گیاه پالایی و فناوری نوین در تصفیه آب

 دسترسی به غذای سالم و کافی، آب آشامیدنی و هوای پاک از بدیهی ترین حقوق همه انسان ها و تولید و تأمین این نیازها برای شهروندان، وظیفه ذاتی همه دولت ها است. از طرفی حفظ محیط زیست در کنار فعالیت های تولیدی کشاورزی و صنعتی از اهمیت فراوانی برخوردار است. آب های جهان با صنعتی شدن زندگی در معرض آلودگی های مختلفی قرار می گیرند که در نتیجه این آلودگی ها، مقادیر زیادی فلزات سنگین همچون جیوه، کادمیم، سرب، … و دیگر مواد سمی وارد آب و خاک شده و به سلامت انسان و محیط زیست آسیب می رسانند.

 روش های گوناگونی برای کاهش آلودگی آب و خاک وجود دارد

از جمله رایج ترین آن ها می ­توان به روش های مهندسی مانند تصفیه پساب های صنعتی، جذب سطحی، فیلتراسیون،… و روش های زیستی مانند زیست پالایی میکروبی اشاره کرد. البته روش هایی مهندسی بسیار دشوار بوده و موجب آلودگی بخش دیگری از محیط زیست می شوند و همچنین این روش ها از لحاظ اقتصادی هم مقرون به صرفه نیستند.

علم نانو و فناوری های نوین تصفیه، روش هایی موثر در از بین بردن آلودگی هاست. فناوری های نانو و زیست فناوری با تغییر گونه های گیاهی و زیستی گامی ارزشمند در جهت توسعه محیط زیست پایدار با فناوری های پاک برداشته اند. یکی از این فناوری ها، گیاه پالایی است که با استفاده از گیاهان به ذخیره سازی، انتقال و زوال آلاینده های آب از جمله فلزهای سنگین، هیدرات های کربن و ترکیبات شیمیایی سمی می پردازد.

گیاه پالایی چیست؟

گیاه پالایی (Phytoremediation) تکنیک پالایشی است که شامل جذب، تغییر شکل، تجمع یا تصعید آلاینده‌ها با کمک گیاهان برای زدودن آلودگی‌های آب، خاک و هوا می‌باشد. گیاه پالایی با استفاده از فناوری مهندسی گیاهان سبز شامل گونه های علفی و چوبی برای برداشت مواد آلاینده از آب و خاک یا کاهش خطرات آلاینده های محیط زیست نظیر فلزات سنگین، عناصر کمیاب، ترکیبات آلی و مواد رادیواکتیو به کار برده می شود.

لجن های بوجود آمده از واحد پساب پالایشگاه ها از جمله مهم ترین آلاینده های محیط زیست می باشند که دفن کردن و سوزاندن آن­ها اثرات خطرناکی بر محیط زیست و سلامت انسان می گذارد. بنابراین باید از روش هایی که سبب کاهش اثرات سمی لجن های حاوی مواد هیدروکربنی می شوند، استفاده نمود. به همین منظور گیاه پالایی ترکیبات آلی لجن جهت کاهش یا حذف هیدروکربن های نفتی خاک موثر است.

این فناوری با توجه به مزیت های اقتصادی قابل توجه آن در بسیاری از کشورهای در حال توسعه مورد استفاده قرار می گیرد که بکارگیری آن در کشور ما نیز می تواند مزیت های اقتصادی و تجاری قابل قبولی را در صنایع مختلف ایجاد نماید. از مزیت های روش گیاه پالایی می توان به سادگی، ارزان بودن، امکان بهره برداری در سطح وسیع و کم خطر بودن نام برد.

چه گیاهانی مناسب گیاه پالایی است؟

انتخاب گیاه مناسب در این روش بستگی به شرایط اقلیمی، میزان و نوع آلودگی، دامنه تحمل پذیری گیاه نسبت به آن ماده، نوع ماده و انتقال عنصر از ریشه به اندام هوایی دارد. با توجه به هدف استفاده از این روش نوع گیاه مناسب انتخاب می گردد. گیاهان مختلفی همچون گیاه لویی با نام علمی Typha Lathfolica که گیاهی آبزی و مردابی است، گیاه Vetyour ، گیاه نخل مرداب، گیاهان تیره زنبق که به منظور دفع باکتری از فاضلاب استفاده می شود و و سایر انواع گیاهان با توانایی جذب بالا که اغلب در خانواده های Fabaceae، brassicaceae،astraceae و…قرار می گیرند ، نقش مهمی در تصفیه فاضلاب ایفا می کنند.

تعدادی از گونه های مرتعی که خاصیت گیاه پالایی آن­ ها مطالعه شده است شامل گون، کلاوه میرحسین، فستوکا، یونجه، شبدر سفید، قدومه، گاوپونه، جاز، درمنه دشتی، شاه تره و جوسیخ می باشد. اقاقیا را می­توان به عنوان یکی از گیاهان موثر در حذف  آلودگی نفتی بخصوص در خاک های آلوده به سرب معرفی نمود که می تواند در فرایند های تصفیه فاضلاب های نفتی مورد استفاده قرار گیرند. جدول زیر تعدادی از گیاهانی که قابل استفاده در گیاه پالایی به همراه عناصر قابل جذب توسط آن­ ها نشان داده شده است.

