VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В настоящее время проблема обработки и рационального использования почв загрязненных тяжелыми металлами является актуальной и трудно решаемой задачей.

Известно, что наряду с естественной миграцией из горных пород с атмосферными осадками и природными водами, тяжелые металлы попадают в окружающую среду в результате техногенных процессов. Большая их часть сорбируется и аккумулируется в почвах, остальная мигрирует с поверхностными и подземными водами [1].

По способности накапливать тяжелые металлы растения можно разделить на три группы: 1) аккумуляторы, накапливающие металлы главным образом в надземных органах как при низком, так и высоком содержании их в почве; 2) индикаторы, в которых концентрация металла отражает его содержание в окружающей среде и 3) исключители, у которых поступление металлов в побеги ограничено, несмотря на их высокую концентрацию в окружающей среде и накопление в корнях [2 -3].

Наблюдаются высыхание, уменьшение плодородия и роста, угнетение развития, снижаются морфологические показатели, что в свою очередь приводит к нарушениям метаболизма и водообменного процесса, а также происходит поражение различными грибковыми заболеваниями.

Среди тяжелых металлов кадмий согласно ГОСТу 17.4.1.02-83 является одним из наиболее токсичных элементов, относится к элементам 1 класса опасности. Доза кадмия 10 мг/кг почвы приводит к 30 % снижению урожая, так как он обладает большой мобильностью, подвижен в почве, легко поглощается растениями, проникает во все их органы [4].

Тяжелые металлы, как особая группа элементов, в химии почв выделяются из – за токсического действия, оказываемого на растения при высокой их концентрации. Но о степени опасности в почвах тяжелого элемента единого мнения нет. Не все из тяжелых элементов попадающих в почву в виде поллютантов, одинаково опасны для растений, биоты и почвенно-грунтовых вод. Поллютанты, попадающие в почву, взаимодействуют с активной ее фазой (глинистыми минералами, гидроксидами и оксидами железа и марганца, органическим веществом), вследствие чего меняют их активность, увеличивая или уменьшая их опасность. Пути поступления тяжелых металлов в растения разнообразны, основное из них – корневое.

Фиторемедиация является одним из перспективных и возможных путей решения такой актуальной задачи, как восстановление почв, загрязненных тяжелыми металлами и отходами производства.

Результаты исследования и их обсуждение

Для исследования удобрительно-мелиоративных свойств предлагаемых составов на основе отходов, перлитов и продуктов их утилизации были проведены вегетационно-полевые работы. А также в работе изучалось накопление тяжелых металлов (Cd) в почвах г. Туркестан эксперименты проведены в опытном участке ботанического сада МКТУ им. Х.А. Ясави.

Анализируемые растения развивались в природно-климатической обстановке. Контролем служили почвы, в которых были введены отходы, перлиты и продукты их утилизации, а также растения, выращенные на этих почвах.

В растениях накапливаются тяжелые металлы, такие как подсолнух, кукуруза, клевер являются гипераккумуляторными растениями (рис.1). На рост и развитие растений не влияет содержание кадмия в пределах 0,1-1 мг/кг, но при превышении концентрации 3 мг/кг является вредным.

Рис.1 Влияние тяжелого металла Cd на плодородие растений (продолжительность эксперимента 2 месяца).

В ходе исследований установлено, что тяжелые металлы (а среди них особенно свинец и кадмий) являющиеся одними из критериальных загрязняющих веществ, хорошо адсорбируются и накапливаются в верхнем слое почвы, особенно при высоком содержании гумуса за счет образования устойчивых комплексов с гуминовыми кислотами и перлитами.

Перлит разновидность класса естественных силикатных пород, абсолютно безопасен для человека, не вызывает аллергических реакций и раздражения кожи. В своем составе перлит содержит оксид кремния (78,1%), оксид алюминия (12,3 %), гипс и известь (в пересчете на оксид кальция 0,7 %), оксид натрия (3,2), оксид калия (4,4), оксид железа (Ш) (0,7 %), оксид железа (II) (0,3), оксид магния (0,06), оксид титана (0,1), оксид серы (0,1) . Гипс и известь являются известными мелиорантами.

Выводы

Научные исследования основаны на результатах, полученных при проведении полевых работ. Показало что плодородие любой почвы связано в первую очередь с количеством органических веществ, а именно гумусовых веществ. Чем больше гумуса, тем выше плодородие почв. Кроме содержания гумусовых веществ основной вклад в урожайность культур вносят также минеральные компоненты, перлиты, отходы и их продукты, способствующие повышению сопротивляемости почвы к деградации, т.е. вещества улучшающие ее водно-физические, водно-температурные, физико-химические и другие свойства.

Литература

1. Алексеев, Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю.В. Алексеев. – Л.: Агропромиздат, 1987. – 147 с.

2. Baker A.J.M.Accumulators and excluders strategies in the response of plants to heavy metals // J. Plant Nutr. 1981. V. 3, N 1/4. P. 643–654.

3. Antosiewicz D.M.Adaptation of plants to an environment polluted with heavy metals // Acta Soc. Bot. Pol. 1992. V. 61. P. 281–299.

4. Степанова М.Д. Подходы к оценке загрязнения почв и растений тяжелыми металами // Химические элементы в системе почва – растения. Новосибирск. Наука.Сиб.отд-ние. 1982.С.92-105.