1.1.2. Ağır Metallerin Fitoremediasyonu

Fitoremediasyon, güneş enerjisiyle harekete geçen çevre dostu bir in-situ remediasyon teknolojisidir. Bitkiler ve ilişkili mikroorganizmalar, ağır metallerin toprak, çökelti, tortu, atık su ve yeraltı sularından kısmen çıkarılması için kullanılabilir ya da seçilmiş olan kirleticileri bu ortamlarda tamamen iyileştirebilir. Ağır metallerin fitoremediasyonunda, ilk adım fito-özütlemedir, yani ağır metal kirleticilerin toprak ya da sudan bitki kökleri yoluyla alınması ve taşınmaları ve biyokütlede biriktirilmeleridir. Metallerin bitki filizlerine taşınması önemli bir biyokimyasal süreçtir ve etkili bir fito-özütleme için arzu edilmektedir. Fitoremediasyonun diğer önemli bir işlemi de rizo-filtreleme, blasto-filtreleme ya da caulo-filtrelemeyi içeren fito-filtrelemedir. Bu işlemde, metaller absorbe edilir ve böylece de topraktaki ve yeraltı suyundaki hareketleri minimize edilir. Yukarıdaki işleme ek olarak, fito-stabilizasyon ya da fito-hareketsizleştirme, çevredeki metallerin hareketliliğini ve biyo-yararlanımını azaltmaktadır. Bitkiler, kökler aracılığıyla sorpsiyon, çökeltiler, kompleks oluşumu ya da rizosferdeki metal değerlerindeki azalma ile topraktaki ağır metallerin hareketsizleştirmesini gerçekleştirir. Kirlenmiş topraktan emilen Hg ve Se gibi ağır metallerin bazıları, uçucu formlara dönüştürülür ve ardından fito-buharlaştırma işlemiyle atmosfere salınır. Bu işlem, metalleri tamamen yok etmemektedir, ancak daha sonra onları bir ortamdan (toprak ya da su) diğerine (atmosfer) taşımaktadır ki bu şekilde de metaller tekrar toprağa ya da suya dönebileceklerdir.

Fitoremediasyon yoluyla, özellikle de kirleticileri ayrıştırmak ve zehirden arındırmak için hiperakümülatör yoluyla, ağır metallerin uzaklaştırılması, etkililiği ve uygun maliyeti nedeniyle geniş ilgi çekmektedir. Hiperakümülasyon için kullanılan kriterler, metale göre değişmektedir. Hiperakümülatör bitkileri, diğer bitkilere göre daha yüksek düzeyde ağır metal toleransı ve biriktirme yeteneği sergilemektedir. Ağır metal hiperakümülatörleri bulmadaki zorluk, büyümeyi yavaşlatır ve daha düşük biyokütle verimi, hiperakümülatör kullanımını kısıtlar. Bu da süreci zaman alıcı hale getirir ve bu nedenle de hızlı kirlenen alanlar ya da kanalizasyon arındırmaları için uygun değildir. Farklı mekanizmalar aracılığıyla bitkilerin büyümesinde ve/ya da metal toleransında önemli rol oynayan bitki büyümesini teşvik eden kök bakteriler ve Arbuscular mycorrhizal mantarı gibi rizosferik mikroorganizmalar, rizosferden çok fonksiyonlu uygun mikrobik kombinasyonları seçmek için fitoremidasyon tasarımı için faydalıdır. Rizosferin remediasyon rolünün, fitoremediasyonun ana parçası olması ve kirleticilerin yok edilmesinin bitki ve organizmaların birleşik aktiviteleri ile başarılması mümkündür. Rizosferden metallerin artan yok edilişinin asıl nedeni, muhtemelen mikroorganizmaların sayısındaki ve metabolik aktivitelerindeki artıştır. Rizosferik degredasyon sürecinde, bitki büyümesini teşvik eden bakterilerin ve bitkilerin büyümesi üzerine olumlu etkileri olan serbest yaşayan toprak mikroorganizmalarının kullanılması ile bitkiler üzerine metal toksisitesi azaltılabilir. Bu süreçte, bitkiler karbonhidrat, amino asit, flavonoidler vb. içeren eksüdaların salgılanması ile 10- 100 kat daha fazla mikrobiyal aktiviteyi harekete geçirebilir. Karşılığında ise, rizosfer bakterileri, bitkilerin hayatta kalmasına yardımcı olan geniş köklerin oluşumunu kolaylaştırır.