Электрохимические и физико-химические аспекты фиторемедиации сточных и промывных вод, загрязненных ионами тяжелых металлов

• Автор: Тарушкина, Юлия Александровна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 196 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР IО

1.1. Растительная клетка биоэлектрохимический сенсорреактор.

Сведения о строении и основных свойствах растительной клетки

1.2. Поглощение гидробионтами ксенобиотиков фиторемедиация

водоемов

1.3. Процессы миграции и метаболизма тяжелых металлов в воде и растениях

1.4. Электрохимические методы извлечения тяжелых металлов

1.4.1 Инверсионная вольтамперомстрия

1.5. Методы фиторемедиации, возможности применения для извлечения и накопления тяжелых металлов из сточных вод
1.6. Методы биотехнологии, возможности их использования в
процессах защиты гидросферы от загрязнений
1.7. Влияние магнитных полей па живьте организмы
2. ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Объекты исследования
2.1.1. Подготовка посуды, отбор и хранение проб
2.1.2. Методика приготовления электролита
2.2. Методы исследования 2 2 1 Методы инверсионной хроновольтамперометрии инверсионный
электрохимический анализ
2.2.2. Фотоколориметрический метод анализа
2.2.3. Микроструктуриыс исследования
2.2.4. Воздействие магнитного поля
2.2.5. Определение содержания металлов в растворе элюата
3. ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Влияние природы растениябиосорбента, природы катиона и концентрации металла на электрохимическую сорбцию ионов тяжелых металлов из промывных и сточных вод
3.2. Влияние силы и направления магнитного поля на процесс 0 биоэлектрохимической сорбции ионов тяжелых металлов ряской
3.3. Электрохимическое извлечение меди из отработанных 8 биосорбентов
5. ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 4 БИОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ СОРБЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ МЕТОДОМ ФИТОРЕМЕДИАЦИИ
4. ГЛАВА 4. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Изменение р 1 растворов в процессе извлечения ИТМ ряской
4.2. Микроструктурный анализ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Особенно высокие концентрации наблюдают в вакуолях трихом, где он аккумулируется в виде аморфных кристаллов размером 0 мкм. После замены раствора на не содержащий кадмий уже в первые часы начинается снижение концентрации ионов в основании побега и корнях частично за счет перемещения по ксилеме с транснирационпым потоком в верхушку стебля и кончики листьев, которые остаются участками выраженной аккумуляции металла. При анализе поступления ионов металлов в растения в зависимости от концентрации в субстрате, обнаруживают аккумуляционные кривые с выходом на плато. Дальнейшее увеличение концентрации не приводит к повышению его содержания в растении в силу существования физиологического барьера корней. Из искусственных питательных сред и природных вод растения усваивают все изотопы тория, причем концентрация радионуклидов в растениях в на живую массу оказывается больше, чем в растворах. Ионы металлов, поступая в стебель апопластическим, симпластическим или трансклеточным путем через корневые системы, транспортируются в листья, по отрицательно заряженным сайтам ксилемы или с транспирационным потоком, а в цветки и плоды по флоэме. При этом в цветках концентрация кадмия оказывается намного ниже, чем в стебле, листовых пластинках, и трихомах. Предполагается, что общий механизм транспорта по ксилеме имеют следующие группы металлов Сс1, Са, Си, Ъс, Мл, Ре, РЬ, , Со, . Однако показано, что Мп, Со, Хп и Сс1 перемещаются но ксилеме в катионной, а Бе в анионной форме. Поэтому механизм транспорта Бе по растению может оказаться отличным от перечисленных ионов металлов. Вообще, ионы металлов могут перемещаться по растению как в виде
свободных катионов, например Мп , Со , 7л , так и образовывать в зависимости от растворимые комплексы с аминокислотами аспарагином, глутамином, гистидином, или оксикислотами лимонной, малеиновой, малоновой. Кадмий перемещается по растению и как двухвалентный катион, и в виде положительно заряженного комплекса с координационным числом шесть с кислород и азотсодержащими соединениями. Анионные и нейтрально заряженные комплексы не участвуют в процессе обменного транспорта кадмия по отрицательно заряженным сайтам ксилемы. Например, Бе связывается, в основном, лимонной кислотой, а большая часть Си аминокислотами. Очевидно, таким образом, разделяются метаболические пути ионов металлов. Однако при транспорте по ксилеме возможно проявление взаимодействия ионов. Так, если и Си присутствуют вместе, медь вытесняет кадмий из комплекса с кислотами. Конкуренция за образование комплексов с кислотами наблюдается также между Са и Сб. Механизм транспорта ТИ по растениям мало изучен. Известно только, что содержится этот элемент в растениях в виде малоподвижных соединений и остается в том участке, куда первоначально попал вместе с транспирационным током воды. Поэтому можно предположить, что 2ТИ транспортируется по растению либо в коллоидном состоянии, поскольку ксилемный сок представляет собой сильно забуференную жидкость с 5,7, либо в виде комплекса с аминокислотами и органическими кислотами. Учитывая приведенные данные, а также сравнивая химические свойства ионов Сс и 2ТЬ4, можно констатировать, что радионуклид в растении будет значительно менее подвижен, чем кадмий. Распределение цинка и кадмия в трихомах листовых пластинок резко отличается от такового для кальция. Первые этапы поглощения металлов корневыми системами неселективны, неспецифичны и осуществляются посредством физикохимической сорбции, а также за счет необратимого неметаболического связывания активными участками клеточной стенки и апопласта. Последующие этапы связаны с переносом ионов через мембраны растений. Это процессы, управляемые концентрационным иили электрохимическим градиентами и включающие, помимо диффузии, работу транспортных систем мембран переносчиков и ионных каналов. Поэтому конкуренция ионов на данном этапе в значительной мере может быть предсказана исходя из их физикохимических характеристик и параметров среды, из которой ионы поступают в растение.