محیطی شامل هوا، آب، خاک، منابع طبیعی، گیاهان، جانوران، انسان و روابط متقابل بین آنها که سازمان در ان فعالیت می کند. (۳۴،۳۵،۳۶)
تعریف آلودگی:
وارد شدن هر گونه ماده خارجی به آب، هوا، خاک و زمین به میزانی که کیفیت فیزیکی، شیمیایی یا بیولوژیکی آن را به گونه‌ای تغییر دهد که به حال انسان یا سایر موجودات زنده یا گیاهان یا آثار و ابنیه مضر باشد. این آلودگی ممکن است در هر یک از قسمت‌های محیط زیست بوجود آید. (۳۷،۳۲،۲۱)
ماده آلاینده:
به ماده‌ای گفته می‌شود که دارای غلظتی بیش از غلظت مجاز یا طبیعی بوده و بر روی موجودات زنده اثر نامطلوب داشته باشد.
آلوده کننده‌ها عبارتند از:
- آلودگی حاصل از احتراق
- ضایعات صنعتی
- مواد رادیواکتیو
- زباله شهری
- صوت یا سر و صدا
- حرارت
- مواد شیمیایی
- آلوده کننده‌های طبیعی (آتشفشان‌ها، آتش‌سوزی جنگل‌ها، مرداب‌ها و …)
مقاومت و پایایی عناصر سنگین در خاک نسبت به سایر آلاینده‌ها بسیار طولانی بوده و آلودگی خاک توسط فلزات سنگین تقریباً دایمی‌است. عناصر کمیاب و سنگین از جمله آلاینده‌هایی هستند که با اضافه شدن به خاک از طرق مختلف به ویژه تخلیه فاضلاب‌ها، روی سطح کمپلکس جذب کننده خاک قرار گرفته و باعث آلودگی شیمیایی خاک گردد که سپس وارد زنجیره غذایی انسان و دام می‌شوند و مخاطرات بهداشتی ناگواری را در محیط زیست به بار می‌آورند. (۳۷،۳۲،۲۱)
آلودگی هنگامی ‌به وجود می‌آید که مواد تهدید کننده سلامت، به اندازه‌ای زیاد باشند که سبب به خطر افتادن زندگی مردم و حیات وحش شود یا به زیستگاه‌ها آسیب برساند. آین آلودگی‌ها باعث بر هم خوردن تعادل محیط زیست شده و به «زیست بوم» آسیب می‌رسانند. زیست بوم‌ها، مجموعه‌ای پیچیده و در عین حال منظمی‌ از گیاهان و جانوران هستند که به خوبی با هم هماهنگ و وابسته‌اند. کاهش یا افزایش بی‌رویه یک گیاه یا یک جانور، حتی نوع بسیار ریز و میکروسکوپی آنها، می‌تواند باعث بهم خوردن این تعادل و مرگ تدریجی یک زیستگاه گردد. امروز آلاینده‌های زیادی شناخته شده‌اند که انسان‌ها، خواه یا ناخواه از آنها استفاده کرده و می‌کنند و با وجود آگاهی از خطرات آنها، متأسفانه باز هم بر استفاده از آنها اصرار می‌ورزند. (۳۷،۳۲،۲۱)
اصلی‌ترین ترکیب آلودگی‌های معدنی، فلزات سنگین از جمله مس، روی، آهن و کادمیم می‌باشد. آلودگی‌های معدنی درمقایسه با آلودگی‌های آلی مشکلات زیادتری ایجاد می‌کنند چرا که میکروارگانیسم‌ها می‌توانند مواد آلی را تجزیه و از بین ببرند و این در حالی است که مواد معدنی را نمی‌توانند چون فلزات نیاز به برداشت و جذب فیزیکی و یا غیر متحرک‌سازی دارند.
