Комплексная оценка фиторемедиационной способности ряда сельскохозяйственных культур для восстановления загрязненных тяжелыми металлами почв

Людмила Павловна Лосева; Татьяна Константиновна Крупская; Сергей Николаевич Анучин; Славамир Степанович Ануфрик

Людмила Павловна Лосева Гродненский государственный университет имени Янки Купалы
Татьяна Константиновна Крупская Гродненский государственный университет имени Янки Купалы
Сергей Николаевич Анучин Гродненский государственный университет имени Янки Купалы
Славамир Степанович Ануфрик Гродненский государственный университет имени Янки Купалы

Аннотация

Использован метод рентгенофлуоресцентного анализа (РФА), позволяющий анализировать содержание химических элементов (от серы до урана) в образцах различной природы (почвы, растений), без сложной и длительной пробоподготовки. Составлены модельные системы по тяжелым металлам (ТМ) «почва − свинец», «почва − кадмий», «почва − кадмий − свинец» в пределах 1 ПДК и 2−3 ПДК для выращивания рапса и льна, определены валовые концентрации биоэлементов. Предлагается один из вариантов удаления тяжелых металлов из загрязненных почв, контроля экологической безопасности почвенного покрова и определения фиторемедиационной способности сельскохозяйственных культур. Дана количественная оценка содержания микро- и макроэлементов в дерново-подзолистой почве и в модельных композициях. Проведены стендовые исследования по выращиванию ярового рапса и льна на предложенных смесях. Показано, что определенные концентрации кадмия и свинца оказывают различное влияние на всхожесть семян и динамику роста растений. Следует отметить, что увеличение концентрации тяжелых металлов в почве снижает процент всхожести семян, при этом на чистой дерново-подзолистой почве она самая высокая – 80 %. Проведена оценка степени экологической безопасности почв до и после выращивания технического рапса и льна, что в некоторых случаях позволило снизить суммарный показатель загрязнения почвы в 3,1 раза. При выращивании технических культур металлы интенсивно поглощаются и в значительной степени накапливаются в надземных органах растений, поэтому после уборки фитомассы значительно снижается уровень опасности загрязнения почвы. Таким образом, вынос химических элементов из почвы с техническими культурами способствует ее самоочищению. Полученные результаты исследования дадут возможность расширить спектр оптимальных культур для фиторемедиации
почв, загрязненных свинцом и кадмием.

Биографии авторов

Людмила Павловна Лосева, Гродненский государственный университет имени Янки Купалы

кандидат химических наук; ведущий научный сотрудник

Татьяна Константиновна Крупская, Гродненский государственный университет имени Янки Купалы

старший преподаватель кафедры теоретической физики и теплотехники

Сергей Николаевич Анучин, Гродненский государственный университет имени Янки Купалы

заведующий лабораториями кафедры теоретической физики и теплотехники

Славамир Степанович Ануфрик, Гродненский государственный университет имени Янки Купалы

доктор физико-математических наук, профессор; профессор кафедры теоретической физики и теплотехники

