เทคโนโลยีการฟื้นฟูทางชีวภาพเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมอย่างกว้างขวางในปัจจุบัน
เนื่องจากเป็นเทคโนโลยี ที่ใช้กระบวนการย่อยสลายทางธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตได้แก่
จุลินทรีย์ พืช หรือวัสดุชีวภาพในการบำบัดสารปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อม
และด้วยความที่เป็นเทคโนโลยีที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
ใช้งบประมาณในการดำเนินการน้อย ทำให้เป็นที่ยอมรับของสาธารณชน
ในกรณีที่จะประยุกต์ใช้เทคโนโลยีดังกล่าวในพื้นที่
ที่มา https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168945210002402
เทคโนโลยีการบําบัดโดยใช้พืช
(phytoremediation)
เป็นกระบวนการใช้พืชเพื่อกําจัดความเป็นพิษของสารมลพิษที่ปนเปื้อนและตกค้างในสิ่งแวดล้อม
ซึ่งกลไกของพืชในการกําจัดสารมลพิษจำพวกโลหะหนักที่ปนเปื้อนในดินโดยการดูดซึมโลหะหนัก
(absorption) ผ่านเข้าไปในเยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane) ของรากพืช แล้วทำการเก็บโลหะหนักเหล่านั้นไว้ในแวคิวโอล
(vacuole) นอกจากนี้หากโลหะหนักมีปริมาณมาก
โลหะหนักที่เก็บไว้ที่รากพืชจะถูกลำเลียงไปเก็บไว้ที่ท่อลำเลียงน้ำ (xylem) ในลำต้นของพืช
พืชที่นำมาใช้ในกระบวนการบำบัดดังกล่าวมีอยู่หลายชนิดทั้งที่เป็นพืชล้มลุกจนถึงไม้ยืนต้นขนาดใหญ่
(Upatham
et al., 2015) อย่างไรก็ตามพบว่าพืชที่นำมาใช้ในการบำบัดส่วนใหญ่มีคุณสมบัติเป็นพืชล้มลุกอายุสั้นและไม่ใช่พืชรับประทานหรือแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์สมุนไพรเนื่องจากพืชดังกล่าวเติบโตได้รวดเร็ว
สามารถเก็บเกี่ยวไปทำลายได้ง่าย
และมั่นใจได้ว่าสารพิษที่พืชดูดซับไปจะไม่กลับเข้าสู่ร่างกายคนผ่านการรับประทานหรือบริโภคผลิตภัณฑ์จากพืชบำบัด
จากงานวิจัยพบว่ามีพืชหลายชนิดที่มีความสามารถในการสะสมโลหะหนักได้มาก (hyperaccumulator) และมีความทน (tolerance) ต่อโลหะหนักมากกว่าพืชชนิดอื่น
ตัวอย่างของพืชที่สามารถนําไปใช้ได้แก่ พืชวงศ์ผักกาด (Brassicaceae)
พืชในตระกูลธูปฤาษีและตระกูลหญ้าแฝก เป็นต้น
การสกัดด้วยพืช (phytoextraction)
เป็นการใช้พืชดูดซึมสารมลพิษขึ้นจากดินเข้าสู่รากของพืช
แล้วนำไปสะสมที่ยอดหรือราก พบทั้งในกรณีการสะสมโลหะหนัก
สารประกอบของโลหะหนักและกัมมันตภาพรังสี การใช้พืชสะสมธาตุโลหะหนักมีข้อเสียคือ
พืชมักจะสะสมธาตุโลหะได้ดีเพียงชนิดเดียว
มีการเจริญเติบโตช้าและลำต้นมีขนาดเล็กกว่าพืชชนิดเดียวกันที่ไม่ได้สะสมโลหะหนัก ซึ่งโดยหลักการ
พืชที่ใช้บำบัดสารปนเปื้อนด้วยวิธีการสกัดด้วยพืชนี้จะต้องเป็นพืชโตเร็ว
ผลิตมวลชีวภาพมาก มีความทนของเซลล์พืชต่อสารโลหะหนักที่เป็นพิษ มีระบบรากที่สมบูรณ์รวบไม่ถึงมีความสามารถในการลำเลียงสารโลหะหนักไปสู่ส่วนของยอดพืชได้เป็นปริมาณมาก
พืชไฮเปอร์แอกคิวมูเลเตอร์
พืชทุกชนิดมีการดูดแร่ธาตุหรือโลหะหนักได้ในอัตราและปริมาณที่แตกต่างกัน
ปริมาณการสะสมขึ้นอยู่กับปัจจัยภายในคือพันธุกรรม
ซึ่งพืชแต่ละชนิดก็มีการปรับตัวเพื่อให้อยู่รอดในสภาวะปนเปื้อนเหล่านั้นแตกต่างกัน
บางชนิดมีการสะสมไว้ในต้น บางชนิดมีการกำจัดออกด้วยวิธีการต่าง ๆ และปัจจัยภายนอกคือสภาวะแวดล้อม
ลักษณะทางกายภาพเคมีและชีวภาพของดินที่ปนเปื้อนที่พืชขึ้นอยู่ เช่น เนื้อดิน
ความชื้น ค่าความเป็นกรด-ด่าง ปริมาณจุลินทรีย์ในดิน
นอกจากนั้นยังมีความแตกต่างกันในแต่ละสปีชีส์และชนิดของโลหะด้วย (Wang et
al., 2006; Rakesh Sharma and Raju, 2013)
ปัจจุบันได้มีการค้นพบพืชไฮเปอร์แอกคิวมูเลเตอร์เป็นจำนวนมาก
ซึ่งส่วนใหญ่เป็นพืชมีดอก
พืชไฮเปอร์แอกคิวมูเลเตอร์ที่เหมาะสมในการนำมาบำบัดพื้นที่ปนเปื้อนโลหะหนัก
จะต้องเป็นพืชโตเร็ว มีมวลชีวภาพมาก มีระบบรากแน่น หยั่งลึก แผ่ขยายเป็นวงกว้าง
