К.т.н., Желновач А.Н.,
ст. Павленко Т.В.
Харьковский национальный
автомобильно-дорожный университет, Украина
ФИТОРЕМЕДИАЦИЯ ТЕХНОГЕННОГО
ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ
В настоящее время проблема загрязнения
сельскохозяйственных территорий тяжёлыми металлами является самой актуальной и
серьёзной. Именно тяжелые металлы занимают одно из лидирующих мест среди всех
загрязнителей, что существуют в окружающей среде. Такие металлы как свинец,
медь, цинк, кадмий и многие другие представители данной группы, даже в совсем
малых количествах могут и способны вызывать онкологические, иммунологические и
многие другие виды человеческих заболеваний. Те ученые, что проводили
исследования, доказали, что примерно 70 % тяжелых металлов поступает в организм
человека в процессе питания. Подобного рода загрязнения носит местный характер
[1].
Тяжелые металлы – группа химических элементов со
свойствами металлов и значительным весом либо плотностью. На данный момент
известно около сорока разных определений термина «тяжелые металлы» и практически
невозможно указать из них наиболее принятое. Из-за этого список тяжелых
металлов будет включать разные элементы. Критерием в данном случае выступает
либо атомный вес или плотность.
Природным источником тяжелых металлов являются
породы (магматические и осадочные) и породообразующие минералы. Многие элементы
поступают в атмосферу с космической и метеоритной пылью, с вулканическими
газами, горячими источниками, газовыми струями. Поступление тяжелых металлов в
биосферу вследствие техногенного рассеивания осуществляется разнообразными
путями (промышленность и т.д).
Тяжелые металлы представляют большую опасность
для человека, природных и сельскохозяйственных экосистем. Они достаточно быстро
накапливаются в почве, но при этом очень долгое время из неё не удаляются. Это
составляет большую проблему. Большие площади сельскохозяйственных земель не
успевают обновляться. Происходит их ухудшение, теряется основное свойство –
плодородие.
Способы очистки почв от загрязнений подразделяют
на физические, химические, физико-химические и биохимические.
Рассмотрим один из видов очистки –
биохимические. Этот вид очистки становиться всё более популярным. В свою
очередь данный метод делиться на следующие виды: биовентилирование, грибковые
технологии, использование ила, фиторемедиацию [1].
Фиторемедиация – (в переводе с греческого
«фитон» – растение, и талинского «ремедиум» – восстанавливать) способ очистки
почв с помощью зелёных растений, так как они лучше всего извлекают из почвы и
накапливают в своих тканях тяжелые металлы – зелёные растения. После
растительность можно сжечь, а остатки пепла захоронить или использовать в
качестве вторичного сырья [2]. Метод имеет большую эффективность и экономически
выгоден. Но это выяснилось уже после, как обнаружили растения-гипераккумуляторы
тяжелых металлов, которые имеют способность накапливать в своих листьях
элементы в десятки раз больше, чем обычные. Сложность использования этого
метода заключается в том, что биомасса этих растений была невелика и в том, что
не была разработана технология выращивания. Большую часть дикорастущих
растений-гипераккумуляторов относят к семейству крестоцветных (капуста,
горчица). Но многие тяжелые металлы растения плохо усваивают. Потому что
тяжелые металлы находятся в виде малорастворимых соединений. Но проблему
удалось решить уже после, когда обнаружили, что поступление тяжелых металлов в
растения стимулируют вещества, образующие с металлами устойчивые, но
растворимые комплексные соединения. Но, к сожалению, еще мало известен механизм
накопления тяжелых металлов. Успешные эксперименты с веществами стимуляторами
предполагают, что растения усваивают малорастворимые соединения тяжелых металлов
в результате того, что их корневая система выделяет в почву природные
вещества-комплексообразователи (например, фитосидерофоры). Но лучше всего
изучены фитосидерофоры ячменя и кукурузы – это кислоты. Предполагается, что в
роли фитосидерофоров играют белки, которые способны связывать тяжелые металлы и
делать тем самым доступными для растений. Для того чтобы тяжелые металлы стали
доступными для растений необходимо, чтобы в мембранах корневых клеток был
повышен фермент редуктаза. Так же для доступности тяжелых металлов немалую роль
может играть и корневая микрофлора. Механизм переноса тяжелых металлов из
корневой части растения в наземные, меньше всего изучен. Одно ясно, что
малорастворимые соли тяжелых металлов перемещаются по сосудистой системе в виде
комплексных соединений (например, с органическими кислотами). Перспектива
развития метода фиторемедиации возможно ожидать тогда, когда при помощи методов
генной инженерии будут созданы такие растения, которые будут способны более
эффективно накапливать в себе тяжелые металлы [3].
Таким образом, рассмотрены методы очистки
сельскохозяйственных земель от загрязнений тяжелыми металлами. Эта проблема в
настоящее время является серьёзной и актуальной. Были приведены биохимические
методы очистки: биовентилирование, грибковые технологии, использование ила и
фиторемедиация. Более подробно рассмотрен метод фиторемедиации – очистка с
помощью зелёных растений.
Литература:
1.
Беспамятов Г.Р. Предельно допустимые концентрации химических веществ в
окружающей среде // Химия. М.: Вокруг Света, 2007. №4. С. 34-35.
2.
Паскин И.И. Фиторемедиация: зеленная революция в экологии // Экология
современного мира. М.: Планета, 2012. №1. С. 23-25.
3.
Пащенко А.А. Фундаментальные основы инженерных наук. Основы моделирования. М.:
Наука, 2011. 143 с.