اگر چه بسیاری از فلزات برای گیاهان لازم و ضروری می‌باشند اما غلظت‌های بالای این فلزات برای گیاهان سمی‌ می‌باشند زیرا باعث ایجاد تنش اکسیداتیو(Oxidative Stress) در گیاه می‌شوند و از اثرات زیانبار این تنش در گیاهان تولید رادیکال‌های آزاد می‌شوند. در غلظت‌های بالای فلزات، جانشینی با فلزات ضروری رخ می‌دهد و از آنجائی که فلزات ضروری در تشکیل رنگیزه‌ها و آنزیم‌ها نقش مهمی‌ دارند بنابراین تشکیل رنگیزه‌ها دچار اختلال می‌شود و از این رو عناصر موجود در خاک را برای رشد گیاه نامناسب ساخته و تنوع زیستی را از بین می‌برد. برای مثال فلز کادمیم از سمی‌ترین عناصر برای گیاهان می‌باشد و نقش زیستی ندارد. این فلز عمدتاً از طریق فرایندهای صنعتی و کودهای فسفاته وارد محیط زیست و زنجیره غذایی می‌شود. این فلز برای گیاهان سمی ‌بوده و به راحتی از ریشه جذب گیاه شده و با تشکیل کمپلکس‌های پیچیده با ترکیبات آلی مانند پروتئین‌ها از فعالیت ضروری سلول‌ها جلوگیری می‌کند. کادمیم با افزایش پراکسیداسیون لیپیدها و تولید گونه‌های فعال اکسیژن زوال غشاء را فراهم می‌کند. از آنجائی که این فلز دارای دو بار مثبت بوده (دو ظرفیتی) و با عناصری مانند منیزیم(Mg++) موجود در کلروفیل و یا با یون آهن(Fe++) که دو ظرفیتی‌اند رقابت کرده و جایگزین آنها شده و ملکول کلروفیل موجود در گیاه بدین صورت ازبین می‌رود. بنابراین فتوسنتز به کادمیم بسیار حساس می‌باشد.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

غلظت‌های بالای فلزات ضروری مانند مس و روی نیز به گیاه آسیب می‌رساند. فلز مس با ممانعت از جذب سایر عناصر مانند کلسیم، آهن و پتاسیم که جزء عناصر ضروری گیاه هستند، از رشد گیاه می‌کاهد. (۳۷،۳۲،۲۱)
۲-۲-۲٫ تکنیک‌های برطرف کننده آلودگی‌های فلزات سنگین
آلودگی عناصر موجود در خاک بوسیله تکنیک‌های شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی برطرف می‌شود این تکنیک‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند:
۱- روش‌های خارج از محل :(ex-situ) این روش نیاز به برداشت خاک‌های آلوده برای تیمار در محل و یا خارج از محل و برگرداندن خاک تیمار شده به محل اصلی می‌باشد. روش‌های خارج از محل که برای ترمیم خاک آلوده استفاده می‌شوند را بسته به حفاری، سم‌زدایی و یا رفع آلودگی از طریق روش‌های فیزیکی و شیمیایی انجام می‌دهند. در نتیجه این عمل مواد آلوده کننده دستخوش تغییراتی نظیر تثبیت، جامد شدن، غیرمتحرک شدن، خاکستر شدن و تخریب می‌شوند.
۲- روش‌های در محل :(In-Situ) در این روش ترمیم خاک بدون حفاری محل آلوده انجام می‌شود. تکنولوژی ترمیم خاک‌های آلوده توسط این روش تخریب یا تغییر شکل مواد آلوده کننده، غیر متحرک‌سازی برای کاهش تنش زیستی و جداسازی آلوده کننده‌ها از توده خاک می‌باشد.
تکنیک‌های در محل در مقایسه با تکنیک‌های خارج از محل بواسطه هزینه پائین و کاهش اثرات بر اکوسیستم مناسب‌تر هستند. کاهش محتوای فلزات سنگین تا سطوح ایمنی از طریق وارد کردن خاک‌های تمیز و مخلوط کردن آن با خاک‌های آلوده یک روش مدیریتی در محل می‌باشد. غیر متحرک‌سازی مواد آلوده کننده معدنی می‌تواند بعنوان یک روش ترمیم خاک‌های آلوده از فلزات سنگین بکار گرفته شود. این عمل با ایجاد و کمپلکس‌های مواد آلوده کننده و یا از طریق افزایش pH خاک، با افزودن آهک انجام می‌شود.
