피토레메디케이션

Phytoremediation
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오염
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기타
리스트

분류

식물 정화 기술은 살아있는 식물을 이용하여 유해한 [1]오염물질로 오염된 토양, 공기, 물을 정화한다.이는 "유독한 환경오염물질을 포함, 제거 또는 [2]무해하게 만들기 위한 적절한 토양개량 및 농업기술과 함께 녹색식물 및 관련 미생물의 사용"으로 정의된다.이 용어는 그리스 피토(식물)와 라틴 교정제(균형 회복)의 혼합어이다.비용 면에서 매력적이긴 하지만, 식물성 매개는 오염된 공간을 매립할 정도로 중요한 환경 문제를 시정하는 것으로 입증되지 않았다.

환경으로부터 원소와 화합물을 농축하고 다양한 화합물을 해독할 수 있는 식물의 능력을 이용하는 환경수복의 비용 효율이 높은 식물 기반 접근법으로 피토레메디케이션을 제안한다.농축 효과는 과축적기라고 불리는 특정 식물들이 화학물질을 축적하는 능력에서 비롯된다.교정 효과는 상당히 다릅니다.독성 중금속은 분해할 수 없지만 유기 오염물질은 분해할 수 있으며 일반적으로 식물성 오염물질의 주요 표적이 됩니다.몇몇 현장 시험 결과 환경 [3]정화를 위해 식물을 사용하는 것이 타당하다는 것이 확인되었다.

배경

토양 정비의 다른 방법들은 훨씬 더 복잡한 과정을 필요로 하기 때문에 매우 비싸다.오염된 토양을 제거하고, 독성 금속을 정화하기 위해 실험실로 보낸 다음, 그것을 추출한 장소로 다시 가져와야 할 것이다.[4] 피토레메디케이션은 비용 효율이 높은 솔루션입니다.오염된 토양이나 정적인 물 환경에 식물성 [5]조절을 적용할 수 있다.이 기술은 카드뮴, 납, 알루미늄, 비소 및 안티몬과 같은 토양에 오염된 중금속이 있는 현장에서 점점 더 많이 연구되고 있습니다.이 금속들은 식물에 산화적 스트레스를 일으키고, 세포막의 무결성을 파괴하고, 영양소 흡수를 방해하고, 광합성을 방해하고, 식물 엽록소를 [6]감소시킬 수 있습니다.

피토레메디케이션은 폐금속 광산의 복구, 지속적인 탄광 배출의 제조 및 완화 과정에서 폴리염화 비페닐이 폐기된 현장 등 토양, 물 또는 공기 중 오염물질의 영향을 줄이는 데 성공적으로 사용되어 왔다.금속, 살충제, 용제, [7]폭발물 및 원유와 같은 오염물질과 그 파생물은 전 세계 식물성 매개 프로젝트에서 완화되었습니다.겨자, 고산 송이, 삼베, 돼지풀과 같은 많은 식물들은 유독성 폐기물 현장의 오염 물질을 과도하게 축적하는 데 성공적이라는 것이 입증되었다.

모든 식물이 중금속이나 유기물 오염물질을 축적할 수 있는 것은 아니다.[8]같은 종에 속하는 품종이라도 다양한 [8]오염물질 축적 능력을 가지고 있다.

장점과 제한

  • 장점:
    • 피토레메디케이션의 비용은 현장 및 현장에서의 전통적인[which?] 프로세스보다 낮다
    • 귀금속 회수 및 재사용 가능성('피토 채굴' 전문기업)
    • 그것은 표토를 보존하고 토양의[9] 비옥함을 유지한다
    • 토양 건강, 생산량 및 식물성 화학 물질 증가
    • 식물의 사용은 또한 토양에서의[9] 침식과 금속 침출을 감소시킨다.
  • 제한 사항:
    • 식물성 조절은 뿌리가 차지하는 표면적과 깊이로 제한된다.
    • 발전소 기반 교정 시스템으로는 오염물질이 지하수로 침출되는 것을 완전히 막을 수 없다(오염 지반을 완전히 제거하지 않고서는 오염 문제 자체를 해결할 수 없다.
    • 식물의 생존은 오염된 땅의 독성과 토양의 일반적인 조건에 의해 영향을 받는다
    • 오염물질, 특히 금속을 식물에 생물적으로 주입하는 것은 식품이나 화장품과 같은 소비자 제품에 영향을 미칠 수 있으며, 영향을 받는 식물 물질의 안전한 처분이 필요하다.
    • 중금속을 섭취할 때, 때때로 금속은 토양 유기물에 결합되는데, 이것은 식물이 추출할[citation needed] 수 없게 만든다.

과정

피토레아메디케이션 프로세스

식물 또는 조류에 의해 매개되는 다양한 과정이 환경 [citation needed]문제를 처리할 때 테스트됩니다.

