KASVIEN HOITO: TYYPIT, EDUT JA HAITAT - BIOLOGIA - 2026

Fytoremediaatio on joukko teknisiä toimintatapoja käyttäen eläviä kasveja ja niihin liittyvien mikrobien viemäröintiin maaperän, veden ja ilman.

Kasvien terveyttämistekniikoissa hyödynnetään joidenkin kasvien luonnollista kykyä absorboida, keskittää ja metaboloida ympäristössä pilaavina aineina olevia elementtejä ja kemiallisia yhdisteitä. Kasveja voidaan käyttää epäpuhtauksien uuttamiseen, immobilisointiin ja stabilointiin, hajoamiseen tai haihtumiseen.

Kuva 1. Kasvien terveydenhoito kentällä. Lähde: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Maaperä, pinta- ja pohjavesi sekä ilmapiiri voivat olla saastuneita joidenkin luonnollisten prosessien seurauksena - esimerkiksi geologisen eroosion, muun muassa vulkaanisen toiminnan, ja myös ihmisen toiminnan (teollisuus, maatalous, jätevedet, kaivostoiminta, rakentaminen, kuljetus).

Teollisuuden päästöt ja jätevesit, jätemateriaalit, räjähteet, maatalouskemikaalit (lannoitteet, rikkakasvien torjunta-aineet, torjunta-aineet), sade- tai happolaskut, radioaktiiviset materiaalit ovat muun muassa ihmisen toiminnasta johtuvia saastetekijöitä.

Fytoremediaatiosta tulee edullinen, tehokas, yleisesti hyväksytty tekniikka erityyppisten ympäristösaasteiden boremenoimiseksi.

Sana "fytoremediaatio" tulee kreikan kielestä "fyto", joka tarkoittaa elävää kasvia, ja latinalaisesta sanasta "remediare", joka tarkoittaa tasapainon palauttamista; toisin sanoen palauttaa tasapainotila kasveja käyttämällä.

Fytoremediaation tyypit

Fytoremediaatiotekniikat perustuvat kasvien ja niihin liittyvien mikro-organismien fysiologisiin prosesseihin, kuten ravitsemukseen, fotosynteesiin, aineenvaihduntaan, evapotranspiraatioon.

Saastumisen tyypistä, alueen saastumisasteesta ja tarvittavasta poisto- tai puhdistamisasteesta riippuen fytoremedikaatiotekniikoita käytetään epäpuhtauksien eristämismekanismina (fytostabilisaatiotekniikat, risosuodatus) tai poistomekanismina (tekniikat) fytoekstraktiota, fytohajoamista ja fytovolatilisaatiota).

Kuva 2. Fytoremediaation tyypit. Lähde: Townie (Arulnangai & Xavier Dengra alkuperäisestä.png-laajennuksesta), Wikimedia Commonsista

Näihin fytoremediaatiotekniikoihin kuuluvat:

Phytodegradation

Tämä tekniikka, jota kutsutaan myös fytotransformaatioksi, koostuu kasvien valinnasta ja käytöstä, joilla on kyky hajottaa absorboituneita epäpuhtauksia.

Kasvien hajoamisessa erityiset entsyymit, joita joillakin kasveilla on, aiheuttavat pilaavien yhdisteiden molekyylien hajoamisen muuttamalla ne pienemmiksi, myrkyttömiksi tai vähemmän myrkyllisiksi molekyyleiksi.

Kasvit voivat myös mineralisoida pilaavia aineita yksinkertaisiksi, assimiboituviksi yhdisteiksi, kuten hiilidioksidiksi (CO ₂) ja vedeksi (H ₂ O).

Esimerkkejä tämän tyyppisistä entsyymeistä ovat dehalogenaasi ja oksygenaasi; ensimmäinen suosii halogeenien poistamista kemiallisista yhdisteistä ja toinen hapettaa aineita.

