Практические аспекты ремедиационных технологи: очистка и утилизация

Технические аспекты применения декоративных культур в целях ремедиации городских почв

В городских условиях очистка почв с использованием сельскохозяйственных культур не представляется возможной. Поэтому есть необходимость применять декоративные виды растений, например, бархатцы и амарант. Известным способом очистки почв урбанизированных территорий от загрязнений тяжелыми металлами путем выращивания на загрязненных почвах растений- ремедиаторов с последующим их удалением является способ разработанный Н.П. Неведровым с соавторами. Согласно изобретению (Патент РФ №2583696, 2016) почву предварительно подкисляют внесением в нее компоста жомодефе- ката при дозе внесения 10-20 т/га, в качестве фиторемедиаторов применяют растения бархатцев и амаранта, в фазу зацветания надземную фитомассу растений амаранта удаляют и переносят на сельскохозяйственные угодья, испытывающие нехватку эссенциальных микроэлементов цинка и меди. При этом бархатцы высаживают по периметру клумбы, а амарант высаживают в центре клумбы.

Осенью в загрязненные почвы заделывается компост жомодефеката с учетом дозы внесения 10-20 т/га. Заделка осуществляется с целью достижения оптимальной реакции среды (5,5 < pH > 7), которая приводит к мобилизации меди и цинка в почвах и увеличивает их доступность для растений-ремедиаторов (Рисунки 6.1, 6.2).

Распределение гидроксокомгшексов Zn(Il) в зависимости от кислотности среды. 1 - Zn2+; 2 - ZnOH+; 3 - Zn(OH)2; 4 - [Zn(OH)3]-

Рис. 6.1. Распределение гидроксокомгшексов Zn(Il) в зависимости от кислотности среды. 1 - Zn2+; 2 - ZnOH+; 3 - Zn(OH)2; 4 - [Zn(OH)3]-

Распределение гидроксокомплексов Cu(II) в зависимости от кислотности среды

Рис. 6.2. Распределение гидроксокомплексов Cu(II) в зависимости от кислотности среды.

1 - Си2+; 2 - CuOH+; 3 - Cu(OH)2; 4 - [Cu(OH)3]-

Фитоэкстрагирующий потенциал амаранта и бархатцев исследовался неоднократно. Ученые отмечали довольно высокую аккумулирующую способность этих растений (Васильева, 2014; Гальченко и др., 2015).

Растения амаранта Amaranthuscandatus (L.) достигают 2-3 м высоты, с толщиной стебля 8-10см, масса растения до 30кг. Однолетнее (как правило), однодомное растение семейства амарантовых. На почвах с валовым содержанием цинка от 200 до 1000 мг/кг, для амаранта характерны коэффициенты биологического поглощения (КБП) и транслокационные коэффициенты (ТК) больше единицы (КБП=1,18-1,40 ТК= 1,02-2,27). Максимальные абсолютные показатели содержания цинка на таких почвах, как в надземных органах, так и в корнях, отмеченные у растений амаранта - 820,7 и 1118,5 мг/кг воздушно-сухой массы соответственно. Максимальное накопление меди отмечалось при дозе загрязнения почвы 5 ПДК (Таблица 6.1). Транслокационный коэффициент меди у растений близок к единице. Амарант, как культура С4 типа имеет фотосинтетические особенности, которые позволяют ему в течение короткого времени при наличии необходимого питания набирать большую фитомассу, до 2000ц/га. При такой урожайности и аккумуляционной способности по отношению к цинку и меди амарант обладает колоссальным выносом тяжелых металлов из почвы.

Бархатцы - декоративный вид многолетних и однолетних растений семейства астровых. Бархатцы прямостоячие Tageteserecta(L.) - стебли - прямостоячие, разветвлённые, образуют компактный или раскидистый куст высотой от 20 до 120 см.

Результаты проведенных экспериментов показали, что бархатцы способны накапливать в побегах до 679 мг/кг цинка и 88 мг/кг меди (Таблица 6.1). Отмечен рост биологического выноса при увеличении концентраций токсикантов в почве.

Важным моментом изобретения является своевременный укос побегов амаранта, скашивать растения нужно до цветения и обсеменения, чтобы избежать попадания семян на сельскохозяйственные угодья. Удаление надземной биомассы бархатцев производят в конце вегетационного периода.

Технология высадки бархатцев по периметру клумбы, а амаранта в центре придает очищаемому объекту эстетический вид и способствует увеличению выноса тяжелых металлов побегами амаранта, за счет его высокой вегетационной способности и многократного воспроизведения фитомассы в течение полевого сезона (Рисунок 6.3).

Схема посадки растений-ремедиаторов на загрязненных городских клумбах 1 - Площадь посадки амаранта; 2- защитная полоса; 3 - ряды посадки бархатцев (указаны линиями по периметру)

Рис. 6.3. Схема посадки растений-ремедиаторов на загрязненных городских клумбах 1 - Площадь посадки амаранта; 2- защитная полоса; 3 - ряды посадки бархатцев (указаны линиями по периметру)

Способ осуществляют следующим образом.

Опыты проводились на территории Курского района. Весной высаживали растения амаранта и бархатцев согласно разработанной схеме посадки (Рисунок 6.3). Растения амаранта во время зацветания, примерно один раз в месяц, скашивались и удалялись с клумбы. Площадь посадки амаранта и ряды посадки бархатцев отделяли защитной полосой шириной 40 см. С целью предупреждения разрастания амаранта за пределы площади для его выращивания защитную полосу пропалывали один раз в две недели. Бархатцы скашивали в конце вегетационного сезона. Полученная, в течение всего вегетационного сезона фитомасса амаранта и бархатцев измельчалась и вывозилась на сельскозяйственные поля, испытывающие нехватку цинка и меди.

Полученные результаты в ходе выполнения эксперимента в полевых условиях убедительно доказывают, что бархатцы и амарант могут быть отнесены к растениям - ремедиаторам цинка и меди. В почвах с различным уровнем загрязнения коэффициент биологического поглощения цинка у амаранта больше единицы.

Таблица 6.1

Влияние возрастающих концентраций тяжелых металлов на их аккумуляцию и биологический вынос растениями

Доза загрязнения

Содержание

Содержание

Растение

почвы, ПДК ва-

Zn в побегах, мг/кг

Си в побегах, мг/кг

ловых форм

Биологический вы-

Биологический

нос Zn, кг/га

вынос Си, кг/га

1 пдк

156

34

Amaranthuscandatus (L)

4,2

0,4

Доза загрязнения

Содержание

Содержание

Растение

почвы, ПДК ва-

Zn в побегах, мг/кг

Си в побегах, мг/кг

ловых форм

Биологический вы-

Биологический

нос Zn, кг/га

вынос Си, кг/га

2 ПДК

298

57

6,7

0,9

5 ПДК

820

93

10,1

1,7

1 пдк

136

21

Tageteserecta (L.)

3,5

0,3

2 ПДК

272

39

5,4

0,7

5 ПДК

679

88

8,2

1,3

ПДК Zn (в.ф.) - 100 мг/кг, Си (в.ф.) - 55 мг/кг (ГН 2.1.7.2041-06)

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >