IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время загрязнение почвенного покрова тяжелыми металлами (ТМ) является одной из важнейших экологических проблем. В почвах они присутствуют в различных химических формах и обладают разными физическими и химическими свойствами с точки зрения химического взаимодействия, мобильности, биологической доступности и потенциальной токсичности. Почва выполняет роль своеобразного барьера, ограничивающего поступление тяжелых металлов в воду, растения, организмы животных и человека [1].

Известно, что самоочищение почв практически не происходит или скорость его чрезвычайно: низка: период полуудаления. цинка составляет до 310 лет, меди -до 1500 лет, кадмия - до ПО лет, свинца - до 5900 лет [5]. На территории Восточно-Казахстанской области, особенно вблизи промышленных; центров: и городов, имеется, загрязнение почв ТМ, причем приоритетными поллютантамц из них. являются в первую очередь медь, цинк, кадмий и свинец [6].Технологии очистки почв, как правило, являются дорогостоящими и во многих случаях разрушают компоненты почвенного биоценоза. В последнее время возникла новая биотехнология, которая использует способность некоторых видов растений перемещать загрязнители из почвы в ткань растений или иммобилизировать их в зоне корней.

Фиторемедиация — комплекс методов очистки сточных вод, грунтов и атмосферного воздуха с использованием зеленых растений. Одно из направлений более общего метода биоремедиации.

На практике широкое практическое применение нашла динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) и диэтилентриаимнпентауксусная кислота (ДТПА) за свою относительно невысокую стоимость и способность к образованию прочных комплексов со многими металлами в широком диапазоне рН. Проводимые лабораторные исследования по деметаллизации естественно и искусственно загрязненных металлами почв с использованием ЭДТА, ДТПА, направлены на оптимизацию условий извлечения металлов. Имеются данные об использовании ЭДТА, ДТПА для ремедиации почв в реальных крупномасштабных условиях, и несколько проектов уже реализованы в этой области за рубежом [2].

Свинец поступает в почву с удобрениями, орашаемой водой и пестицидами. В почве ряда территорий значительно превышены допустимые концентрации свинца. В основном, это территории, где размещены металлургические предприятия. Нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ загрязняющих почву определены совместным приказом Министерства здравоохранения РК от 30.01.2004 г. № 99 и Министерства охраны окружающей среды РК от 27.01.2004 г. № 21. Нормативы Pb в почве(мг/кг): Max-26,9; Min-2,5; Кларк-10; ПДК-32,0. Нормальное содержание свинца в надземных органах трав составляют, по данным исследователей от 1,5 мг/кг до 40,0 мг/кг сухой массы [3].

Фитовосстановление является надежной технологией стабилизации и удаления некоторых загрязнителей почвы. Как и любая другая технология, оно обладает своими преимуществами и недостатками.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Опытный почвенный материал был взят с посевных площадей кукурузы (Z. mays) и подсолнуха (H. annuus) в районе поселения Балабургем г.Кентау. Уровень загрязненности почв цинком- 472.9450 мг/кг, свинцом - 448.6450мг/кг. Исследование проводилось в 4 параллелях. В опытах в качестве проб были взяты кукуруза (Zeamays L.) гибридные сорта ‘’Bora’’и подсолнух (Helıanthus annuus) сорта‘’Tekirdac yerli’’.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И АНАЛИЗ:

3.1. Влияние рН почвы на фитоэкстракцию растений кукурузы и подсолнуха, выращенных в почвах с внесением ЭДТА и ДТПА.

С увеличением вводимого количества ЭДТА и ДТПА показатели рН почвы понижались. Разница между самым высоким введенным количеством и показателем пробной почвы составляет 0.9 единиц (рис.1)

Рис - 1. Влияние рН почвы на ЭДTA и ДTПA

3.3.Влияние количества ЭДТА и ДТПА, введенных в загрязненую свинцом почву на сухую корневую массу и наземную часть растении кукурузы (Z.mays) и подсолнуха (H.annuus).

В контрольном варианте наблюдается рост растений в условиях без токсического влияния ЕДТА и ДТПА

(Табл.3.2.)

Повышение введения ЭДТА и ДТПА отрицательно влияет на интенсивный рост растений и наблюдается уменьшение растительной массы.

