Токсинді топырақ фиторемидиациясы

Аңдатпа

Табиғатта өсімдіктердің антропогендік ластануға бейімділігі және тұрақтылығы оның ауыр металдарға тұрақтылығымен белгіленеді. Ол үшін салыстырып зерттеудің бірнеше әдісі бар, тамырларды салыстыру және протоплазматика. Топыраққа эсер етудің деңгейі түрліше болып келеді, көбінесе орналасқан орыны маңызды рөл ойнайды. Осы себепті топырақты артық жиналған поллютанттар массасынан тазарту маңызды мәселе болып табылады. Оның шешімі өңдеу стадиясында. Осы сұрақты шешудің бір жолы бұл фиторемидиация топырақты ластаушы заттарды белсенді сіңіре алатын өсімдіктерді культиверлеу арқылы тазарту. Фиторемидиация бірқатар органикалық заттардан тазартудың ең тиімділігі жоғары технологиясы болып табылады.

Табиғатта өсімдіктердің антропогендік ластануға бейімділігі және тұрақтылығы оның ауыр металдарға тұрақтылығымен белгіленеді. Ол үшін салыстырып зерттеудің бірнеше әдісі бар, тамырларды салыстыру және протоплазматика. Топыраққа эсер етудің деңгейі түрліше болып келеді, көбінесе орналасқан орыны маңызды рөл ойнайды. Осы себепті топырақгы артық жиналған поллютанттар массасынан тазарту маңызды мәселе болып табылады. Оның шешімі өңдеу стадиясында. Осы сұрақты шешудің бір жолы бұл фиторемидиация топырақты ластаушы заттарды белсенді сіңіре алатын өсімдіктерді культиверлеу арқылы тазарту. Фиторемидиация бірқатар органикалық заттардан тазартудың ең тиімділігі жоғары технологиясы болып табылады. Өсімдіктерді қатты, сұйық және ауа субстраттарын тазалауда пайдалануға болады. ластанған топырақ биоремидиациясы қазіргі кезде әскери полигондарды (металдардан, органикалық поллютанттардан), ауылшаруашылығы алқаптарын (пестицидтер, металдар, селен), өндірістік зоналарды (органика, метал, мышьяк), ағаш өңдеу орындарын (ПХБ) тазалауда қолданылып жүр. Фиторемидиация әдісімен қалалық ақаба суларды, ауылшаруашылығында пайдаланылған суларды және өндірістік грунт суларды тазалауда да пайдалануға болады. макси мал ды нэтижеге жету үшін фиторемидиация әдісін басқа мысалы биоремидиация немесе биологиялық емес тазарту технологияларымен бірге пайдалануға болады. Мысалы, өте қатты ласганған субстраттарды экскавация көмегімен тазартуға болады. Зерттеудің мақсаты жер беті биомассасында ластаушы заттарды жинайтын өсімдік културасын іріктеп таңдау, және бұл кезде сол жердің климаттық ерекшеліктерін ескеру. Мұндай өсімдікке жүгері, слат, арпа, көпжылдық басқа да шөптесін өсімдіктер бола алады. Олар топырақ құнарлылығына талғампаз болып келмейді (мезотрофтар немесе олиготрофтар). Қатты ластану жағдайында да өсе береді. Өсімдіктерді классификациялау кезіндегі негізі критерий бұл өсімдіектердің топырақтың ластауын болдыртпау немесе бұзу.

Зерттеу әдістері және материалдары. Біздің зерттеуіміз ластанған топырақты сорбциялық әдіспен реабитациялау. Бұл өсімдіктер амаранта, бұршақ тұқымдас культуралары, амброзия, жүгері, күнбағыс, майлы культуралар және т.б. Өсімдіктермен бірге топыраққа цеолиттен тұратын балшық та енгізіледі, сонымен қатар бұзылған жерлерді қалпына келтіретін био тыңайытқыштар. Осы әдістерге байланысты тәжірибелер Солтүстік Кавказ зерттеу институтында және Владикавказ шаруа қожалықтарында жүргізілген. Басқа тәжірибеде топырақтардың радиобелсенділігі бұршақ тұқымдас кульутаралрдың ұсақталған күнбағыспен араласқан қспаларын енгізу арқылы жүргізілді. Вегетацияның соңында ағаш тектес кульутаралдың жапырақтарының түсетіндігі бақыланған. Радионуклеидтермен ластанған учаскілерде ол жерде радиация 1,2 микроЗиверт/сағ асады, көп жылдық бұршақ тұқымдастарды отырғызған (Trifolium repens L.) - 8 кг/га, (ауыспалы жоңышқа (Medicaqo Sativa L.) - 6 кг/га. Жалпы бұшақ тұқымдастардың қоспасы 20 кг/га құрайды. Зерттелетін учаскінің топырақтары қара топырақты. Ол топырақтар ылғалды жақсы ұстайды, гумус құрамы да және физикалық қасиеті де өте жақсы болып келеді. құнарлы болып келеді. Кейбір жерлерінде бетіне балшықтары да шығып тұрады. Топырақ ерітіндісінің сілтілігі нейтралдыға жақын (pH 5,48-6,92). Көптеген зерттеулерді жүзеге асыру үшін құрамында цеолиті және макро - микроэлементтері бар балшықтар да пайдаланылды.