Литература

Buravtsev VN, Krylova NP. Modern technological schemes of phytoremediation of the contaminated soils. Plant Biology Series. Agricultural biology. 2005;5:67–75.
Mineev VG, Alekseev AA, Grishina TA. Heavy metals and the environment under the conditions of current chemization. Communication 2 Lead, Agricultural Chemistry. 1982;9:126–140.
Mineev VG, Valitova AR, Bolsheva TL, Kizhalkin GSh. Phytoremediation effect of various cultures. Fertility. 2006;1:34–36.
Chernykh NA. Change in the content of a number of chemical elements in plants under the influence of various amounts of heavy metals in the soil. Agrochemistry.1991;3:68–76.
Chernykh NA. Patterns of behavior of heavy metals in a soil-plant system under different anthropogenic load. Moscow: Publishing House of the D. N. Pryanishnikov All-Russian Scientific Research Institute of Fertilizers and Agricultural Soil Science; 1995.
Chernykh NA, Milashchenko NZ, Ladonin VF. Ecotoxicological aspects of soil pollution with heavy metals. Moscow: Agroconsult Publishing House; 1999.
Chernykh NA, Ovcharenko MM, Popovicheva LL, Chernykh IN. Techniques for reducing the phytotoxicity of heavy metals. Agrochemistry. 1995;9:101–107.
Chernykh NA, Chernykh IN. On the quality of crop products at different levels of soil pollution with heavy metals. Agrochemistry. 1995;5:97–101.
Pokrovskaya SF. Soil pollution by heavy metals and its effect on agricultural production. Moscow: Publishing House of the All-Union Research Institute of Information and Technical and Economic Research of the Agro-Industrial Complex; 1986.
Brooks RR. Plant that hyperaccumulate heavy metals (their role in phytoremediation, microbiology, archaeology, mineral exploration and phytomining). Wallingford: CAB International; 1998.
Andreeva IV, Baybekov RF, Ganzhara NF, Zlobin MV. Determination of the phytoremediation potential of wild-growing and cultivated plants. In: Proceedings of the International Academy of Agricultural Education. 2009;8:8–12.
Andreeva IV, Zlobina MV. (2009). Study of the phytoremediation potential of ornamental and agricultural crops. In: Contribution of young scientists to the development of innovations in agricultural science. Collection of articles of the international scientific conference of young scientists and specialists. Moscow; [publisher unknown]; 2009. p. 125–132.
Andreeva IV, Zlobina MV, Baybekov RF, Ganzhara NF. Phytoremediation ability of wild and cultivated plants. Bulletin of the Timiryazev Agricultural Academy. 2010;1:8–17.
Cosio C. Phytoextraction of heavy metal by hyperaccumulating and non hyperaccumulating plants: comparison of cadmium uptake and storage mechanisms in the plants. Champagne: EPFL; 2004.
Andreeva IV, Baybekov RF, Zlobina MV. Phytoremediation of the soils contaminated with heavy metals. Environmental Engineering. 2009;5:5–11.
Andreeva IV, Baybekov RF, Zlobin MV. Study of the parameters of the accumulation of heavy metals by cultivated and ornamental plants during complex soil pollution for phytoremediation. In: Collection of articles Reports of the Timiryazev Agricultural Academy. Moscow; [publisher unknown]; 2010. Part 1. p. 661–663.
Koshkin EI, Andreeva IV, Vagun IV. Production process and phytoremediation potential of colza plants at various levels of the pollution of the sod-podzolic soil with heavy metals. Agrochemistry. 2010;12:52–57.
Zlobin MV, Andreeva IV, Voloskova DE. Search for phytoremediation plants by setting vegetative experiments. In: Collection of articles Reports of the Timiryazev Agricultural Academy. Moscow; [publisher unknown]; 2010. Part 1. p. 669–671.
Baybekov RF, Ganzhara NF, Zlobina MV. Phytoremediation ability of cultivated and ornamental plants in the complex pollution of soils with heavy metals. Fertility. 2010;5:42–43.
Ufimtseva MD, Terekhina NV. Phytoindication of the ecological state of the urban geosystems of St. Petersburg. Saint Petersburg: Publishing House Science; 2005. Russian.
Fitz WJ, Wenzel WW. Arsenic transformation in the soil- rhizosphere-plant system, fundamentals and potential application of phytoremediation. Journal of Biotechnology. 2002; 99:259–278.
Shaganov IA. Colza field in Belarus: a practical guide for the development of intensive technology for the cultivation of winter colza on oilseeds. Minsk: Equinox Publishing House; 2008.
Ivashkevich OA, Kabo GYa, Blokhin AV, Simirsky VV, Lugovik YuN. Prospects for the use of agricultural crops for fuel production in the Republic of Belarus. Bulletin of BSU. Series. Chemistry, Biology. Geography. 2009;1:4–12.