Fytohajoavuutta on käytetty räjähteiden, kuten TNT (trinitrotolueeni), kloororgaanin ja fosforifosfaattien torjunta-aineiden, halogenoitujen hiilivetyjen, poistamiseen muiden epäpuhtauksien joukosta.

ritsoremediaatiosta

Kun epäpuhtauksien hajoaminen johtuu kasvien juurissa elävien mikro-organismien vaikutuksesta, puhdistustekniikkaa kutsutaan rhoreoremediaatioksi.

Phytostabilization

Tämäntyyppinen fytoremediaatio perustuu kasveihin, jotka imevät epäpuhtauksia ja immobilisoivat ne sisälle.

Näiden kasvien tiedetään vähentävän epäpuhtauksien biologista hyötyosuutta tuottamalla ja erittämällä juuria kemiallisia yhdisteitä, jotka inaktivoivat myrkylliset aineet imeytymis-, adsorptio- tai saostumis- ja jähmettymismekanismien avulla.

Tällä tavoin pilaavia aineita ei ole enää saatavissa ympäristössä muille eläville olennoille, niiden siirtyminen pohjaveteen ja leviäminen suuremmille maaperän alueille on estetty.

Joitakin fytostabilisaatiossa käytettyjä kasveja ovat: Lupinus albus (arseenin, As ja kadmiumin, Cd immobilisoimiseksi), Hyparrhenia hirta (lyijyn immobilisointi, Pb), Zygophyllum fabago (sinkin immobilisointi, Zn), Anthyllis Vulneraria (sinkin immobilisointi), lyijy ja kadmium), Deschampia cespitosa (lyijyn, kadmiumin ja sinkin immobilisointi) ja Cardaminopsis arenosa (lyijyn, kadmiumin ja sinkin immobilisointi).

Phytostimulation

Tässä tapauksessa käytetään kasveja, jotka stimuloivat epäpuhtauksia hajottavien mikro-organismien kehitystä. Nämä mikro-organismit elävät kasvien juurissa.

Phytoextraction

Kasvien uuttamisella, jota kutsutaan myös kasvien kerääntymiseksi tai kasvien sekvestoimiseksi, käytetään kasveja tai leviä epäpuhtauksien poistamiseksi maaperästä tai vedestä.

Kun kasvi tai levä on absorboinut saastuttavat kemikaalit vedestä tai maaperästä ja kertynyt ne, ne korjataan biomassana ja poltetaan yleensä.

Kuva 3. Kasvien parantaminen uima-altaissa, hylätyn uraanikaivoksen kunnostaminen. Portugali. Lähde: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Tuhka kerätään erityisiin paikkoihin tai turvapaikkoihin tai käytetään metallien talteenottoon. Tätä viimeistä tekniikkaa kutsutaan herbalismiksi.

Hyvin kertyvät kasvit

Organismeja, jotka kykenevät absorboimaan erittäin suuria määriä epäpuhtauksia maaperästä ja vedestä, kutsutaan hyperakumulaattoreiksi.

Arseenin (As), lyijyn (Pb), koboltin (Co), kuparin (Cu), mangaanin (Mn), nikkelin (Ni), seleenin (Se) ja sinkin (Zn) hyperaakkumulaattoreita on raportoitu.

Metallien fytoekstraktio on suoritettu kasveilla, kuten Thlaspi caerulescens (kadmiumin uutto, Cd), Vetiveria zizanoides (sinkin, cd, Cd ja lyijy Pb uuttaminen), Brassica juncea (uutto lyijyä Pb) ja Pistia stratiotis (uute hopeaa Ag, elohopea Hg, nikkeli Ni, lyijy Pb ja sinkki Zn).

Phytofiltration

Tämän tyyppistä fytoremediaatiota käytetään pohjaveden ja pintavesien puhdistamiseen. Saasteet imeytyvät mikro-organismeissa tai juurissa tai kiinnittyvät (adsorboituvat) molempien pintoihin.

Kuva 4. Juurten kasvu laboratoriossa nestemäisessä väliaineessa. Lähde: pixabay.com

Kasvinsuodatuksessa kasveja kasvatetaan hydroponisilla tekniikoilla ja kun juuri on hyvin kehittynyt, kasvit siirretään pilaantuneisiin vesiin.

