CC BY
91
ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛЕСА
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ ДЛЯ ФИТОРЕМЕДИАЦИИ ПОЧВЫ
Б. ДЖАЛИЛ ПУР, асп. каф. почвоведенияМГУЛ
Хозяйственная деятельность человека нарушает природные биогеохимические циклы, загрязняет воздух, водоемы и почвы различными органическими и неорганическими веществами. Использование разнообразных ядохимикатов в сельском хозяйстве и в быту, отходы двигателей внутреннего сгорания транспортных средств, включая космические, добыча и переработка ископаемых, городские стоки мегаполисов, военные действия и т.д. приводят к нарушению природных циклов и сбалансированных условий окружающей среды. Так, например, тяжелые металлы и химические загрязнители среды, накапливаясь и продвигаясь по пищевой цепи (почва-растения-животные-человек), поражают различные органы животных и человека, вызывая заболевания.
Однако на современном этапе урбанизации и развития общества - это неизбежная реальность. В настоящее время учеными однозначно доказано: чем на более высокой стадии развития находится общество, тем более сложным является его экологическое состояние [1].
Известны различные способы восстановления нарушенных экосистем. В последнее время в экономически развитых и развивающихся странах мира все чаще прибегают к биологической очистке окружающей среды с помощью растений, которые не только сами активно участвуют в процессах фиторемедиации, но и во многих случаях благоприятно действуют на микрофлору почв, повышая эффективность процессов восстановления естественных условий. Совместное симбиотическое использование детоксикационного потенциала микроорганизмов и растений может быть очень эффективным [3].
Считается, что биологический способ восстановления антропогенно нарушенных экосистем является наиболее экономичным и безопасным. Мировой опыт показывает, что
существуют виды растений, накапливающие избыток тяжелых металлов, а также виды, аккумулирующие пестициды и разрушающие их до безвредного состояния [5].
Наименьшую стоимость на сегодняшний день имеют экстенсивные биотехнологии, которые рассчитаны на более длительный промежуток времени и не требуют больших материальных и энергетических затрат, например, фиторемедиация загрязненных почв [6].
Фиторемедиационная технология основана на способности растений удалять токсичные вещества из окружающей среды или превращать их в безопасные соединения - метаболиты.
В настоящее время в ряде районов Ирана сложилась очень напряженная экологическая обстановка. При этом одними из наиболее опасных загрязнителей окружающей среды являются тяжелые металлы. Поэтому изучение способности растений удалять токсичные вещества из окружающей среды является достаточно актуальным для Ирана, как впрочем и для других стран.
Работы проведены в течение двух периодов 2008-2009 гг. в Щелковском учебно-опытном лесхозе МГУЛ. Для проведения эксперимента были взяты 330 трехлетних Pirns sylvestris. Растения были посажены в 3-х литровые контейнеры (длиной 19,2 см и шириной 16,8 см). Для исследований была выбрана легкосуглинистая почва Гребневс-кого питомника Щелковского лесхоза с различными уровнями рН (KCL) 3,5; 4,5; 5,5 и
6,5. К каждой группе растений с одинаковым уровнем кислотности весной были добавлены загрязняющие вещества (кадмий) в разных концентрациях 200, 400, 800 и 1600 мг/кг (PPm) [2].
Содержание кадмия определяли в конце вегетационного периода в сухих образцах листьев, корня и стебля на атомно-эмиссионном спектрометре (АЭС) [7].
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2010
105
ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА
Внесение 200, ppm Cd
Внесение 400, ppm Cd
е60
Он
си
тз 50 О
40
^30
(D
20
3
10
0 J---------.--------.--------.------
3,5 4,5 5,5 6,5
PH (KCL)
Внесение 800, ppm Cd
Внесение 1600, ppm Cd
3,5
4,5 5,5
PH (KCL)
6,5
а
а
чз
О
cd
<D
Я
и
о
PH (KCL)
Рис. 1. Содержание кадмия в сосне при различных дозах внесения в почву
Рис. 2. Суммарное содержание кадмия в сосне при различных дозах внесения в почву
106
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2010
ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА
Содержение Cd в почве при внесение 200 ppm
Содержение Cd в почве при внесение 400 ppm
1,300
Он
S 250
200
cd
Он
U 150
S
100
50
0
0-5 5-10 10-20
Глубина отбора, см
а
а
400
О
300
cd
&
200
я
и
о
100
0
0-5 5-10 10-20
Глубина отбора, см
Содержение Cd в почве при внесение 800 ppm
В
а
Рис. 3. Содержания кадмия
Результаты исследований свидетельствуют о том, что трехлетние саженцы сосны за вегетационный период накапливают кадмий от 8,05 до 362,26 мг/кг (ppm). Максимальное количество кадмия наблюдается в корнях, затем в стволах. Минимальное количество содержит хвоя трехлетней сосны. Эта закономерность сохраняется при минимальных (200 ppm) и максимальных (1600 ppm) дозах внесения кадмия в почву (рис. 1).
Хочется отметить, что концентрация кадмия в хвое при максимальном внесении кадмия в почву увеличивается до 5 раз по сравнению с минимальным внесением, а в корне и стволе - до 15-25 раз, а в некоторых случаях и более (рис. 2).
Известно, что кадмий имеет довольно высокую подвижность в почве - в 100 раз более подвижен, чем другие тяжелые металлы [4], и, следовательно, доступность этого элемен-
Содержение Cd в почве при внесение 1600 ppm
в почве (Pinus sylvestris)
та для растений является довольно высокой. Поэтому достаточно четко прослеживается зависимость содержания кадмия в растениях от его содержания в почве: чем больше кадмия накапливается в сосне, тем меньше этого загрязнителя в почве. Наибольшее количество кадмия было отмечено в зоне внесения - на глубине 0-5 см в почве и зоне наибольшего его распространения - 5-10 см (рис. 3).
Таким образом, на основе проведенных исследований можно сделать следующие выводы. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) является эффективными поглотителем таких токсичных веществ, как кадмий. Ее можно использовать в качестве биологического способа восстановления антропогеннонарушенных экосистем. Наибольшее количество кадмия поглощают корень и ствол сосны. Минимальное количество кадмия поглощается хвоей сосны.
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 7/2010
107