Кесте 1

Жергілікті құрамында цеолиттері балшықтардың химиялық құрамы, %

Химиялық заттар

Ирл ит 1

Ирл ит 7

Аланит

Лескенит

Диалбекулит

Тереклит

Кремний (SiO2)

40,2

52,6

51,7

50,8

46,4

56,4

Алюминий (AI2O3)

16,2

28,1

16,05

1,1

18,1

19,4

Темір (Fe О)

1,06

4,27

5,5

4,6

5,2

5,5

Темір (Fe2 ОЗ)

3,23

2,18

2,18

2,18

2,62

1,68

Фосфор (Р2О)

0,4

0,5

0,38

0,26

0,28

0,64

Кальций (CaO)

15,3

3,05

32,6

28,6

37,0

2,75

Магний (MgO)

1,82

1,71

0,8

1,4

1,6

1,6

Калий (К2О)

1,89

2,09

0,8

0,76

0,9

2,2

Натрий (NaO

0,78

1,1

0,82

0,64

0,96

1,4

Ph

6,9

3,0

9,3

8,6

9,1

7,1

Химиялық құрамы бойынша бұл балшықтар бір бірінен ерекшеленеді, ол таулы учаскілердегі тау жұмыстары кезінде түзілетін токсинді заттар миграциясын тоқтатуға мүмкіндік береді. Балшықтар құрамында болатын кремний (50 % шамасында болады). Шикізаттың табиғи көздері балшық құрамында шамамен 30-40 °/о, ірі дәнді заттар 2-15 °/о. Бұл саздардың қоспасы ластаушы заттардың токсинділігін төмендетіп ғана қоймай, сонымен қатар құрамындағы байланыстырғыш қасиетінің болуы оның агергатты күйін күшейтуге де ықпал етеді. Көп жағдайда Аланит саз балшығы пайдаланылды, оның сілтілік реакциясы топырақта әлсіз. Құрамында кальцийдің (37 %) және сілтілік реакциясының (pH - 9,3) жоғары көп болғандығына қарамастан ол ластанған топырақтың қышқылдылығын төмендетеді.

Аланит құрамында кальцийдің болуы барданың қышқылдылығын төмендетеді, аланитті субстратты нейтралдап. Барданың ылғалды ортасы және ластанған топырақгағы шаң бөлшектерін де төмендетеді.

Меласса - қант өндірісінің қалдығы оның құрамында 20-25 % су, 58-60 % көмірсулар, және 7-10 % күл. Радионуклеидтермен ластанған учаскіде (Sr, Cs и Th) 1 га тау кен өндірісі орнында егуге жоңышқаны дайындады - 8 кг/га.

Бір даму фазасындағы әртүрлі өсімдіктердің сорбциялық қабілеттері де түрліше болып келеді. Бірақ экологиялық жағдайда максималды биоиндикативті мүмкіндітері бар таза культураларды пайдалану қажеттілігі туындайды. Амброзияның ауыр металдарды жердің беткі қабатында жинау қабілеті басқа да осындай өсімдіктердің сорбциялық қасиеттеріне ұқсас болып келеді (жоңышқа, эспарцет т.б.), металлургия зауыты және жолдың бойына жақын орналасқан учаскілерге де тәжірибелер жүргізілді. Жүргізілген тәжирибелер нәтижесінде анықталғаны, амброзия ауыр металдарды жинақтауда максималды аккумуляяциялаушы қабілетке ие екен. Тамырлы өсімдіктердің ауыр металдардарды жинау қабілеті жоғары болып келетіндігін ескерсек, вегетация кезеңінің бастапқы уақытында ауыр металдарды минималды жинақтаса бірнеше өсімдіктің биоиндикативтік бағасын дамудың әртүрлі кезеңдерінде әртүрлі болатындығына баға беру керек болады (сабағы өсу, бутонизация, гүлдену). Өсімдік массасын қозғау кезінде топырақта ыдырау және микрооргагнизмдер бөлетін органикалық қалдықтардың минерализация үдерісі жүреді. Одан басқа сутек, оттегі, азот негізгі терт элемент, топырақтың органикалық құрамының негізгі бөлшектері, өсімдік қалдықтары сонымен қатар кальций, магний, күкірт, фосфор және басқа да органикалық емес элементтерден тұрады, олар трансформация кезінде босап, өсімдіктермен екінші мәрте қайтадан пайдаланылады. Биологиялық сіңірудің тағы бір формасы бұл - металдарды жеке организмдердің сіңіруі. Кейбір саңырауқұлақтар мен бакттериялар металдарды клеталарына сіңіріп алатын заттар бөледі, ол топырақтың токсинділігін түсіруге әсерін тигізеді. Жоғары қозғалысты топырақта баяу ыдырайтын элеметтердің орыны белек. Ауыр металдар қозғалысы топырақ құрылымына, химиялық құрамына, қышқылдылығына, ылғалдылығы және басқа да көрсеткіштеріне тәуелді болады. бірақ кез келген жағдайда минерализация кезінде органикалық заттар топырақ ерітіндісінде ауыр металдардың мөлшерін төмендетеді.

