Ценное конопляное сырье: технология фиторемедиации

Эта технология включает иммобилизацию загрязняющих веществ без накопления и подходит для загрязняющих веществ, которые не являются биодоступными или немобильными. Фитоэкстракция с коноплей предполагает накопление загрязняющих веществ в собираемых частях растений и очень подходит для биодоступных элементов, которые могут накапливаться в побегах растений. 

За счет выращивания отдельных видов растений (техническая марихуана) на загрязненных участках и сбора надземной биомассы загрязняющие вещества удаляются с участка. Также возможно извлекать металлы из собранного растительного материала после озоления (фитомайнинга). 

Особенности технологии

Детоксикация коноплей обычно включает конъюгацию с последующей активной секвестрацией в вакуоли и апопласте, где поллютант может причинить наименьший вред. Показанными хелаторами являются GSH: глутатион, Glu: глюкоза, MT: металлотионеины, NA: никотианамин, OA: органические кислоты, PC: фитохелатины, которые могут быть экономически целесообразными в некоторых случаях, например, для никеля (Cerdeira-Perez et al., 2019). 

Фиторемедиация марихуаной имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами очистки почвы и воды. В целом фиторемедиация является относительно недорогим процессом. Фиторемедиация также может дать растительную продукцию с экономической ценностью, которая может компенсировать затраты на фиторемедиацию. В примере с фитодобычей можно восстановить загрязненный участок при добыче ценных металлов, которые оплачивают очистку окружающей среды (Cerdeira-Perez et al., 2019). 

Ограничения использования фитоэкстракции

Потенциальные ограничения фиторемедиации коноплей заключаются в том, что она может быть медленнее, особенно если используется фитоэкстракция, для восстановления которой иногда требуются десятилетия. Фиторемедиация также может быть ограничена глубиной корней и устойчивостью растения к рассматриваемому загрязнителю или местным условиям. 

В зависимости от загрязняющего вещества и используемой фитотехнологии растительный материал стебли марихуаны), возможно, придется собирать, он может быть токсичным и требовать специальной утилизации, что увеличивает стоимость. 

Методики оптимизации процессов очистки

Для оптимизации фиторемедиации важны исследования, чтобы понять процессы, с помощью которых растения поглощают, перемещают, накапливают, разлагают и обезвреживают загрязняющие вещества, чтобы идентифицировать и развивать виды или сорта конопли, которые особенно подходят для устранения различных загрязнителей. 

Общие характеристики растений, пригодных для фиторемедиации — это быстрый рост, высокая продуктивность биомассы каннабис, как над землей, так и под землей, широкая географическая применимость, устойчивость к экстремальным условиям и экономическая ценность. 

Дополнительными, более специфическими для загрязняющих веществ характеристиками являются хорошая способность поглощать, обезвреживать или разлагать рассматриваемые загрязнители. Конопля обладает всеми общими характеристиками хорошего вида фиторемедиатора. Еще предстоит выяснить, обладает ли она хорошими специфическими характеристиками загрязняющих веществ, и это является одной из тем данного исследования. 

Исследования на биодоступные селены

Причина, по которой конопля была исследована на предмет ее фиторемедиационного потенциала, заключалась в том, что она обладает многими характеристиками, которые делают растения хорошими кандидатами на фиторемедиацию, такими как быстрый рост, высокая производительность биомассы, устойчивость, глубоко проникающие корни и множество ценных экономических продуктов. 

Селен был выбран для этого исследования, потому что он может быть загрязнителем как промышленных, так и сельскохозяйственных сточных вод, а также встречается в больших количествах в некоторых районах, где выращивается конопля, включая Колорадо, США. Одним из коммерческих продуктов из этих регионов являются съедобные семена, которые требует расследования судьбы Se в этих растениях конопли. 

Заключение

Технологии фиторемедиации и биофортификации можно даже совмещать: коноплю, накопившую биодоступных селенов в своих съедобных семенах после фиторемедиации, можно использовать в качестве добавки селена для популяций с дефицитом селена. Как описано в главе 2, исследования включали два подхода: полевой анализ уровней селена в промышленных сортах каннабис, выращиваемых на естественно селенсодержащих почвах CO, и контролируемые эксперименты в теплицах.