При проведении опытов с уменьшением влаги в растениях уменьшается сухая наземная растительная масса. Соответственно, с уменьшением влаги в корневой части, понижаются показатели количества сухой корневой массы (Таблица 3.2.).

Таблица 3.2. Влияние ЭДTA и ДTПA на сухую и влажную массу кукурузы и подсолнуха*

Дозы

Кукуруза

Подсолнух

(ммоль/кг)

Наземная часть

Корень

Наземная часть

Корень

Влажная

Сухая

Влажная

Сухая

масса

Влажная

Сухая

Влажная

Сухая

масса

масса

масса

растений , г

масса

масса

масса

масса

растений, г

растений ,г

растений, г

растений, г

растений, г

растений, г

растений, г

Контроль

231.00 A

34.00 A

22.00 A

4.08 A

228.00 A

20.00 A

14.00 A

2.60 A

DTPA 4

209.00 B

31.00 B

21.00 A

3.91 AB

211.00 AB

18.00 AB

12.00 AB

2.25 AB

DTPA 8

193.25 BC

29.00 BC

18 AB

3.42 AB

206.00 AB

17.00 B

10.00 BC

1.98 BC

EDTA 4

190.25 C

30.00 BC

16.00 BC

3.33 B

200.00 BC

16.00 BC

10.00 BC

2.00 BC

EDTA 8

175.00 C

28.00 C

12.00 C

2.54 C

180.00 C

14.00 C

8.00 C

1.66 C

P< 0.01

*Таблица 2. Сравнение доз по вертикали (по столбцу).

4. РЕЗУЛЬТАТЫ

В данной работе исследованы рост кукурузы и подсолнуха на загрязненных свинцом почвах, при введении ЭДTA и ДTПA, также рН почвы, общее содержание свинца в почве, содержание подвижного свинца в почве, а также форма свинца, усвояемого растениями и содержание свинца в растениях.

Хотя кукуруза и подсолнух не относятся к растениям – гипераккумулятором [4], они показали высокую устойчивость к концентрированным раствором ЭДTA и ДTПA, а также к свинцу. Этому способствовали также высокие показатели растительной биомассы.

Однолетние растения растут в поверхностном (0-20см) загрязненном слое почвы. Известно, что по мере угубления значения плотности корня понижаются. Корневая система многолетних растении находится в глубоких, а значит малозагрязненных слоях земли. Это говорит о том, что однолетние растения как кукуруза (Zea mays) и подсолнух (Helianthus annuus) являются рентабельными для использования фитоэкстракционного метода на практике в целом и в сельском хозяйстве.

Со статистической точки зрения ДТПА имеет немаловажное значение при увеличении концентрации Pb в растениях. Но ,учитывая более длительное время биодеградации ДТПА по сравнению с ЭДТА , для фиторемедиации загрязненных свинцом почв рациональней использовать ЕДТА.

Важно биосферное значение ЭДTA и ДTПA для охраны и сохранения растительности и почвенной биоты, путем прочного связывания их с радионуклидами, детергентами, пестицидами и тяжелыми металлами, что ведет к их инактивации и дезинтоксикации.

Для расширения масштабов применения данной технологии требуются дополнительные хорошо документированные описания случаев применения на практике методов фитовосстановления для удаления тяжелых металлов.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Мур Дж., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах. М.: Мир, 1987. 286 c.

1. Dermont G, Bergeron M., Mercier G., M. Richer-Lafl`eche. Soil washing for metal removal: A review of physical/ chemical technologies and field applications // J. Hazard Mater. 2007. Vol. 152. P. 1-31.

1. Кабата Пендиас . Микроэлементы в почвах и растениях-М.:Мир.(1989) 439с

2. Серегин И.В., Иванов В.Б. Физиологические аспекты токсического действия кадмия и свинца на высшие растения // Физиология растений. – 2001. – Т. 48. – С. 606-630.

3. Исидоров В.А. Введение в курс химической экотоксикологии. СГ1. Химиздат, 1999. 144 с.

4. Добровольский В.В. География мироэлементов. Глобальное рассеяние. -М.: Мысль, 1983.

Код для цитирования: Скопировать