روش های مختلف گیاه پالایی

ترکیبات موجود در فاضلاب به ویژه فاضلاب های صنعتی می توانند باعث بروز سمیت برای انسان و سایر موجودات زنده و نیز آلودگی آب های زیرزمینی شوند، بنابراین حذف این ترکیبات از خاک و محیط زیست ضروری به نظر می رسد. یکی از راه های رفع نیاز آب مصرفی، استفاده از پساب ها و تصفیه آن­ها می باشند، ولی رها سازی فلزات سنگین به محیط زیست به دلیل سمیت و پایداری آن­ ها باعث ایجاد خطر برای سلامتی و محیط زیست می شود. بنابراین باید آن ­ها را از محیط حذف کنیم. در این فرآیند از گیاهان سبز و ارتباط آن­ ها با موجودات زنده خاک برای کاهش آلودگی خاک و آب های زیر زمینی استفاده می گردد. در زیر با فرآیند های گیاه پالایی و چگونگی آن آشنا می شویم:

کنترل هیدرولیک (Hydraulic control)

استفاده از گیاهان به منظور جذب سریع همراه با مصرف زیادی آب است که باعث مهاجرت یون های فلزی با آب می گردد و به آن فیتوهیدرولیک نیز می گویند.

تخریب توسط گیاه (Phyto-degradation)

تجزیه مواد آلاینده توسط فرآیند های متابولیکی گیاه و یا تجزیه مواد در اثر ترشح ترکیبات گیاه مانند آنزیم ها است که مترادف با تغییر شکل توسط گیاه است.

استخراج توسط گیاه (Phyto-extraction)

جذب مواد آلاینده توسط ریشه گیاه و انتقال آن به اندام های فوقانی و سپس خارج کردن عنصر مضر توسط گیاه و خروج آن از منطقه آلوده است. این روش بیشتر برای رفع آلودگی آب و خاک از فلزات کمیاب اعمال می شود.

تثبیت توسط گیاه (Phyto-stabilization)

به معنای غیر متحرک نمودن آلاینده ها در خاک، در سطح ریشه و  رسوبات منطقه ریشه گیاه.

تصعید توسط گیاه (Phytovolatilization)

فرآیند جذب و انتقال عناصر آلاینده و یا تغییر ترکیبات و سپس رها کردن آن ها در اتمسفر.

تخریب توسط ریزوسفر (Rhizo-degradation)

تجزیه آلاینده ها توسط جمعیت های میکروبی که در نزدیکی ریشه فعالیت دارند و مترادف آن تجزیه به کمک گیاه است.

تصفیه توسط ریزوسفر

جذب آلاینده ها از محلول خاک اطراف ریشه به درون ریشه و یا رسوب آن ها روی سطح ریشه است. در روش ریزوفیلتراسیون، از گیاهان خاکی و آبی استفاده می شود که آلاینده های منابع آبی آلوده با غلظت کمتر در ریشه های آن ها تغلیظ یا رسوب می کنند که این روش بخصوص برای فاضلاب های صنعتی، رواناب کشاورزی و یا فاضلاب معادن اسیدی کاربرد دارد. برای فلزاتی مانند سرب، کادمیم، مس، نیکل، روی و کرم مناسب است و همچنین گیاهانی مانند خردل هندی، آفتابگردان، تنباکو، چاودار و ذرت دارای این توانایی هستند. آن ها دارای قدرت جذب سرب از فاضلاب هستند که در این میان، آفتابگردان بیشترین توانایی را دارد.

مزایای گیاه پالایی

• پاکسازی محیط زیست با بهره‌گیری از صفات ذاتی گیاهان
• از لحاظ زیبایی خوشایند و مطبوع بوده
• هزینه گیاه پالایی به طور میانگین نسبت به سایر روش های فیزیکی، شیمیایی یا حرارتی کمتر است.
• گیاهان روشی پایدار، درجا، غیرمخل، خودکفا و مستقل را به منظور پاکسازی آلاینده ها از خاک را فراهم می آورند.
• حضور گیاهان در مکان آلوده، فرسایش آبی و بادی خاک را نیز کاهش می دهد.

معایب گیاه پالایی

•  سرعت پایین این فرآیند در مقایسه با روش های فیزیکی و شیمیایی اصلاح خاک های آلوده
•  سطحی بودن پاکسازی توسط گیاه پالایی به علت کم عمق بودن ریشه گیاهان
• و مهم تر از همه سرنوشت گیاهان حاوی مقادیر زیادی فلز سنگین پس از برداشت آن از جمله معایب و نگرانی ها درمورد این روش است.

لطفا نظرات خود را با ما به اشتراک بگذاربد.