CC BY
66Исследование влияния ионов тяжелых металлов на Ряску малую
см о см
сч
О!
о ш т
X
<
т О X X
Шугуров Павел Валерьевич,
ведущий инженер по охране окружающей среды Хабаровский филиал АО «Политметалл УК», shugurovpv@hbr.polymetal.ru
Тищенко Виктор Павлович,
канд. техн. наук, доц., доцент кафедры экологии, ресурсополь-зования и безопасности жизнедеятельности, Тихоокеанский государственный университет, 004002@pnu.edu.ru
Мищенко Ольга Алексеевна,
канд. техн. наук, доц., доцент кафедры экологии, ресурсополь-зования и безопасности жизнедеятельности Тихоокеанский государственный университет, 004907@pnu.edu.ru
В статье приведены результаты совместных экспериментальных исследований, проводимые сотрудниками Токийского университета сельского хозяйства и технологий (Япония) и сотрудниками Тихоокеанского государственного университета (Россия) на предмет изучения аккумулирующей способности Ряски малой. В представленной работе был проведен анализ и построена математическая модель процесса сорбции Ряски малой ионами цинка. В качестве объекта исследования был выбран цинк, поскольку качественный анализ состава тяжелых металлов в шламонакопителе сточных вод ряда предприятий Хабаровского края показал наличие в большей степени с превышением ПДК почв именно цинка. Результат проведенного эксперимента выявил влияние ионов тяжелых металлов, присутствующих в воде, на жизнедеятельность растений (изменение цвета, репродукционной способности) и показал возможность применение Ряски малой в качестве фиторемедиатора и индикатора содержания ионов тяжелых металлов. Ключевые слова: растение, биомасса, экологический фактор, ионы тяжелых металлов, сорбционная скорость, эксперимент, фитоиндикатор, жизнедеятельность
Введение. В Хабаровском крае в наследие былого функционирования промышленных предприятий остались объекты накопленного ущерба, оказывающие негативное воздействие на окружающую среду. Одним из таких унаследованных объектов высокой потенциальной экологической опасности является шламонакопитель нерастворимых в воде отходов металлообрабатывающего завода АО «Амурмаш». За период эксплуатации (19831995 гг.) в шламонакопителе накопилось более 126 тыс. м3 токсичных шламов [1], содержащих тяжелые металлы (ТМ), которые по превышению ПДК почв располагаются в виде следующего ряда Мп < Си < Сг < N < 2п .
Несмотря на буферную канаву, предусмотрительно расположенную в самом уязвимом месте дамбы, ограждающей шламонакопитель, в которой отстаиваются и фильтруются поверхностные воды, перетекающие в период сезонных дождей через гребень дамбы и поступающие далее в отстойник Амурского ЦКК. Интенсивность стока в период наблюдения составляла 10-12 литров в час [1].
Строение электронных оболочек атомов обуславливает свободным гидратированным ионам ТМ высокую биохимическую и физиологическую активность в водных средах, склонность к образованию с неорганическими и органическими соединениями гидроксокомплексов различного строения, хорошо усваиваемых гидробионтами различных трофических уровней.
В отличие от органических загрязнителей, разлагающих со временем, длительно сохраняющие биологическую активность соединения ТМ в процессе взаимодействия с организмами различных трофических уровней перераспределяются между различными компонентами водных систем и избирательно аккумулируются в определенных тканях и органах различных биоструктур. Для описания влияния соединений ТМ на биоструктуры и их ответных реакций наиболее подходит принцип «доза -эффект», сформулированный на основании математического описания зависимости эффекта от дозы и продолжительности действия поллюанта [2], а именно:
- в небольших количествах это биологически важные соединения, «элементы жизни» - неотъемлемые компоненты витаминов, гормонов и ферментов, выполняющих стимулирующие и регулирующие нормальное течение биохимических реакций и метаболических процессов;
- более высокие дозы ТМ и их соединений вызывают ингибирующий эффект - нарушение молекулярных механизмов биохимических реакций и последовательно проявляющиеся деструктивные тенденции на различных уровнях структурно-функциональной организации биоструктур.
Токсическое действие усугубляется способностью ТМ вступать в физико-химическое взаимодействие с биохимическими компонентами белковых структур
клетки с образованием стабильных и устойчивых к разрушению в течение длительного времени соединений с концевыми сульфгидрильными (тиоловыми) группами макромолекул. Избирательно включаясь в метаболические циклы и связывая сульфгидрильные группы (активные центры многих ферментов), блокируя функциональные группы и вытесняя эссенциальные (биогенные) металлы из металлосодержащих соединений, ТМ полностью подавляют окислительно-восстановительные реакции в клетках биоструктур. Потеря активности и нарушение баланса оптимальных концентраций биологически важных соединений инициирует деструктивные тенденции в виде снижения иммунитета, роста заболеваний и генетических мутаций, раковых и сердечно-сосудистых патологий.
