Bitki Örtüsü: Toprağın Çiçeklerle Temizlenmesi

Göre Uluslararası Fitoteknoloji Derneği web sitesi, fitoteknoloji, kirlilik, ağaçlandırma, biyoyakıtlar ve düzenli depolama gibi çevresel sorunları çözmek için bitkileri kullanma bilimi olarak tanımlanmaktadır. Fitoteknolojinin bir alt kategorisi olan bitki ıslahı, bitkileri topraktan veya sudan kirletici maddeleri emmek için kullanır.

İlgili kirleticiler şunları içerebilir: ağır metaller, metal olarak kabul edilen ve kirliliğe veya çevresel bir soruna neden olabilecek ve daha fazla parçalanamayan herhangi bir unsur olarak tanımlanır. Toprakta veya suda ağır metal birikimi bitkiler veya hayvanlar için toksik olarak kabul edilebilir.

Ağır metallerle kirlenmiş toprakları düzeltmek için kullanılan diğer yöntemler, dönüm başına 1 milyon ABD dolarına mal olabilirken, bitki ıslahı dönüm başına maliyeti 45 sent ile 1,69 ABD doları arasında olduğu ve dönüm başına maliyeti on binlerce dolar.

Her bitki türü bitki ıslahı için kullanılamaz. Normal bitkilerden daha fazla metal alabilen bir bitkiye hiperakümülatör denir. Hiperakümülatörler, içinde büyüdükleri toprakta bulunandan daha ağır metalleri emebilirler.

Tüm bitkiler az miktarda bazı ağır metallere ihtiyaç duyar; demir, bakır ve manganez, bitki işlevi için gerekli olan ağır metallerden sadece birkaçıdır. Ayrıca, sistemlerinde, toksisite belirtileri göstermek yerine, normal büyüme için ihtiyaç duyduklarından daha fazla miktarda metal tolere edebilen bitkiler vardır. Örneğin, bir tür Thlaspi "metal tolerans proteini" adı verilen bir proteine ​​sahiptir. Çinko yoğun bir şekilde Thlaspi sistemik bir çinko eksikliği yanıtının aktivasyonu nedeniyle. Başka bir deyişle, metal tolerans proteini, bitkiye daha fazla çinkoya ihtiyaç duyduğunu söyler, çünkü olmasa bile "daha fazlasına ihtiyaç duyar", bu yüzden daha fazla yer kaplar!

Özel metal taşıyıcılar bir tesis içinde ağır metallerin alımına da yardımcı olabilir. Bağlandığı ağır metale özgü taşıyıcılar, bitkiler içinde ağır metallerin taşınmasına, detoksifikasyonuna ve sekestrasyonuna yardımcı olan proteinlerdir.

Rizosferdeki mikroplar bitki köklerinin yüzeyine yapışır ve bazı iyileştirici mikroplar gibi organik maddeleri parçalayabilir. petrol ve ağır metalleri toprağın dışına çıkarın. Bu işlem, mikropların yanı sıra bitkiye de yarar sağlar, çünkü işlem organik kirleticileri parçalayabilen mikroplar için bir şablon ve bir besin kaynağı sağlayabilir. Bitkiler daha sonra mikropların beslenmesi için kök eksüdaları, enzimleri ve organik karbon salar.

Bitki ıslahının "vaftiz babası" ve hiperakümülatör bitkilerin incelenmesi çok iyi olabilir R. R. Brooks Zelanda bayrağı. Kirli bir ekosistemdeki bitkilerde alışılmadık derecede yüksek miktarda ağır metal alımını içeren ilk gazetelerden biri tarafından yazılmıştır. Reeves ve Brooks 1983'te. Kurşun konsantrasyonunun Thlaspi bir maden alanında bulunan herhangi bir çiçekli bitki için şimdiye kadar kaydedilen en yüksek oldu.

