WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

В работе также изучена миграционная способность ТМ в системе «почва-растение» при одновременном присутствии токсикантов в почве. Зависимости изменения коэффициента биологического поглощения свинца и кадмия растениями, выращенными на почвах, загрязнённых только одним металлом (4ПДКп) и металлами при их совместном присутствии в почве на уровне 4ПДКп представлены на рис. 2, 3. Установлено, что степень извлечения свинца исследуемыми растениями снижается при внесении в почву кадмия, что, по-видимому, связано с доминирующей способностью кадмия подавлять процесс роста и развития растений.

Рис. 2. Зависимость коэффициента биологического поглощения свинца от

вида исследуемых растений.

Рис. 3. Зависимость коэффициента биологического поглощения кадмия от

вида исследуемых растений.

Коэффициент биологического поглощения кадмия овсом и горчицей, выращенных на почвах, загрязнённых не только кадмием, но и свинцом, значительно превышает степень извлечения кадмия этими же растениями, выращенными на почве, загрязнённой только кадмием. Это, вероятно, происходит за счет увеличения концентрационного градиента, способствующего переходу большего количества кадмия в растения (высаливающий эффект).

При уровне загрязнения почв на уровне 4 ПДКп соединения свинца и кадмия в большей степени извлекаются овсом и горчицей; аналогичная тенденция наблюдается и при раздельном присутствии свинца и кадмия в почве (см. табл.2).

В ходе исследования была изучена закономерность распределения свинца и кадмия в корнях и надземной части растений. Для оценки характера распределения металлов в различных частях растений введен показатель – степень накопления свинца и кадмия в надземной части растения и его корнях. На рис.4 приведены значения данного показателя для овса, выращенного на почвах, загрязненных свинцом и кадмием при совместном и раздельном присутствии и уровне загрязнения 4 ПДКп.

Рис. 4. Изменения степени накопления ТМ корнем и надземной частью овса:

1 – свинец 4 ПДКп; 2 –Pb в присутствии Cd по 4 ПДКп; 3 – кадмий 4 ПДКп; 4 – кадмий в присутствии свинца по 4 ПДКп.

Соединения свинца при его раздельном присутствии, в основном, накапливаются в надземной части овса, а в присутствии кадмия – равномерно в корне и надземной части. Соединения же кадмия, как при раздельном, так и при совместном присутствии со свинцом, концентрируются, в основном, в надземной части, однако, при раздельном присутствии кадмия его концентрирование в надземной части существеннее. Данный факт, очевидно, связан с тем, что при загрязнении почвы на уровне 4 ПДКп защитная роль корневой части растений практически исчерпана, и металлы с питательным раствором проникают в надземные органы исследуемых растений.

В работе было изучено влияние изменения механического состава искусственно приготовленной почвы на эффективность фитоэкстракции свинца и кадмия выбранными ранее растениями (см. табл. 3). В этом случае эксперимент проводили в естественных условиях. Доля подвижных форм Pb и Cd в их валовом содержании в исследуемой почве составило соответственно: для тяжелого суглинка – 28% и 47,5 %, для среднего суглинка – 40% и 52 %, для легкого суглинка – 62% и 75 %. При этом валовое содержание свинца и кадмия в исследуемой почве не превышало ПДКп для каждого металла.

Данные по изменению фитотоксического эффекта в этом случае приведены на рис.5. Установлено, что наиболее устойчивыми к воздействию свинца и кадмия и в большей степени аккумулирующими их в своей биомассе являются растения, произрастающие на почвах легкого состава. Степень поглощения ТМ возрастает по сравнению с аналогичными исследованиями в лабораторных условиях, что, очевидно, связано с обеспечением более благоприятных (в основном, инсоляционных) условий роста и развития растений, а также с соответствием естественному биологическому циклу.

Третий раздел посвящен изучению в лабораторных условиях возможности интенсификации процесса фитоэкстракции свинца и кадмия за счет введения в почву активирующей добавки - янтарной кислоты (ЯК):

(2)

ЯК относится к физиологически активным веществам и используется на практике в качестве биостимулятора роста растительной продукции в сельском хозяйстве.

Таблица 3.