تکنولوژی ترمیم زیستی (Bioremediation) بر اساس کاربرد گیاه که در مجموع ترمیم گیاهی (Phytoremediation) نامیده می‌شود به کاربرد گیاهان سبز برای تیمار در محل خاک‌ها و آب‌های زیرزمینی آلوده اطلاق می‌شود. اعتقاد به کاربرد گیاهان تجمع کننده فلزات برای برداشت فلزات سنگین ابتدا در سال ۱۹۸۳ عنوان گردید اما در حقیقت این مفهوم در حدود ۳۰۰ سال گذشته بکار گرفته می‌شد. این تکنولوژی برای مواد آلوده کننده آلی و معدنی موجود در خاک، آب و هوا بکار برده می‌شود. تکنیک‌های فوق تمام فعالیت‌های بیولوژیکی از جمله باکتری‌های تثبیت کننده نیتروژن، میکوریز‌ها و قارچ‌ها موجود در خاک را از بین می‌برند و زمین‌های کشاورزی را برای رشد محصولات نامناسب می‌سازند. (۳۷،۳۲،۲۱)
۲-۲-۳٫ گیاه پالایی
گیاه پالایی (Phytoremediation)تکنیک پالایشی است که شامل جذب، تغییر شکل، تجمع و یا تصعید آلاینده‌ها با کمک گیاهان برای زدودن آلودگی‌های آب، خاک و هوا می‌باشد. گیاه پالایی یک تکنولوژی رو به گسترشی است که از ۱۰ سال پیش جنبه‌های کاربردی آن در تمام دنیا آغاز گردید و آن شامل پالایش آلودگی‌های ارگانیک، غیرارگانیک و مواد رادیواکتیویته می‌باشد. این تکنیک پایدار و ارزان خیلی سریع به عنوان یک راه‌حل جایگزین برای روش‌های تصفیه سنتی رواج پیدا کرد. در بیشتر سایت‌های آلوده گونه‌های گیاهی علفی و مقاومی وجود دارد و پالایش توسط آنها و سایر گونه‌های غیر خوراکی به‌ ویژه گونه‌های زینتی به دلیل عدم وارد شده به شبکه زنجیره غذایی یک روش ایمن تصفیه بیولوژیکی می‌باشد. پس از طی شدن زمان پالایش گیاهان برداشت شده و می‌توانند به منظور کاهش حجم بقایای مواد آلوده گیاهی، متراکم شده و سپس در شرایط کنترل شده دفن و سوزانده می‌شوند که خاکستر آنها نیز می‌تواند به عنوان یک سنگ معدن زیستی bio- ore به منظور احیای مجدد فلزات مورد استفاده قرار گیرند. (۵۴،۵۷،۴۸،۳۴،۷)
۲-۲-۴٫ تاریخچه گیاه پالایی
واژه گیاه پالایی Phytoremediation شامل پیشوند یونانی Phyto به معنی گیاه و ریشه لاتین Remidiun به معنی اصلاح یا حذف یک عامل مزاحم و خارجی می‌باشد. این تکنیک به یکسری از تکنولوژی‌هایی با بهره گرفتن از گیاهان طبیعی یا ترنسژیک برای پالایش آلودگی زیست محیطی آلی و غیر آلی خاک، آب، هوا بر می‌گردد. پیش زمینه حرکت اولیه به سمت توسعه تکنولوژی‌های گیاه پالایی به دلیل پتانسیل پالایندگی هزینه کم آن بود. گرچه لغت گیاه پالایی یک تکنیک نسبتاً جدید است اما کاربرد آن قدمت طولانی دارد. در سال ۱۹۶۲ تحقیقاتی با بهره گرفتن از گیاهان آبی برای پالایش آب‌های آلوده به مواد رادیواکتیو در مناطق هسته‌ای روسیه شروع گردید. آنها دریافتند برخی گیاهان رشد یافته در خاک‌های آلوده بدون نشان دادن علایم سمیت قادر به تجمع مقادیر بالای فلزات در بافت‌هایشان هستند. چنی در سال ۱۹۸۳ اولین کسی بود که hyperaccumulators را برای پالایش فلزات مناطق آلوده معرفی کرد. مزایای قابل توجه تکنولوژی‌های گیاه پالایی در یک دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است و هم ‌اکنون مراحل تجاری شدن خود را طی می‌کند. برای مثال ۳۰ درصد پروژه‌های تحقیقات سازمان محیط زیست آمریکا EPA در سال ۲۰۰۰ اختصاص به پروژه‌های گیاه پالایی فلزات سنگین و مواد رادیواکتیو داشت. (۵۲،۴۵)
۲-۲-۵٫ گیاه پالاینده‌ها
گیاه پالاینده‌ها مجموعه‌ای از گیاهان می‌باشد که برای حذف مواد آلی، فلزی، بقایای آفت‌کش‌ها و بقایای مواد رادیواکتیو از خاک یا پساب‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فیتوتکنولوژی‌ هم می‌توانند به صورت مستقل و هم در تلفیق با سایر روش‌های پالایش به کار رود. براساس این تعریف یک گیاه پالاینده باید حداقل mg/g100 (10/0 در صد وزن خشک) کادمیوم، آرسنیک و برخی از فلزات کمیاب، mg/g1000 (0.01 درصد وزن خشک) کبالت، مس، کروم، نیکل و سرب و mg/g10000 (1 درصد وزن خشک) منیزیم و نیکل را در بافت‌هایش انباشت کنند. (۵۵،۵۲)
۲-۲-۶٫ تکنولوژی‌های گیاه پالایی
گیاه پالایی براساس نوع گیاه شامل ۵ تکنولوژی مختلف است که هر کدام یک مکانیزم متفاوت برای پالایش آلودگی‌های خاک، آب و یا فاضلاب دارند.
