मिट्टी और भूजल से प्रदूषकों को हटाने के लिए पौधों का उपयोग (Phytoremediation तकनीक)

फाइटोर्मेडियेशन से तात्पर्य मिट्टी और भूजल से प्रदूषकों को हटाने के लिए पौधों का उपयोग करना है, या कम विषैले रूप में दूषित पदार्थों के क्षरण में सहायता करना है।

कुछ पौधे पर्यावरण से विशेष तत्वों को निकालने और ध्यान केंद्रित करने में सक्षम होते हैं, जिससे बचाव का एक स्थायी साधन प्रदान होता है। संयंत्र ऊतक, जो संचित संदूषक में समृद्ध है, को काटा और सुरक्षित रूप से संसाधित किया जा सकता है।

विघटन तब भी होता है जब पौधे की जड़ों पर बैक्टीरिया प्रदूषक प्रजातियों को नीचा दिखाते हैं, या जब जड़ें जमीन की नमी को सतह के करीब खींचती हैं, तो एक उच्च ऑक्सीजन युक्त वातावरण में रोगाणुओं को रोगाणुओं को उजागर करती हैं। इस खंड में कुछ तकनीकों को प्रस्तुत किया गया है। वे इस प्रकार हैं:

1. Phytoextraction:

पौधों को पर्यावरण से दूषित पदार्थों को हटाने और उन्हें ऊपर-जमीन के पौधे के ऊतकों में केंद्रित करने के लिए उपयोग को फाइटोएक्स्ट्रेक्शन के रूप में जाना जाता है।

प्रयोज्यता:

Phytoextraction मुख्य रूप से मिट्टी से भारी धातुओं को पुनर्प्राप्त करने के लिए नियोजित किया गया था, लेकिन यह तकनीक अब विभिन्न मीडिया में अन्य सामग्रियों के लिए लागू है। ग्रीनहाउस-आधारित हाइड्रोपोनिक सिस्टम उच्च दूषित रूट अपटेक के साथ पौधों का उपयोग करते हैं और शूटिंग के लिए खराब स्थानांतरण वर्तमान में पानी से भारी धातुओं और रेडियोन्यूक्लाइड को हटाने के लिए शोध किया जा रहा है।

इन पौधों को हाइपरकेम्युलेटर भी कहा जाता है। उच्च विकास दर (> 3 टन शुष्क पदार्थ / हेक्टेयर-वर्ष) और पौधों के फसल योग्य भागों (> 1, 000 मिलीग्राम / किग्रा) में उच्च धातु सांद्रता को सहन करने की क्षमता के साथ पौधों को व्यावहारिक उपचार के लिए आवश्यक है।

सीमाएं:

हाइपरकेम्युलेटर्स द्वारा विषाक्त धातुओं का प्रभावी निष्कर्षण 24 इंच तक की उथली मिट्टी की गहराई तक सीमित है। यदि संदूषण काफी अधिक गहराई पर है (जैसे, 6 से 10 फीट), गहरे जड़ वाले चिनार के पेड़ों का उपयोग किया जा सकता है, हालांकि, पत्ती के कूड़े और संबंधित विषाक्त अवशेषों के बारे में चिंता है।

मिलनसार धातु-संचय करने की विशेषताओं के बावजूद, वर्तमान में उपलब्ध हाइपरकेम्युलेटर में उपयुक्त बायोमास उत्पादन, भिन्न परिस्थितियों के लिए शारीरिक अनुकूलनशीलता और वर्तमान एग्रोनॉमिक तकनीकों के लिए अनुकूलनशीलता की कमी है।

2. फाइटोस्टैबिलाइजेशन:

फाइटोस्टैबिलाइजेशन में मिट्टी में भारी धातुओं की गतिशीलता में कमी शामिल है। धातुओं के स्थिरीकरण को पवन चक्कियों की धूल को कम करके, मिट्टी के कटाव को कम करके और खाद्य श्रृंखला के लिए दूषित घुलनशीलता या जैवउपलब्धता को कम करके पूरा किया जा सकता है। मिट्टी के संशोधन, जैसे कि कार्बनिक पदार्थ, फॉस्फेट, क्षारीकरण एजेंट, और जैव-ठोस इसके अलावा मिट्टी में धातुओं की घुलनशीलता को कम कर सकते हैं और भूजल को कम कर सकते हैं।

