Φυτά που καθαρίζουν το έδαφος από βαρέα μέταλλα

Φυτά Υπερσυσσωρευτές (hyperaccumulators plants)

Η εξυγίανση εδαφών από βαρέα μέταλλα στηρίζεται στη χρησιμοποίηση φυτών τα οποία έχουν την ικανότητα να συσσωρεύουν υψηλές συγκεντρώσεις μετάλλων στη βιομάζα τους ως και 100 φορές περισσότερο σε σχέση με άλλα φυτά (Brooks, 1998).
Μέχρι σήμερα έχουν προσδιοριστεί περισσότερα από 400 φυτικά είδη, που ανήκουν σε τουλάχιστον 45 οικογένειες φυτών, με ικανότητες συσσώρευσης βαρέων μετάλλων (έως και 5% του ξηρού τους βάρους) εκ των οποίων κάποια χρησιμοποιούνται ήδη σε προγράμματα φυτοεξυγίανσης.(Λαζαράτος κ.α. 2006)

Ο πιο γνωστός υπερσυσσωρευτής είναι το Thlaspi caerulescens. 

Ενώ τα περισσότερα φυτά εμφανίζουν συμπτώματα τοξικότητας σε συγκεντρώσεις Zn περίπου 100 ppm, το Thlaspi caerulescens μπορεί να συσσωρεύσει έως και 26.000 ppm χωρίς κανένα σύμπτωμα. Εκτός από Zn, έχει την ικανότητα να συσσωρεύει και μεγάλες ποσότητες Cd.

-Επίσης, το Indian mustard-Brassica junea (η γνωστή μας καφέ βρούβα, το μαύρο σινάπι) συσσωρεύει σημαντικές ποσότητες μολύβδου και χρησιμοποιείται ευρέως σε προγράμματα φυτοεξυγίανσης.

Άλλα φυτικά είδη που έχουν χρησιμοποιηθεί είναι η λεύκα, το τριφύλλι, ο ηλίανθος, το καλάμι, το άλυσσο και η τσουκνίδα.
-Οι λεύκες έχουν αποδειχθεί πολύ αποτελεσματικές στην προσρόφηση και συσσώρευση αρσενικού και καδμίου
-Οι ηλίανθοι έχουν χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν για την εξυγίανση επιφανειακών υδάτων κοντά στο Τσερνόμπιλ κυρίως από ραδιενεργό στρόντιο και καίσιο.

Μηχανισμοί που εμπλέκονται στην διαδικασίας της φυτοαπορρύπανσης (Ζαμπετάκης, 2005) 

Φυτά που χρησιμοποιούνται για την φυτοαποκατάσταση εδαφών

Μηχανισμός Μέσο Ρύποι Τύποι φυτών Φυτοαποδό-μηση

Εδάφη, υπό­γεια νερά, εκ­χυλίσματα χω­ματερών

Ζιζανιοκτόνα (ατραζίνη, alachlor)

ΒΤΕΧ

TCE

νο3-, νη4\ ρο43_

Απόβλητα εκρηκτικών (TNT, RDX)

•Διάφορα είδη λεύκας, ιτιά

•Γρασίδια (rye, Bermuda, sorghum, fescue)

•Όσπρια (clover, alfalfa, cowpeas)

Ριζοαποδόμη-

ση

Εδάφη, Ιλύες

Οργανικοί ρύποι (ΤΡΗ, PAHs, ΒΤΕΧ, μικροβιοκτόνα, χλωριωμένοι διαλύτες, PCBs)

•Phenolics releasers (mulberry, apple, osage orange);

•Γρασσίδια με ινώδεις ρίζες (rye, fes­cue, Bermuda) για ρύπους t βάθους 0- 3 f;

•Διάφορα είδη λεύκας για βάθη 0-10 ft;

•Υδρόφιλα φυτά για ιλύες

Φυτοσταθερο­ποίηση

Εδάφη, Ιλύες

Metals and metalloids (As, Cd, Cr, Cu, Pb, Zn, U, Se)

Hydrophobic Organics (PAHs, PCBs, dioxins, furans, penta- chlorophenol, DDT, dieldrin)

•Phreatophyte trees to transpire large amounts of water for hydraulic control;

•Grasses with fibrous roots to stabilize soil erosion;