۲-۲-۶-۱٫- Rhyzofiltiration
این تکنیک شامل استفاده گیاهان خاکی و آبی به منظور جذب، تغلیظ و رسوب آلودگی‌ها از منابع آلاینده آبی بر روی ریشه گیاهان می‌باشد. ریز و فیلتریشن می‌تواند پساب‌های صنعتی، روان آب‌های کشاورزی یا رسوبات اسیدهای معدنی را تا حدودی تیمار کند. این تکنیک هم به صورت in-situ و هم ex-situ برای پالایش مناطق آلوده به کار می‌رود. ترشحات ریشه و تغییرات pH ناحیه ریز و سفر باعث رسوب این فلزات بر روی سطح ریشه می‌شود. اکثر محققان اعتقاد دارند که گیاهان پالاینده باید فلزات را فقط بر روی ریشه‌هایشان تجمع دهند. دوشنکو در سال ۱۹۹۵ تشریح کرد که انتقال فلزات به اندام‌های هوایی کارآیی ریز و فیلتریشن را به خاطر افزایش حجم بقایای مواد گیاهی آلوده که نیازمند مدفون کردن است را کاهش می‌دهد. در مقابل زو و همکاران در سال ۱۹۹۹ اظهار داشت که کارآیی تکنیک می‌تواند با بهره گرفتن از گیاهان مرتفع به خاطر توانایی آنها در جذب و انتقال فلزات در گیاه افزایش یابد. جدا از این اختلاف نظرها این مسأله واضح است که انتخاب صحیح گیاه کلید اطمینان موفقیت ریز و فیلتریشن به عنوان یک استراتژی تصفیه آب می‌باشد. دوشنکو و کاپولینک در سال ۲۰۰۰ خصوصیات یک گیاه ایده‌آل برای ریز و فیلتریشن را تشریح کردند؛ این‌گونه گیاهان باید قادر به تجمع و مقاومت در برابر مقادیر معنی‌داری از فلز مورد نظر، جابجایی و برداشت آسان، هزینه نگهداری کم و حداقل ضایعات ثانویه را داشته باشند. همچنین برای ایجاد عملکرد بالا، تولید مقادیر بالای بیومس ریشه یا سطح بالایی از ناحیه ریشه را داشته باشند. چندین گونه از گیاهان آبی مثل، ennywort, duckweed, Hyacinlh توانایی حذف فلزات سنگین را از آب دارند ولی به هر حال این گیاهان به خاطر کوچکی اندازه و رشد کند ریشه‌هایشان، پتانسیل محدودی برای ریز و فیلتریشن دارند. همچنین به علت بالا بودن محتوای آبی این گیاهان، خشک کردن، کمپوست کردن و یا خاکستر کردن آنها مشکل می‌باشد. کیهان خاکی به دلیل ارتفاع بلندتر و سیستم ریشه‌ای گسترده به نظر می‌رسد مناسب‌تر باشند. گیاهانی نظیر آفتابگردان، خردل هندی، تنباکو، چاودار، اسفناج و ذرت کارایی بالایی برای حذف فلزات نشان داده‌اند. به خصوص خردل هندی که ثابت شده یک دامنه وسیع (mg/lit 500- 400) حذف سرب را دارد. ریز و فیلتریشن یک تکنولوژی کم‌هزینه در تیمار آب‌های سطحی یا آب‌های زیرزمینی حاوی آلودگی‌های کم اما با غلظت‌های معنی‌دار فلزات سنگینی نظیر کرم، سرب و روی می‌‌باشد. به دلایل فواید تکنیکی ریز و فیلتریشن مانند در کاربرد پالایش اکثر آلودگی‌های فلزی، توانایی در تیمار حجم‌های زیاد آب‌های آلوده، نیاز کمتر به مواد شیمیایی سمی، کاهش حجم ضایعات ثانویه، احتمال احیای مجدد و امکان تنظیم و انتشار کنترل‌شده تجاری شدن آن را امکان‌پذیر می‌باشد. (۵۲،۳۷،۵۶)
۲-۲-۶-۲٫Phytostabilization