पौधों की जड़ों, जड़ों पर अवशोषण, या जड़ क्षेत्र के भीतर वर्षा द्वारा दूषित पदार्थों के संचय से संदूषकों की गतिशीलता कम हो जाती है। कुछ उदाहरणों में, लीकेज माइग्रेशन को रोकने के लिए हाइड्रोलिक नियंत्रण प्राप्त किया जा सकता है क्योंकि पौधों द्वारा बड़ी मात्रा में पानी को स्थानांतरित किया जाता है।

प्रयोज्यता:

धातुओं को उनके वर्तमान स्थान पर रखने के लिए फाइटोस्टेबिलाइजेशन का उपयोग विशेष रूप से आकर्षक होता है, जब कम संदूषण वाले बड़े पैमाने के क्षेत्रों को हटाने के लिए अन्य तरीके संभव नहीं होते हैं। मृदा विषाक्तता के कारण उच्च धातु सांद्रता वाले स्थानों पर उपशमन मुश्किल है। पौधों को उच्च स्तर के दूषित पदार्थों को सहन करने में सक्षम होना चाहिए, दूषित पदार्थों को डुबोने की क्षमता और जड़ों में दूषित पदार्थों को पकड़ने की क्षमता के साथ रूट बायोमास का उच्च उत्पादन होता है।

सीमाएं:

Phytostabilization उथले संदूषण वाले स्थानों पर उपयोगी है और जहां संदूषण अपेक्षाकृत कम है। जड़ और जड़ क्षेत्र में भारी धातुओं को जमा करने वाले पौधे आमतौर पर 24 इंच तक की गहराई पर प्रभावी होते हैं। पौधों में पत्तियों के लिए आसानी से अनुवाद की जाने वाली धातुएं खाद्य श्रृंखला के लिए संभावित प्रभावों के कारण फाइटोस्टेबिलाइजेशन की प्रयोज्यता को सीमित कर सकती हैं।

3. फाइटोस्टिम्यूलेशन:

फाइटोस्टिम्यूलेशन, जिसे एन्हांस्ड राइजोस्फीयर बायोडिग्रेडेशन, राइजोडग्रेडेशन, या प्लांट-असिस्टेड बायोरेमेडिएशन / डिग्रेडेशन के रूप में भी जाना जाता है, प्लांट रूट ज़ोन या राइज़ोस्फ़ेयर में वर्धित माइक्रोबियल गतिविधि के माध्यम से मिट्टी में कार्बनिक संदूषकों का टूटना है। माइक्रोबियल गतिविधि को कई तरीकों से राइजोस्फीयर में उत्तेजित किया जाता है: 1. यौगिक, जैसे कि शर्करा, कार्बोहाइड्रेट, एमिनो एसिड, एसीटेट और एंजाइम, जड़ों द्वारा निकाले गए स्वदेशी सूक्ष्म जीव आबादी को समृद्ध करते हैं; 2. रूट सिस्टम ऑक्सीजन को रिजोस्फियर में लाते हैं, जो एरोबिक परिवर्तनों को सुनिश्चित करता है; 3 ठीक जड़ बायोमास उपलब्ध कार्बनिक कार्बन बढ़ जाती है; 4. माइकोरिज़ा फफूंदी, जो कि राइजोस्फीयर के भीतर विकसित होती है, जैविक संदूषक को ख़राब कर सकती है जो केवल अद्वितीय एंजाइमेटिक पथ के कारण बैक्टीरिया द्वारा परिवर्तित नहीं हो सकते हैं; और 5. बढ़ी हुई माइक्रोबियल आबादी और गतिविधि के लिए निवास स्थान पौधों द्वारा बढ़ाया जाता है।

प्रयोज्यता:

यह विधि मिट्टी और तलछट से कीटनाशक, सुगंधित, और बहुरंगी सुगंधित हाइड्रोकार्बन (पीएएच) जैसे कार्बनिक संदूषकों को हटाने में उपयोगी है। प्रदर्शन स्थलों पर भी घोलित सॉल्वैंट्स को लक्षित किया गया है।

सीमाएं:

जिन स्थानों पर फाइटोस्टिम्यूलेशन लागू किया जाना है, वहां उथले क्षेत्रों में संदूषण का स्तर कम होना चाहिए। दूषित पदार्थों का उच्च स्तर पौधों के लिए विषाक्त हो सकता है।

4. फाइटोट्रांसफॉर्मेशन:

