Исследование процессов фиторемедиации токсикантов в почвах селитебной зоны

В наше время человечество столкнулось с рядом глобальных экологических проблем, среди которых антропогенных изменений биосферы, истощение природных ресурсов, демографический взрыв и конечно же загрязнение окружающей природной среды.

Один из распространенных и опасных видов загрязнения — поступление в различные среды тяжелых металлов и нефтепродуктов.

Увеличение плотности жилой застройки способствует увеличению загрязнения атмосферы селитебных территорий, повышается ее микробное загрязнение, особенно при отсутствии условий для эффективного проветривания. Также неблагоприятно влияют и такие обстоятельства, как хаотичность городской застройки, огромная скученность населения как в центральных, так и в периферийных частях городов, ограниченность комплексного городского планирования и законодательного регулирования (что присуще большинству развивающихся стран. Концентрированию загрязняющих веществ в приземном слое способствует шероховатость поверхности городской территории с разноэтажной застройкой. Именно такими элементами застройки характеризуется изучаемый район [1].

Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение современного состояния почвенного покрова, его изменение под влиянием антропогенной деятельности.

В связи с этим целью работы является проведение работ по оценке применимости и эффективности метода фиторемедиации (представляет собой использование растений и ассоциированных с ними микроорганизмов для очистки окружающей среды), для снижения уровня загрязненности почв на территории г. Октябрьский РБ [2]. Объект исследования – процесс фиторемедиации. В работе использовались экспериментальные методы исследования.

Задачи исследования:

1. Провести литературный обзор по изучаемой теме.

2. Провести пробоотбор почв в селитебной зоне г. Октябрьский.

3. Провести подготовку почв к анализу (определение механического состава, влажности, насыпной плотности).

4. Провести химико-аналитические исследования (определение нефтепродуктов и тяжелых металлов).

5. Посадка фиторемедиантов (3 этапа).

6. Определение нефтепродуктов и тяжелых металлов в почве после фиторемедиации.

7. Определение нефтепродуктов и тяжелых металлов в растительных образцах.

Экспериментальная часть

Карта-схема расположения точек пробоотбора.

Основными загрязнителями почв на обследуемой территории города являются стационарные и передвижные источники. Основными источниками загрязнения окружающей среды являются процессы, происходящие вследствие ускорения урбанизации, возрастания масштабов сжигания топлива, использования транспортных средств, отсутствия высокотехнологичных промышленных процессов. Для анализа было отобрано 8 почвенных образцов.

Методы подготовки почв к анализу

Подготовка почв к анализу включает следующие операции: определение механического состава почв, определение влажности почв и определение насыпной плотности.

Влажность почв колеблется в пределах от 3,5 до 11,4% , насыпная плотность- от 0,797 до 1, 060 г/см^3.

Расчеты эффективности применения технологий фиторемедиации почв

Для изучения загрязненности почв наиболее распространенными тяжелыми металлами и установления характера их пространственного распределения анализу подвергалось 8 почвенных образцов до и после фиторемедиации, а также 1 растительный образец после ступенчатой фиторемедиации. Подготовленные образцы были исследованы на содержание тяжелых металлов фитометрическим дитизоновым методом, нефтепродукты - экстракционно-гравиметрическим.

В целом наблюдается корреляция между результатами анализа почв и растительных: установлено, что повышенное содержание всех исследованных видов токсикантов в исходных образцах почвы приводит к повышению их содержания в вегетативной массе растений. Проведение фиторемедиации существенно снижает загрязненность почвы: во всех образцах почвы после фиторемедиации наблюдается снижение содержания токсикантов до 20-25 %. Последующие стадии ремедиации вносят дполнительный вклад в очистку почвы и происходит снижение загрязненности образцов до 12-15

ВЫВОДЫ

Проведенные исследования образцов почв показали, что из 8 «пробных» участков превышение порога допустимого содержания тяжелых металлов обнаружено во всех точках подветренной зоны и на участках «ветровой тени».

