Изучение ремедиационного потенциала сельскохозяйственных, дикорастущих и декоративных растений

• Автор: Злобина, Мария Владимировна
• Шифр специальности: 03.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Фиторемедиация почв, загрязнённых тяжёлыми металлами

1.1 Характеристика тяжёлых металлов (СИ, РЬ, Ър Со, Си и №)

1.2 Ремедиация почв, загрязнённых тяжёлыми металлами

1.3 Растения — гипераккумуляторы тяжёлых металлов

Глава 2. Объекты и методы исследования

2.1 Объекты исследования

2.2 Характеристика исследуемых растений

2.3 Вегетационный опыт

2.4 Методы аналитических исследований

Глава 3. Ремедиационный потенциал сельскохозяйственных, дикорастущих и декоративных культур
3.1 Содержание подвижных форм тяжёлых металлов в почве
3.2 Биологическая масса растений
3.3 Характеристика ремедиационной способности растений
по отношению к кадмию
3.4 Характеристика ремедиационной способности растений
по отношению к свинцу
3.5 Характеристика ремедиационной способности растений
по отношению к цинку
3.6 Характеристика ремедиационной способности растений
по отношению к кобальту
3.7 Характеристика ремедиационной способности растений
по отношению к меди
3.8 Характеристика ремедиационной способности растений
по отношению к никелю
Выводы
Библиографический список
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Интенсификация промышленного и сельскохозяйственного производства, развитие транспорта и активизация добычи полезных ископаемых неизбежно приводят к загрязнению природных экосистем тяжёлыми металлами. При этом одним из основных объектов загрязнения является почва. В результате загрязнения снижается качество почв и ценность сельскохозяйственных угодий. Одним из наиболее серьёзных аспектов этой проблемы является то, что поступившие в почву тяжёлые металлы и продукты их трансформации поглощаются растениями и накапливаются в них в концентрациях, опасных для здоровья человека и животных.
В настоящее время в индустриально развитых странах активно развиваются экономичные и мягкие технологии ремедиации почв, загрязненных тяжёлыми металлами, в основе которых лежит способность специально подобранных видов высших растений и ассоциированной с ними микробиоты поглощать и аккумулировать в своей биомассе тяжёлые металлы в количествах, значительно превышающих их содержание в среде произрастания.
Впоследствии загрязненная биомасса удаляется и утилизируется. В настоящее время в мире идентифицировано около 400 видов растений-гипераккумуляторов различных металлов из 22 семейств, использование которых в качестве фиторемедиантов вызывает у исследователей большой интерес.
В области фиторемедиации работают научные коллективы во многих странах мира, в том числе России. В работах Черных H.A., Минеева В.Г., Буравцева В.Н., Крыловой Н.П., Постникова Д.А., Мальцева В.Г., Павловской В.А., Brooks R., Ghosh М. и др. изложены основы фиторемедиации и изучена фиторемедиационная способность ряда растений. Вместе с тем, при изучении процессов фиторемедиации затрагивается большой круг вопросов, касающихся поведения тяжёлых металлов в системе
почва— растение, что усиливает актуальность исследований по данной тематике
Цель исследований состояла в выявлении перспективных для использования в фиторемедиационных технологиях растений в условиях комплексного загрязнения дерново-подзолистой почвы тяжёлыми металлами.
В задачи исследований входило:
1. Определение содержания подвижных форм тяжёлых металлов (цинка, кадмия, свинца, никеля, меди и кобальта) в почвах при разном уровне их внесения.
2. Установление состояния и степени накопления биологической массы экспериментальных растений (кукурузы, бархатцев, львиного зева, шалфея, астр, душистого табака, амаранта, проса декоративного, мари белой, донника жёлтого, василька, горчицы белой, редьки масличной, алиссума, сорго, календулы и сурепицы) при разном уровне комплексного загрязнения почвы тяжёлыми металлами.
3. Выявление растений, наиболее устойчивых к комплексному загрязнению тяжёлыми металлами-при разных уровнях их внесения.
4. Определение содержания, и характера распределения тяжёлых металлов в растениях между надземной массой и корневой системой
5. Оценка ремедиационного; потенциала экспериментальных растений с учётом показателей коэффициента биологического поглощения, коэффициента накопления, коэффициентов усвоения, транслокационного коэффициента и длительности ремедиации.
Научная новизна. Коэффициенты биологического поглощения, накопления и усвоения характеризовались одинаковой направленностью для характеристики, поглощения исследуемых тяжёлых металлов из почвы и накопления их растениями. Для свинца, цинка и меди с повышением уровня загрязнения все коэффициенты снижались; кобальта и никеля - повышались; кадмия — повышались по сравнению с контролем и далее были примерно на

По накоплению тяжелых металлов (в порядке убывания концентраций) в ассимиляционных органах покрытосеменные растения образуют следующий- ряд: травы > кустарники > деревья. Это правило четко проявляется на аллювиальных дерновых насыщенных, дерново-карбонатных, серых лесных и, в определенной мере, на черноземных почвах. Способность к накоплению тяжёлых металлов в ассимиляционных органах зависит от экоморфной принадлежности растений. В порядке снижения
металлоаккумуляции экологические группы гигроморфных видов распределяют: гигрофиты = гигромезофиты = мезогигрофиты >мезофиты > ксерофиты.
Содержание природных и техногенных элементов в древесных и травянистых растениях связано с зональным положением местообитаний. В листьях древесных растений накопление тяжелых металлов увеличивается по мере нарастания сухости- климата с запада на восток и севера на: юг с максимумом в степной; зоне. В : фитомассе трав из разных зон и подзон техногенные элементы накапливаются равномерно, а содержание природных элементов возрастает от степной зоны к лесостепным; местообитаниям.
На примере лесостепной и степной зоны (Поволжье) показано, что> накопление большинства тяжелых металлов ('П, Мп, 1;е, 5г, ЯЬ, №; Ъа, РЬ) в листьях древесных и кустарниковых растений и в фитомассе трав в: среднем не превышает нормы. Частые превышения ПДК и других нормативных показателей выявлены по среднему содержанию в растениях Си и Сг, единичные - по содержанию №, РЬ, Со, Бе.
Внесение в почву соли меди, цинка и свинца резко увеличивает их содержание в почве и. растительной продукции. Основными путями поступления тяжелых металлов в растения признаны корневое и фолиарное
Виноградов А.П. (1952) выделил растения, которые способны концентрировать, элементы. Он указал на. два типа растений — концентраторов: 1) растения, концентрирующие элементы в массовом масштабе; 2) растения с селективным (видовым) концентрированием.