Введение 3
1. Обзор литературы 5
1.1 Источники поступления тяжелых металлов в почву 5
1.2 Токсическое воздействие тяжелых металлов на растения 11
1.3 Проблемы и перспективы фиторемедиации почв, загрязненных тяжелыми металлами 15
1.3.1 Фитоэкстракция 15
1.3.2 Фитодобыча 22
1.3.3 Фитостабилизация 24
1.3.4 Фитоиспарение 25
1.3.5 Ризофильтрация 25
2. Объекты, методы и район исследований 26
2.1 Отбор образцов почв 26
3. Результаты исследований и их обсуждение 35
Заключение 53
Список использованных источников 54
В результате бурного развития промышленности, энергетики и транспортных коммуникаций, интенсивной разработкой полезных ископаемых, роста химизации сельского хозяйства происходит резкий рост загрязнения окружающей среды и в первую очередь почв. Особое место среди загрязнений занимают тяжелые металлы, тяжелые металлы - это группа химических элементов, имеющих плотность более 5 гЛ.т, к ним относятся химические элементы с атомной массой свыше 40. Тяжелые металлы среди химических элементов наиболее токсичны. Основные источники антропогенного поступления тяжелых металлов в атмосферу, гидросферу и почву - это металлургические предприятия, тепловые электростанции, а также автомобильный транспорт. Тяжелые металлы попадают в организм человека из растительной пищи, а та в свою очередь аккумулирует их из почвы. Тяжелые металлы, попадая в организм человека, накапливаются в печени и почках и практически не выводятся из организма. Учитывая, что в последние годы многократно увеличилось число автомобилей, выбросов металлургических предприятий и предприятий ТЭЦ, рассеивающих тяжелые металлы в атмосфере, и те оседают на сельскохозяйственных угодьях, а также и использование удобрений, содержащих тяжелые металлы, проблема загрязнения почв тяжелыми металлами очень актуальна для сельского хозяйства.
В настоящее время в индустриально развитых странах активно развиваются экономичные и мягкие технологии ремедиации почв, загрязненных неорганическими и органическими контаминантами, в основе которых лежит способность специально подобранных видов высших растений и ассоциированной с ними микробиоты поглощать и аккумулировать в своей биомассе тяжелые металлы в количествах, значительно превышающих их содержание в среде произрастания. Впоследствии загрязненная биомасса удаляется и утилизируется. Простота и дешевизна этого способа очистки загрязненных почв заключается в использовании обычных агротехнических приемов для выращивания растений. Данная технология может применяться как к органическим, так и к неорганическим поллютантам, находящимся в почве, воде или воздухе. Выделяют несколько фиторемедиационных методов, из которых основным для очистки почв от солей тяжелых металлов является фитоэкстракция. Ключевую роль в ее успешном применении имеет правильный подбор аккумулирующих металлы растений среди культурных или диких видов, характерных для данных почвенно-климатических условий и типа загрязнения. В настоящее время в мире идентифицировано около 400 видов гипераккумуляторов различных металлов из 22 семейств, использование которых в качестве растений - фиторемедиантов вызывает у исследователей большой интерес.
Целью данной работы является изучение устойчивости растений к тяжелым металлам, способности аккумулировать тяжелые металлы из почв, тем самым оценить способность растений очищать загрязненные почвы. В качестве поллютанта были использованы медь и цинк, а в качестве растений- аккумуляторов были выбраны Sinapis alba, Festuca arundinacea, Trifolium repens, Lobularia maritima. Виды подбирались с учетом условий произрастания, распространения.
Задачи:
• провести модельный опыт на трех типах почв с внесением меди и цинка (в концентрации 10 ПДК) и использованием растений-аккумуляторов,
• оценить состояние растений Sinapis alba, Trifolium repens, Festuca arundinacea, Labularia maritima в условиях загрязнения почв исследуемыми тяжелыми металлами,
• после 30-суточной экспозиции определить коэффициенты биологического поглощения растениями меди и цинка.
Способ фиторемедиации для удаления поллютантов из природных сред за счет аккумуляции загрязнителей растениями является альтернативой существующим методам восстановления благоприятной среды.
По результатам исследования можно сделать следующие выводы:
1. Все виды растений показали хороший результат по накоплению металлов, но наблюдалась наибольшая предрасположенность к накоплению цинка у видов Sinapis alba и Lobularia maritima. Наибольшая предрасположенность к накоплению меди наблюдалась у вида Trifolium repens. Festuca arundinacea показала средние значения по меди и цинку, но имела наибольшую среднюю длину надземных органов и способность произрастать на неблагоприятных ,с точки зрения концентрации тяжелых металлов, почвах.
2. Содержание меди и цинка в растениях, выращенных на загрязненных почвах превышало фоновое содержание 5 - 150 раз в зависимости от вида растения и типа почв, что свидетельствует о способности исследуемых растений в значительной степени аккумулировать эти металлы в своих надземных органах. Доказана взаимосвязь между высокими концентрациями металлов в почве и их концентрацией в надземных органах растений.
3. Превышение ПДК меди в 10 раз в меньшей степени сказалось на физиологических процессах в растениях, что указывает на способность данных видов растений произрастать на почвах с более высокой концентрацией меди. Но превышение ПДК цинка в 10 раз уже оказало значительное воздействие на физиологические процессы в растениях, наблюдался худший рост и меньшая фитомасса.
4. Также доказано разное воздействие одинаковых концентраций вносимых в почву металлов на разных типах почв. Агротемно-серые почвы имея низкое содержание общего орг.углерода и слабокислую реакцию среды оказались неблагоприятными для выращивания исследуемых видов растений, в то время как на серых глееватых и темно-серых почвах всхожесть значительно выше.