피토 추출

다음 항목도 참조하십시오.식물 추출법
구리와 아연과 같은 일부 중금속은 식물의 뿌리로 올라감으로써 토양에서 제거된다.

식물 추출(또는 식물 축적 또는 식물 질문)은 식물이나 조류의 능력을 이용하여 토양이나 물의 오염 물질을 수확 가능한 식물 바이오매스로 제거합니다.뿌리는 흙이나 물로부터 물질을 흡수하고 그것을 식물에[9] 땅 위에 집중시킵니다 많은 양의 오염 물질을 흡수할 수 있는 유기체는 과잉 [11]축적기라고 불립니다.식물 추출은 오염물질의 낮은 수준을 차지하는 식물(예: Populus 및 Salix)에 의해서도 수행될 수 있지만, 높은 성장률과 바이오매스 생산으로 인해 [12]토양에서 상당한 양의 오염물질을 제거할 수 있다.식물 추출은 지난 20여 년 동안 전세계적으로 빠르게 인기를 얻고 있다.전형적으로, 식물 추출은 중금속이나 다른 [13]유기물에 사용된다.폐기 시 오염물질은 일반적으로 초기에 오염된 토양이나 침전물보다 훨씬 적은 부피의 식물 물질에 집중된다.수확 후에는 오염물질의 낮은 수준이 토양에 남아 있기 때문에 상당한 정화를 달성하려면 일반적으로 여러 작물에 걸쳐 성장/수확 주기를 반복해야 한다.그 과정이 끝나면 [citation needed]토양이 복구된다.

물론 많은 오염물질이 식물을 죽이기 때문에 식물성 중화는 만병통치약이 아니다.예를 들어 크롬은 건조 중량 100μM·kg-1 [14]이상의 농도에서 대부분의 고등 식물에 독성이 있다.

파이토미닝을 통해 추출한 금속을 채굴하는 것은 재료를 [15]회수하는 생각할 수 있는 방법이다.과잉 축적 식물은 종종 금속 식물이다.유도 또는 보조 식물 추출은 킬레이트 또는 다른 물질을 포함한 조절액을 토양에 첨가하여 금속 용해성 또는 동력을 증가시켜 식물이 그것들을 더 [16]쉽게 흡수할 수 있도록 하는 과정이다.이러한 첨가물이 식물에 의한 금속 흡수를 증가시킬 수 있는 반면, 그것들은 또한 식물이 이동할 수 있는 범위를 넘어 토양에서 많은 양의 가용 금속으로 이어질 수 있으며, 토양 밑이나 지하수로 [16]침출될 수 있습니다.

다음과 같은 오염물질이 축적되는 것으로 알려진 식물의 예:

참고 항목: '하이퍼 어큐뮬레이터 표'

피토안정화

식물 안정화는 예를 들어 [8]토양에서 물질의 침출을 제한함으로써 환경 내 물질의 이동성을 감소시킨다.그것은 오염물질의 장기적인 안정과 격납에 초점을 맞추고 있다.이 식물은 오염물질을 토양 입자에 결합시킴으로써 오염물질을 고정시켜 식물이나 사람이 [citation needed]섭취할 수 없게 한다.식물 추출과 달리, 식물 안정화는 식물 조직이 아닌 뿌리 근처의 토양에서 오염 물질을 분리하는 데 주로 초점을 맞춘다.오염물질은 생물학적 가용성이 낮아져 노출이 감소한다.이 식물들은 또한 화학 반응을 일으키는 물질을 배출하여 중금속 오염 물질을 덜 독성이 [9]있는 형태로 바꿀 수 있다.안정화는 오염물질의 [13]생물학적 가용성을 감소시킬 뿐만 아니라 침식, 유출, 침출수를 감소시킨다.식물 안정화의 한 예는 식물성 캡을 사용하여 광산의 [24]꼬리를 안정시키고 억제하는 것입니다.일부 토양 개량은 무선 소스 이동성을 감소시키지만, 일부 농도에서는 동일한 개정이 [25][26]이동성을 증가시킨다.비달 등2000년 초원 풀뿌리 매트는 특히 다른 농업 [25][26]관행의 특정 조합과 함께 라디오 소스 재료의 이동 제거에 효과적이라는 것을 발견했다.비달은 또한 특정한 풀 혼합이 중요한 [25][26]차이를 만든다는 것을 발견한다.

피토데라화

뿌리는 토양에서 유기 오염 물질을 분해하는 효소를 분비한다.