Joitakin kasvinsuodattimina käytettyjä kasveja ovat: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda ja Polygonum punctatum.

Phytovolatilization

Tämä tekniikka toimii, kun kasvien juuret absorboivat pilaantunutta vettä ja vapauttavat kaasumaiseen tai haihtuvaan muotoon muuttuneet epäpuhtaudet ilmakehään lehtien kulkeutumisen kautta.

Kasvien seleenin (Se) fysiologisesti haihduttava vaikutus, Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus ja Chara canescens sekä Arabidopsis thaliana -lajilajin kyky siirtää elohopeaa (Hg).

Kasvien terveydenhoidon edut

• Fytoremediaatiotekniikoiden soveltaminen on paljon halvempaa kuin perinteisten dekontaminaatiomenetelmien toteuttaminen.
• Fytoremediaatiotekniikkaa käytetään tehokkaasti suurilla alueilla, joilla on keskimääräinen saastumisaste.
• In situ -kontaminaatiotekniikoina ei ole välttämätöntä kuljettaa saastunutta väliainetta, jolloin vältetään pilaavien aineiden leviäminen veteen tai ilmaan.
• Kasvien terveystekniikan soveltaminen mahdollistaa arvokkaiden metallien ja veden talteenoton.
• Näiden tekniikoiden soveltamiseksi tarvitaan vain perinteisiä maatalouskäytäntöjä; Erityisten tilojen rakentaminen ei ole välttämätöntä eikä koulutetun henkilöstön kouluttaminen sen toteuttamiseksi.
• Kasvien terveyttämistekniikat eivät kuluta sähköenergiaa, eivätkä ne aiheuta saastuttavia kasvihuonekaasupäästöjä.
• Ne ovat teknologioita, jotka säilyttävät maaperän, veden ja ilmakehän.
• Ne ovat puhdistamismenetelmiä, joilla on pienimmät ympäristövaikutukset.

Haitat ja rajoitukset

• Fytoremediaatiotekniikoilla voi olla vaikutus vain kasvien juurien käyttämään vyöhykkeeseen, toisin sanoen rajoitetulle alueelle ja syvyydelle.
• Fytoremediaatio ei ole täysin tehokasta estämään epäpuhtauksien huuhtoutumista tai valumia pohjaveteen.
• Fytoremediaatiotekniikat ovat hitaita dekontaminaatiomenetelmiä, koska ne vaativat odotusajan kasvien ja niihin liittyvien mikro-organismien kasvuun.
• Saasteiden toksisuusaste vaikuttaa näissä tekniikoissa käytettyjen kasvien kasvuun ja eloonjäämiseen.
• Fytoremediaatiotekniikoiden käytöllä voi olla kielteisiä vaikutuksia ekosysteemeihin, joissa ne toteutetaan, johtuen epäpuhtauksien biokertyvyydestä kasveissa, jotka voivat myöhemmin siirtyä ravintoketjuihin perus- ja toissijaisten kuluttajien kautta.

Viitteet

1. Carpena RO ja Bernal MP. 2007. Kasvien terveydenhoidon avaimet: fytoteknologiat maaperän palauttamiseksi. Ekosysteemit 16 (2). Saattaa.
2. Ympäristönsuojeluvirasto (EPA-600-R-99-107). 2000. Johdanto fytoremediaatioon.
3. Gerhardt KE, Huang XD, Glick BR, Greenberg BM. 2008. Orgaanisten maaperän epäpuhtauksien fytoremediaatio ja rhoremedimedia: Mahdollisuudet ja haasteet. Kasvitiede. POISTUVAT LEVYT
4. Ghosh M ja Singh SP. 2005. Katsaus raskasmetallien fytoremediaatioon ja sen sivutuotteiden hyödyntämiseen. Sovellettu ekologia ja ympäristötutkimus. 3 (1): 1-18.
5. Wang, L., Ji, B., Hu, Y., Liu, R. ja Sun, W. (2017). Katsaus kaivoksen rikastushiekan in situ fytoremediaatioon. Chemosphere, 184, 594–600. doi: 10.1016 / j.kemosfääri.2017.06.025