פיטורדיאציה: סוגים, יתרונות וחסרונות - ביולוגיה - 2025

Phytoremediation הוא הסט של פרקטיקות טכנולוגיות באמצעות צמחי חיים ומיקרואורגניזמים קשור שלהם תברואה סביבתית אדמה, מים ואוויר.

טכנולוגיות פיטורדיאציה משתמשות ביכולתן הטבעית של חלק מהצמחים לספוג, לרכז ולחילוף חומרים של חומרים כימיים הנמצאים בסביבה כמזהמים. ניתן להשתמש בצמחים למיצוי, השתלה ויציבות, השפלה או התנפצות של מזהמים.

איור 1. פיתור תיווך בשדה. מקור: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

האדמה, השטח ומי התהום והאטמוספרה יכולים להיות מזוהמים כתוצאה מתהליכים טבעיים מסוימים - כמו סחף גיאולוגי, פעילות וולקנית, בין היתר- וגם כתוצאה מהשפעת הפעילות האנושית (תעשייה, חקלאית, שפכים, כרייה, בניה, תחבורה).

פליטות ושפכים תעשייתיים, חומרי פסולת, חומרי נפץ, חקלאות כימית (דשנים, קוטלי עשבים, חומרי הדברה), תמצית גשם או חומצה, חומרים רדיואקטיביים, רבים אחרים, הם גורמי זיהום שמקורם בפעילות אנושית.

פיטורדימציה מתגלה כטכנולוגיה זולה, יעילה ומקובלת בפומבי לייעוץ של סוגים שונים של זיהום סביבתי.

המילה "פיטורדיאציה" באה מה"פיטו "היוונית שמשמעותה צמח חי, ומהלטינית" remediare "שפירושה להחזיר את האיזון; כלומר, לשחזר את מצב האיזון באמצעות שימוש בצמחים.

סוגי פיתור תיווך

טכנולוגיות פיטורדיאציה מבוססות על תהליכים פיזיולוגיים של צמחים והמיקרואורגניזמים הקשורים אליהם, כמו תזונה, פוטוסינתזה, מטבוליזם, evapotranspiration, בין היתר.

תלוי בסוג המזהם, דרגת הזיהום של המקום ורמת ההסרה או הטיהור הדרושים, טכניקות פיטורדיאציה משמשות כמנגנון הבלימה מזהם (טכניקות פיטוסטיזציה, Rhizofiltration), או כמנגנון חיסול (טכניקות) של חילוץ פיטואואט, הרס פיטודולטיזציה).

איור 2. סוגים של פיטורייציה. מקור: Townie (Arulnangai ו- Xavier Dengra מהמקור בתוסף .png), מתוך ויקימדיה.

טכניקות פיתור-תיווך אלה כוללות:

פיטודרדגרציה

טכניקה זו, המכונה גם פיטוטרנספורמציה, מורכבת בבחירת ושימוש בצמחים שיש להם יכולת להשפיל את המזהמים שספגו.

בהפחתת הפיטודוד, אנזימים מיוחדים שיש לצמחים מסוימים, גורמים להתמוטטות המולקולות של התרכובות המזהמות, והופכות אותן למולקולות קטנות יותר, לא רעילות או פחות רעילות.

צמחים יכולים גם למינרלים מזהמים לתרכובות פשוטות להטמעה, כגון פחמן דו חמצני (CO ₂ ) ומים (H ₂ O).

דוגמאות לסוג זה של אנזים הם dehalogenase ו- oxygenase; הראשון מעדיף פינוי של הלוגנים מתרכובות כימיות והשני מחמצן חומרים.

הרס הפיטודוד שימש להסרת חומרי נפץ, כגון TNT (טריניטרוטולואן), חומרי הדברה אורגנוכלוריים ואורגנופוספטים, פחמימנים הלוגניים, בין היתר מזהמים.

שינויים בתהליכי Rhizoremediation

כאשר השפלה של מזהמים מופקת על ידי פעולת מיקרואורגניזמים החיים בשורשי צמחים, טכניקת התיקון נקראת rhizoremediation.

פיטוסטיביזציה

סוג פיטורדיאציה מסוג זה מבוסס על צמחים הסופגים מזהמים ומשתנעים בתוכם.

ידוע כי צמחים אלה מפחיתים את הזמינות הביולוגית של מזהמים באמצעות ייצור והפרשתם על ידי שורשי תרכובות כימיות אשר מפעילים פעולות של חומרים רעילים באמצעות מנגנוני ספיגה, ספיחה או מיצוק משקעים.

באופן זה, מזהמים אינם זמינים עוד בסביבה עבור יצורים חיים אחרים, נמנעת נדידתם למי תהום ופיזורם לאזורים גדולים יותר של קרקעות.

כמה צמחים ששימשו לפיטוסטיביזציה הם: לופינוס אלבוס (להעברת ארסן, As וקדמיום, Cd), Hyparrhenia hirta (אימוביליזציה של עופרת, Pb), Zygophyllum fabago (אימוביליזציה של אבץ, Zn), Anthyllis Vulneraria (התנעה של אבץ. , עופרת וקדמיום), Deschampia cespitosa (ניתוב של עופרת, קדמיום ואבץ) ו- Cardaminopsis arenosa (איחוי של עופרת, קדמיום ואבץ), בין היתר.

פיטוסטימולציה

במקרה זה משתמשים בצמחים המעוררים התפתחות של מיקרואורגניזמים המשפילים את המזהמים. מיקרואורגניזמים אלה חיים בשורשי צמחים.

פיטו-עקירה

חילוץ פיטואידים, הנקרא גם פיטואקומולציה או פיטו-רצף, משתמש בצמחים או באצות בכדי להוציא מזהמים מהאדמה או המים.

