ファイトレメディエーションは、土壌、水と空気の環境衛生に住んでいる植物やそれに関連する微生物を用いた技術的実践のセットです。
ファイトレメディエーション技術は、一部の植物の自然の能力を利用して、汚染物質として環境に存在する元素や化学物質を吸収、濃縮、代謝します。植物は、汚染物質の抽出、固定化、安定化、分解、揮発に使用できます。
図1.フィールドでのファイトレメディエーション。ソース。：flickr.com/photos/daniela_naturephotography
土壌、地表水、地下水、および大気は、地質学的な侵食、火山活動などの自然過程の結果として、また人間の活動（産業、農業、廃水、鉱業、建設、輸送）。
産業排出物や廃液、廃棄物、爆発物、農薬（肥料、除草剤、農薬）、雨や酸の沈着、放射性物質などは、人間の活動に起因する汚染要因です。
フィトレメディエーションは、さまざまな種類の環境汚染のボレメディエーションのための安価で効果的な公に認められた技術として浮上しています。
「ファイトレメディエーション」という言葉は、生きている植物を意味するギリシャ語の「phyto」と、バランスを回復することを意味するラテン語の「remediare」に由来しています。つまり、植物を使ってバランスの状態を回復させます。
ファイトレメディエーションの種類
ファイトレメディエーション技術は、とりわけ、栄養、光合成、代謝、蒸発散など、植物とそれに関連する微生物の生理学的プロセスに基づいています。
汚染物質の種類、場所の汚染の程度、および必要な除去または汚染除去のレベルに応じて、ファイトレメディエーション技術は、汚染物質封じ込めメカニズム（植物安定化技術、根圏ろ過）、または除去メカニズム（技術）として使用されます。植物抽出、植物分解および植物揮散のプロセス）。
図2.ファイトレメディエーションのタイプ。出典：Townie（元の.png拡張子のArulnangai&Xavier Dengra）、Wikimedia Commons
これらのファイトレメディエーション技術は次のとおりです。
植物分解
この手法は、植物変換とも呼ばれ、吸収した汚染物質を分解する能力を持つ植物を選択して使用することで構成されます。
植物分解では、いくつかの植物が持っている特別な酵素が、汚染化合物の分子の分解を引き起こし、それらをより小さく、無毒性またはより毒性の低い分子に変換します。
植物は汚染物質を二酸化炭素（CO 2）や水（H 2 O）などの単純な同化可能な化合物に無機化することもできます。
このタイプの酵素の例は、デハロゲナーゼとオキシゲナーゼです。1つ目は化合物からのハロゲンの除去を優先し、2つ目は物質を酸化します。
植物分解は、TNT（トリニトロトルエン）、有機塩素系農薬、有機リン系農薬、ハロゲン化炭化水素などの汚染物質の除去に使用されています。
リゾレメディエーション
植物の根に生息する微生物の作用により汚染物質の分解が生じる場合、その修復技術は根粒菌修復と呼ばれます。
植物安定化
このタイプのファイトレメディエーションは、汚染物質を吸収して内部に固定する植物に基づいています。
これらの植物は、吸収、吸着または沈殿固化メカニズムを通じて有害物質を不活性化する化学物質の根による生産と排泄を通じて汚染物質のバイオアベイラビリティを低下させることが知られています。
このようにして、汚染物質は他の生物の環境では利用できなくなり、地下水への移動や土壌のより広い領域への拡散が防止されます。
植物安定化に使用されているいくつかの植物は次のとおりです：Lupinus albus（ヒ素、Asおよびカドミウム、Cdを固定化するため）、Hyparrhenia hirta（鉛、Pbの固定化）、Zygophyllum fabago（亜鉛の固定化、Zn）、Anthyllis Vulneraria（亜鉛の固定化） 、鉛、カドミウム）、Deschampia cespitosa（鉛、カドミウム、亜鉛の固定化）、Cardaminopsis arenosa（鉛、カドミウム、亜鉛の固定化）などがあります。
植物刺激
この場合、汚染物質を分解する微生物の発生を刺激する植物が使用されます。これらの微生物は植物の根に住んでいます。
