Восстановление почв, загрязненных тяжелыми металлами, методом фиторемедиации

Abstract

Большие площади земель во многих странах подвержены загрязнению как органическими, так и неорганическими веществами. Органические загрязнители имеют в основном антропогенное происхождение и попадают в окружающую среду при аварийном разливе топлива, проведении военных операций, ведении сельского хозяйства и промышленной деятельности. Неорганические загрязняющие вещества встречаются в виде природных элементов в земной коре. Неорганические загрязняющие вещества могут быть необходимыми для растений макроэлементами, такими как нитраты и фосфаты, микроэлементами, такими как хром (Cr), медь (Cu), железо (Fe), марганец (Mn), молибден (Мо), никель (Ni), цинк (Zn); элементами, физиологическая роль которых для растений не определена, такие как мышьяк (As), кадмий (Cd), кобальт (Со), ртуть (Hg), свинец (Pb), ванадий (V) и т. д. В настоящее время предприняты все меры для поиска менее загрязняющих окружающую среду и экономически эффективных экологически чистых технологий. В связи с этим в последние годы технология фиторемедиации может рассматриваться как эффективная, менее затратная альтернатива общепринятым рекультивационным технологиям восстановления окружающей среды, загрязненной широким спектром токсичных и вредных веществ. Современные технологии восстановления почв, загрязненных такими тяжелыми металлами, как Cd, Cr, Ni, Со, Mn, Hg и As и т. д., используют сорбционные свойства растений. В развивающихся странах очищенные и неочищенные сточные воды обычно используются для орошения сельскохозяйственных угодий, что приводит к накоплению в почвах тяжелых металлов, что негативно сказывается на качестве пахотных земель. Сорбция тяжелых металлов из загрязненных участков почвы с помощью зеленых технологий является приемлемым подходом. Эффективность процесса сорбции ионов тяжелых металлов зависит от вида растений, которые способны накапливать высокие концентрации металла в их надземной части без каких-либо видимых признаков угнетения ростовых показателей. Эти растения называют гипераккумуляторами, а явление – гипераккумуляцией. Около 500 видов растений являются гипераккумуляторами. Фиторемедиация является экологически стабильной и экономически эффективной зеленой стратегией в отличие от традиционных очистных технологий, которые часто требуют больших инвестиций, огромных затрат энергии и труда. Ее можно рассматривать в качестве долгосрочной перспективы рекультивации загрязненных земель. Сорбция металлов зависит от видовой специфики растений, химической характеристики металлов и характеристики почвы. Проведенные исследования показали, что представители растений-гипераккумуляторов принадлежат к различным семействам, таким как Asteraceae, Brassicaceae, Cunouniaceae, Fabaceae, Flacourtiaceae, Lamiaceae, Poaceae, Violaceae, Amaranthaceae, Boraginaceae и т. д. Технология фиторемедиации имеет такие преимущества, как высокая экономическая эффективность, экологичность, эстетичность, применима к широкому спектру тяжелых металлов. Недостатками фиторемедиации являются: наличие комплекса нескольких типов тяжелых металлов и органических загрязнителей могут представить сложность в накоплении; климатические и гидрологические условия могут ограничить рост растений, используемых для рекультивации; это длительный процесс, который может занять несколько лет, и он применим только к верхним слоям почвы; накопленная растениями биомасса может превратиться в опасные отходы, для которых будет необходима надлежащая утилизация. Проростки Ageratum houstonianum cv. Bule Lagoon, Alyssum maritimum Lam., Brassica napus L., Cosmos sulphureus Cav., Linum usitatissimum L., Atriplex hortense L. благодаря устойчивости к условиям металлопрессинга и интенсивному уровню накопления биомассы обладают высокой сорбционной способностью, что дает возможность рекомендовать данные виды к использованию в технологии восстановления почв, загрязненных ионами тяжелых металлов.