In recent years, phytoremediation, the use of plants to detoxify hydrocarbons, has been a promising new area of research, particularly in situ cleanup of large volumes of slightly contaminated soils. There is increasing need for a mathematical model that can be used as a predictive tool prior to actual field implementation of such a relatively new technique. Although a number of models exist for solute-plant interaction in the vegetated zone of soil, most of them have focused on ionic nutrients and some metals. In this study, we developed a mathematical model for simulation of bioremediation of hydrocarbons in soil, associated with plant root systems. The proposed model includes root interactions with soil-water and hydrocarbons in time and space, as well as advective and dispersive transport in unsaturated soil. The developed model considers gas phase diffusion and liquid-gas mass exchanges. For simulation of temporal and spatial changes in root behavior on soil-water and with hydrocarbons, time-specific distribution of root quantity through soil was incorporated into the simulation model. Hydrocarbon absorption and subsequent uptake into roots with water were simulated with empirical equations. In addition, microbial activity in the rhizosphere, a zone of unique interaction between roots and soil microorganisms, was modeled using a biofilm theory. This mathematical model for understanding and predicting fate and transport of compound in plant-aided remediation will assist effective application of plant-aided remediation to field contamination.
This study was conducted, to understand floras and circumstances of Korean swamp inland. The floras of 7 swamp inland were 32 families, 49 genus and 69 species. They are accounted for 23% with 16 species of Cyteraceae, one group of annual herbaceous plants, and 6 groups of perennial herbaceous plants (Scirpus tabernaemontani, Phramites communis, Zizania latifolia, Persicaria thunvergiicsiebold, Typha latifolia, Juncus krameri, and Juncus effusus). The plants of Scirpus tabernaemontani, Phramites communis, Zizania latifolia, Persicaria thunvergiicsiebold, Typha latifolia, Juncus krameri, and Potagometon distinctus turnes out a dominant species.
The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.5
no.3
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pp.327-332
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2019
Today's scientists try to remove heavy metals with many new technologies such as phytoremediation. One of the best cutting edge technologies is developing transgenic plants to remove certain heavy metal in soil. I constructed the transformation vector expressing T. goesingense Metal Transport Protein1 gene and TgMTP1: GFP genes. The transgenic plants were selected and confirmed the transformed genes into Arabidopsis thaliana genome. Expression was confirmed in several parts in Arabidopsis cells, tissues and organs. When TgMTP1 overexpressing Arabidopsis thaliana were subjected, transgenic plants showed higher heavy metal tolerance than non-transgenic. For further study I selected the transgenic plant lines with enhanced tolerance against four different heavy metals; Zn, Ni, Co, Cd. The accumulation of these metals in these plants was further analyzed. The TgMTP1 overexpressing Arabidopsis thaliana plant of selected lines are resistant against heavy metals. This plant is characterized by the expression of the MTP1 gene accumulating heavy metal in the vacuole and being simultaneously expressed on the plasma membrane. In conclusion, these plants may be used in plant purification applications, and as a plant with increased tolerance.
Constructed wetland was built for industrial factory wastewater treatment with environmentally sound method from July to October, 2000. Ultimately this case study was carried out to conserve water quality of river and underground water and to provide wildlife habitat and rest place for people in the industrial area. The size of constructed wetland was 10m$\times$6m (upper area) with a treatment capacity of 2.5㎥ per day. It was supplied with wastewater 0.625㎥ at intervals of six hours. Vertical flow system was chosen to promote efficiency. Draining layer was built one meter in soil depth out of sand mixed with pebbles in a ratio of two to one. Perennial emergent plants, Phragmites communis, Typha orientalis, Juncus effusus, Iris pseudoacorus, 20 individuals per square meter were planted. In the aspect of reusing, eco-pond was created for increasing biological species diversity and also deck and information signboard were established for the education of environment. As the result of monitoring, it was revealed that the constructed wetland was effective in removal of BOD$_{5}$, COD, T-N, T-P and has being gradually improved as a wildlife habitat(biotope).
Phytoextraction is a technique that uses plants to remediate metal-contaminated soils. However, this technique cannot be applied in highly metal-contaminated areas, as plants cannot normally grow under such conditions. Therefore, this study investigated the introduction of various biodegradable chelating agents to increase the bioavailability of metals in highly metal-contaminated areas. Mercury (Hg) was selected as the target metal, while cysteine (Cys), histidine (His), malate, succinate, oxalate, citrate, and ethylenediamine (EDA) were used as biodegradable chelating agents. Plants were grown on agar media containing various chelating agents and Hg to analyze the effect on plant root growth. Cys and EDA were both found to diminish the inhibitory effect of Hg on plant root growth, whereas His, citrate, and ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) did not show any significant effects, and malate, succinate, and oxalate even promoted the inhibitory effect of Hg on plant root growth. Thus, Cys and EDA would seem to be promising biodegradable chelating agents for highly Hg-contaminated areas.
Hosta longipes is one of the most popular ornamental perennials in use in Korea today, and is mainly used as a groundcover plant in urban shaded places. In this study, the pytoremediation effect of Hosta longipes was tested using four concentrations (Control, 100, 250 and $500mg{\cdot}kg^{-1}$) of Cd, Pb and Zn in soil. The plants were planted in $300mm{\times}200mm{\times}250mm$ drainless-containers, which were filled with a artificial amended soil for 7 months. The results showed that the contents of heavy metals cadmium and lead in the shoot of Hosta longipes increased with increasing heavy metal concentration levels exception of zinc. The amount of zinc, cadmium, and lead accumulated in roots were increased with heavy metal concentration levels up in soil. The shoot/root ratios(TF; translocation factor) values were found to be more than 80% of total Zn, Cd, and Pb take up by Hosta longipes. These results indicated that root is the major part for accumulation of heavy metal. The removal contents of zinc, cadmium, and lead increased significantly with the increasing heavy metal concentration in the soil, which was planted with Hosta longipes. The heavy metal concentration accumulation in plant/soil ratios (BF; bioaccumulation factor) values for three metals were found to be more than 30% in cadmium and lead, but lower in zinc treatments. The different responses of Hosta longipes suggest that in heavy metal contaminated soils the plant adsorbs available metals depending on the concentration soils in which they are present. Therefore, this species can be an efficient phytoremediator for soils contaminated with cadmium and lead in urban shaded places.
Phytoextraction is a technique which uses plants to clean up metal-contaminated soils. Recently, various chelating agents were introduced into this technique to increase the bioavailability of metals in soils. Even though the technique is an economic and environment-friendly method, this cannot be applied in highly metal-contaminated areas because plants will not normally grow in such conditions. Therefore, this research focuses on identifying chelating agents which are biodegradable and applicable to highly metal-contaminated areas. Alunimum (Al) as a target metal and cysteine (Cys), histidine (His), citrate, malate, oxalate, succinate, and ethylenediamine (EDA) as biodegradable chelating agents were selected. Ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) was used as a comparative standard. Plants were grown on agar media containing various chelating agents with Al to analyze the effect on plant growth. His slightly diminished the inhibitory effect of Al on root growth of plants, whereas, Cys, citrate, malate, oxalate, and succinate did not show significant effects. Both EDTA and EDA strongly diminished the inhibitory effect of Al on root growth. The effect of EDA is correlated with decreased Al uptake into the plants. In conclusion, as a biodegradable chelating agent, EDA is a good candidate for highly Al-contaminated areas.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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