PHYTOREMEDIATION: ประเภทข้อดีและข้อเสีย - ชีววิทยา - 2026

บำบัดเป็นชุดของการปฏิบัติเทคโนโลยีการใช้พืชที่มีชีวิตและจุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องของพวกเขาเพื่อสุขาภิบาลสิ่งแวดล้อมของดินน้ำและอากาศ

เทคโนโลยีการบำบัดด้วยแสงใช้ประโยชน์จากความสามารถตามธรรมชาติของพืชบางชนิดในการดูดซับสมาธิและการเผาผลาญองค์ประกอบและสารประกอบทางเคมีที่มีอยู่ในสิ่งแวดล้อมเป็นสารมลพิษ พืชสามารถใช้สำหรับการสกัดการตรึงและการทำให้เสถียรการย่อยสลายหรือการระเหยของสารปนเปื้อน

รูปที่ 1. Phytoremediation ในสาขา ที่มา: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

ดินพื้นผิวและน้ำใต้ดินและบรรยากาศสามารถปนเปื้อนอันเป็นผลมาจากกระบวนการทางธรรมชาติบางอย่างเช่นการกัดเซาะทางธรณีวิทยาการระเบิดของภูเขาไฟและอื่น ๆ เนื่องจากผลของกิจกรรมของมนุษย์ (อุตสาหกรรมการเกษตรน้ำเสีย การขุดการก่อสร้างการขนส่ง)

การปล่อยและน้ำทิ้งจากอุตสาหกรรมวัสดุเหลือใช้วัตถุระเบิดเคมีเกษตร (ปุ๋ยสารกำจัดวัชพืชสารกำจัดศัตรูพืช) ฝนหรือกรดสะสมวัสดุกัมมันตภาพรังสีและอื่น ๆ อีกมากมายเป็นปัจจัยมลพิษที่มาจากกิจกรรมของมนุษย์

Phytoremediation กลายเป็นเทคโนโลยีที่มีราคาไม่แพงมีประสิทธิภาพและเป็นที่ยอมรับของสาธารณชนสำหรับการบำบัดด้วยการปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมประเภทต่างๆ

คำว่า "phytoremediation" มาจากภาษากรีก "phyto" ซึ่งหมายถึงพืชที่มีชีวิตและจากภาษาละติน "remediare" ซึ่งหมายถึงการคืนความสมดุล กล่าวคือฟื้นสภาพสมดุลด้วยการใช้พืช

ประเภทของ phytoremediation

เทคโนโลยีการบำบัดด้วยแสงขึ้นอยู่กับกระบวนการทางสรีรวิทยาของพืชและจุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องเช่นโภชนาการการสังเคราะห์แสงการเผาผลาญการระเหยและอื่น ๆ

ขึ้นอยู่กับชนิดของสารมลพิษระดับของการปนเปื้อนของสถานที่และระดับของการกำจัดหรือการปนเปื้อนที่จำเป็นเทคนิคการบำบัดด้วยแสงถูกใช้เป็นกลไกการกักเก็บสารปนเปื้อน (เทคนิคการสลายตัวของสารก่อมลพิษการกรองไรโซฟิลเตรชัน) หรือเป็นกลไกการกำจัด (เทคนิค ของ phytoextraction, phytodegradation และ phytovolatilization)

รูปที่ 2. ประเภทของการบำบัดด้วยแสง ที่มา: Townie (Arulnangai & Xavier Dengra จากต้นฉบับในนามสกุล. png) จาก Wikimedia Commons

เทคนิค phytoremediation เหล่านี้ ได้แก่ :

Phytodegradation

เทคนิคนี้เรียกอีกอย่างว่าไฟโตทรานส์ฟอร์มประกอบด้วยการเลือกและใช้พืชที่มีความสามารถในการย่อยสลายมลพิษที่ดูดซับ

ในการย่อยสลาย phytodegradation เอนไซม์พิเศษที่พืชบางชนิดมีอยู่ทำให้เกิดการสลายโมเลกุลของสารประกอบที่ก่อมลพิษเปลี่ยนเป็นโมเลกุลที่เล็กลงไม่เป็นพิษหรือเป็นพิษน้อยลง

พืชยังสามารถแร่ธาตุมลพิษให้เป็นสารประกอบที่ง่ายและดูดซึมได้เช่นคาร์บอนไดออกไซด์ (CO ₂ ) และน้ำ (H ₂ O)

ตัวอย่างของเอนไซม์ประเภทนี้ ได้แก่ dehalogenase และ oxygenase คนแรกชอบการกำจัดฮาโลเจนจากสารประกอบทางเคมีและสารที่สองออกซิไดซ์

