بخشی از مقاله
چکیده
گیاهپالایی به معنی استفاده از گیاهان بمنظور حذف و یا کاهش فلزات سنگین، ازت، فسفر و دیگر مواد آلاینده از آب بکار میرود. از این روش بوسیله کشت و تکثیر گیاهان آبزی برای حذف بسیاری از مواد آلاینده آلی و معدنی در آبهای سطحی، زیرزمینی و انواع فاضلاب استفاده می شود. در این تحقیق، روشهای گیاه پالایی، عوامل مؤثر بر عملکرد گیاه، ویژگی های گیاه مطلوب، مزایا و معایب و کاربرد گیاه پالایی، معرفی و بررسی گردید. همچنین برخی از مطالعات آزمایشگاهی در این رابطه ذکر شده است. روش گیاه پالایی نسبت به دیگر روش های فیزیکی و شیمیایی پاکسازی آب آلوده دارای مزایا و معایبی است. همچنین گیاهپالایی، فنآوری پایدار، کمهزینه و سازگار با محیطزیست برای پاکسازی آلودگی آب و پساب صنایع مختلف است.
-1 مقدمه
از نظر لغوی اصطلاح گیاه پالایی1 از واژه یونانی فیتو2 - گیاه - و ریشه لاتین رمیدیوم - 3 اصلاح و یا حذف عنصر مضر - تشکیل شده است. اصطلاح گیاه پالایی بطور گسترده از سال1991 برای توصیف استفاده از گیاهان بمنظور کاهش حجم، انتقال و یا سمیت آلاینده ها در خاک، آبزیرزمینی و دیگر محیطها بکار برده میشود. گیاه پالایی نوعی از فن آوری جایگزین یا مکمل است که میتواند بمنظور حذف مواد آلاینده از محیط زیست همراه با فن آوری های دیگر و یا در برخی موارد به جای فنآوریهای مرسوم مکانیکی که اغلب نیاز به سرمایهگذاری، نیرویکار و انرژی زیاد دارند، استفاده شو - ایتیم. - 2012-4
-2-1 انواع روش گیاه پالایی
متناسب با نوع آلاینده، جنس گیاه و محیط آلوده از روشهای مختلف گیاه پالایی استفاده میشود که براساس فرآیندهای فیزیکی و بیولوژیکی شامل: فیتوهیدرولیک5، ریزوفیلتریشن6، استخراج گیاهی7، فیتوترنس فورمیشن8، فیتوستومیلشن9 ، تثبیت گیاهی10 و تبخیر گیاهی11 می باشد - سازمان حفاظت محیط زیست امریکا. - 2001-12 برای حذف مواد آلاینده از شیرابه مراکز دفن زباله و فاضلاب به روش فیتوترنس فورمیشن و بمنظور پاکسازی فاضلاب از طریق تالاب مصنوعی به روش ریزوفیلتریشن عمل می شود.
همچنین از هردو روش مذکور برای حذف آلایندههای آبزیزمینی استفاده میگردد - دایتز و اسچنور. - 2001-1 ریزوفیلتریشن بصورت جذب یا تثبیت آلاینده برروی ریشه گیاه، و یا جذب آلایندههایی که در ناحیه ریشه گیاه بصورت محلول هستند، تعریف میگردد. همچنین فیتونرنس فورمیشن به معنی جذب و تجزیه مولکول های آلاینده از طریق فرآیند متابولیک در داخل گیاه و یا شکستن مولکول های آلاینده خارج از گیاه از طریق ترکیبات تولید شده خود گیاه مانند آنزیمها است - سازمان حفاظت محیط زیست امریکا-. - 2001
-3-1 عوامل مؤثر بر عملکرد گیاه
در گیاه پالایی، بسیاری از عوامل بر فرآیند جذب مواد شیمیایی توسط گیاهان زنده تأثیرگذار هستند که عبارت انداز - سوسارلا و همکاران: - 2002-2
الف - خواص فیزیکی و شیمیایی ترکیبات، نظیر حلالیت آب، فشار بخار و وزن مولکولی.
ب - ویژگیهای محیط مانند دما، اسیدیته و ماده آلی.
ج - ویژگیهای گیاه، نظیر نوع سیستم ریشه و نوع آنزیمها.
-4-1 ویژگیهای گیاه
برای حذف و یا کاهش آلایندههای آب به روش گیاهپالایی، گیاه موردنظر بایست قابلیت زیست در آب را داشته باشد. گیاهان آبزی فیلترهای بیولوژیکی غیرقابل جایگزینی هستند که از طریق ریشه خود میتوانند مواد آلوده را جذب کنند - احسانی و همکاران-. - 1389 گیاهان آبزی از نظر نوع زندگی و الگوی رشد، به دو دسته اصلی ماکروفیت ها3 شامل نوع شناور، غوطه ور و پای در آب و جلبکها4 شامل جلبکهای رشتهای، ماکروجلبک و پلانکتونها طبقهبندی می شوند.
