Таблиці рослин для фіторемедіації

Таблиці рослин для фіторемедіації

Жодна рослина не очищає всі забруднення однаково. Підбір проводять за трьома параметрами:

Що забруднює ділянку: метал, нафтопродукт, розчинник, радіонуклід.

Де знаходиться забруднення: верхній шар ґрунту, вода, осад або ґрунтові води.

Який результат потрібно: вилучення, стабілізація, розкладання чи перехоплення забрудненої води.

Фіторемедіація найбільш застосовна при розсіяному забрудненні слабкої або середньої інтенсивності, розташованому в межах коріння. Сильно забруднені локальні плями зазвичай вимагають видалення, ізоляції чи інженерної обробки. EPA розглядає рослини як засіб видалення, розкладання чи утримання металів, нафтопродуктів, ПАВ, пестицидів, розчинників, вибухових речовин, радіонуклідів та фільтратів. (Агентство з охорони навколишнього середовища США)

Умовні позначення

Е - Фітоекстракція: забруднювач накопичується в рослині, біомасу прибирають.

З - Фітостабілізація: забруднювач утримується в грунті та коренях.

Р ризодеградація: забруднювач руйнують кореневі мікроорганізми.

ФД - Фітодеградація всередині рослини або її ферментами.

РФ - Ризофільтрація забрудненої води.

Г - Фітогідравлічний перехоплення води.

У - Фітоволатилізація: перетворення та виділення летючої форми.

1. Кадмій, цинк, нікель, мідь та миш'як

Рослини для вилучення металів із ґрунту

Для Zn і Cu корисні верби і тополі, що швидко ростуть: вони зазвичай не досягають концентрацій спеціалізованих гіперакумуляторів, але компенсують це високою біомасою і розвиненою кореневою системою. (research.fs.usda.gov)

Найкращий вибір по металу

Важливе обмеження миш'яку

Птерис Віттата може ефективно накопичувати миш'як, проте рослина здатна змінювати її хімічну форму. Тому збирання, зберігання та утилізація папороті повинні виконуватися як робота із забрудненою біомасою. (nepis.epa.gov)

2. Свинець, хром, мідь та відходи шахт та металургії

Для таких територій частіше потрібне не швидке очищення, а стійка фіксація пилу відходів і припинення ерозії.

Рослини для фітостабілізації

Рослини на металургійних та шахтних відходах частіше утримують метали в коренях, ризосфері та осаді, ніж видаляють їх з ділянки. Наприклад, у очерету Fe, Cu, Zn, Pb та Cd можуть концентруватися переважно в кореневій зоні при слабкому перенесенні в пагони. (АРС)

Хром

У дослідженнях з Typha latifolia і Carex lurida рослини та кореневі виділення сприяли формуванню відновлювальних умов, за яких Cr(VI) переходив у менш рухливий Cr(III). (АРС)

Свинець

Для Pb основний набір:

вівсяниця;

райграс;

рябчик;

міскантус;

тростина;

верба;

гірчиця – переважно для експериментальних ділянок;

соняшник – переважно для ризофільтрації чи випробувань.

Свинець зазвичай погано переміщається із ґрунту в надземні органи. Тому головна мета - не дати йому припадати пилом, вимиватися і потрапляти в харчовий ланцюг.

3. Нафта, дизель, ПАУ та пестициди

Органічні забруднення в основному усуваються через взаємодію коренів, бактерій та грибів.

Ґрунти, забруднені нафтою та дизелем

В одному порівняльному дослідженні осока, просо та гамарас зменшували залишки нафтових вуглеводнів ефективніше, ніж деревні посадки, але результати з ПАУ сильно залежать від ґрунту, доступності речовини та активності власної мікрофлори. Навіть однаковий вид рослини може давати різні результати різних майданчиках. (АРС)

Пестициди та гербіциди у воді та стоках

Вегетовані канави та штучні болота не обов'язково руйнують весь пестицид: частина речовини може тимчасово утримуватись у рослинності та осаді. Тому необхідні аналіз води, осаду та біомаси. (АРС)

4. Гербіциди, розчинники та вибухові речовини

Хлоровані розчинники та BTEX

EPA вказує, що фітотехнології застосовувалися або випробовувалися для TCE, інших хлорованих розчинників, BTEX, нафтопродуктів та забруднених ґрунтових вод. (Агентство з охорони навколишнього середовища США)

