序章
現代文明が急速に発展するにつれ、環境汚染は同時に新たな問題となっています。問題は日々悪化しています。
非生分解性の汚染物質や毒素の濃度も増加しています。石油精製所の活動に起因する炭化水素汚染によってもたらされる脅威、 石油製品の偶発的な放出、 そして自然現象は憂慮すべきです。
汚染の危険性を軽減するために、 効果的な管理戦略が実施されています。しかし、 これらの戦略は環境にやさしいものではありません。 高価です、 効果が低くなります。
反対に、 さまざまな微生物を利用して、環境や水から汚染物質を除去します。 バイオレメディエーションは、最も有望なものの1つと見なされています。 人気、 効果的、 そして今日の分野における持続可能な戦略。
バイオレメディエーションでは、 特定の微生物は、有毒な化学汚染物質を供給して消化します。 これは、人間がアクセスできない場所を掃除するための最も成功した環境に優しいツールの1つであることが証明されています。
バイオレメディエーションの不可欠な部分はバイオテクノロジーです、 環境を除染するための自然なメカニズムを提供し、 土、 と水。汚染物質が産業廃棄物である場合、 バイオテクノロジーのメカニズムは、バイオレメディエーションに適用されます。科学者たちは、毒素を代謝する微生物の能力を高めることにもっと力を注いでいます。
「重金属」という用語は、90の天然元素のうち53に適用されます。これらのうち、 植物の成長に不可欠な微量栄養素は4つあります：銅（Cu）、 マンガン（Mn）、 鉄（Fe）、 および亜鉛（Zn）。
必須重金属（Ni、 Pb、 Fe、 Mn、 CuとZn）は、植物成長の重要な生化学的および生理学的活動に不可欠な微量栄養素です。 1995年
しかし、 それらの濃度が通常の成長に必要な濃度よりも高い場合、 それらは有毒になります。さらに、 水銀（Hg）のような金属、 カドミウム（Cd）、 鉛（Pb）は、非常に低濃度でも毒性があります。
必須ではない重金属（Cd、 Hg、 Pb、 Crおよびas）は既知の生物学的または生理学的機能を持たないため、植物の成長と発達にとって重要ではないと見なされますPawan Kumar、 1995年
両方のカテゴリーの重金属は植物に有毒です、 人間、 および過剰濃度の動物。したがって、 生体系における必須および非必須の両方の重金属の高濃度は、成長と発達に悪影響を与えるだけでなく、健康への悪影響を引き起こす可能性があります。
これらの金属は、個々の実体として、または溶液中の可溶性金属イオン、またはリン酸塩や炭酸塩などの有機または無機金属化合物の表面に吸収される交換可能なイオンで構成される可能性のあるさまざまな土壌成分との融合で存在する可能性があります。 2005年
重金属毒性に関連するさまざまな影響がありますが、 そのような セレン 毒性（9mg /日）、 これは、人間の爪の変形や動物のアルカリ性疾患を引き起こす可能性があります。
の毒性作用 カドミウム （200マイクログラム/ kg-1新鮮重量）亜鉛とカルシウムの通常の機能を破壊します。カドミウムの毒性は「 イタイイタイ 「、 多系統障害性疾患、 重度の骨粗鬆症と骨の脆弱性を引き起こします。
NS " 水俣 」病気（日本1953-60）はまたによって引き起こされることができます 水星 毒性（> 0.1マイクログラム/ kgBW）。多くの人が水銀で汚染された魚のために亡くなりました。
中枢神経系に組織異常が観察された、 胎児と赤血球はメチル水銀汚染（27-102 ppm）の影響を受けやすいためです。
の有毒な用量 砒素 （3mg /日）皮膚がんを引き起こす可能性があります、 角質増殖症、 色素沈着過剰、 黒い足、 と内臓がん。
フリーラジカルは、レドックス活性遷移金属（例： Fe2 +およびCu2 +）。基本的に、 それらは酵素や色素の他の必須金属に取って代わります。