Содержание суммы тяжелых металлов в почвах в среднем в 1 -2 раза выше фонового уровня. На фоновом участке содержание суммы тяжелых металлов составляет 120 мг/кг почвы.

Результаты химико-аналитического исследования проб почвы на содержание тяжелых металлов показали, что наибольшие величины концентраций тяжелых металлов и их соединений обнаружены в образцах почв, приближенных к автостраде.

Процесс фиторемедиации с использованием ряда растений (овес, люцерна, костер) показала существенное снижение содержания тяжелых металлов в почве после проведения фиторемедиации - средние величины степени очистки от тяжелых металлов составляет 51-55 %. Следует отметить более высокую ремедиантную способность люцерны к очистке почв от тяжелых металлов– степень очистки с использованием этого ремедианта достигает 58 %. Результаты анализа вегетативной массы фиторемедиантов по результатам 3 посевов показали, что в каждой последующей операции ступенчатой фиторемедиации содержания нефтепродукта в фиторемедианте изменяется: максимальное содержание достигается после первого посева, далее образец почвы обежняется нефтепродуктами и содержание этого токсиканта в вегетативной массе растения снижается во 2 и 3 посевах. Анализ содержания нефтепродуктов в почвах после фиторемедиации показали, что эффективность ступенчатой фиторемедиации высока: после первого посева средние уровни очистки достигаентся в пределах не более 34-59 %, после 2 посева уровень очистки достигает 74-90 %, после 3 посева – до 92%.

Результаты исследования загрязненности фиторемедиантов показали, что из всех объектов-фиторемедиантов наибольшими аккумулирующими свойствами обладает люцерна. Овес также является приемлемой и высокоэффективной культурой для перспективного применения в качестве ремедианта. Проведение фиторемедиации существенно снижает загрязненность почвы: во всех образцах почвы после фиторемедиации наблюдается снижение содержания токсикантов до 20-25 %. Последующие стадии ремедиации вносят дполнительный вклад в очистку почвы и происходит снижение загрязненности образцов до 12-15 %.

Список использованной литературы

1. Ильин В.Б. Тяжелые металлы и нефтепродукты в системе почва-растение/ В.Б. Ильин.- Новосибирск: Химиздат,2009.-268 с.

2. Остроумов С.А.Инновационная разработка экотехнологического подхода к очищению почв: фиторемедиация с использованием почвенных растений / Е.А.Соломонова.- М: технология и экология.,2009.-189 с.

3. Какарека, Э.В. Экологический мониторинг и экологическая экспертиза: Учебное пособие / М.Г. Ясовеев, Н.Л. Стреха, Э.В. Какарека, Н.С. Шевцова; Под ред. проф. М.Г. Ясовеев. - М.: НИЦ ИНФРА-М, Нов. знание, 2013. - 304 c.

4. Сурикова, Т.Б. Экологический мониторинг: Учебник / Т.Б. Сурикова. - Ст. Оскол: ТНТ, 2013. - 344 c.

5. Тихонова, И.О. Экологический мониторинг атмосферы: Учебное пособие / И.О. Тихонова, В.В. Тарасов, Н.Е. Кручинина. - М.: Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 136 c.

6. Вартанов А.З. Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг : учебное пособие/ Вартанов А.З., Рубан А.Д., Шкуратник В.Л.— М.: Горная книга, 2009.— 647 c.

7. Мониторинг, контроль и управление качеством окружающей среды. Часть 2. Экологический контроль: учебное пособие/ А.И. Потапов и др— СПб.: Российский государственный гидрометеорологический университет, 2004.— 290 c.

8. Мониторинг, контроль и управление качеством окружающей среды. Часть 3. Оценка и управление качеством окружающей среды / А.И. Потапов [и др.].— СПб.: Российский государственный гидрометеорологический университет, 2005.— 598 c.

9. Латышенко К.П. Информационно-измерительные системы для экологического мониторинга / Латышенко К.П., Попов А.А.— Саратов: Вузовское образование, 2013.— 309 c.

Лях А.С.,

ГАПОУ «Колледж малого бизнеса и предпринимательства»;

научный руководитель: Коч Е.В.