1.1.2. Phytoremediation von Schwermetallen

Phytoremediation ist eine umweltfreundliche in-situ-Sanierungstechnik, die durch Sonnenenergie angetrieben wird. Pflanzen und assoziierte Mikroorganismen können zur Entfernung von Schwermetallen teilweise oder vollständig ausgewählte Verunreinigungen sanieren, indem aus dem Boden, Schlamm, Sedimente, Abwasser und Grundwasser verwendet werden. In der Phytoremediation von Schwermetallen ist der erste Schritt die Phytoextraktion, die Aufnahme von Schwermetallverunreinigungen aus dem Boden oder Wasser durch Pflanzenwurzeln und ihre Translokation und Akkumulation in der Biomasse. Die Translokation von Metallen zu Trieben ist ein wichtiger biochemischer Prozess und ist wünschenswert in einer wirksamen Phytoextraktion. Der nächste wichtige Prozess der Phytoremediation ist Phytofiltration, die Rhizofiltration, Blastofiltration oder Caulofiltration enthält. Dabei werden die Metalle absorbiert und damit ihre Bewegung in Boden und Grundwasser minimiert. Zusätzlich zu dem obigen Verfahren der entwickelten Phytostabilization oder Phytoimmobilization reduziert sie die Mobilität und Bioverfügbarkeit von Metallen in der Umwelt. Pflanzen führen die Immobilisierung von Schwermetallen in Böden durch Sorption über Wurzeln durch, auch durch Niederschlag, Komplexbildung oder Metall-Valenz- Reduktion in der Rhizosphäre. Einige der Schwermetalle wie Hg und Se, die von Pflanzen aus verseuchten Böden absorbiert werden, werden in flüchtige Formen überführt und anschließend in die Atmosphäre durch Phytovolatilization freigesetzt. Dieser Vorgang entfernt die Metalle nicht vollständig, sondern überträgt sie von einem Medium (Boden oder Wasser) zu einem anderen (Atmosphäre), aus dem sie in Boden und Wasser erneut eingegeben werden können.

Die Entfernung von Schwermetallen durch Phytoremediation und insbesondere Hyperaccumulatoren, um Verunreinigungen abzubauen und zu entgiften, erhält große Aufmerksamkeit aufgrund ihrer Wirksamkeit und Kosteneffizienz. Die Kriterien, um die Hyper-Akkumulation zu verwenden, variiert je nach dem Metall. Hyperakkumulator-Pflanzen weisen höhere Schwermetalltoleranz und Akkumulierungs-Fähigkeiten im Vergleich zu anderen Pflanzen auf. Schwierigkeiten, Schwermetallhyperakkumulatoren zu finden, langsames Wachstum und ein niedrigerer Biomasseertrag begrenzen den Einsatz von Hyperakkumulatoren. Dies macht den Prozess zeitaufwendig und daher nicht schnell realisierbar für Altlasten oder Abwasserbehandlungen. Rhizospheric-Mikroorganismen wie Arbuscular Mykorrhizapilze und das Pflanzenwachstum fördernde Rhizosphärenbakterien, die eine wichtige Rolle für das Pflanzenwachstum und / oder die Metalltoleranz über verschiedene Mechanismen spielen, sind für die Gestaltung eines Phytoremediationsplans vorteilhaft, um die geeigneten multifunktionalen mikrobiellen Kombinationen aus der Rhizosphäre zu wählen.

Es ist wahrscheinlich, dass die Sanierungsrolle der Rhizosphäre die Hauptrolle für die Phytoremediation und Entfernung von Verunreinigungen spielt, und dies wird durch die kombinierte Wirkung von Pflanzen und Mikroorganismen erreicht. Der Hauptgrund für die verbesserte Entfernung von Metallen in der Rhizosphäre ist wahrscheinlich die Erhöhung der Anzahl und der Stoffwechselaktivitäten der Mikroorganismen. Im rhizospherischen Abbauprozess kann die Metalltoxizität für Pflanzen durch die Verwendung von Pflanzenwachstum fördernden Bakterien, also frei lebenden Mikroorganismen im Boden, reduziert werden, die positive Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum haben. Bei diesem Verfahren können Pflanzen die mikrobielle Aktivität etwa 10-100 mal stimulieren durch die Sekretion von Exsudaten, die Kohlenhydrate, Aminosäuren, Flavonoide usw enthalten. Im Gegenzug erleichtern die Rhizosphärebakterien die Erzeugung von größeren Wurzeln, indem sie helfen, das Überleben der Pflanze zu verbessern.