いくつかの金属イオン（Hg2 +、 Cu2 +）は、チオール基と反応することにより、タンパク質の構造と機能を妨げる可能性があります。
放射性同位元素（238U、 137Cs、 など）健康上のリスクをもたらす。
土壌中の重金属濃度とそれらの標準的な規制限界を以下の表に示します。
| 要素 | 濃度（mg / kg） | 標準規制限界（mg / kg） |
| 砒素 | 0.1-102 | 20 |
| カドミウム | 0.1-345 | 100 |
| クロム | 0.005-3950 | 100 |
| 銅 | 0.03-1550 | 600 |
| リード | 1-6900 | 600 |
| 水星 | 0.001-1800 | 270 |
| 亜鉛 | 0.15-5000 | 1500 |
| ソルトら、 1998年 | | |
重金属の修復については、 最も一般的で従来のアプローチは、埋め立てです。 熱処理、 発掘と埋葬、 イオン交換、 土地農業、 化学抽出、 土壌洗浄、 地下水の抽出と処理。
従来のソリューションはコストがかかるため望ましくありませんが、 本質的に侵入的であり、 常に実装できるとは限りません。 土壌構造とCECを破壊する可能性があります 生態系を不安定にし、 審美的に魅力がない、 平凡な結果を生み出します。
自然を利用して自然をきれいにするというコンセプトは、環境にやさしい、 費用効果が高く、 見た目に美しく、費用対効果の高い太陽エネルギー駆動技術。
ファイトレメディエーションとは何ですか？
削除する方法、 劣化、 または土壌からの化学汚染を含む、 堆積物、 地下水、 地表水、 植物とそれに関連する微生物を使った空気さえも。
汚染された土壌と水を自然に除染する–
環境から汚染物質を除去する、またはそれらを無害にするための緑の植物の使用Salt et al。、 1998年
ファイトレメディエーションで何が使われていますか？
さらに、 植物と組み合わせた土壌微生物は、有機および無機汚染物質の修復にも使用されます。
ファイトレメディエーションには次の目的があります。
- 土壌と水中のいくつかの汚染物質の汚染レベルを減らすため。
- 収穫された植物に除去可能な汚染物質を蓄積し、サイトの物理的状態を改善または維持するため。
- 土壌の化学的および生物学的改善。
有機汚染物質の場合、 ファイトレメディエーションは、植物安定化などのメカニズムを使用します。 植物揮発、 根圏分解、 と根圏濾過。
無機汚染物質の場合、 ファイトレメディエーションのメカニズムは植物揮発性であり、 植物安定化、 リゾフィルトレーション、 と植物の蓄積。
以下は、いくつかのファイトレメディエーションの種類です。
1。植物安定化
植物の根は安定する可能性があります、 固定し、 土壌中の有毒粒子に結合し、 それにより、それらの生物学的利用能が低下します。
植物種は、汚染物質を吸収して蓄積することにより、地下水や土壌に汚染物質を固定化することができます。 またはルートゾーン内に金属残留物を沈殿させます。
理想的には、 このプロセスは、土壌から金属毒物を除去するために使用されます。 堆積物、 とスラッジ。
2。植物抽出
植物抽出の過程を通じて、 特定の植物種は、高濃度の金属汚染物質を蓄積することができます。 収穫された新芽や根の余剰栄養素とともに、 基質または汚染された土壌から。
このプロセスは金属に最適です、 非金属、 放射性核種、 メタロイド、 土壌中の有機汚染物質、 堆積物、 スラッジ媒体ラマン・ヒンチマン、 1995年
3。植物揮発
汚染粒子を吸収し、続いて大気中に揮発させる植物の能力。土壌中の金属粒子、 地下水、 堆積物、 スラッジはこのプロセスを使用して除去できます。
4。植物変換
