علاج النباتات

BY & FILED UNDER SOIL, SOIL REHABILITATION, WATER

 علاج النبات هي التقنية البيولوجية المستخدمة لاستعادة بيئات المياه والتربة الملوثة إلى حالتها الطبيعية، إن هذه التقنية تنطوي على استخدام النباتات الحية والكائنات الحية الدقيقة ذات الصلة لإزالة الملوثات من البيئة أو للحط من الملوثات إلى شكل أقل سمية (1،2،6). الأنشطة البشرية مثل مخلفات المناجم، وتطبيقات الأسمدة، والمبيدات الحشرية، والتخلص من المعادن الثقيلة والبتروكيماويات والأسمدة الحيوانية وحمأة مياه الصرف الصحي التي تتسبب في تلوث التربة (2،4،5). المعادن الثقيلة موجودة بصورة طبيعية في التربة ولكن بكميات صغيرة جدا. تصبح هذه المعادن من الملوثات عندما ترتفع نسبتها فوق المستويات الطبيعية (2، 8)، تعد الأنشطة الصناعية السبب الرئيسي لهذه الملوثات، تتمثل بعض المعادن الثقيلة الملوثة في الزرنيخ (As) والكادميوم (الكادميوم) والزئبق (زئبق) والرصاص (الرصاص) والسيلينيوم واليورانيوم (U).

علاج النبات تنبع من بايثون الكلمة اليونانية التي ترجمت ب “نبات” والرميديوم والتي تترجم إلى “علاج” (1). وتستخدم هذه التكنولوجيا على نطاق واسع بسبب مقارنتها‎‌ مع العلاجات الأخرى، حيث أنها أقل تدميرا للتربة، وأسعارها معقولة عموما (2). ميزة أخرى هي أنها تضيف جمالية إلى التربة المتدهورة، وأنها تنطوي على تزايد النباتات الجميلة. هذه المادة سوف تركز على علاج النبات في التربة المتدهورة.

الأساليب المستخدمة في علاج النبات

1. المعالجة الحيوية أو معالجة النباتات (فيتورميديشين): في هذه العملية تنفذ الإنزيمات من جذور النباتات وتستخدم للحط من الملوثات. هذه الانزيمات لديها قدرة خاصة للحط من الملوثات العضوية الضارة. على سبيل المثال، dehalogenses ديلاجونسس تعمل على تحليل المبيدات والمذيبات المكلورة، nitroreductases نيتروديكتيس لديها القدرة على الحط من نيترو المركبات العطرية. وتستخدم أشجار الحور عادة في هذه العملية.

2. المعالجة الحيوية أو معالجة النباتات (فيتورميديشين): يمكن لبعض النباتات أن تأخذ المركبات العضوية السامة من التربة وتحولها إلى أشكال غير سامة ومن ثم إطلاق سراحها إلى الغلاف الجوي من خلال التبخر. وهناك مثال معروف هو استخدام أشجار الحور لتطيير ثلاثي كلور (تي سي) (3). قتاد bisulcatus (وmilkvetch-مخدد اثنين)، وStanleya pinnata (princesplume desert) أيضا لديها القدرة على تراكم مستويات عالية من السيلينيوم (1،4).

3. Phytoextraction: تعتمد هذه الاستراتيجية على قدرة النبات على تناول وتخزين تركيزات عالية من المعادن السامة أو المركبات العضوية في الأجزاء الهوائية (الشكل 1). وتسمى النباتات مع هذه القدرة hyperaccumulators. وهي قادرةعلى إزالة السموم والمعادن الثقيلة في أوراقها (5) وأجزاء سطحية أخرى. بعض النباتات مع هذه الخصائص الفريدة هي البهية إلشولتزية، caerulescens Thlaspi (pennygrass alpine)، بيترس فيتاتا (تشاينيز بريك)، قتاد bisulcatus (وmilkvetch-مخدد اثنين)، وStanleya pinnata (princesplume desert ) (1،4).

4. Phytostabilization / phytoimmobilization: يوحي الاسم أنه ينطوي على استخدام النباتات لشل حركة الملوثات (مثل المعادن الثقيلة) في التربة. ويستند هذا على قدرة بعض النباتات على اخذ وتخزين المعادن الثقيلة في خلايا الجذر أو ربط الملوثات في الدبال (1). يتم إعادة الغطاء النباتي، التربة الملوثة مع النباتات ذات هذه الخصائص، لوقف حركة أو انتشار الملوثات في التربة. ومن أمثلة هذه النباتات: الإصبعية العنقودية (بستان العشب) والفستوكة الحمراء (العكرش الأحمر) (9).

على الرغم من أن فوائد علاج النبات واضحة إلا أن لديها بعض القيود. تقتصر معالجة التربة الملوثة على عمق مناطق الجذر، حيث أنها عملية بطيئة يستغرق الأمر سنوات لتحقيقها، التركيزات العالية من المعادن الثقيلة قد تكون سامة للماشية إذا كانت تتغذى على النباتات التي تنمو على مواقع remediative  . يعتبر علاج النبات عملية رائعة تبرهن أن هناك الكثير مما يمكن تعلمه حول القدرات الفريدة للنباتات. يستمر الباحثون بالبحث عن طرق التحسين والاستفادة بشكل فعال هذه التقنية.

phytoremediation-01

الشكل 1: رسم بياني توضيحي من استعادة التربة phytoextraction. المصدر: Favas وآخرون (2014).

بيبليوغرافيا وقراءات أخرى

1. Favas et al (2014). Phytoremediation of Soils Contaminated with Metals and Metalloids at Mining Areas: Potential of Native Flora, Environmental Risk Assessment of Soil Contamination. Soriano MCH (Ed), InTech- http://www.intechopen.com/books/environmental-risk-assessment-of-soil contamination/phytoremediation-of-soils-contaminated-with-metals-and-metalloids-at-mining-areas-potential-of-nativ

2. Greipsson, S. (2011) Phytoremediation. Nature Education Knowledge 3(10):7 http://www.nature.com/scitable/knowledge/library/phytoremediation-17359669

3. EPA, 1998, A Citizen’s guide to phytoremediation, U.S. Environmental Protection Agency, office of solid waste and emergency response, EPA 542-F-98-011, August.

4. Freeman et al (2006) Spatial imaging, speciation, and quantification of selenium in the hyperaccumulator plants Astragalus bisulcatus and Stanleya pinnata. Plant Physiology 142: 124-134.

5. Rascio N and Navari-Izzo F (2011) Heavy metal hyperaccumulating plants: How and why do they do it? And what makes them so interesting? Plant Science 180:169-181.

6. Bolan et al (2011) Phytostabilization: A green approach to contaminant containment. Advances in Agronomy 112: 145-204.

7. Phytotechnologies- http://www.unep.or.jp/ietc/Publications/Freshwater/FMS7/16.asp

8. Kabata-Pendias (2011) Trace metals in soils and plants, CRC Press, Boca Raton, 4th edition. http://www.petronet.ir/documents/10180/2323242/Trace_Elements_in_Soils_and_Plants

9. Kacprzak (2014) Efficacy of biosolids in assisted phytostabilization of metalliferous acidic sandy soils with five grass species. International Journal of Phytoremediation. 16:593-608.