گاهی اوقات ضروریت فوری و تقدم برای پالایش سایت‌های آلوده به فلزات وجود ندارد. یک تکنیک پالایش که می‌تواند برای اصلاح چنین سایت‌هایی به کار رود غیرمتحرک کردن و تثبیت فلزات در خاک است. گرچه مهاجرت فلزات در خاک خیلی کم است ولی اغلب خاک‌ها در معرض فرسایش‌اند که این مسأله سلامتی انسان و محیط ‌زیست را در معرض خطر قرار می‌دهد. فیتواستبلیزیشن که به عنوان یک تکنیکPhytorestoration نیز شناخته می‌شود، یک تکنیک پالایش براساس گیاهان است که آلودگی‌ها را تثبیت کرده و از طریق کنترل هیدرولیکی، مهاجرت آلودگی‌‌ها را به داخل آب‌های زیرزمینی متوقف کرده، این تکنیک دقیقاً یک نسخه تغییر یافته روش in place inactivationدر اثر عمل اصلاحی گیاهان بر روی خاک می‌باشد. بر خلاف سایر روش‌های گیاه پالایی، هدف فیتواستبلیزیشن حذف آلودگی‌های فلزی از یک سایت نمی‌باشد، بلکه با تثبیت آنها خطر تهدید سلامت انسان و محیط زیست را کاهش می‌دهد. گیاهان انتخاب شده برای فیتواستبلیزیشن باید سیستم انتقال ضعیف آلودگی‌های فلزی به اندام‌های هوایی که توسط انسان و حیوانات ممکن است مصرف گردد، داشته باشد. عدم فلزات نفوذ یافته در اندام‌های هوایی، ضرورت تیمار بقایای شاخ و برگ را به عنوان ضایعات خطرناک را حذف می‌کند. گیاهان انتخاب‌شده باید به آسانی بتوانند در محل استقرار یابند، مراقبت آسان، دارای رشد سریع، کانوپی متراکم، سیستم ریشه‌ای گسترده و مقاوم در برابر آلودگی‌ها باشند. تحقیقات اسمیت و برادشاو در سال ۱۹۹۲ منجر به معرفی دو رقم Agrostis و festucaکه هم‌‌ اکنون به صورت چمن تجاری در دسترس هستند، برای فیتواستبلیزیشن آلودگی‌های مس، روی و سرب شد. فیتواستبلیزیشن بیشترین کارآیی را در خاک‌هایی با بافت ظریف و محتوای بالای مواد آلی دارند و برای تیمار یک دامنه وسیع از سایت‌هایی که نواحی بزرگی از آلودگی‌های سطحی را دارند، مناسب می‌باشد. در عین حال برای مناطقی که دارای آلودگی‌های بالا هستند به دلیل عدم رشد و بقای گیاهان در آن منطقه کارآیی ندارند. فیتواستبلیزیشن فوایدی بیش از فعالیت‌های اصلاحی خاک از جمله: هزینه خیلی کم، پایین آوردن ریسک‌های محیط زیستی، کاربرد آسان و ارزش زیباشناختی آن در طراحی منظر سایت‌های آلوده دارد. استراتژی فیتواستبلیزیشن در مواقعی که کمبود بودجه در برنامه‌های اصلاحی و پالایش وجود دارد یا منطقه آلوده بسیار وسیع می‌باشد، روشی کاربردی و باارزش می‌باشد. همچنین این تکنیک به عنوان یک استراتژی موقتی به منظور کاهش ریسک در سایت‌هایی که هنوز تصمیم‌گیری برای انتخاب متد پالایش برای آن پیچیده می‌باشد، کارآمد است. (۵۲،۳۷،۵۶)
۲-۲-۶-۳٫Phytovolatilization
