Rhizofiltrering
Rhizofiltrering är en form av fytoremediering som innebär att förorenat grundvatten , ytvatten och avloppsvatten filtreras genom en massa rötter för att avlägsna giftiga ämnen eller överskott av näringsämnen .
Översikt
Rhizofiltration är en typ av fytoremediering , som hänvisar till metoden att använda hydroponiskt odlade växtrötter för att sanera förorenat vatten genom absorption, koncentration och utfällning av föroreningar . Den filtrerar även genom vatten och smuts. [ citat behövs ]
Det förorenade vattnet samlas antingen upp från en avfallsplats och förs till växterna, eller så planteras växterna i det förorenade området, där rötterna sedan tar upp vattnet och de föroreningar som lösts i det. Många växtarter tar naturligt upp tungmetaller och överskott av näringsämnen av en mängd olika anledningar: sekvestrering, torkaresistens , bortskaffande genom bladabscission , interferens med andra växter och försvar mot patogener och växtätare . Vissa av dessa arter är bättre än andra och kan samla extraordinära mängder av dessa föroreningar. Identifiering av sådana växtarter har fått miljöforskare att inse potentialen för att använda dessa växter för sanering av förorenad jord och avloppsvatten . [ citat behövs ]
Bearbeta
Denna process är mycket lik fytoextraktion genom att den tar bort föroreningar genom att fånga in dem i skördbar växtbiomassa . Både fytoextraktion och rhizofiltrering följer samma grundläggande väg till sanering. Först sätts växter som har stabila rotsystem i kontakt med föroreningen för att vänja sig vid toxiner. De absorberar föroreningar genom sina rotsystem och lagrar dem i rotbiomassa och/eller transporterar upp dem i stjälkar och/eller blad. Växterna fortsätter att absorbera föroreningar tills de skördas. Plantorna byts sedan ut för att fortsätta tillväxt/skördcykeln tills tillfredsställande nivåer av föroreningar uppnås. Båda processerna är också mer inriktade på att koncentrera och fälla ut tungmetaller än organiska föroreningar. Den stora skillnaden mellan rhizofiltrering och fytoextraktion är att rhizofiltrering används för behandling i vattenmiljöer, medan fytoextraktion handlar om marksanering. [ citat behövs ]
Ansökningar
Rhizofiltrering kan vara tillämplig på rening av ytvatten och grundvatten, industri- och bostadsavlopp, nedspolningar från kraftledningar, dagvatten, dränering av sura gruvor , avrinning från jordbruket, utspätt slam och radionuklidkontaminerade lösningar. Växter som är lämpliga för rhizofiltreringsapplikationer kan effektivt avlägsna giftiga metaller från en lösning med snabbväxande rotsystem. Olika landlevande växtarter har visat sig effektivt avlägsna giftiga metaller såsom Cu 2+ , Cd 2+ , Cr 6+ , Ni 2+ , Pb 2+ och Zn 2+ från vattenlösningar. Det visade sig också att lågnivåradioaktiva föroreningar framgångsrikt kan avlägsnas från vätskeströmmar. Ett system för att uppnå detta kan bestå av ett "matarlager" av jord hängande ovanför en förorenad bäck genom vilken växter växer och sträcker ut huvuddelen av sina rötter i vattnet. Matarskiktet gör att växterna kan ta emot gödsel utan att förorena bäcken, samtidigt som de tar bort tungmetaller från vattnet. Träd har också använts för sanering. Träd är den lägsta kostnadsväxttypen. De kan växa på mark av marginell kvalitet och har lång livslängd. Detta resulterar i små eller inga underhållskostnader. De vanligaste är pilar och poppel , som kan växa 6-8' per år och har en hög översvämningstolerans. För djup förorening har hybridpoppel med rötter som sträcker sig 30 fot djupt använts. Deras rötter penetrerar porer i mikroskopisk skala i jordmatrisen och kan cirkulera 100 L vatten per dag och träd. Dessa träd fungerar nästan som ett pump- och behandlingssystem. Pilar har framgångsrikt använts som "vegetationsfilter" för borttagning av näringsämnen (t.ex. kväve och fosfor) från kommunalt avloppsvatten och förorenat grundvatten.
Vanliga växter
Det finns en serie vatten- och landväxter som används för rhizofiltrering med varierande framgång bland dem. Medan många av dessa växter är hyperackumulatorer , kan andra växtarter användas eftersom föroreningarna inte alltid når skotten ( stammar och deras bihang: löv, sidoknoppar, blomstammar och blomknoppar).
Några av de vanligaste växtarterna som har visat förmågan att ta bort gifter från vatten via rhizofiltrering:
- Solros
- Indisk senap
- Tobak
- råg
- Spenat
- Majs
- Papegojas fjäder
- Iris-bladig Rush
- Cattail
- Saltmarsh bulrush
- Scirpus Robustus
Kosta
Rhizofiltrering är kostnadseffektiv för stora volymer vatten med låga koncentrationer av föroreningar som utsätts för stränga standarder. Det är relativt billigt, men potentiellt mer effektivt än jämförbara tekniker. Avlägsnandet av radionuklider från vatten med hjälp av solrosor uppskattades kosta mellan $2 och $6 per tusen liter vatten som behandlats, inklusive avfallshantering och kapitalkostnader.
Fördelar
Rhizofiltrering är en föroreningsbehandlingsmetod som kan utföras in situ , där växter odlas direkt i den förorenade vattenkroppen eller ex situ , där växter odlas utanför platsen och senare introduceras till den förorenade vattenkroppen. Detta möjliggör ett relativt billigt förfarande med låga kapital- och driftskostnader, beroende på typen av förorening.
I vissa fall har föroreningar visat sig minska avsevärt på mycket kort tid. En studie fann att solrosrötter minskade nivåerna av uran med nästan 95 % på bara 24 timmar.
Denna behandlingsmetod är också estetiskt tilltalande och resulterar i en minskning av vatteninfiltration och urlakning av föroreningar.
Efter skörd kan grödan omvandlas till biobränslebriketter, ett substitut för fossilt bränsle.
Nackdelar
Denna föroreningsbehandlingsmetod har sina gränser. Eventuella föroreningar som ligger under rotdjupet kommer inte att extraheras. De växter som används kanske inte kan växa i mycket förorenade områden. Det viktigaste är att det kan ta år att nå lagstadgade nivåer. Detta resulterar i långsiktigt underhåll.
Dessutom är de flesta förorenade platser förorenade med många olika typer av föroreningar. Det kan finnas en kombination av metaller och organiska ämnen, där behandling genom rhizofiltrering inte räcker.
Växter som odlas på förorenat vatten och jord blir ett potentiellt hot mot människors och djurs hälsa, och därför måste noggrann uppmärksamhet ägnas skördeprocessen och endast icke-fodergrödor bör väljas för rhizofiltreringssaneringsmetoden.