Использование горчицы сарептской и райграса пастбищного для фиторемедиации загрязнённых свинцом почв

• Автор: Бганцова, Мария Викторовна
• Шифр специальности: 06.01.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВ А 1. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ ТЯЖЁЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ И МЕТОДЫ

ОЧИЩЕНИЯ ПОЧВ

1.1. Использование растений для очищения окружающей среды, загрязнённой

тяжёлыми металлами

1.1.2. Загрязнение окружающей среды тяжёлыми металлами

1.1.2. Технология фиторемедиации

1.2. Свинец в биосфере

1.2.1. Загрязнение свинцом биосферы

1.2.2. Свинец в почве

12.2.1. Реакции с компонентами почвы

1.2.2.2. Загрязнение почв свинцом
1.2.3. Свинец в растениях
ГЛАВА 2.'ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ____________________________' 57__
2.1. Методика.фиторемедиации __________________________ ■_______________________________ _ __ 57 _
2.2. Объекты исследования______________________________________________________62_)
2.2.1. Растения
2.2.2. Почвенные объекты
2.2.2.1. Природная характеристика района УОПЭЦ Чашниково
2.2.2.2. Характеристика почвы отобранной для вегетационных опытов
2.2.2.3. Характеристика почвы первого полевого опыта (выращивание растений
в условиях ішзкого (естественного) уровня загрязнения почв)
2:2.2.4. Характеристика почвы второго полевого опыта (выращивание растений
в условиях, моделирующих средний уровень загрязнения почв свинцом) _
2.2■ ТДЛТриродная характеристика г. Курска
2.2.2.6. Характеристика почвы первого полевого опыта (выращивание растений
в условиях низкого (естественного) уровня загрязнения почв)
2.3. Методика проведения опытов
2.3.1. Вегетационные опыты. Выращивание растений в почве с разным уровнем
загрязнения свинца.______________' . ;__'
2.3.2. Полевой опыт 1. Выращивание растений в условиях естественного
загрязнения почв свинцом (низкий уровень загрязнения)__
2.3.3. Полевой опыт 2. Выращивание растений в условиях, моделирующих
средний уровень загрязнения почв свинцом
2.3.4. Методика лабораторных опытов_______________________________________75 _
ГЛАВА 3. ВЗАИМОСВЯЗЬ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ~
ИССЛЕДУЕМЫХ ПОЧВАХ И РАСТЕНИЯХ
3.3. Вегетационные опыты. Выращивание растений в почве с разным уровнем
загрязнения свинца ___
3.4. Полевой опыт 1. Выращивание растений в условиях естественного
загрязнения почв свинцом (низкий уровень загрязнения)
3.5. Полевой опыт 2. Выращивание растений в условиях, моделирующих
средний уровень загрязнения почв свинцом
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ' ’ -

ВВЕДЕНИЕ
Загрязнение почв тяжёлыми металлами, в частности свинцом, -распространённое явление в городах и индустриальных центрах.
Последствия загрязнения почв тяжёлыми металлами трудно устранимы, а мероприятия по их устранению, такие как промывка почв, электрокинетические методы, химическое восстановление или окисление, удаление загрязнённой почвы и сбор её на специальных площадях трудоёмки, дорогостоящи и зачастую приводят к накоплению вторичных загрязнителей. Более перспективны технологии, которые бы позволяли очищать почву от ТМ in situ и были бы при этом экологически мягкими.
Такой технологией является фиторемедиация - очищение почвы от ТМ при помощи специально подобранных видов растений. Растения, используемые для извлечения ТМ должны отвечать ряду требований: производить большую биомассу, быть толерантными к высокой концентрации ТМ, быть способными поглощать и аккумулировать несколько металлов одновременно в высокой концентрации и т.д. Технология фиторемедиации активно развивается за рубежом (Raskin I., Kumar P.B.A.N., Dushenkov S., Salt D., Cunningham S.D., McGrath S.P., Glass D..T. etc). При этом применимость технологии в климатических и почвенных условиях центрального региона России мало изучена. Также мало изучены виды растений, устойчивых к высокому уровню загрязнения.
Цель диссертационной работы - изучить влияния исследуемых растений на содержание свинца в почве, воздействие свинца на рост и развитие растений, рассмотрение исследуемых растений на предмет устойчивости к городскому загрязнению и с точки зрения перспективы использования в качестве городских фиторемедиантов в климатических условиях Московской области.
В ходе исследования были изучены горчица сарептская и райграс пастбищный как потенциальные фиторемедианты для очищения почвы от свинца. Для урбанозёма Московской области определены диапазон
концентраций свинца приемлемых для выращивания горчицы и райграса, критическая концентрация свинца в почве для роста и прорастания семян, максимальная и оптимальная концентрации свинца в исследуемых растениях, количество свинца, выносимого различными органами растений. Обнаружена гипераккумуляция свинца корневой системой райграса пастбищного. В результате опытов сделан вывод, что в условиях промывного и периодически промывного водного режима почв (МО и Курск) при низком уровне загрязнения почв свинцом (до уровня ПДК по СанПиНу) концентрация металла в растениях одинакова в 10-метровой полосе от дороги, источника загрязнения, и не зависит от типа почвы, на которой выращивались растения. Установлено, что при среднем уровне загрязнения почв свинцом растения горчицы способны извлекать за месяц до 4 кг РЬ/га, райграса - до 0,9 кг РЬ/га, что позволяет использовать данные растения для очищения почв от свинца.
Результаты работы могут быть использованы в качестве рекомендации по применению исследуемых растений в технологии фиторемедиации, а также при подборе растений для городского озеленения.

участков токсического действия РЬ является плазмалемма. Изменение её проницаемости (а, следовательно, и ионного баланса) может быть результатом ингибирования РП-АТФазы и изменения липидного состава мембран.
Множественные эффекты РЬ на метаболизм клетки определяются как прямым, так и косвенным воздействием. Так, ингибирующее действие РЬ на активность большинства ферментов обусловлено как прямым связыванием с БН-группами, так и нарушением ионного баланса за счёт конкурентного снижения поглощения и нарушения, транспорта таких элементов как Хп, Ре, Си и др. С ингибированием ферментов и дыхания связано кардинальное изменение вторичного метаболизма под действием РЬ. Прямое и косвенное воздействие можно проследить при влиянии РЬ на фотосинтез. Прямое воздействие связано с ингибированием ферментов синтеза хлорофилла и цикла Кальвина, нарушением транспорта электронов вследствие снижения пула пластохинона и активности ферредоксин-НАДФ+-оксидоредуктаы, изменением числа тилакоидов и липидного состава мембран. Косвенное же воздействие опосредовано металл-индуцированным водным стрессом, недостатком М§ и Ре, а также закрыванием устьиц* вследствие чего уменьшается количество доступного С02. Аналогично, прямое воздействие РЬ на азотный обмен связано с ингибированием ключевых ферментов, а косвенное - с водным дефицитом и недостатком Ре и Мп. Ингибирование деления клеток происходит в результате замедления основных метаболических процессов, прямого связывания с ДНК, нарушения процесса сборки- микротрубочек и, следовательно, нарушения цитокинеза. Ингибирование роста обусловлено не только действием РЬ на деление клеток, но и их влиянием на процесс растяжения.
Токсическое действие тяжёлых металлов на метаболизм в
значительной степени неспецифично. Однако по сравнению с другими
стресс-факторами можно проследить и некоторые черты специфичности,