Phytodegaradation

Chia sẻ: Bùi Văn Dư | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

119
lượt xem 19
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phytodegaradation (cũng được biết như Phytotransformation) là sự bẻ gãy các chất ô nhiễm hấp thu bởi thực vật trong suất quá trình chuyển hóa trong thực vật, hoặc sự bẻ gãy các chất ô nhiễm ngoài thực vật nhờ các hợp chất (như enzym) được tạo ra từ thực vật. Như hình 3-3 cơ chế chính là thực vật hấp thu và chuyển hóa các chất. Ngoài ra phân giải các chất còn xảy ra bên ngoài thực vật do sự giải phóng ra các hợp chất chuyển hóa. Bất kỳ sự phân giải nào bởi các loài vi sinh vật liên kết hoặc...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Phytodegaradation

3.5 Phytodegaradation 3.5.1 Định nghĩa cơ chế Phytodegaradation (cũng được biết như Phytotransformation) là sự bẻ gãy các chất ô nhiễm hấp thu bởi thực vật trong suất quá trình chuyển hóa trong thực vật, hoặc sự bẻ gãy các chất ô nhiễm ngoài thực vật nhờ các hợp chất (như enzym) được tạo ra từ thực vật. Như hình 3-3 cơ chế chính là thực vật hấp thu và chuyển hóa các chất. Ngoài ra phân giải các chất còn xảy ra bên ngoài thực vật do sự giải phóng ra các hợp chất chuyển hóa. Bất kỳ sự phân giải nào bởi các loài vi sinh vật liên kết hoặc bị ảnh hưởng bởi rễ cây được xem như là sự phân rã ở vùng rễ. 3.5.1.1 Hấp thụ Cơ chế phân giải xảy ra trong thực vật, các hợp chất phải được hấp thu bởi thực vật. Một nghiên cứu đã nhận biết được hơn 70 chất hóa học hữu cơ đại diện cho nhiều loại hợp chất được hấp thu và tích lũy bởi 88 loài thực vật và các cây (paterson và cộng sự. 1990). Một cơ sở dữ liệu đã được thiết lập để xem xét các hóa chất và các loại thực vật đã dược nghiên cứu đối với sự hấp thu các hợp chất hữu cơ của thực vật (Nellessen và Fletcher 1993b). Hấp thu phụ thuộc vào tính kị nước, tính tan và chiều phân cực của các hợp chất hữu cơ. + Hợp chất hữu cơ kị nước vừa phải (khoảng 0.5 đến 3 Log kow) được thực vật hấp thu và chuyển hóa dễ dàng nhất. + Các hợp chất dễ hòa tan (với sự hấp thu bề mặt thấp), sẽ không được hấp thu vào trong rễ hoặc chuyển hóa vào thân cây (schnoor và cộng sự. 1995a). + Các hợp chất kỵ nước có thể kết dính lại ở vùng rễ hoặc vào rễ nhưng không thể chuyển hóa trong cây (Schnoor và cộng sự. 1995a; Cunningham và cộng sự. 1997). + Các phân tử không phân cực với khối lương < 500 sẽ hấp thu lên bề mặt rễ. Trong khi các phân tử phân cực sẽ được hấp thu vào trong rễ và được chuyển hóa (Bell. 1992). Thực vật hấp thu các hợp chất hữu cũng có thể phụ thuộc vào các loại thực vật, thời gian tồn tại của chất thải và nhiều đặc điểm tính chất vật lý và hóa học của đất. Ví du: Khi PCP tăng cao trong đất thì 21% đã tìm thấy trong rễ 15% trong thân sau 15 ngày trong các cây cỏ (Qiu và cộng sự. 1994). Trong một số nghiên cứu khác một vài thực vật đã hấp thu một lượng nhỏ PCP (Bellin và O’Connor 1990). 3.5.1.2 Trao đổi chất Trao đổi chất trong thực vật đã được xác định ở nhiều nhóm các hợp chất hữu cơ bao gồm: Các loại thuốc diệt cỏ (Burken và Schnoor. 1997); Dung môi clo, TCE (Newman và cộng sự. 1997). Và các thuốc súng TNT (Thompson và cộng sự. 1998). Các hợp chất trao đổi khác gồm, thuốc trừ sâu DDT, thuốc diệt nấm HCB, PCP, chất nhựa dẻo (DEHP) trong nuôi cấy tế bào thực vật (Komossa và cộng sự. 1995). 3.5.1.3 Enzym tạo ra từ thực vật Enzym tạo ra từ thực vật đã xác định cho tính năng ứn dụng của chúng trong phân giải các chất ô nhiễm như: Thuốc súng TNT, thuốc diệt cỏ và dung môi clo, kiểm tra, xét nghiệm miễn dịch đã được sử dụng để xác định, nhận biết thực vật sản xuất ra enzym 3.5.2 Môi trường Phytodegradation đã được sử dụng trong việc xử lý đất, trầm tích, bùn và nước ngầm. Nước mặt cũng có thể xử lý bằng cơ chế phytodegradation. 3.5.3 Thuận lợi