การสลายตัวของไฟได้ถูกนำมาใช้เพื่อกำจัดวัตถุระเบิดเช่นทีเอ็นที (trinitrotoluene), สารกำจัดศัตรูพืชออร์กาโนคลอรีนและออร์กาโนฟอสเฟต, ไฮโดรคาร์บอนชนิดฮาโลเจนและสารปนเปื้อนอื่น ๆ

Rhizoremediation

เมื่อการย่อยสลายของสารมลพิษเกิดจากการกระทำของจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในรากของพืชเทคนิคการแก้ไขเรียกว่า

Phytostabilization

phytoremediation ประเภทนี้ขึ้นอยู่กับพืชที่ดูดซับมลพิษและตรึงไว้ภายใน

พืชเหล่านี้เป็นที่ทราบกันดีว่าสามารถลดการดูดซึมของสารมลพิษผ่านการผลิตและการขับออกโดยรากของสารประกอบทางเคมีที่ยับยั้งสารพิษผ่านการดูดซึมการดูดซับหรือกลไกการตกตะกอน - แข็งตัว

ด้วยวิธีนี้สารมลพิษจะไม่มีอยู่ในสิ่งแวดล้อมสำหรับสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ อีกต่อไปการอพยพไปยังน้ำใต้ดินและการแพร่กระจายไปยังพื้นที่ขนาดใหญ่ของดินจะได้รับการป้องกัน

พืชบางชนิดที่ถูกนำมาใช้ใน phytostabilization ได้แก่ Lupinus albus (เพื่อตรึงสารหนู, As และแคดเมียม, Cd), Hyparrhenia hirta (การตรึงตะกั่ว, Pb), Zygophyllum fabago (การตรึงสังกะสี, Zn), Anthyllis Vulneraria (การตรึงสังกะสี , ตะกั่วและแคดเมียม), Deschampia cespitosa (การตรึงตะกั่วแคดเมียมและสังกะสี) และ Cardaminopsis arenosa (การตรึงตะกั่วแคดเมียมและสังกะสี) เป็นต้น

Phytostimulation

ในกรณีนี้จะใช้พืชที่กระตุ้นการพัฒนาของจุลินทรีย์ที่ย่อยสลายสารมลพิษ จุลินทรีย์เหล่านี้อาศัยอยู่ตามรากพืช

การบำบัด

Phytoextraction เรียกอีกอย่างว่า phytoaccumulation หรือ phyto-sequestration ใช้พืชหรือสาหร่ายเพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อนจากดินหรือน้ำ

หลังจากที่พืชหรือสาหร่ายดูดซับสารเคมีที่เป็นมลพิษจากน้ำหรือดินและสะสมไว้แล้วพวกมันจะถูกเก็บเกี่ยวเป็นชีวมวลและโดยทั่วไปจะเผา

รูปที่ 3 การบำบัดด้วยไฟในสระน้ำการฟื้นฟูเหมืองแร่ยูเรเนียมที่ถูกทิ้งร้าง โปรตุเกส. ที่มา: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

ขี้เถ้าถูกฝากไว้ในสถานที่พิเศษหรือที่ทิ้งเพื่อความปลอดภัยหรือใช้ในการกู้คืนโลหะ เทคนิคสุดท้ายนี้เรียกว่าสมุนไพร

พืชที่สะสมมากเกินไป

สิ่งมีชีวิตที่สามารถดูดซับมลพิษจากดินและน้ำในปริมาณสูงมากเรียกว่า hyperaccumulators

มีการรายงาน Hyperaccumulators ของสารหนู (As) ตะกั่ว (Pb) โคบอลต์ (Co) ทองแดง (Cu) แมงกานีส (Mn) นิกเกิล (Ni) ซีลีเนียม (Se) และสังกะสี (Zn)

การแยกไฟโตของโลหะได้ดำเนินการกับพืชเช่น Thlaspi caerulescens (การสกัดแคดเมียม, Cd), หญ้าแฝกหอม (สกัดสังกะสี Zn, แคดเมียม Cd และตะกั่ว Pb), Brassica juncea (การสกัดตะกั่ว Pb) และ Pistia stratiotis (การสกัดเงิน Ag , ปรอท Hg, นิกเกิล Ni, ตะกั่ว Pb และสังกะสี Zn) และอื่น ๆ

Phytofiltration

phytoremediation ประเภทนี้ใช้ในการปนเปื้อนของน้ำใต้ดินและผิวน้ำ สารมลพิษถูกดูดซับโดยจุลินทรีย์หรือโดยรากหรือติด (ดูดซับ) กับพื้นผิวของทั้งสอง

รูปที่ 4. การเจริญเติบโตของรากในห้องปฏิบัติการในของเหลว ที่มา: pixabay.com

ใน phytofiltration พืชจะเติบโตด้วยเทคนิคไฮโดรโพนิกส์และเมื่อรากได้รับการพัฒนาดีแล้วพืชจะถูกถ่ายโอนไปยังน้ำที่มีมลพิษ