برخی آلودگی‌های فلزی نظیر آرسنیک، جیوه یا سلنیوم به صورت آلاینده‌های گازی در محیط زیست وجود دارند در سال‌های اخیر محققان بر روی یکسری گیاهان طبیعی یا تراریخته که قادر به جذب شکل‌های عنصری این فلزات از خاک و تبدیل آنها به فرم‌های گازی در طی مراحل بیولوژیکی درونی گیاه و رها کردن آنها به داخل اتمسفر بررسی کرده‌اند. این تکنیک که فیتوولاتلیزشین نام دارد، بحث برانگیزترین تکنولوژی گیاه پالایی می‌باشد، چون به هر حال جیوه و سلنیوم به شکل ترکیبات فرار رها شده به اتمسفر بدون شک سمی هستند. بیشترین تمرکز تحقیقاتی بر روی فیتوولاتلیزشین سلنیوم انجام گرفته، زیرا این عنصر در نواحی خاک‌های غنی از سلنیوم مشکل جدی در اکثر نقاط جهان می‌باشد. رهاسازی ترکیبات فرار سلنیومی از گیاهان آلی اولین بار توسط لویز ۱۹۶۶ گزارش شد. تری و همکاران در سال ۱۹۹۲ گزارش کردند که اعضای خانواده براسیکاسه قادر به رهاسازی سلنیوم به صورت ترکیبات مختلف گازی تا بیش از ۴۰ گرم در یک هکتار در طی یک روز می‌باشند. برخی از گیاهان آبی نظیر Thypa مناسب برای فیتوولاتلیزشین سلنیوم تشخیص داده شده‌اند. سرویس تحقیقات کشاورزی USD’’s دریافت که برخی از گیاهان به خوبی در محیط‌های حاوی مقادیر بالای سلنیوم رشد کرده و تولید ترکیبات سلنیوم فرار به شکل دی‌متیل سلنید و دی‌اتیل دی‌سلنید را می‌کنند. در سال‌های اخیر تلاش‌هایی به منظور وارد کردن ژن‌های باکتریایی ردوکتاز یون Hg به داخل گیاهان با هدف فیتوولاتیلیزشین Hg صورت گرفته است. فیتوولاتلیزشین سلنیوم و جیوه به اتمسفر به هر حال چندین مزیت دارد. ترکیبات فرار سلنیوم نظیر دی‌اتیل سلنید ۶۰۰ تا ۵۰۰ برابر سمیت نسبت کمتر به شکل‌های غیرآلی این عناصر در خاک دارند. این تکنیک همچنین یک روش دائمی برای پالایش سایت‌ها است، زیرا فرم‌های غیرآلی این عناصر حذف شده و شکل‌های گازی نیز احتمال ندارد دوباره در همان مکان یا سایت‌های نزدیک نشست کند. بنابراین سایت‌هایی که این تکنولوژی را اعمال می‌کنند نیاز به مدیریت زیادی پس از کاشت گیاهان ندارند، علاوه بر این دیگر نیازی به مدفون کردن مواد گیاهی نیز نمی‌باشد. به هر حال پیش‌بینی‌های این تکنیک توافق دارد که فیتوولاتلیزشین برای سایت‌هایی که هم‌جوار مراکز جمعیتی‌‌اند یا دارای شرایط اقلیمی که منجر به نشست سریع ترکیبات فرار می‌‌شود، عاقلانه نمی‌باشد زیرا که برخلاف سایر تکنیک‌های گیاه پالایی، پس از حذف آلودگی‌ها از این طریق کنترل کمتری برای عدم مهاجرت آنها به نواحی دیگر وجود دارد. (۵۲،۳۷،۵۶)
۲-۲-۶-۴٫ Phytoextraction
فیتواکسترکشن شناخته‌ترین متد پالایش در میان تکنولوژی‌های گیاه پالایی و اکثر تحقیقات بر روی این زمینه تمرکز یافته است. واژه گیاه پالایی و فیتواکسترکشن گاهی به اشتباه به یک مفهوم به کار می‌رود، در حالی که فیتواکسترکشن یک نوع تکنولوژی خاصی در پالایش می‌باشد. مراحل فیتواکسترکشن شامل استفاه گیاهان به منظور حذف آلودگی‌های فلزی و رادیواکتیو از ماتریکس خاک می‌باشد. این متد بهترین روش به منظور حذف آلودگی‌های اولیه از خاک و ایزوله کردن آنها بدون تخریب ساختار خاک و حاصلخیزی آن می‌باشد که بر می‌گردد به خاصیت phytoaccumulation گیاهان که باعث جذب و تغلیظ آلودگی‌های خاک در بیومس گیاهی می‌شود. اگر دسترسی این فلزات در خاک برای گیاهان مناسب نباشد ممکن است استفاده از کلات‌های سنتزی یا ترکیبات اسیدزا به منظور آزاد شدن آنها به داخل محلول