همچنین توزیع و فراوانی گیاهان آبزی به مواد شیمیایی و خواص فیزیکی محیط آب بستگی دارد. که شامل مقدار نور موجود، تراز سطح آب، درجه حرارت آب، نوع رسوبات بستر، جریان یا موج موجود در آب، غلظت گازهای محلول و مواد مغذی میباشد - بخش کیفیت منابع آب دپارتمان محیط زیست دانشگاه ایالتی میشیگان-5 . - 2012 انتخاب گیاه مطلوب در فرآیند گیاهپالایی بسیار مهم است، لذا برخی از مهمترین معیارهای آن عبارتاندز - سارما: - 2011-6
الف - قابلیت تشخیص آلاینده مانند فلزات سنگین بمنظور خارج کردن آن از محیط. ب - توانایی تجمع کردن مواد به اندازه کافی، انتقال و پتانسیل جذب آلاینده.
پ - برخورداری از نرخ رشد و تولید زیست توده بالا.
ج - تحمل شرایط غرقابی و خشکسالی شدید.
د - توانایی زیستن در محیطهای خشک، آبزی، نیمه آبزی و غیره.
و - تحمل شرایط محیطی با اسیدیته و شوری بالا.
ه - ویژگیها و طول ناحیه ریشه.
-5-1 مطالعات آزمایشگاهی
گیاه پالایی میتواند آلاینده های آب، نظیر فلزات سنگین، رادیونوکلئوتیدها، ترکیبات آلی، نیترات، آمونیوم، فسفات و پاتوژنها را حذف کند - فلاحی و همکاران . - 1391- همچنین کل مواد جامد معلق، مواد جامد محلول، هدایت الکتریکی، سختی، نیاز بیوشیمیایی به اکسیژن، اکسیژن مورد نیاز شیمیایی، نیتروژن، فسفر و دیگر آلاینده ها را به حداقل میرساند - گوپتا و همکاران. - 2012-1 بدین منظور تحقیقات گوناگونی بهمنظورکاهش آلاینده های آب با استفاده از گیاه پالایی انجام شده که بعنوان نمونه در جدول شماره1 آورده شده است.
-6-1 مزایا و معایب
سینقال و ری - 2 - 2002، از دو گیاه سنبل آبی و نوعی چمن - والیس نریا اسپیرالیس - 3، بطور جداگانه بمنظور تصفیه پساب کارخانه کاغذسازی استفاده کردند. نتایج آنها نشان داده بود که این گیاهان در پساب رقیق شده به میزان 40 درصد، به خوبی رشد کرده بود. با مقایسه رشد دو گیاه در پساب و آب مقطر، به میزان قابل توجهی بیوگاز بیشتری در حالت کشت در پساب، تولید شده بود. همچنین تولید بیوگاز در گیاه سنبل آبی بمدت - 12-9 - روز و در گیاه والیس نریا اسپیرالیس بمدت - 9-6 - روز بوده است. فنآوری گیاهپالایی نسبت به دیگر روش های فیزیکی و شیمیایی پاکسازی آب آلوده دارای مزایا و معایبی است، که در جدول شماره2 بطور خلاصه آورده شده است - تانگاهو و همکاران. - 2011-4
مزایای
قابل استفاده برای تصفیه طیف گستردهای از آلایندههای زیست محیطی، آلی و معدنی هزینه کمتر، حتی 60-80 درصد کمتر از سایر روشهای فعلی عدم نیاز به تجهیزات گرانقیمت و نیروی کار بسیار متخصص کارآمد برای حجم زیاد آب و غلظت کم آلاینده مضرات کمتر نسبت به دیگر روشهای شیمیایی و فیزیکی استفاده از انرژی پاک خورشید، سازگار با محیط زیست و بدون صرف هزینه برای انرژی، پذیرش و مقبولیت عمومی تولید زیست توده در برخی از روشها و آلایندهها و استفاده از آن بمنظور تولید انرژی زیستی و در مقیاس بزرگ انرژی حرارتی.
معایب
متناسب به روش گیاه پالایی به زمان زیادی نیاز دارد محدودیت دوره رشد گیاه عدم مطلوبیت برای محل های دورافتاده و حاد بدلیل نیاز به زمان زیاد محدودیت شرایط آب و هوایی، طول ریشه، خصوصیات شیمیایی آب و میزان آلودگی محدودیت در مقدار تولید بیومس در سال سن گیاه، گیاهان جوانتر توانایی بیشتری برای جذب آلاینده دارند مدیریت نامطلوب دفع و مصرف زیست توده تولیدی.