それは、植物による栄養素とともに汚染物質の代謝的取り込みと、それに続く植物の代謝による内部または植物のラマン・ヒンチマンによって誘発された効果による外部の汚染物質の分解を含みます。 1995年
土壌では、 地下水、 堆積物とスラッジ、 このプロセスは、複雑な有機分子を減らすために利用できます。 それらをより単純な汚染分子に分解することによって。
5。リゾフィルタリング
リゾフィルトレーションは、有毒物質を取り込むプロセスです。 過剰な栄養素と一緒に、 植物の根によって成長培地または汚染された場所から。
汚染粒子は、植物の根に沈着するか、沈殿または吸着によって根域に吸収されます。
このプロセスは、余分な栄養素を取り除くのに理想的です。 金属、 地表水からの放射性核種汚染物質、 地下水、 と廃水。
6.リゾ分解：
根圏分解は、微生物の作用と植物の根による汚染物質の追加吸収によって土壌汚染粒子が分解されるプロセスです。
微生物を利用して有機物質を消費および代謝し、栄養とエネルギーを提供します。
酸などの植物の根から放出される天然物質、 砂糖とアルコールには、常在する土壌微生物のエネルギー源として機能し、大量の水を吸収する厚い根の塊を作り出す有機炭素部分が含まれています。IrenaShtangeeva、 2004年
汚染された場所の修復のために植物を利用することは、いくつかのメカニズムを含みます。
根系は、汚染物質によって引き起こされる毒性を防ぐ上で重要な役割を果たします。汚染物質は、根系を介して植物に吸収されます。
水と栄養素の吸収と蓄積を可能にするために、 根圏によって十分な表面積が提供されます。
同様に、 研究者たちは、小さな植物と比較して、木の深い根が浸透しやすい深い土壌層から汚染物質を効果的に除去するために、木を使用できるかどうかを調べています。
無機および有機化合物（浸出液）を根圏に放出することにより、 植物の根はまた、土壌と根の境界面を変更します。
根の浸出液の結果として、 微生物が増殖し、 土壌粒子がより安定し、 汚染物質はより容易に生物学的に利用可能になります。
植物の浸出液は、土壌の特性を変更することにより、根圏の汚染物質の移動性とバイオアベイラビリティに影響を与えます。 化学組成の変化、 有機化合物を放出し、植物が支援する微生物活動を増加させます。
さらに記事では、 ファイトレメディエーションの長所と短所について説明します。
植物の使用は、従来の修復方法に比べて多くの利点を提供します
- 土壌と水中で、 この技術は効果的です、 効率的、 そして環境に優しい分解手段、 減少し、 または汚染物質を無害化します。
- メンテナンスと収穫のコストが低いため、 安価な方法です。
- これは、植物バイオマスの燃焼時に元々組み込まれていた範囲を超える追加の二酸化炭素排出をもたらさないため、カーボンニュートラルな技術です。
- 社会的受容性は高く、美的にも満足のいくものです。
- 環境から毒物を取り除くという問題に取り組むことは別として、 この技術は、商業的に重要な金属を土壌から回収するためにも使用できます。
- 植物バイオマスは、エネルギーを生成するためにも使用できます。 それを儲かる技術にしています。
- このような技術は、金属を修復するために使用することができます、 溶剤、 農薬、 原油、 多環芳香族炭化水素、 埋立地浸出液、 と爆発物。
- 植物細胞には高レベルの毒性汚染が誘発されるため、 植物の成長を妨げる、 この手法は、汚染レベルが低または中程度のサイトで最適に利用できます。
- このプロセスには非常に時間がかかります。
- ハイパーアキュムレーター植物種は、バイオマスが低く、成長速度が遅いため、土壌から汚染物質を吸収する能力が限られています。
- 誤って管理されたプロセスは、食物連鎖への有毒化合物の侵入の段階を設定する可能性があります。
- しっかりと結合した金属イオンは、生物学的利用能が限られています。 それらの除去を制限します。
