Ризофильтрация - Rhizofiltration

Ризофильтрация это форма фиторемедиация это включает фильтрация загрязненный грунтовые воды, Поверхность воды и Сточные Воды через массу корни удалять токсичный вещества или избыток питательные вещества.

Изучение корней растений

Обзор

Ризофильтрация - это разновидность фиторемедиация, который относится к подходу к использованию корней растений, выращиваемых на гидропонике, для восстановления загрязненной воды путем поглощения, концентрации и осаждения загрязняющие вещества. 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 поглощают естественным путем тяжелые металлы и избыток питательные вещества по разным причинам: секвестрация, устойчивость к засухе, утилизация по листу опадение, вмешательство в работу других растений и защиту от патогены и травоядные животные.[1] 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 восстановление загрязненной почвы и Сточные Воды.

Процесс

Этот процесс очень похож на фитоэкстракция в том, что он удаляет загрязнения, задерживая их в собираемых растениях биомасса. И фитоэкстракция, и ризофильтрация идут по одному и тому же основному пути к восстановлению. Во-первых, растения со стабильной корневой системой контактируют с загрязнением, чтобы адаптироваться к токсинам. Они поглощают загрязняющие вещества через свою корневую систему и накапливают их в корневой биомассе и / или переносят их в стебли и / или листья. Растения продолжают поглощать загрязняющие вещества, 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 в водной среде, а фитоэкстракция - для восстановления почвы.

Приложения

Плакучие ивы

Ризофильтрация может применяться для очистки поверхностных и подземных вод, промышленных и бытовых стоков, промывок от линий электропередач, ливневых вод, кислотный дренаж шахты, сельскохозяйственные стоки, разбавленные илы и радионуклид -Загрязненные растворы. Растения, подходящие для ризофильтрации, могут эффективно удалять токсичные металлы из раствора, используя быстрорастущие корневые системы. Разные наземное растение было обнаружено, что они эффективно удаляют токсичные металлы, такие как Cu2+, CD2+, Cr6+, Ni2+, Pb2+, а Zn2+ из водных растворов.[2] Также было обнаружено, что низкий уровень радиоактивный загрязняющие вещества могут быть успешно удалены из потоков жидкости.[3] 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. Подающий слой позволяет растениям получать удобрения, не загрязняя ручей, одновременно удаляя из воды тяжелые металлы.[4]Деревья также были применены для восстановления. Деревья - это самый дешевый вид растений. Они могут расти на земле низкого качества и иметь долгую жизнь. Это приводит к небольшим затратам на техническое обслуживание или их отсутствию. Наиболее часто используются ивы и тополя, который может расти на 6-8 футов в год и иметь высокую устойчивость к наводнениям. Для глубокого заражения использовались гибридные тополя 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.[5] Ивы успешно используются в качестве «растительных фильтров» для удаления питательных веществ (например, азота и фосфора) из городских сточных вод. [6] и загрязненные грунтовые воды.[7]

Общие растения

Среди них есть ряд водных и наземных растений, которые используются для ризофильтрации с разной степенью успеха. Хотя многие из этих растений гипераккумуляторы, можно использовать другие виды растений, так как загрязнители не всегда достигают стреляет (стебли и их придатки: листья, боковые почки, цветущие стебли и бутоны).

Некоторые из наиболее распространенных видов растений, которые продемонстрировали способность удалять токсины из воды с помощью ризофильтрации:[8][9]

Расходы

Подсолнухи, используемые для ризофильтрации

Ризофильтрация экономически эффективна для больших объемов воды с низкими концентрациями загрязняющих веществ, которые подвергаются строгим стандартам.[10] Это относительно недорого, но потенциально более эффективно, чем сопоставимые технологии. Удаление радионуклиды из воды с помощью подсолнухи оценивалась в сумму от 2 до 6 долларов за тысячу галлонов очищенной воды, включая удаление отходов и капитальные затраты.[11]