•Dense root systems are needed to sorb/bind contaminants

Φυτοεξαγωγή

Εδάφη, Ιλύες

Metals: Ag, Au, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Zn; Radionuclides:

90Sr, 137Cs, 239Pu, 234·238υ

•Ηλίανθοι

•  Indian mustard

•Rape seed plants

•Barley, Hops

•Crucifers

•Serpentine plants

•  Nettles, Dandelions

Φυτοεξάτμιση

Εδάφη, Ιλύες, υπόγεια ύδατα

Chlorinated solvents, MTBE, some inorganics (Se, Hg, and As)

•Herbaceous species

•Trees

•Wetland species

Ριζοδιήθηση

Υπόγεια ύδα­τα, Νερό και απόβλητα σε αβαθείς λίμνες ή τεχνητούς υδροβιότο­πους

Μέταλλα (Pb, Cd, Zn, NLCu) Ραδιενεργά στοιχεία (Cs, 90Sr, U)

Υδρόφοβα οργανικά

Υδρόφιλα φυτά:

•Emergents (bullrush, cattail, coontail, pondweed, arrowroot, duckweed);

•Submergents (algae, stonewort, par- rotfeather, Eurasian water milfoil, Hy- drilla)

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της Φυτοεξυγίανσης 

Πλεονεκτήματα 

• Το βασικότερο προτέρημα της μεθόδου αυτής είναι ότι παράγονται λιγότερα δευτερογενή απόβλητα από ότι σε άλλες τεχνολογίες. 

• Η φυτοεξυγίανση εφαρμόζεται επί τόπου και δεν είναι αναγκαία μία εκσκαφή ή άντληση για περαιτέρω επεξεργασία. Για αυτό το λόγο δε διαταράσσεται καθόλου το φυσικό τοπίο της μολυσμένης περιοχής. 

• Είναι οικονομική επεξεργασία ιδιαίτερα για μεγάλους όγκους χώματος ή νερού, που είναι μολυσμένα με μικρές ποσότητες τοξικών ρυπαντών. 

• Επιτυγχάνεται η συγκέντρωση των τοξικών ουσιών σε πολύ μικρούς όγκους. Για παράδειγμα σε πρόγραμμα φυτοεξυγίανσης απομακρύνθηκαν τα βαρέα μέταλλα από 5.000 τόνους μολυσμένου εδάφους. Το έδαφος αυτό που θα έπρεπε να εκσκαφθεί και να διατεθεί σε χώρους υγειονομικής ταφής, μπορεί να ξαναχρησιμοποιηθεί για καλλιέργεια μετά από φυτοεξυγίανση. Τα βαρέα μέταλλα που υπήρχαν στο μολυσμένο χώμα συγκεντρώθηκαν σε 25 – 30 τόνους στάχτης φυτικών ιστών και επομένως μόνο αυτό το 1/200 του αρχικού όγκου πρέπει να διαθέτει σε ειδικούς χώρους υγειονομικής ταφής. 

Μειονεκτήματα 

• Στα μειονεκτήματα συγκαταλέγονται οι ιδιαίτερα αργοί ρυθμοί φυτοεξυγίανσης. Δηλαδή, η ανάγκη καλλιέργειας πολλών διαφορετικών ειδών για την αντιμετώπιση των ρύπων και η συνεχόμενες περιόδους καλλιέργειας των φυτών μέχρι να εξυγιανθεί τελείως το περιβάλλον από τους ρυπαντές. 

• Η φυτοεξυγίανση φέρνει μόνο αποτελέσματα, όταν το βάθος της μόλυνσης δε ξεπερνά το 1m στο έδαφος και τα 3m στον υδροφόρο ορίζοντα. 

• Μειονεκτήματα αποτελεί η δυνατότητα να μεταδοθούν οι τοξικές ουσίες στην τροφική αλυσίδα μετά από πιθανή βοσκή των φυτών από ζώα. 

• Οι κλιματικές ή οι υδρολογικές συνθήκες στην μολυσμένη περιοχή μπορεί να μην επιτρέπουν την καλλιέργεια και ανάπτυξη των κατάλληλων για την φυτοεξυγίανση φυτών. 

• Τέλος, το πρόβλημα της εναπόθεσης των ρυπασμένων φυτών μετά τη συγκομιδή τους .