Вибухові речовини

Видовий вибір для TNT і RDX не можна робити лише за літературною таблицею: EPA наголошує на необхідності враховувати побічні продукти, щільність посадки, глибину забруднення та поведінку речовини у ґрунтовій воді. (nepis.epa.gov)

5. Метали, радіонукліди та забруднені стоки

Ризофільтрація води

При очищенні води метали часто не переходять високо в листя, а зв'язуються з корінням, залізистим нальотом на коренях та донним осадом. Це означає, що періодично доводиться видаляти не тільки рослини, а й забруднений осад. (АРС)

Радіоактивні забруднення

Для радіонуклідів рослину не можна вибирати без радіологічного проекту. IAEA підкреслює, що перенесення цезію та інших радіонуклідів залежить від властивостей ґрунту та виду рослин; у багатьох випадках більш надійними виявляються зниження надходження до культури, вирощування нехарчової продукції, внесення матеріалів, що зв'язують, або зняття верхнього шару ґрунту, а не спроба повної фітоекстракції. (www-pub.iaea.org)

6. Забруднені ґрунтові води та фільтрати

Дерев'яні рослини для фітогідравлічного контролю

Обмеження глибини

Дерева діють тільки там, куди реально досягає їх коріння або вода, що капілярно піднімається. У старих рекомендаціях EPA для верб і тополь розглядається орієнтовна робоча глибина близько кількох метрів, але фактична глибина залежить від ґрунту, кисню, рівня води та виду дерева. (Агентство з охорони навколишнього середовища США)

Система очищення фільтрату

На практиці краще працює послідовність:

накопичувальний басейн → осадження суспензії → зона рогозу та очерету → зона ситника та осок → вербова плантація → контрольний ставок.

7. Селен, ртуть та леткі органічні сполуки

Фітоволатилізація

Фітоволатилізацію не можна автоматично вважати очищенням: забруднювач може просто переміститися із ґрунту чи води в атмосферу. EPA вимагає оцінювати остаточну долю забруднювача та прийнятність продуктів його перетворення. (Агентство з охорони навколишнього середовища США)

Для ртуті такий підхід є особливо спірним. На звичайній екологічній ділянці безпечніше розглядати:

ізоляцію джерела;

зв'язування у ґрунті;

запобігання метилюванню;

контрольоване очищення води;

видалення найбільш забруднених ділянок.

8. Швидкий підбір рослин за завданням

9. Переважна схема для Центральної Європи та Швейцарії

Для помірного клімату практичний багаторічний набір:

Сухі забруднені ґрунти

вівсяниця червона;

костриця очеретяна;

райграс;

рябчик;

міскантус;

берези;

сосна;

верба козяча.

Вологі ґрунти

верба біла;

верба корзинкова;

тополя;

вільха чорна;

щука-дерниста;

ситник;

осоки.

Очисні болота

килимок;

тростина;

очерет;

ситник;

осоки;

контрольована ряска.

Пробні ділянки, що витягують

гірчиця;

соняшник;

Ноккея гостра;

Птерис Віттата - Тільки у відповідному мікрокліматі або закритій системі;

спеціалізовані нікелеві гіперакумулятори.

Перед введенням немісцевих рослин потрібно перевірити їхню інвазивність і дозволеність. Водяний гіацинт і деякі екзоти, що швидко ростуть, допустимі тільки в герметичних технологічних установках, але не у відкритій природі.

Обов'язкове правило поводження з урожаєм

Всю біомасу з ділянок фітоекстракції слід вважати потенційно забрудненою.

Її не можна:

вживати у їжу;

використовувати як лікарську сировину;

згодовувати тваринам;

поміщати у звичайний компост;

розкидати як мульчу;

спалювати у печі;

використовувати для домашнього біовугілля.

EPA вказує, що рослини після накопичення забруднювачів необхідно збирати та спрямовувати на контрольовану переробку або утилізацію; при термічній обробці метали зберігаються і концентруються у золі. (Агентство з охорони навколишнього середовища США)

Головний принцип

Метали не розкладаються: їх витягають чи стабілізують. Нафта, дизель, ПАУ, пестициди та розчинники можуть розкладатисяАле ефективність визначають мікрофлора, кисень, вологість і доступність забруднювача. Радіонукліди потребують окремого радіологічного проекту. Рослини - частина системи, а не заміна аналізів, гідрогеології та безпечної утилізації.