לאחר שהצמח או האצות ספגו את הכימיקלים המזהמים מהמים או מהאדמה וצברו אותם, הם נקצרים כביומסה ונשרפים בדרך כלל.

איור 3. תרופת פיטוריימציה בבריכות, שיקום מכרה אורניום נטוש. פּוֹרטוּגָל. מקור: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

האפר מופקד במקומות מיוחדים או במזבלות ביטחון או משמשים לשחזור מתכות. טכניקה אחרונה זו נקראת צמחי מרפא.

צמחים צוברים יתר

אורגניזמים המסוגלים לספוג כמויות גבוהות ביותר של מזהמים מאדמה ומים נקראים היפר אקומולטורים.

דווח על צמחים חריפים של ארסן (As), עופרת (Pb), קובלט (Co), נחושת (Cu), מנגן (Mn), ניקל (Ni), סלניום (Se) ואבץ (Zn).

חילוץ פיטואוט של מתכות בוצע באמצעות צמחים כמו תאספי כארולסן (מיצוי קדמיום, Cd), Vetiveria zizanoides (מיצוי אבץ Zn, Cadmium Cd, ועופרת Pb), זרעי ברסיקה (מיצוי עופרת Pb) ופיסטיה סטראטיוטיס (מיצוי כסף Ag , כספית Hg, ניקל ניל, עופרת Pb ואבץ Zn), בין היתר.

פיליטציה

סוג פיטורדיאציה מסוג זה משמש לטיהור מי תהום ומי שטח. מזהמים נספגים על ידי מיקרואורגניזמים או על ידי שורשים, או מחוברים (נספגים) למשטחים של שניהם.

איור 4. איור 4. צמיחת שורשים במעבדה, במדיום נוזלי. מקור: pixabay.com

בפיטופילטרציה הצמחים מגדלים בטכניקות הידרופוניות וכאשר השורש מפותח מועברים הצמחים למים מזוהמים.

כמה צמחים המשמשים כמסנני פיטופ הם: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Triat Elatine and Polygonum punctatum.

פיטובולטיזציה

טכניקה זו פועלת כאשר שורשי הצמחים סופגים מים מזוהמים ומשחררים את המזהמים שהופכים לצורה גזי או נדיף לאטמוספרה, דרך העברת העלים.

פעולת הפיטובולטיזציה של סלניום (Se) של צמחים, Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus ו- Chara canescens וכן ידועה היכולת להעביר כספית (Hg), ממין הצומח Arabidopsis thaliana.

יתרונות הפיטורדיאציה

• היישום של טכניקות פיטורמציה זול בהרבה מהיישום של שיטות טיהור קונבנציונאליות.
• טכנולוגיות פיטורדיאציה מיושמות ביעילות באזורים גדולים עם דרגות זיהום בינוניות.
• בהיותו טכניקות טיהור לטיפול באתר, אין הכרח להעביר את המדיום המזוהם ובכך להימנע מפיזור מזהמים על ידי מים או אוויר.
• היישום של טכנולוגיות פיתור-תיווך מאפשר התאוששות של מתכות יקרות ומים.
• כדי ליישם טכנולוגיות אלה, נדרשים רק נהלים חקלאיים קונבנציונליים; הקמת מתקנים מיוחדים אינה הכרחית, וגם לא הכשרת עובדים מיומנים ליישומם.
• טכנולוגיות פיטורדיאציה אינן צורכות אנרגיה חשמלית, והן אינן מייצרות פליטות גזי חממה מזהמות.
• מדובר בטכנולוגיות המשמרות אדמה, מים ואווירה.
• אלה שיטות הטיהור עם ההשפעה הסביבתית הנמוכה ביותר.

חסרונות ומגבלות

• טכניקות פיטורדיאציה יכולות להשפיע רק באזור התפוס את שורשי הצמחים, כלומר באזור ובעומק מוגבל.
• הפיטורדיאציה אינה יעילה לחלוטין במניעת שטיפת או סיגול של מזהמים למי תהום.
• טכניקות פיטורדיאציה הן שיטות איטי של טיהור, מכיוון שהן דורשות זמן המתנה לגידול צמחים ומיקרואורגניזמים הקשורים אליהם.
• הגידול וההישרדות של הצמחים המשמשים בטכניקות אלה מושפעים ממידת הרעילות של המזהמים.
• ליישום טכניקות פיתור-תיווך יכולות להיות השפעות שליליות על המערכות האקולוגיות בהן הן מיושמות, עקב הצטברות ביולוגית של מזהמים בצמחים, שיכולים לאחר מכן לעבור לשרשראות המזון דרך צרכנים ראשוניים ומשניים.

הפניות

1. קרפנה RO ו- MP פרלמנט. 2007. מפתחות לפיתור-תיווך: פיטוטכנולוגיות להתאוששות קרקע. מערכות אקולוגיות 16 (2). מאי.
2. הסוכנות להגנת הסביבה (EPA-600-R-99-107). 2000. מבוא לפיתור-תיווך.
3. Gerhardt KE, Huang XD, Glick BR, Greenberg BM. 2008. פיתור-תיווך וריזורמדיציה של מזהמי אדמה אורגניים: פוטנציאל ואתגרים. מדעי הצמח. עלים חסרים
4. Ghosh M ו- Singh SP. 2005. סקירת פיתור-תיווך של מתכות כבדות וניצול תוצרי הלוואי שלה. אקולוגיה ומחקר סביבתי יישומי. 3 (1): 1-18.
5. וואנג, ל., ג'י, ב., הו, י., ליו, ר. וסאן, וו. (2017). סקירה על פיתור תיאר במקום. Chemosphere, 184, 594–600. doi: 10.1016 / j.chemosphere.2017.06.025