식물 분해(파이토트랜스포메이션이라고도 함)는 식물이나 미생물을 사용하여 토양이나 식물의 몸 안에 있는 유기 오염 물질을 분해합니다.유기 화합물은 식물의 뿌리가 분비하는 효소에 의해 분해되고 이 분자들은 식물에 의해 흡수되어 [27]증산을 통해 방출된다.이 과정은 제초제, 트리클로로에틸렌, 메틸tert-부틸에테르와 [13]같은 유기 오염 물질에 가장 잘 작용합니다.

식물대사는 식물대사의 직접적인 결과로 환경물질의 화학적 변화를 초래하며, 종종 식물대사의 불활성화, 분해 또는 고정화(식물안정화)를 초래한다.살충제, 폭발물, 용제, 공업용 화학물질 및 기타 이종생물물질과 같은 유기오염물질의 경우, Cannas와 같은 특정 식물은 이러한 물질을 [28]신진대사에 의해 무독으로 만듭니다.다른 경우에는 식물의 뿌리와 함께 사는 미생물이 토양이나 물에서 이러한 물질을 대사할 수 있다.이러한 복잡하고 완고한 화합물은 식물 분자에 의해 기본 분자(물, 이산화탄소 등)로 분해될 수 없으며, 따라서 피토트랜스포메이션이라는 용어는 화합물의 완전한 분해 없이 화학 구조의 변화를 나타낸다."녹색 간"이라는 용어는 식물이 이러한 이종 생물 화합물(이질 화합물/공해제)[30][31]을 다룰 때 인간의 간과 유사하게 행동하기 때문에 식물 변형을 [29]설명하기 위해 사용됩니다.식물효소는 제노바이오틱스 섭취 후 수산기(-OH)[citation needed] 등의 관능기를 첨가함으로써 제노바이오틱스의 극성을 증가시킨다.

이것은 인간의 간이 약물과 이물질의 극성을 증가시키는 방식과 유사한 1상 대사라고 알려져 있다.시토크롬 P450과 같은 인간 간 효소는 초기 반응을 담당하지만, 과산화효소, 페놀록시다아제, 에스테라아제, 니트로르쿨럭타아제 등의 식물 효소는 동일한 [28]역할을 수행한다.

제2상 대사라고 알려진 피토트랜스포메이션의 두 번째 단계에서 극성을 더욱 높이기 위해 포도당과 아미노산과 같은 식물 생체 분자가 편광된 이종 생물에 첨가된다.이는 글루쿠론화(UGT 등급의 효소에 의한 포도당 분자의 첨가)와 글루타티온 첨가 반응이 이생물의 [citation needed]반응 중심에서 일어나는 과정과 다시 유사하다.

1상 및 2상 반응은 원칙에 대한 많은 예외가 발견되지만 극성을 증가시키고 화합물의 독성을 감소시키는 역할을 한다.또한 극성이 증가하여 수성 [citation needed]채널을 따라 이종 생물을 쉽게 운반할 수 있습니다.

파이토트랜스포메이션(Phase III Metagement)의 마지막 단계에서 식물 내에서 이생물의 격리가 일어난다.이종바이오틱스는 리그닌과 같은 방식으로 중합되어 식물에 격리된 복잡한 구조를 형성한다.이것은 이종 생물이 안전하게 저장되고 식물의 기능에 영향을 미치지 않도록 보장합니다.그러나 예비 연구에 따르면 이러한 식물은 작은 동물(달팽이 등)에게 독성이 있을 수 있으므로 식물 변환에 관여하는 식물은 밀폐된 [citation needed]울타리 안에서 관리해야 할 수 있다.

따라서 식물들은 (예외를 제외하고) 독성을 줄이고 식물변환에서 이종생물제를 격리한다.트리니트로톨루엔 피토트랜스포메이션이 광범위하게 연구되어 변환 경로가 [32]제안되었다.

식물 자극

식물 자극(또는 뿌리 분해)은 일반적으로 [27]뿌리와 연관된 유기물에 의해 유기 오염물질의 분해를 위한 토양 미생물 활동의 강화이다.이 과정은 [27]뿌리를 둘러싸고 있는 토양층인 뿌리권 내에서 일어난다.식물은 미생물 활동을 자극하는 탄수화물과 산을 방출하여 유기 오염 물질의 [33]생분해로 이어집니다.이것은 미생물이 독성 물질을 소화시켜 무해한 [27]형태로 분해할 수 있다는 것을 의미한다.식물 자극은 석유 탄화수소, PCB 및 PAHs를 [13]분해하는 데 효과적인 것으로 나타났다.식물 자극은 또한 뿔에 [34]의한 아트라진 분해의 자극에서와 같이 미생물 분해자의 활성 집단을 지원하는 수생 식물을 포함할 수 있다.

피토볼라티제이션

그 후 오염물질은 분해되고 그 파편들은 그 후 대기로 변형되어 휘발된다.