พืชบางชนิดที่ใช้เป็นไฟโตฟิลเตอร์ ได้แก่ Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda และ Polygonum punctatum

Phytovolatilization

เทคนิคนี้ใช้ได้ผลเมื่อรากของพืชดูดซับน้ำเสียและปล่อยสารมลพิษที่เปลี่ยนรูปเป็นก๊าซหรือสารระเหยสู่บรรยากาศผ่านการคายของใบไม้

การกระทำของ phytovolatizing ของซีลีเนียม (Se) ของพืช Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus และ Chara canescens และความสามารถในการคายปรอท (Hg) ของพืชสายพันธุ์ Arabidopsis thaliana เป็นที่รู้จัก

ข้อดีของ phytoremediation

• การใช้เทคนิค phytoremediation มีราคาถูกกว่าการใช้วิธีการปนเปื้อนแบบเดิมมาก
• เทคโนโลยี Phytoremediation ถูกนำไปใช้อย่างมีประสิทธิภาพในพื้นที่ขนาดใหญ่ที่มีการปนเปื้อนในระดับปานกลาง
• ด้วยเทคนิคการกำจัดสิ่งปนเปื้อนในแหล่งกำเนิดไม่จำเป็นต้องขนส่งตัวกลางที่ปนเปื้อนดังนั้นจึงหลีกเลี่ยงการกระจายของสารมลพิษทางน้ำหรือทางอากาศ
• การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี phytoremediation ช่วยให้สามารถดึงโลหะและน้ำที่มีค่ากลับคืนมาได้
• ในการใช้เทคโนโลยีเหล่านี้จำเป็นต้องมีการปฏิบัติทางการเกษตรแบบเดิมเท่านั้น ไม่จำเป็นต้องสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกพิเศษหรือการฝึกอบรมบุคลากรที่ผ่านการฝึกอบรมเพื่อนำไปใช้งาน
• เทคโนโลยีการบำบัดด้วยแสงไม่ใช้พลังงานไฟฟ้าและไม่ก่อให้เกิดมลพิษที่ปล่อยก๊าซเรือนกระจก
• เป็นเทคโนโลยีที่รักษาดินน้ำและบรรยากาศ
• เป็นวิธีการปนเปื้อนที่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำที่สุด

ข้อเสียและข้อ จำกัด

• เทคนิคการบำบัดด้วยแสงจะมีผลเฉพาะในพื้นที่ที่รากของพืชยึดครองนั่นคือในพื้นที่และความลึกที่ จำกัด
• Phytoremediation ไม่มีประสิทธิภาพโดยสิ้นเชิงในการป้องกันการชะล้างหรือการซึมผ่านของสารปนเปื้อนลงในน้ำใต้ดิน
• เทคนิคการบำบัดด้วยแสงเป็นวิธีการกำจัดสิ่งปนเปื้อนที่ช้าเนื่องจากต้องใช้เวลารอการเจริญเติบโตของพืชและจุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้อง
• การเจริญเติบโตและการอยู่รอดของพืชที่ใช้ในเทคนิคเหล่านี้ได้รับผลกระทบจากระดับความเป็นพิษของสารมลพิษ
• การประยุกต์ใช้เทคนิคการบำบัดด้วยแสงอาจส่งผลเสียต่อระบบนิเวศที่นำไปใช้เนื่องจากการสะสมทางชีวภาพของสารมลพิษในพืชซึ่งต่อมาสามารถผ่านเข้าสู่ห่วงโซ่อาหารผ่านผู้บริโภคหลักและรอง

อ้างอิง

1. Carpena RO และ Bernal MP 2550. Keys to phytoremediation: phytotechnologies for ground recovery. ระบบนิเวศ 16 (2). อาจ.
2. สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อม (EPA-600-R-99-107) 2543. Phytoremediation เบื้องต้น.
3. Gerhardt KE, Huang XD, Glick BR, Greenberg BM 2551. Phytoremediation and rhizoremediation ของสารปนเปื้อนในดินอินทรีย์: ศักยภาพและความท้าทาย. พืชศาสตร์. ไม่มีใบ
4. Ghosh M และ Singh SP. 2548. การทบทวนการบำบัดด้วยแสงโลหะหนักและการใช้ประโยชน์จากผลพลอยได้. การวิจัยนิเวศวิทยาและสิ่งแวดล้อมประยุกต์. 3 (1): 1-18.
5. Wang, L. , Ji, B. , Hu, Y. , Liu, R. , & Sun, W. (2017). การทบทวนเกี่ยวกับการบำบัดด้วยวิธีทางเคมีในแหล่งกำเนิดของหางแร่ บรรยากาศ, 184, 594–600 ดอย: 10.1016 / j.chemosphere.2017.06.025