У высших водных растений (ВВР), начальном звене пищевых цепей, в процессе эволюции сложилась система ответа на воздействия различных абиотических факторов в виде способности извлекать и трансформировать вещества различной химической природы в концентрациях, превышающих фоновые, что делает их незаменимыми в общем процессе самоочищения водоемов. В местах произрастания тростника обыкновенного, рогоза узко- и широколистого, элодеи канадской, ряски малой, рдеста широколистого и гребенчатого, валлисне-рии спиралевидной, камыша озерного практически отсутствует «цветение» водоемов.
Способность ВВР уменьшать загрязненность воды синтетическими поверхностно-активными и биогенными веществами, нефтепродуктами и ТМ предопределило их использование в практике очистки хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод. При очистке сточных вод чаще всего используются водный гиацинт (эйхорния) [3], камыш, тростник озерный, рогоз, рдест, элодея, пистия, стрелолист обычный и другие, которые имеют невысокую стоимость, быстро размножаются при соответствующем уходе. Так в Китае, Нидерландах и Японии камыш используется для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод [4], в Норвегии, Австралии его используется для очистки поверхностного стока [5], в Великобритании для очистки сточных вод свиноводческих комплексов [6], а в странах Америки для очистки шахтных вод используются плантации камыша и тростника [7].
Экспериментальная часть. Данная работа, является продолжением исследований отечественных и зарубежных ученых по изучению возможности использования ВВР для очистки сточных вод от поллюантов различной природы [8-14]. Одним из направлений очистки сточных вод является максимальное использование приспособленных к местным климатическим и экологическим условиям аборигенных видов ВВР, что позволяет обеспечить устойчивость процесса очистки и снизить затраты на строительство и обслуживание очистных сооружений.
Исследования проводились в Токийском университете сельского хозяйства и технологии (Япония) на отделении международной экологической и сельскохозяйственной науки в июне 2015 года под руководством профессора Йошихару Фуджии [15].
В качестве объекта исследования был выбран распространенный представитель ВВР - многолетнее водное цветковое растение Ряска малая (Lemna minor) из рода Ряска (Lemna L.) подсемейства Рясковые семейства Ароидные или Аронниковые (Araceae). Выбор осно-
ван на ее широком распространении в водоемах Хабаровского края [16], сочетающимся с высокой продуктивностью, неприхотливостью в содержании, повышенной чувствительностью и специфическими реакциями на действие различных поллюантов. Токсическое воздействие среды легко оценивается визуально - по появлению молодых листецов, изменению их окраски (пожелтение, побурение, обесцвечивание) и увяданию листецов, расслоению розеток растений на отдельные ли-стецы и отмиранию корней.
Ряска малая - однодольное покрытосеменное цветковое растение-гидрофит семейства рясковые, свободно произрастающее в прогреваемых пресных водоемах и водотоках с медленно текущей или стоячей водой. Это небольшое растение максимально упрощенного строения, состоящее из вегетативного тела - видоизмененного плоского стебля (листоветвь, листец, пластинка, щиток) напоминающего маленький плавающий лист овально-яйцевидной, шаровидной, эллиптической, линейной или округлой формы. Одиночные или собранные гиалиновой нитью в «розетки» или группы из 3-6 листецов, содержащих в основном губчатый мезофилл с большими воздушными мешками, свободно плавают на поверхности или толще водоема. Несмотря на редкие случаи цветения, Ряска малая обладает высокой биологической продуктивностью, размножение происходит вегетативно посредством закладываемых в боковых кармашках листецов вегетативных почек, дающих начало дочерним растениям. Поздней осенью листецы с зачатками новых побегов опускаются на дно, весной всплывают на поверхность водоема, где с поразительной скоростью размножаются. Часто, не отпочковавшись от родительского растения, дочерние побеги дают новую поросль, способную отделиться от родителя в последующем. Став самостоятельным, каждое растение в течение короткого периода размножения производит большое количество дочерних листецов, т. е. любая популяция Ряски малой практически состоит из клонов одной первоначальной особи, т. к. ее размножение происходит преимущественно вегетативно, и дочерние особи обладают наследственными признаками родительского организма, что перспективно для экспериментальных исследований влияния аккумулированными соединениями ТМ.
Высокая чувствительность ряски малой к изменению качества водной среды и способность аккумулировать ТМ в больших количествах обусловлена тем, что в процессе жизнедеятельности листецы сорбируют минеральные и питательные вещества непосредственно из воды всей нижней поверхностью [17]. От нижней поверхности темно-зеленых листецов в толщу воды опускаются одиночные слабо развитые нитевидные корешки с утолщением на конце, своеобразный якорь, обеспечивающий устойчивое горизонтальное положение листецов на поверхности водоема. Ряска малая способна за 2-е суток уменьшить содержание меди в отработанной воде с 5 мг/л до 1 мг/л [17]. При этом у листецов появляются характерные повреждения, что является качественным симптомом степени воздействия ТМ при контроле качества воды.