Показатели качества почв различного механического состава, используемых для проведения эксперимента в естественных условиях

Определяемый показатель

Единицы измерения

Значение

Тяжелый суглинок

Средний суглинок

Легкий суглинок

1

Содержание физической глины (частиц < 0,01 мм)

%

45 49

30 33

21 25

2

Актуальная кислотность

(рН водной вытяжки)

ед. рН

7,0 7,2

6,4 6,8

6,5 6,7

3

Обменная кислотность (общая)

мг-экв на 100г почвы

0,30 0,40

0,10 0,20

0,08 ± 0,06

4

Обменная кислотность (обусловленная ионами водорода)

мг-экв на 100г почвы

0,15 0,30

0,07 0,09

0,06 0,07

5

Обменная кислотность (содержание алюминия)

мг-экв на 100г почвы

0,10 0,15

0,01 0,03

0,01 0,02

6

Гидролитическая кислотность

мг-экв на 100г почвы

6 8

5 7

5 7

7

Сумма обменных оснований

мг-экв на 100 г почвы

9 11

17 21

36 40

8

Гумус

%

3 4

5 6

6 7

9

Емкость катионного обмена

мг-экв на 100 г почвы

16 19

23 26

42 48

10

Степень насыщенности основаниями

%

57 60

73 77

85 90

11

Валовое содержание Сd

мг/кг

0,07 0,09

0,05 0,07

0,03 0,05

12

Концентрация подвижной формы Сd

мг/кг

0,030 0,041

0,016 0,020

0,035 0,040

13

Валовое содержание Pb

мг/кг

7,2 7,5

6,4 6,8

6,1 6,4

14

Концентрация подвижной формы Pb

мг/кг

2,0 2,5

2,6 3,0

3,7 4,2

Рис. 5. Изменения фитотоксического эффекта, оказываемого свинцом и кадмием, на растения, выращенные на почвах различного механического состава.

Наиболее вероятным механизмом поступления свинца и кадмия в растения является механизм, представленный следующей схемой:

MeО + Н+

Ме2+

Образование нерастворимых соединений

MeСО3, Ме3(РО4)2, МеSO4 и др.

Адсорбция на глинистых минералах

Комплексообразование с гумусовыми кислотами

(3)

Ме2+

почвенный раствор

растения

Свинец и кадмий образуют с ЯК достаточно прочные водорастворимые комплексы типа:

{Me(H2O)4(OOC(CH2)2COO)}n (4)

Катионы Me2+ шестикоординированы и образуют с молекулами H2O и дианионом ЯК олигомерную цепочечную структуру. В лабораторный условиях выращивали овес, салат и горчицу на почвах, в которые вводили постоянное количество ТМ (на уровне 4 ПДКп) и различное количество ЯК при мольном соотношении ТМ:ЯК, равном 1:0,5, 1:1, 1:2, 1:5.

Проведенный анализ весовых характеристик биомассы растений показал, что внесение в почву ЯК повышает устойчивость растений к воздействию ТМ. В принципе, это может быть следствием как образования в почве малоподвижных (большого размера) форм свинца и кадмия за счет процессов комплексообразования ТМ с ЯК, так и усиления за счет биостимулирующих свойств ЯК ответных защитных реакций растений на токсическое действие металлов, так и одновременного действия первых двух механизмов. Для установления вклада того или иного механизма активирующего действия ЯК на процесс фитоэкстракции ТМ исследовали зависимости изменения показателя фитотоксичности, представленные на рис. 6, 7.

Рис. 6. Изменения показателя фитотоксичности свинца относительно пробы с добавлением ЯК, но без внесения ТМ:

1 – свинец; 2 –свинец и ЯК в соотношении 1:0,5; 3 – свинец и ЯК в соотношении 1:1; 4 – свинец и ЯК в соотношении 1:2; 5 – свинец и ЯК в соотношении 1:5.

Рис. 7. Изменения показателя фитотоксичности кадмия относительно пробы с добавлением ЯК, но без внесения ТМ:

1 – кадмий; 2 – кадмий и ЯК в соотношении 1:0,5; 3 – кадмий и ЯК в соотношении 1:1; 4 – кадмий и ЯК в соотношении 1:2; 5 – кадмий и ЯК в соотношении 1:5.

Анализ экспериментальных данных показал, что содержание свинца и кадмия в растениях в присутствии ЯК, выше, чем в растениях, выращенных на почвах без ее добавления. Следовательно, можно предположить, что существенный вклад в интенсификацию процесса фитоэкстракции вносит процесс детоксикации (иммобилизации) ТМ в организме растения под действием ЯК. Установлено, что наиболее устойчивыми к воздействию ТМ и способными к их аккумуляции в своей биомассе становятся растения при начальном мольном соотношении ТМ и ЯК 1:1. Из данных рис. 6 и 7 видно, что дальнейшее повышение концентрации ЯК в почве нецелесообразно.

Нами изучено влияние внесения в почву постоянного количества кадмия (на уровне 4ПДКп) на устойчивость растений при их выращивании на почве, содержащей постоянное количество свинца (на уровне 4ПДКп) при его различных мольных соотношениях с ЯК. Зависимость изменения коэффициента биологического поглощения ТМ овсом, выращенным на почве, загрязненной свинцом и кадмием при их раздельном и совместном присутствии с добавлением ЯК, приведена на рис.8.

Рис. 8. Изменения коэффициента биологического поглощения свинца и кадмия овсом, выращенным на почве при внесении:

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»