फाइटोट्रांसफॉर्म, जिसे फाइटोडग्रेडेशन के रूप में भी जाना जाता है, पौधों के माध्यम से पौधों द्वारा अनुक्रमित कार्बनिक संदूषकों का टूटना है: (1) संयंत्र के भीतर चयापचय प्रक्रियाएं; या (2) पौधे द्वारा उत्पादित यौगिकों, जैसे कि एंजाइम का प्रभाव। कार्बनिक संदूषकों को पौधों के ऊतकों के साथ एकीकृत करने वाले सरल यौगिकों में अवक्रमित किया जाता है, जो बदले में, पादप उत्पादन को बढ़ाता है। फाइटोट्रांसफॉर्म द्वारा किसी साइट का विखंडन मीडिया से संदूषक के सीधे उठने और वनस्पति में संचय पर निर्भर है।

पादप वाष्पोत्सर्जन के माध्यम से वायुमंडल में वाष्पशील संदूषकों की रिहाई, जिसे फाइटोवोलैटिज़ेशन कहा जाता है, फाइटोस्ट्रांसफॉर्म का एक रूप है। हालाँकि वायुमंडल में दूषित पदार्थों का स्थानांतरण पूर्ण विमुद्रीकरण के लक्ष्य को प्राप्त नहीं कर सकता है, फिर भी लंबे समय तक मिट्टी के संपर्क में रहने के लिए फाइटोवोलैटिज़ेशन वांछनीय हो सकता है और भूजल संदूषण का जोखिम कम हो जाता है।

प्रयोज्यता:

फाइटोट्रांसफॉर्म को कार्बनिक यौगिकों से दूषित साइटों को हटाने के लिए नियोजित किया जा सकता है। पौधों द्वारा उत्पादित कुछ एंजाइमों में क्लोरीनयुक्त सॉल्वैंट्स (जैसे, ट्राइक्लोरोएथिलीन), गोला-बारूद के कचरे और शाकनाशियों को तोड़ने और बदलने में सक्षम हैं। इस तकनीक का उपयोग पेट्रोकेमिकल साइटों और भंडारण क्षेत्रों, ईंधन फैल, लैंडफिल लीकचेट्स और कृषि रसायनों से दूषित पदार्थों को हटाने के लिए भी किया जा सकता है।

इस तकनीक के सफल कार्यान्वयन के लिए आवश्यक है कि पौधे के भीतर जमा होने वाले परिवर्तित यौगिक गैर-विषैले हों या मूल यौगिकों की तुलना में काफी कम विषाक्त हों। कुछ अनुप्रयोगों में, फाइटोट्रांसफॉर्म का उपयोग अन्य उपचार तकनीकों के साथ या एक पॉलिशिंग उपचार के रूप में किया जा सकता है।

सीमाएं:

इस तकनीक को आमतौर पर कुशल होने के लिए एक से अधिक बढ़ते मौसम की आवश्यकता होती है। सतह के 10 फीट के भीतर मिट्टी 3 फीट से कम गहराई और भूजल में होनी चाहिए। कृषक अभी भी जानवरों या कीड़ों के माध्यम से खाद्य श्रृंखला में प्रवेश कर सकते हैं जो पौधे सामग्री खाते हैं। मिट्टी के कणों से बंधे बंधनकारी संदूषकों को तोड़कर पौधे को ऊपर उठाने की सुविधा के लिए मृदा संशोधन की आवश्यकता हो सकती है, जिसमें चेलेटिंग एजेंट शामिल हैं।

5. प्रकंद:

Rhizofiltration दूषित भूजल से विषाक्त धातुओं को अवशोषित करने, ध्यान केंद्रित करने और उपजीवन करने के लिए पौधे की जड़ों के उपयोग को संदर्भित करता है। प्रारंभ में, स्थिर जड़ प्रणाली वाले उपयुक्त पौधों को पौधों को एकत्रित करने के लिए दूषित पानी की आपूर्ति की जाती है। इन पौधों को फिर दूषित इकट्ठा करने के लिए दूषित स्थल पर स्थानांतरित किया जाता है, और एक बार जड़ों को संतृप्त करने के बाद, उन्हें काटा जाता है। Rhizofiltration वातावरण में गड़बड़ी को कम करने, इन-सीटू उपचार की अनुमति देता है।

प्रयोज्यता:

राइज़ोफिल्टरेशन अनुप्रयोगों के लिए एक उपयुक्त संयंत्र अपने तेजी से विकास जड़ प्रणाली के साथ समय की विस्तारित अवधि में विषाक्त धातुओं को समाधान से निकाल सकता है। विभिन्न पौधों की प्रजातियाँ विषैले धातुओं जैसे कि Cu (2+), Cd (2+), Cr (6+), Ni (2+), Pb (2+) और Zque (2+) को जलीय से प्रभावी रूप से हटाने के लिए पाई गई हैं। समाधान। कम स्तर रेडियोधर्मी संदूषकों को भी तरल धाराओं से हटाया जा सकता है।

सीमाएं:

रेज़ोफिल्ट्रेशन उन अनुप्रयोगों में विशेष रूप से प्रभावी है जहां कम सांद्रता और पानी की बड़ी मात्रा शामिल है। अंकुरित धातुओं को शूट करने में सक्षम पौधों का उपयोग राइज़ोफिल्टरेशन के लिए नहीं किया जाना चाहिए क्योंकि अधिक दूषित पौधे अवशेषों का उत्पादन होता है।

6. निर्मित आर्द्रभूमि:

निर्मित आर्द्रभूमि इंजीनियर हैं, मानव निर्मित पारिस्थितिक तंत्र जो विशेष रूप से प्राकृतिक आर्द्रभूमि प्रणालियों में होने वाले जैविक, भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाओं का अनुकूलन करके अपशिष्ट जल, खान जल निकासी और अन्य जल के उपचार के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। निर्मित आर्द्रभूमि अपशिष्ट जल के प्रभावी, आर्थिक और पर्यावरण-ध्वनि उपचार के साथ-साथ वन्यजीवों के आवास के रूप में कार्य कर सकती है।

निर्मित वेटलैंड सिस्टम को तीन मुख्य प्रकारों में बांटा गया है: मुक्त जल सतह (FWS), उपसतह प्रवाह प्रणाली (SFS), या जलीय पादप प्रणाली (APS)। FWS सिस्टम, या मिट्टी सब्सट्रेट सिस्टम, एक निर्माण मिट्टी के बेसिन के भीतर एक मिट्टी सब्सट्रेट में निहित जलीय पौधों से मिलकर बनता है जो मिट्टी की पारगम्यता और भूजल संरक्षण आवश्यकताओं के आधार पर पंक्तिबद्ध हो सकता है या नहीं हो सकता है।

FWS सिस्टम को प्रारंभिक, कम-वेग वाले अपशिष्ट जल, प्लग प्रवाह में, मृदा मीडिया के ऊपर या 1 से 18 इंच की गहराई पर स्वीकार करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एसएफएस आमतौर पर बजरी सब्सट्रेट सिस्टम होते हैं जो एफडब्ल्यूएस सिस्टम के समान होते हैं, हालांकि, जलीय वनस्पति को बजरी या कुचल पत्थर में लगाया जाता है और अपशिष्ट जल मीडिया की सतह से लगभग 6 इंच नीचे बहता है।

कुल में आमतौर पर 12 और 24 इंच के बीच की गहराई होती है। एसएफएस में कोई दृश्य सतह प्रवाह स्पष्ट नहीं है। ईएएस भी एफडब्ल्यूएस सिस्टम के समान हैं, लेकिन पानी गहरे तालाबों में स्थित है और जलीय तैरते हुए जलीय पौधों या जलमग्न पौधों का उपयोग किया जाता है।

प्रयोज्यता:

निर्मित आर्द्रभूमि का उपयोग नगरपालिका के अपशिष्ट जल, कृषि अपवाह, जल निकासी और अन्य अपशिष्टों के उपचार के लिए किया जा सकता है। इन मानव निर्मित वेटलैंड सिस्टम द्वारा जैव रासायनिक ऑक्सीजन की मांग (बीओडी) और कुल निलंबित ठोस (टीएसएस) को प्रभावी ढंग से कम किया जाता है।

सीमाएं:

लंबे समय तक परिचालन डेटा की कमी के कारण निर्मित आर्द्रभूमि के डिजाइन और संचालन के लिए तकनीकी मार्गदर्शन सीमित हो सकता है। संभावित मौसमी परिवर्तनशीलता और वन्य जीवन पर प्रभाव क्रमशः सिस्टम संचालन और परमिट की सुरक्षा को नकारात्मक रूप से प्रभावित कर सकता है। भूमि के अपेक्षाकृत बड़े पार्सल की आवश्यकता होती है और बड़े वाष्पीकरण दर के कारण पानी की खपत अधिक होती है।