植物抽出
植物蓄積または植物捕獲とも呼ばれる植物抽出は、土壌または水から汚染物質を除去するために植物または藻を使用します。
植物や藻が水や土壌から汚染化学物質を吸収して蓄積した後、それらはバイオマスとして収穫され、一般に焼却されます。
図3.プールでのファイトレメディエーション、廃ウラン鉱山の修復。ポルトガル。出典：flickr.com/photos/daniela_naturephotography
灰は特別な場所やセキュリティダンプに保管されるか、金属の回収に使用されます。この最後のテクニックは本草学と呼ばれます。
超蓄積植物
土壌や水から非常に大量の汚染物質を吸収できる生物は、超蓄積物質と呼ばれます。
ヒ素（As）、鉛（Pb）、コバルト（Co）、銅（Cu）、マンガン（Mn）、ニッケル（Ni）、セレン（Se）、亜鉛（Zn）の超蓄積植物が報告されています。
金属の植物抽出は、Thlaspi caerulescens（カドミウム、Cdの抽出）、Vetiveria zizanoides（亜鉛Zn、カドミウムCd、鉛Pbの抽出）、Brassica juncea（鉛Pbの抽出）、Pistia stratiotis（銀Agの抽出）などの植物で行われています、とりわけ水銀Hg、ニッケルNi、鉛Pbおよび亜鉛Zn）。
フィトろ過
このタイプのファイトレメディエーションは、地下水と地表水の除染に使用されます。汚染物質は、微生物や根に吸収されるか、両方の表面に付着（吸着）します。
図4.実験室での液体培地での根の成長。出典：pixabay.com
植物濾過では、植物は水耕技術で育てられ、根がよく発達すると、植物は汚染された水に移されます。
フィトフィルターとして使用される植物には、Scirpus lacustris、Lemna gibba、Azolla caroliniana、Elatine trianda、Polygonum punctatumなどがあります。
植物揮発
この技術は、植物の根が汚染された水を吸収し、葉の蒸散を通じて気体または揮発性の形態に変換された汚染物質を大気中に放出するときに機能します。
植物のセレン（Se）、Salicornia bigelovii、Astragalus bisulcatusおよびChara canescensの植物揮発作用、および植物種シロイヌナズナの水銀（Hg）を蒸散させる能力も知られています。
ファイトレメディエーションの利点
- ファイトレメディエーション技術の適用は、従来の除染方法の実装よりもはるかに安価です。
- ファイトレメディエーション技術は、中程度のレベルの汚染で広範囲に効果的に適用されます。
- 現場での除染技術であるため、汚染された媒体を輸送する必要がなく、水や空気による汚染物質の拡散を回避できます。
- ファイトレメディエーション技術を適用すると、貴重な金属や水の回収が可能になります。
- これらの技術を適用するには、従来の農業方法のみが必要です。特別な施設の建設も、その実施のための訓練を受けた要員の訓練も必要ありません。
- ファイトレメディエーション技術は電気エネルギーを消費せず、温室効果ガスを排出しません。
- 土壌、水、大気を保全する技術です。
- これらは環境への影響が最も少ない除染方法です。
短所と制限
- ファイトレメディエーション技術は、植物の根が占める領域、つまり限られた範囲と深さでのみ効果を発揮できます。
- ファイトレメディエーションは、汚染物質の地下水への浸出または浸透を防ぐのに完全に効率的ではありません。
- ファイトレメディエーション技術は、植物とそれに関連する微生物の成長を待つ時間を必要とするため、汚染除去の遅い方法です。
- これらの技術で使用される植物の成長と生存は、汚染物質の毒性の程度によって影響を受けます。
- ファイトレメディエーション技術の適用は、それが実施されている生態系に悪影響を与える可能性があります。これは、植物内の汚染物質の生物蓄積が、一次および二次消費者を介して食物連鎖に入る可能性があるためです。
参考文献
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