Profesör Brooks'un bitkiler tarafından ağır metal hiperakümülasyonu üzerine çalışması, bu bilginin kirli toprakları temizlemek için nasıl kullanılabileceği konusunda sorulara yol açtı. Fitoremediasyon ile ilgili ilk makale Rutgers Üniversitesi'ndeki bilim adamları tarafından kirli toprakları temizlemek için kullanılan özel olarak seçilmiş ve üretilmiş metal biriktirici tesislerin kullanımı hakkında yazılmıştır. 1993 yılında, Birleşik Devletler Patenti Phytotech adlı bir şirket tarafından açılmıştı. "Metallerin Fitoremediasyonu" başlıklı patent, bitkiler kullanılarak metal iyonlarının topraktan uzaklaştırılması için bir yöntem açıklamıştır. Turp ve hardal da dahil olmak üzere çeşitli bitki türleri genetik olarak metallothionein adı verilen bir proteini eksprese etmek için tasarlanmıştır. Bitki proteini ağır metalleri bağlar ve bunları bitki toksisitesinin oluşmaması için uzaklaştırır. Bu teknoloji sayesinde, genetik olarak tasarlanmış tesisler, Arabidopsis, tütün, kanola ve pirinç cıva ile kirlenmiş alanları düzeltmek için değiştirilmiştir.

Bir bitkinin ağır metalleri aşırı biriktirme yeteneğini etkileyen ana faktör yaştır. Genç kökler daha hızlı büyür ve besinleri yaşlı köklerden daha yüksek oranda alır ve yaş, kimyasal kirleticinin bitki boyunca nasıl hareket ettiğini de etkileyebilir. Doğal olarak, kök bölgesindeki mikrobiyal popülasyonlar metallerin alımını etkiler. Güneşe / gölgeye maruz kalma ve mevsimsel değişiklikler nedeniyle terleme oranları, ağır metallerin bitki alımını da etkileyebilir.

500'den fazla bitki türü hiperakümülasyon özelliklerine sahip olduğu bildirilmektedir. Doğal hiperakümülatörler şunları içerir: Iberis intermedia ve Thlaspi spp. Farklı bitkiler farklı metaller biriktirir; Örneğin, Brassica juncea bakır, selenyum ve nikel biriktirirken Arabidopsis halleri kadmiyum biriktirir ve Lemna gibba arsenik biriktirir. Kullanılan bitkiler mühendislik sulak alanlar sellere karşı toleranslı oldukları ve kirletici maddeleri alabildikleri için saz, acele, sazlık ve kuyruğu içerir. Genetiği değiştirilmiş bitkiler, Arabidopsis, tütün, kanola ve pirinç, cıva ile kirlenmiş alanları düzeltmek için değiştirilmiştir.

Bitkiler hiperakümülatif yetenekleri için nasıl test edilir? Bitki doku kültürleri bitki cevabını tahmin etme ve zamandan ve paradan tasarruf etme yeteneklerinden dolayı bitki ıslahı araştırmalarında sıklıkla kullanılır.

Bitki ıslahı, düşük kuruluş maliyeti ve göreceli sadeliği nedeniyle teoride popülerdir. 1990'larda, Phytotech, PhytoWorks ve Earthcare dahil olmak üzere fitoremediasyon ile çalışan birkaç şirket vardı. Chevron ve DuPont gibi diğer büyük şirketler de bitki ıslahı geliştiriyorlardı teknolojiler. Bununla birlikte, son zamanlarda şirketler tarafından çok az çalışma yapılmıştır ve daha küçük şirketlerin birçoğu işten çıkmıştır. Teknoloji ile ilgili sorunlar, bitki köklerinin toprağa yeterince ulaşamamasıdır. Bazı kirleticileri biriktirmek için çekirdek ve hiperakümülasyondan sonra bitkilerin atılması yer. Bitkiler toprağa sürülemez, insanlar veya hayvanlar tarafından tüketilemez veya bir depolama alanına konulamaz. Brooks hiperakümülatör bitkilerinden metal çıkarımı konusunda öncü çalışmalar yürüttü. Bu işleme fitotomin denir ve bitkilerden metallerin eritilmesini içerir.