식물성 휘발은 토양이나 물에서 물질을 공기 중으로 방출하여 제거하는 것으로, 때로는 더 휘발성이 높거나 오염이 적은 물질로 피토트랜스(phytotransformation)의 결과이기도 합니다.이 과정에서 오염물질이 식물에 흡수되고 증산을 통해 대기 [27]중으로 증발합니다.이것은 식물의 줄기와 잎에서 휘발성이 발생하는 가장 연구된 형태의 식물 휘발성입니다. 그러나 간접적인 식물 휘발성은 오염 물질이 뿌리 영역에서 [35]휘발될 때 발생합니다.셀레늄(Se)과 수은(Hg)은 종종 식물 휘발성을 [8]통해 토양에서 제거된다.포플러 나무는 높은 [13]증산율로 인해 이 과정을 통해 VOCs를 제거하는 데 가장 성공적인 식물 중 하나입니다.

뿌리 여과

뿌리 여과는 독성 물질이나 과잉 영양분을 제거하기 위해 뿌리 덩어리를 통해 물을 여과하는 과정이다.오염물질은 [27]뿌리까지 흡수되거나 흡착된 상태로 남아 있다.이 과정은 오염된 현장에 직접 심거나 오염된 물을 제거하여 소외 위치에 [27]있는 이러한 발전소에 공급함으로써 오염된 지하수를 정화하는데 종종 사용된다.그러나 두 경우 모두 일반적으로 식물은 먼저 정확한 [36]조건에서 온실 안에서 재배된다.

생물학적 유압 격납용기

생물학적 유압 격납은 포플러와 같은 일부 식물이 흙을 통해 물을 뿌리로 끌어올리고 식물을 통해 밖으로 끌어낼 때 발생하며, 이로 인해 수용성 오염물질의 움직임이 아래쪽으로, 현장 깊숙이 그리고 [37]지하수로 감소합니다.

피토데살리네이션

피토데살리네이션은 토양에서 염분을 추출하기 위해 [9]할로피(식염수 토양에 적응한 식물)를 사용합니다.

유전학의 역할

육종 프로그램과 유전자 공학은 자연적인 식물 개선 능력을 강화하거나 새로운 능력을 식물에 도입하기 위한 강력한 방법입니다.식물성 중화를 위한 유전자는 미생물에서 유래하거나 정화 현장의 환경조건에 보다 잘 적응된 식물에서 다른 품종으로 이전될 수 있다.예를 들면, 담배에 박테리아로부터 니트로르쿨럭타아제를 코드하는 유전자를 삽입해, TNT의 빠른 제거와 TNT의 [38]독성에 대한 내성을 높였습니다.또, 처리되지 않은 식물에 있어서 토양내의 오염 농도가 치명적일 때에도, 식물내에서 성장을 가능하게 하는 메카니즘을 발견했습니다.외인성 폴리아민과 같은 일부 천연 생분해성 화합물은 식물이 처리되지 않은 식물보다 500배 높은 오염물질 농도를 견디고 더 많은 오염물질을 [citation needed]흡수할 수 있게 해준다.

과축적자와 생물 상호작용

공장에서는 오염물질을 관련 오염물질에 따라 최소 비율로 농축할 수 있는 경우(예를 들어 니켈, 구리, 코발트, 크롬 또는 납의 건조중량이 1000mg/kg 이상, 아연 또는 [39]망간의 건조중량이 10,000mg/kg 이상) 과적립자라고 한다.이러한 축적능력은 식물에서 여러 세대를 거쳐 적대적인 환경으로 적응적으로 진화한 결과인 과내성 또는 식물 내성에 기인합니다.보호, 다른 종의 이웃 식물에 대한 간섭, 상호주의(균근균, 꽃가루 및 종자 분산 포함), 상호 작용, 상호 작용 및 바이오 [40][41][42]필름의 영향을 받을 수 있다.

하이퍼 어큐뮬레이터 표

피토스크린

식물은 특정 유형의 오염물질을 이동 및 축적할 수 있기 때문에 지표면 아래 오염물질의 바이오센서로 사용할 수 있으므로 조사자는 오염물질 [43][44]플룸을 신속하게 파악할 수 있다.트리클로로에틸렌과 같은 염소화 용제는 지하수 [45]농도와 관련된 농도로 나무 줄기에서 관찰되었습니다.파이토스크린의 현장 구현을 용이하게 하기 위해 표준 방법이 개발되었으며, 종종 증분 보어(increment bore)[46]를 사용하여 나중에 실험실 분석을 위해 나무 줄기의 일부를 추출한다.피토스크린 처리를 통해 사이트 조사를 최적화하고 오염된 사이트 청소 [citation needed]비용을 절감할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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참고 문헌

외부 링크

무료 사전인 Wiktionary에서 phytoremediation을 검색합니다.