خاک و جذب کافی آنها در گیاه لازم باشد. پس از رشد کافی گیاه و تجمع فلزات در بیومس، بخش‌های هوایی گیاه برداشت و حذف شده. برخی محققان عنوان کردند که سوزاندن مواد گیاهی برداشت شده به مقدار زیادی حجم مواد برداشت شده برای دفن ضایعات گیاهی را کاهش می‌دهد. حتی در برخی موارد فلزات قابل ارزش می‌توانند از خاکستر غنی فلزی به عنوان یک سنگ معدن زیستی bio- ore استخراج گردند و به این طریق مقداری از هزینه پالایش نیز احیا شود. فیتواکسترکشن باید به عنوان یک فعالیت پالایش طولانی مدت که نیازمند سیکل‌های زراعی بیشتری به منظور کاهش غلظت آلودگی‌ها و رسیدن آن به یک سطح قابل قبول می‌باشد، نگاه شود. زمان مورد نیاز برای پالایش بستگی به نوع و گسترش آلودگی‌ها، طول فصل رشد و کارآیی حذف فلزات توسط گیاهان در دامنه‌‌ای بین ۱ تا ۲۰ سال طول می‌کشد. این تکنولوژی مناسب برای پالایش نواحی گسترده آلودگی‌ها در عمق‌های سطحی با مقادیر کم تا متوسط می‌باشد. در تعیین کارآمدی این تکنیک فاکتورهای زیادی دخیل می‌باشند. فیتواکسترکشن فقط در سایت‌هایی قابل اجرا است که حاوی آلودگی‌های فلزی کم تا متوسط باشند زیرا رشد گیاهان در غیر این مناطق با محدودیت مواجه است. همچنین این آلودگی‌ها باید قابلیت دسترسی زیستی bioavalibility برای گیاهان داشته باشند. زمین باید نسبتاً عاری از موانع نظیر درخت‌های افتاده و توپوگرافی قابل قبولی برای اجرای عملیات کشت را داشته باشد. موفقیت فیتواکسترکشن بستگی به چند خصوصیت گیاهی دارد از جمله توانایی تجمع مقادیر زیاد بیومس، رشد سریع، توانایی تجمع مقادیر زیاد فلزات در بافت‌های هوایی که نتیجه اینها حذف اکثر آلودگی‌ها از خاک می‌باشد. دو فاکتور ) BCFنسبت غلظت فلز سنگین در ریشه‌های گیاه به خاک) و TF(فاکتور انتقال) در فیتو اکسترکشن بسیار تعیین کننده هستند که باید برای انباشتگی زیاد مقدار آن بیشتر از یک باشد. گیاهان در نظر گرفته شده برای این تکنولوژی باید به غلظت‌های بالای این فلزات مقاوم و کارآمد در انتقال آنها از ریشه‌ها به اندام‌های هوایی باشند. سایر صفات گیاهی مطلوب شامل توانایی مقاومت به شرایط خاکی نظیر pH، شوری، ساختار خاک و محتوای آب …، تولید سیستم ریشه‌ای متراکم، مراقبت آسان و استقرار سریع، مقاومت به حشرات، آفات و بیماری‌ها می‌باشد. اگرچه گیاهی که تمامی این صفات را دارا باشد، وجود ندارد ولی چشم‌انداز پروژه‌های تحقیقاتی با تمرکز بر روی گیاهان اصلاح شده و تراریخته در این زمینه وجود دارد. (۵۲،۳۷،۵۶)
۲-۲-۶-۵٫ Phytodegration
در فیتودگریشن مواد آلی، یکسری از فعالیت‌های متابولیسمی گیاهان باعث کاهش و حذف آلودگی‌ها از طریق ترسنفورم کردن، شکستن، تثبیت و تبدیل کردن به ترکیبات فرار می‌‌شود. در تکنولوژی فیتودگریشن مواد آلی به مولکول‌های ساده‌تر در بافت‌های گیاهی تجزیه‌شده. گیاهان دارای آنزیم‌هایی‌اند که می‌توانند بقایای آمونیومی، حلال‌های کلروره نظیر تری‌کلرواتیلن و سایر علفکش‌ها را تجزیه و تبدیل کنند.