Преимущества

Ризофильтрация - это метод очистки от загрязнений, который можно проводить на месте, при выращивании растений непосредственно в загрязненном водоеме или ex situ, где растения выращиваются за пределами участка, а затем вводятся в загрязненный водоем.[8] 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 короткое время. Одно исследование показало, что корни подсолнечника снижают уровень урана почти на 95% всего за 24 часа.[2]

Этот метод лечения также является эстетичным и приводит к уменьшению инфильтрации воды и выщелачивание загрязняющих веществ.[5]

После уборки урожай можно превратить в брикет биотоплива, заменяющий ископаемое топливо.[12]

Недостатки

У этого метода обработки загрязнения есть свои ограничения. 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.[5]

Растения, выращенные на загрязненных водах и почвах, становятся потенциальной угрозой для здоровья людей и животных, поэтому необходимо уделять особое внимание процессу сбора урожая, и для метода восстановления с помощью ризофильтрации следует выбирать только некормовую культуру.[12]

Смотрите также

внешняя ссылка

Рекомендации

  1. ^ Бойд, Р. С. Растения, которые чрезмерно накапливают тяжелые металлы. Эд. Р. Р. Брукс. Виллингфорд, Великобритания: CAB International, 1998. 181-201.
  2. ^ а б Душенков, Вячеслав, Гарри Мотто, Илья Раскин, P.b.a. Нанда Кумар. «Ризофильтрация: использование растений для удаления тяжелых металлов из водных потоков». Наука об окружающей среде и технологии 30 (1995): 1239-1245.
  3. ^ EPA, 1998, A Citizen's Guide to Phytoremediation, Агентство по охране окружающей среды США, Управление твердых отходов и реагирования на чрезвычайные ситуации, EPA 542-F-98-011, август.
  4. ^ Раскин, Илья, Роберт Д. Смит и Дэвид Э. Солт. «Фиторемедиация металлов: использование растений для удаления загрязняющих веществ из окружающей среды». Текущее мнение в области биотехнологии. 8: 2 (1997): 221-226.
  5. ^ а б c Сазерсан, Сьюзан С. Инженерия восстановления: концепции дизайна. CRC P, 1997.
  6. ^ Гуиди Ниссим В., Джерби А., Лафлер Б., Флюет Р., Лабрек М. (2015) «Ивы для очистки городских сточных вод: долгосрочные результаты при различных нормах орошения». Экологическая инженерия 81: 395-404. https://dx.doi.org/10.1016/j.ecoleng.2015.04.067
  7. ^ Гуиди Ниссим В., Войку А., Лабрек М. (2014) «Короткооборотный поросль ивы для очистки загрязненных грунтовых вод». Экологическая инженерия, 62: 102-114 https://dx.doi.org/10.1016/j.ecoleng.2013.10.005
  8. ^ а б Генри, Жанна Р. "Обзор фиторемедиации свинца и ртути », Национальная сеть исследований в области управления окружающей средой, Агентство по охране окружающей среды США, (2000). 21-22.
  9. ^ Эллен Л. Артур, Памела Дж. Райс, Патрисия Дж. Райс, Тодд А. Андерсон, Садика М. Балади, Кери Л. Д. Хендерсон и Джоэл Р. Коутс (2005) Фиторемедиация - обзор, критические обзоры в науках о растениях, 24: 2 , 109-122, DOI: 10.1080 / 07352680590952496
  10. ^ Миллер, Р., 1996, Фиторемедиация, Отчет об обзоре технологий, Центр анализа технологий восстановления грунтовых вод, Серия O, Vol. 3 октября.
  11. ^ Куни, К. М. «Подсолнухи удаляют радионуклиды из воды в ходе текущих полевых испытаний фиторемедиации». Наука об окружающей среде и технология 30 (1996): 194.
  12. ^ а б Моделирование ризофильтрации: поглощение тяжелых металлов корнями растений П. Верма *, К. В. Джордж, Х. В. Сингх, С. К. Сингх, А. Джуваркар и Р. Н. Сингх Национальный исследовательский институт инженерной экологии (NEERI), Неру Марг, Нагпур 440 020, Индия