ขยายพันธุ์ได้ดี เก็บเกี่ยวง่ายและมีความทนต่อพิษของโลหะหนัก แม้ว่าส่วนใหญ่พืชไฮเปอร์แอกคิวมูเลเตอร์จะเป็นพืชมีดอก
แต่ก็ยังมีพืชกลุ่มอื่นเช่น กลุ่มวัชพืช กลุ่มไม้ยืนต้น ไม้พุ่ม พืชน้ำ
และพืชจำพวกเฟิร์น จากการค้นพบพืชไฮเปอร์แอกคิวมูเลเตอร์ที่ผ่านมาในอดีตมีความเกี่ยวข้องกับพืชกลุ่มนี้อยู่เป็นจำนวนมาก
แต่นักวิจัยบางคนก็ยังสนใจที่จะค้นหาพืชไฮเปอร์แอกคิวมูเลเตอร์ชนิดใหม่ ๆ
โดยการสำรวจในภาคสนามตามบริเวณที่มีการปนเปื้อนโลหะหนัก เช่น เหมืองเก่า
หรือบริเวณที่มีสายแร่ เป็นต้น จากการศึกษาของ Tanhan et al. (2007) พบว่าสาบเสือ (Chromolaena odorata) ที่ได้จากการสำรวจภาคสนามในบริเวณเหมืองแร่ตะกั่ว
อ.ทองผาภูมิ จ.กาญจนบุรี มีการสะสมตะกั่วไว้ในส่วนรากมีปริมาณความเข้มข้นเท่ากับ
4,236 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมและส่วนยอดเท่ากับ 1,377 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม ต่อกิโลกรัม และมีความทนทานต่อความเข้มข้นของตะกั่วในดินมากถึง
100,000 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมและมีค่าปัจจัยเคลื่อนย้าย (TF)
เท่ากับ 7.62
ในระยะเวลา
15
ปีที่ผ่านมา
นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้ว่าเราสามารถนำพืชไฮเปอร์แอกคิวมูเลเตอร์มาใช้ในการบำบัดดินและน้ำที่มีโลหะหนักได้
อย่างไรก็ตามการบำบัดโดยวิธีนี้ก็มีข้อจำกัดหลายประการ ได้แก่ (1) พืชไฮเปอร์แอกคิวมูเลเตอร์เป็นพืชที่หายาก
และมักจะขึ้นอยู่ในบริเวณที่ห่างไกลที่ได้รับผลกระทบจากการทำเหมืองแร่ต่าง ๆ
ดังนั้นจำนวนประชากรของพืชเหล่านี้จะน้อยมาก
จึงมีความจำเป็นที่จะต้องเก็บรวบรวมพืชหายากเหล่านี้ และหาวิธีการที่จะขยายพันธุ์ให้ได้เป็นปริมาณมาก
(2) พืชเหล่านี้มักมีมวลชีวภาพต่ำ
เราสามารถทำให้พืชเหล่านี้เติบโตเร็วได้ โดยการให้สารอาหารและปรับปรุงคุณภาพของดิน
ดังนั้นจึงต้องมีการวิจัยเกี่ยวกับการคัดเลือกพืชไฮเปอร์แอกคิวมูเลเตอร์ที่เติบโตเร็ว
มีระบบรากที่ลึก จำนวนรากมาก เพื่อที่จะได้พืชที่มีคุณสมบัติต่าง ๆ เหล่านี้
การปรับปรุงพันธุ์พืชโดยวิธีการทางพันธุวิศวกรรม จะมีบทบาทสำคัญมาก เช่น
การถ่ายโอนยีนจากพืชที่เป็นไฮเปอร์แอกคิวมูเลเตอร์แต่โตช้า
ไปยังพืชที่มีการเติบโตเร็ว โดยใช้เทคนิคการรวมโพรโทพลาสต์ (protoplast fusion)
References
Phaenark,
C., Pokethitiyook, P., Kruatrachue, M. and Ngernsansaruay, C. (2009). Cd and Zn accumulation in plants from the Padaeng
zinc mine area. Int. J. Phytoremediat. 11: 479–495.
Rakesh
Sharma, M.S. and Raju, N.S. (2013). Correlation of heavy metal contamination
with soil properties of industrial
areas of Mysore, Karnataka, India by cluster analysis. Int. Res.J. Environ. Sci. 2(10): 22–27.
Suthep,
S., Duangrat, S., Prayad, P. and Kraichat, T. (2016). Phytoremediation of
cadmium by selected leguminous
plants in hydroponics culture. J of Ecol and Envi Scie. 4(1): 1–7.
Tanhan, P., Kruatrachue, M.,
Pokethitiyook, P. and Chaiyarat, R., (2006). Uptake andaccumulation of
cadmium, lead and zinc by Siam weed [Chromolaena odorata (L.) King &
Robinson]. Chemosphere. 68: 323–329.
Upatham,
E.S., Kruatrachue, M., Pokethitiyook, P., Panich-Pat, T. and Lanza, G.R.
(2015). Phytoremidiation in Thailand:
A Summary of Selected Research and Case Histories.
Phytoremediation: Management of
Environmental Contaminants. 1: 333–342.
Wang, A.S.,
Angle, J.S., Chaney, R. L., Delorme, T.A. and Reeves, R.D. (2006). Soil pH
effects on uptake of Cd and Zn by Thlaspi
caerulescens. Plant Soil. 281: 325–337.
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น