также фильтрует воду и грязь.

Загрязненная вода либо собирается на свалке и доставляется к растениям, либо растения высаживаются на загрязненной территории, где корни впитывают воду и растворенные в ней загрязнители. Многие виды растений естественным образом поглощают тяжелые металлы и избыточные питательные вещества по разным причинам: секвестрация, устойчивость к засухе , удаление путем опадания листьев , вмешательство в другие растения и защита от патогенов и травоядных . Некоторые из этих видов лучше других и могут накапливать огромное количество этих загрязнителей. Идентификация таких видов растений привела к тому, что исследователи окружающей среды осознали потенциал использования этих растений для восстановления загрязненной почвы и сточных вод .

Процесс

Этот процесс очень похож на фитоэкстракцию в том, что он удаляет загрязняющие вещества, улавливая их в собираемую биомассу растений . И фитоэкстракция, и ризофильтрация идут по одному и тому же пути к восстановлению. Во-первых, растения со стабильной корневой системой контактируют с загрязнением, чтобы адаптироваться к токсинам. Они поглощают загрязнители через свою корневую систему и накапливают их в корневой биомассе и / или переносят их в стебли и / или листья. Растения продолжают поглощать загрязнители, пока их не уберут. Затем растения заменяют, чтобы продолжить цикл роста / сбора урожая до тех пор, пока не будут достигнуты удовлетворительные уровни загрязнения. Оба процесса также больше нацелены на концентрацию и осаждение тяжелых металлов, чем органических загрязнителей. Основное различие между ризофильтрацией и фитоэкстракцией заключается в том, что ризофильтрация используется для обработки водных сред, а фитоэкстракция - для восстановления почвы.

Приложения

Плакучие ивы

Ризофильтрация может применяться для очистки поверхностных и грунтовых вод, промышленных и бытовых стоков, промывок от линий электропередач, ливневых вод, кислых шахтных стоков , сельскохозяйственных стоков, разбавленных шламов и растворов, загрязненных радионуклидами . Растения, подходящие для ризофильтрации, могут эффективно удалять токсичные металлы из раствора, используя быстрорастущие корневые системы. Было обнаружено, что различные виды наземных растений эффективно удаляют токсичные металлы, такие как Cu 2+ , Cd 2+ , Cr 6+ , Ni 2+ , Pb 2+ и Zn 2+, из водных растворов. Также было обнаружено, что радиоактивные загрязнители низкого уровня могут быть успешно удалены из жидких потоков. Система для достижения этого может состоять из «питающего слоя» почвы, подвешенного над загрязненным потоком, через который растения растут, протягивая большую часть своих корней в воду. Кормовой слой позволяет растениям получать удобрения, не загрязняя ручей, одновременно удаляя из воды тяжелые металлы. Деревья также применялись для восстановления. Деревья - это самый дешевый вид растений. Они могут расти на земле предельного качества и иметь долгую жизнь. Это приводит к небольшим затратам на техническое обслуживание или их отсутствию. Чаще всего используются ивы и тополя , которые могут вырастать 6-8 футов в год и обладают высокой устойчивостью к наводнениям. Для глубокого заражения использовались гибридные тополи с корнями на 30 футов глубиной. Их корни проникают через микроскопические поры в почвенной матрице и могут перерабатывать 100 л воды в день на одно дерево. Эти деревья действуют почти как насос и система очистки. Ивы успешно использовались в качестве «растительных фильтров» для удаления питательных веществ (например, азота и фосфора) из городских сточных вод и загрязненных грунтовых вод.

Общие растения

Существует ряд водных и наземных растений, которые с разной степенью успеха используются для ризофильтрации. Хотя многие из этих растений являются гипераккумуляторами , можно использовать другие виды растений, поскольку загрязнители не всегда достигают побегов (стебли и их придатки: листья, боковые почки, цветущие стебли и цветочные почки).

Некоторые из наиболее распространенных видов растений, которые продемонстрировали способность удалять токсины из воды с помощью ризофильтрации:

Расходы

Подсолнухи, используемые для ризофильтрации

Ризофильтрация экономически эффективна для больших объемов воды с низкими концентрациями загрязняющих веществ, которые подвергаются строгим стандартам. Это относительно недорого, но потенциально более эффективно, чем сопоставимые технологии. По оценкам, удаление радионуклидов из воды с помощью подсолнечника стоит от 2 до 6 долларов за тысячу галлонов очищенной воды, включая удаление отходов и капитальные затраты.

Преимущества

Ризофильтрация - это метод очистки от загрязнения, который может проводиться на месте , когда растения выращивают непосредственно в загрязненном водном объекте, или ex situ , когда растения выращивают за пределами участка, а затем вводят в загрязненный водный объект. Это позволяет проводить относительно недорогую процедуру с низкими капитальными и эксплуатационными затратами, в зависимости от типа загрязнителя.

В некоторых случаях было показано, что загрязняющие вещества значительно уменьшаются за очень короткий промежуток времени. Одно исследование показало, что корни подсолнечника снижают уровень урана почти на 95% всего за 24 часа.

Этот метод очистки эстетичен и снижает проникновение воды и вымывание загрязняющих веществ.

После уборки урожай можно превратить в брикет биотоплива, заменяющий ископаемое топливо.

Недостатки

У этого метода обработки загрязнения есть свои пределы. Загрязняющие вещества с глубиной укоренения не будут извлечены. Используемые растения могут не расти на сильно загрязненных территориях. Самое главное, чтобы достичь нормативного уровня, могут потребоваться годы. Это приводит к долгосрочному обслуживанию.

Кроме того, наиболее загрязненные участки загрязнены различными видами загрязняющих веществ. Может существовать сочетание металлов и органических веществ, при котором обработки ризофильтрацией будет недостаточно.

Растения, выращенные на загрязненных водах и почвах, становятся потенциальной угрозой для здоровья людей и животных, и поэтому необходимо уделять особое внимание процессу сбора урожая и выбирать только некормовую культуру для метода восстановления с помощью ризофильтрации.

Смотрите также

внешние ссылки

использованная литература