این آنزیم‌ها معمولاً دهالوژناز، اکسیرناز و ردوکتاز می‌باشند. ریزودگریشن تجزیه مواد آلی در خاک از طریق فعالیت‌های میکروبی ناحیه ریشه (ریزوسفر) است و مراحل آن کندتر از فیتودگریشن می‌باشد. یک سری از مخمرها، قارچ‌ها، باکتری‌ها و سایر ارگانیزم‌ها مواد آلی مانند سوخت‌ها و حلال‌ها را مصرف و حذف می‌کنند. کلاً تکنولوژی‌های گیاه پالایی انحصاری نمی‌باشند و ممکن است هم‌زمان چند تکنیک با هم نیز استفاده شود و این بستگی به نوع و حجم آلودگی‌ها دارد. (۵۲،۳۷،۵۶)
۲-۲-۷٫ گیاه پالاینده‌های زینتی
تاکنون گیاه‌های فرا انباشت زیادی به منظور پالایش و تصفیه مناطق صنعتی و آلوده شناسایی و معرفی شده است. به طوری که تاکنون ۱۶۳ تاکسا گیاهی متعلق به ۴۵ خانواده با توانایی رشد بر روی غلظت‌های بالای فلزات شناسایی شده‌اند. اما اکثر این گونه‌های گیاهی متعلق به گروه گیاهان خوراکی و مرتعی می‌باشند که احتمال وارد شدن به زنجیره غذایی انسان، حیوانات و تهدید سلامتی بشر را به دنبال دارد. به همین منظور گیاهان غیرخوراکی به خصوص گیاهان زینتی و فضای سبزی گزینه‌های بسیار مناسبی برای این تکنولوژی می‌باشند. (۲۶) آزمایشات گلخانه‌ای و مزرعه‌ای بر روی هیبریدی از درخت سپیدار.Populus sp نشان داد که این‌گونه گیاهی قادر به تجمع مقادیر بالایی از Zn (mg/kg)در برگ‌هایش می‌باشد. (۲)
آزمایشات درون شیشه‌ای با افزودن ۰/۵ µmسرب در محیط کشت نشان داد که گیاهچه‌های باززایی شدهPopulus tremula با تجمع ۳۵۰۰mg سرب در یک گرم بیومس گیاه توانایی بالایی را در جذب این فلز سنگین دارند. (۱۸) محققان گیاه زینتی خرزهرهNerium oleander را به دلیل انباشت مقادیر بالایی از سرب (۸۷mg/g) در واحد وزن خشک برگ‌ها در منطقه آلوده به سرب را به عنوان یک گیاه شاخص برای ارزیابی و مونیتور کردن سرب در هوا معرفی نمودند.
در شرایط کشت هیدروپونیک تیمار شده با فلز سرب، generalis × Canna که یک گیاه زینتی مهم در فضای سبز می‌باشد و دارای بیومس بالایی نیز است، پتانسیل زیادی را برای فیتواکسترکشن سرب از محلول غذایی دارد .Pelargonium sp یا شمعدانی معطر کارآمدی بالایی برای فراانباشت فلزات سنگین دارد. در طی یک مطالعه گلخانه‌ای، قلمه‌های جوان شمعدانی معطر در بستر مصنوعی کشت و با محلول‌های مختلف فلزی در غلظت‌های متفاوت کشت داده شد. نتایج نشان داد که این‌گونه زینتی قادر به جذب مقادیر زیادی از سه آلاینده اصلی فلزی (سرب، کادمیوم و نیکل) در یک زمان نسبتاً کوتاه می‌باشد.
ریشه‌های این گیاه قادر به استخراج سرب، کادمیوم و نیکل به مقادیر ۹%، ۷/۲% و ۹/۱% به ترتیب در وزن خشک گیاه در طی ۱۴ روز از محلول‌های غذایی می‌باشد. پیش‌بینی شد اگر این سرعت‌های جذب در شرایط مزرعه هم حفظ گردد، شمعدانی معطر قادر به تصفیه یک سایت؛ آلوده با آلاینده‌های فلزی در کمتر از ۱۰سال می‌باشد. ویژگی برجسته این گیاه آن است که توانایی بقا و رشد بر روی خاک‌های حاوی آلودگی چندگانه فلزی یا مخلوط آلودگی‌های فلزی و هیدروکربنی می‌باشد. (۴۶)
بخش سوم
فلزات