Топырақ токсинділігін төмендету әдісі және топырақ құнарлылығын арттыру нәтижелері.

Кесте 2 Радиоактивті элементтермен ластанған топырақтың ремидиациясы

Тәжірибе нұсқасы

Бутондау кезеңінде

Өңдеуден кейін

1-ші жылдың вегетация кезеңінен кейін

Екінші жылы

% радиацияның төмендеуі

Шөптерді еккенге дейін (бақылау)

1,82

1,66

1,42

1,28

-

Көпжылдық шөптесін өсімдіктерді егу

1,64

1,48

1,36

1,16

9,1

Көпжылдық бұршақ тәрізділерді егу

1,46

1,32

1,26

1,14

11,0

Көпжылдық бұршақ тәрізділерді егу + аланит

0,92

0,84

0,78

0,72

43,8

Бутондау кезеңінде жасыл массаны өңдеу

0,78

0,64

0,62

0,58

54,7

Жапырақтардың орган и калы қ қалдықтарының орналасуы + аланит

0,66

0,58

0,52

0,48

62,5

Келтірілген мәліметтер бір жылдың ішінде радиация мөлшерін тиісті концентрацияға дейін түсіруге болатындығын көрсетіп отыр (0,48 мкЗ/сағ), барлық агро тәсілдерден кейін радиация 62,5 % дейін төмендеген. Сәйкесінше ұсынылатын агро тәсіл өсімдіктердің қалдықтарын өңдеу арқылы радиацияны төмендетуді ұсынады және жылдық егістіктерге цеолиттен тұратын аланиттерді енгізуді де қарастырады.

Ластанған топырақтарды тазалау бұршақ тұқымдас өсімдіктерді көптеп отырғызу арқылы да мүмкін екендігін тәжірибе арқылы дәлелденген.

ПАБК рапероген түрінде белгілі, клеткалардағы қалпына келтіру үдерісін жүзеге асыратын генетикалық маңызды қосылыс түрінде белгілі. Фолий қышқылы синтезіне қатысады, байланыстырушы ұлпадағы зат алмасуды реттейді. Осы зерттеу жағдайында топырақтың зақымдалған микрофлорасының зақымдалған бөлігін қалпына келтіріп ПАБК әсерін тигізеді.

ПАБК дәрумені түссіз крисгалды зат, оны микроорганизмдердің өсу факторы ретінде қолданады. Ферменттермен байланыса отырып, ол ферменттелген катализ энергиясын жоғарылатып онтогенездің белгілі бір кезеңдеріне де әсерін тигізеді. Осылайша генотипке қсымша икемділік, өнімділік және қарсы тұра алу сияқгы қасиеттер береді. Жерді тірілтуде, оның құнарлы қабатын (гумус) қалпына келтіруде симбиотикалық микроорганизмдер қауымдастығынан жасалған биокомпастарды пайдаланған дұрыс. «Тірі жүйелер» технологиясын қолдану топырақтың табиғи құнарлылығын қалпына келтіріп ғана қоймай оның адамзат шаруашылықта пайдаланғаннан кейінгі қалыптастыру жұмыстарын да жүзеге асырады. Байкал ЭМ 1 биопрепараты физиологиялық бірлескен тұрақты және өзара байланыса алатын микроорганизмдер топтарынан тұрады, олартіршілікке күш қуат беретін регенерация үдерісіне қатысады.