- Sự phân giải các chất ô nhiễm từ Enzym được tao ra bởi thực vật có thể xảy ra trong môi trường không có vi sinh vật. Ví dụ: Một môi trường trong đó vi sinh vật đã bị chết hết bởi mức độ các chất ô nhiễm. Thực vật có thể phát triển trong đất mà đất đó tập trung các mức độ độc ảnh hưởng đến vi sinh vật. Vì vậy, phytodagradation có khae năng được tìm thấy ở trong đất nơi mà các vi sinh vật không thể tìm thấy. 3.5.4 Hạn chế Phytodegradation có nhứng hạn chế sâu đây: - Chất độc thứ cấp hoặc sản phẩm phân giải có thể được tạo thành. Trong một nghiên cứu không liên quan đến việc nghiên cứu phytodagradation PCP đã được chuyển hóa thành mutagen tatrachlorocatechol trong cây lúa mỳ và nuôi cấy tế bào (Komossa và cộng sự. 1995). - Sự có mặt hoặc nhận ra các chất chuyển hóa trong thực vật khó để xác định rõ, vì vậy chất ô nhiễm tiêu hủy khó có thể để xác định 3.5.5 Chất ô nhiễm có hiệu lực/ tập trung - Các hợp chất hữu cơ là chất ô nhiễm chính để thực vật phân giải. Nói chung các hợp chất hữu cơ với 0.5 đến 3 log Kow có thể bị chia cắt bởi cơ chế phytodagradation trong thực vật. Dinh dưỡng vô cơ cũng được cây hấp thu và chuyển hóa. Phytodegaradation bên ngoài thực vật không phụ thuộc vào log Kow và thực vật hấp thụ. 3.5.5.1 Chất hữu cơ • Dung môi clo - Enzym dehalogenase được tạo ra từ thực vật, đó có thể là hợp chất clo đã được tìm thấy trong trầm tích (McCutcheon. 1996) - TCE được chuyển hóa thành tricloetanol, tricloacidacetic, và dicloaxitaxetic trong cây Dương lai (Newman và cộng sự. 1997). Trong một nghiên cứu tương tự ở cây dương lai tiếp xúc với nước ô nhiễm có chứa khoảng 5ppm tricloetilen và đã chuyển hóa TCE trong cây (Newman và cộng sự. 1997a). - Rễ cây cải ngựa đã xử lý thành công nước thải chứa 2,4 diclophenol lên đến 850ppm • Thuốc diệt cỏ - Thuốc diệt cỏ Atrazine (C8H4N5Cl) trong đất đã được hấp thu bởi cây, sau đó thủy phân, và dealkyl hóa trong rễ thân và lá cây. Quá trình đồng hóa các chất được xác định trong mô thực vật và xem xét sự chuyển hóa độc tính atrazine, nghiên cứu đã chỉ ra rằng chuyển hóa các độc tố ít hơn atrazine (Burken và Schnoor. 1997) - Enzym Nitrat tạo ra từ thực vật, nó có thể phân giải phân giải các thuốc diệt cỏ, phát hiện trong trầm tích (Carreira. 1996).. - Một nghiên cứu cho thấy rằng thuốc diệt cỏ Bentazon bị phân giải trong cây Liễu đen, được nhận ra qua việc làm giảm hàm lượng Bentazon trong suất quá trình nghiên cứu thực nghiệm và bằng việc xác định sự chuyển hóa trong cây. Bentazon là chất gây độc cho 6 loài cây ở nồng độ 1000 đến 2000 mg/l. Ở nồng độ 150 mg/kg sự chuyển hóa Bentazon được phát hiện trong thân cây và trong các mẫu mô. - Atrzine C8H14N5Cl ở nồng độ 60.4 g/kg (tương đương với 3 lần …), được sử dụng để nghiên cứu cơ chế thực vật phân giải ở cây Dương lai (Burken và Schnoor 1997). - Thuốc diệt cỏ Betazon gây đọc cho cây ở nồng độ 1000 đến 2000 mg/l, Nhưng cho phép phát triển ở nồng độ 150 mg/l (Conger và Portier 1997). • Thuốc trừ sâu
- Enzym phốt phát được tạo ra từ thực vật có thể phân hủy các thuốc trừ sâu có chứa gốc phốt phát, có thể tham gia vào cơ chế Phytodegradation (McCutcheon 1996). • Thuốc nổ Enzym nitroreductase được tạo ra từ thực vật có thể phân giải thuốc súng, đã được phát hiện trong trầm tích, Ezym này tạo ra từ cây rong đuôi chó đã phân hủy TNT (McCutcheon 1996). - Cây dương lai đã chuyển hóa TNT thành 4-ADNT, 2-ADNT và các hợp chất không xác định khác (Thompson và cộng sự, 1998) - Nồng độ TNT trong đất bùn đã giảm xuồng từ 128 đến 10 ppm với cây rong đuôi chó (Schnoor và cộng sự 1995b). • Phenol - Nồng độ clo phenolic trong nước thải giảm xuống khi có mặt của enzym oxidoreductase trong rễ cây cải ngựa (Dec và Bollag 1994). 3.5.5.2 Chất vô cơ • Chất dinh dưỡng Nitrat sẽ được hấp thu và chuyển hóa bởi thực vật thành Protein và khí Nito (Licht và Schnoor 1993). 3.5.6 Độ sâu của rễ Cơ chế Phytodagradation được giới hạn trong vùng rễ và có lẽ dưới vùng rễ nếu dịch rễ được hòa tan không được hút lên trên và vận chuyển xuống dưới vùng rễ, mức độ xảy ra là không chắc chắn. 3.5.7 Thực vật Những thực vật sống trong nước như cây rong đuôi chó (Mycriophyllumaquatium) và tảo bánh xe (Nitella) đã được sử dụng để phân giải TNT. Các Enzym nitroreductase cũng đã được xác định trong các loài tảo khác, dương xỉ, cây một lá mầm, cây hai lá mầm và các loài cây khác (McCutcheon 1996). Sự phân hủy TCE đã được phát hiện ở cây Dương lai và trong quá trình nuôi cấy tế bào cây dương lai, nguyên nhân tạo ra các chất chuyển hóa và khoáng hóa hoàn toàn của sự chia nhỏ chất TCE được áp dụng (Gordon và cộng sự, 1997; Newman và cộng sự. 1997a). sự phân hủy Atrazine cũng đã được xác nhận trong cây dương lai (populus deltoides xnigra DN34) (Burken và Schoor 1997). Chi cây dương cũng đã được sử dụng để loại bỏ các chất dinh dưỡng trong nước ngầm (Licht và Schnoor 1993) Cây liễu đen (Salix nigra), Cây dương vàng (Liriodendrontulipifera), Cây bụt mọc (taxodium distichum), Cây Huê đen (Betula nigra), Cây bulo (Betula nigra), và cây sồi (Quercus viginiana) có thể chứng minh một số sự phân hủy các thuốc diệt cỏ Bentazon (Conger và Portier 1997). 3.5.8 Nơi xem xét 3.5.8.1 Điều kiện đất Phytodegradation thích hợp nhất cho vùng đất rộng lớn ô nhiễm nông. 3.5.8.2 Nước ngầm và nước mặt Nước ngầm có thể được lấy bởi rễ cây hoặc được bơm lên tầng mặt có thể được sử xử lý bởi cơ chế này. Phytodegradation cũng có thể xảy ra ở tầng nước mặt, nếu nước này đảm bảo phát triển cho thực vật thích nghi. 3.5.8.3 Điều kiện khí hậu
Những nguyên cứu về cơ chế Phytodegradation được tiến hành ở những điều kiện khác nhau 3.5.9 Hiện trạng Những nguyên cứu cơ bản và thự nghiệm đã được tiến hành ở nhà máy sản xuất thuốc nổ (AAPs). Hoạt động này bao gồm các nghiên cứu tại Lowa AAP, Volunteer AAP, Và Milan AAP (McCutcheon 1996) 3.5.10 Chi phí Những thông tin chi phí không được công bố 3.5.11 Tài liệu tham khảo Bell, R.M. 1992. Higer Plants Accumulation of Oganic pollutions from soils. Bài bào báo này bao gồm nhiều tài liệu tổng quan về những nghiên cứu ô nhiễm chất hữu cơ trong hệ thực vật đất và sự hấp thu các chất ô nhiễm bởi thực vật. Sự khác nhau của các loài thực vật và các loại chất ô nhiễm được đề cập trong bài báo. Các bảng và hình trong tài liệu tổng quan cung cấp những thông tin trực quan về sự hấp thụ của thực vật. Những thí nghiệm được tiến hành về sự hấp thụ ở thực vật của những chất Hexaclo benzen, phenol, toluen, và TCE được mô tả ở dưới các độ sâu. Burken, J. G., và J. L. Schnoor. 1997 Hấp thu và chuyển hóa Atrazine bởi cây dương. Environ. Sci. Technol 31:1399-1406. Bài báo này mô tả cây họ dương phát triển trong đất hoặc cát đã hấp thu, thủy phân và dealkyl hóa radiolabeled atrazine thành những hợp chất ít độc. Quá trình chuyển hóa xảy ra trong rễ, thân và lá, và lượng chuyển hóa tawnng theo thời gian trong các mô thực vật. Trong lá, các hợp chất đầu tiên Atrazine tìm thấy 21% radiolabel trong 50 ngày và 105 trong 80% ngày. Các loài thực vật sống trong cát hấp thụ radiolabel là 27,8% trong 52 ngày và 29,2% trong 80 ngày. …..