Байкал - ЭМ-1 - микробиологиялық тыңайытқышы бұл сулы ерітінді, сүт қышқылы және фотосинтездеуші бактериялар консорциумынан тұрады, олар атомосфералық азотты, ашытқы саңырауқұлақтарын, тірі организмдер үшін маңызды белсенді биологиялық өнімдерді анықтаушы болып табылады.

Байкал - ЭМ-1 препаратының басқа осындай микробиологиялық препараттарынан айырмашылығы оның көп компонентті болуы, және де ол адам денсаулығы, жануарлар мен топырақтың тірі микрофлорасы үшін қауіпсіз болып келеді. Бұл препаратты қолдану топырақтың табиғи құнарлылығына қатысты мәселелерді шешуге мүмкіндік береді. Байкал - ЭМ- 1 топырақтың 60-80 см тереңдігіне дейін ауа мен судың өтуін қамтамасыз етеді. Осылайша қоршаған ортаның ластануын болдырмайды. Токсинді топыраққа биопрепаратты енгізу арқылы 2- 3 аптаның ішінде гумус түзілу бірнеше есеге артатындығы бақыланды. Микроорганизмдер стимуляциясы үшін ерітіндіге тәтті заттар да қосады, мысалы қант. Топырақ құнарлылығы артқаннан кейін амаранта культуралары егіледі, олар топырақ токсинділігіне тұрақты болып келеді және ауыр металдарды сіңіре білетін сорбциялық қасиетке ие болып келеді. Бұтақ жару кезеңінде осы концентрациямен екінші рет суару жүргізіледі, ол кезде мұнаймен ластанудан тазарту қосымша жүреді.

Кесте 3

Мұнаймен ластанған жерлердің редими

циациясы

Тәжірибелер нұсқалары

Мұнай кон центра циясы, г/кг

Мұнайдың төмендеуі, %

Көмірсулар мг/кг

Бақылау (суландырылмай)

66,4

-

2680

Cy ерітіндісіне құю ПАБК, 0,1- 0,2 %

57,0

14,2

1812

Байкал - ЭМ-1 (без стевии) сулы ерітінді құю

48,2

27,5

1620

ПАБК ерітіндісін құю + стевия + Байкал - ЭМ-1

36,8

44,1

860

Бұтақтану кезеңінде амаранта егу

42,5

36,0

1180

Ұсынылғаны

24,8

62,7

362

Алынған мәліметтерді талдай отырып, мұнаймен ластанған топырақты суландыру және Байкал - ЭМ-1 биопрепаратын енгізу топырақтың құрамындағы мұнай көмірсуларын төмендейтіндігін байқауға болады. Аланит саздары құрамындағы цеолиттердің арқасында радионуклеидтермен ластанған топырақтардың құрамындағы ауыр металдар мөлшерін 2-3 есеге азайтуға болады. Мұнаймен ластанған жерлерді реабилациялау амараета өсімдігін егу арқылы жүзеге асыруға болады, содан кейін бұршақ тұқымдас өсімдіктер де араластырып отырғызуға болады. Мұнаймен ластанған жерлерде ремидиация әдісінің ең тиімді жолы парааминобензоидты қышқылдарды пайдалану 0,2 % ерітіндісін. Өсімдік қалдықтарын пайдалану: жүгері қабыршақтары, күнбағыстың себектері және спирт өндірісінің құрамында цеолиттері бар балшықтарын қолдану кезінде топырақтың қышқылдылығы анағұрлым төмендеп, құнарлылығы артатындығы бақыланған.

 

Әдебиеттер тізімі:

  1. Бекузарова С.А., Ханиева И.М., Азубеков Л.Х. Фиторемедиация токсических почв // Успехи современного естествознания. - 2018. - № 12-2. - С. 345-352; URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37019 (дата обращения: 08.04.2020).
  2. Минеральной и биологический азот в земледелий СССР. - M .: Наука 1986. - С. 31-34.
  3. Мишустин Е.Н. Ассоциация почвенных микроорганизмов. - M.: Наука , 1975. - С. 276
  4. Общая и чистая вирусология .- M.: Медицина, 1982.- Т. - С.129-131
  5. Пяткин К.Д., Кривошеин Ю.С Микробиология .-M.: Медицина , 1980. - С.22-23
  6. Стейнер P., Эдельберг Э., Ингрем Дж. Мир микробов. М: Мир, 1979 Т. - С. 1-3
  7. Рахимбаев И.P., Колумбаева С.Ж. и т.д. Культура клеток и клеточная инженерия растений. Алмата, 1993. - С.47-48
Жыл: 2020
Қала: Атырау
Категория: Экология