На основе анализа содержания соединений ТМ в сточных водах промышленных предприятий Хабаровского края было решено в ходе лабораторных исследований выполнить:
- определение скорости сорбции ТМ при определенных условиях;
X X
о
го А с.
X
го m
о
ю
2 О
м
CS
0
CS
CS
01
о
Ш
m
X
<
m О X X
- изучить влияние соединений ТМ, наиболее часто присутствующих сточных водах и обладающих высокой токсичностью, на изменение морфологических показателей растений Ряски малой;
- определить динамику сорбции растениями Ряски малой ионов тяжелых металлов при определённых условиях и обобщить полученные результаты.
Исходя из анализа качественного состава ТМ в шла-монакопителе и в сточных водах ряда предприятий Хабаровского края для исследования выбрали цинк в концентрации 1 мг/л. Для приготовления модельного раствора выбранной концентрацией использовали дистиллированную воду и цинка сульфат гептагидрат с пересчетом на чистый цинк. Молекулярная масса цинка сульфат гептагидрата Мг^пБО^ ■ 7Н2О) = 287,54 г, а у
Мг{7п) = 65,39 г. Поэтому для раствора с содержанием цинка 10 мг берем навеску массой 22 мг 2пБО^ ■ 7Н2О [15].
Для исследований использовали восемь пропилено-вых контейнеров размерами 7х11х3,5 см без крышек (К1), рис. 1. Контроль изменения концентрации цинка под воздействием факторов окружающей среды вели по 8-му контейнеру, в котором находилось 230 мл модельного раствора.
В контейнерах 1-5, содержащих по 230 мл модельного раствора цинка, и контейнерах 6-7, содержащих по 230 мл дистиллированной воды, находилось по 100 растений Ряски малой, выращенных в июне-июле (Токио, Япония) в питательном растворе Хатнера [18] без добавления этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), что позволяет сохранить естественную аккумулирующую способность, присущую растениям, произрастающим в естественных условиях. Контроль воздействия ТМ вели визуально посредством фотофиксии изменения морфологических свойств и сравнения с растениями в контрольных опытах (контейнеры 6-7).
Рис. 1. Экспериментальные ёмкости с растворами и Ряской малой (вид сверху)
Пробное исследование динамики аккумуляции ионов ТМ Ряской малой из модельных растворов проводилось в камерных условиях при температуре 23 °С и круглосуточном освещении. Пробы отбирались в дневное время суток (с 12-00 до 21-00 ч) следующим образом: первая проба отбиралась через один час после помещения растений в контейнеры с раствором, последующие пробы -через два часа в течение первых двух дней в количестве
пяти проб в день. Как показали пробные опыты, на третьи сутки наблюдалось снижение сорбционной активности растений. Поэтому на третий и четвертый дни пробы отбирались два раза в день (в 13:00 и 19:00 ч).
Анализ остаточной концентрации цинка в растворе проводился посредством масс-спектрометра с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS Agilent 7500 ce). В процессе анализа использовались стандартные растворы с концентрациями 0,005; 0,01; 0,05; 0,1; 0,5; 1; 5 мг/л, получаемые разбавлением, а также раствор родия с концентрацией 5 мг/л. Предельно допустимая концентрация цинка в водных объектах культурно-бытового и хозяйственно-питьевого назначения соответствует 1 мг/л.
При многократном повторении (дублировании) наблюдений с использованием одних и тех же средств, и методов, из-за неполноты наших знаний и неточности измерительных приборов, несовершенства органов чувств и субъективных особенностей исследователя, трудности учета влияния неконтролируемых факторов окружающей среды появляются, результаты (грубые ошибки) отклоняющиеся в меньшую или большую сторону от истинной величины исследуемого параметра. Поэтому при практическом использовании исследований возникает вопрос об истинных значениях изучаемого фактора, а точнее о точности измерений [19].
Обработка результатов. Результаты эксперимента обрабатывали с использованием встроенных статистических функций и надстройки «Анализ данных» Microsoft Office Excel 2010. Эмпирические критерии достоверности (t-критерий Стьюдента, Бартлетта, Фи-2
шера, % и другие) сравнивали с табличными значениями при соответствующих степенях свободы и уровне значимости q = 0,05 [20-22]. В полученных 14 выборках ряд результатов вызывали сомнение и эти результатов проверили на грубые ошибки по t-критерию Стьюдента. Результаты, у которых при выбранном уровне значимости расчетное значение t-критерия Стьюдента превысило критическое значение, были удалены из выборок. В табл. 1 приведены результаты экспериментальных исследований изменения концентрации цинка в растворе с Ряской малой, приведенные к начальной концентрации.
Результаты экспериментальных исследований аккумуляции цинка растениями Ряски малой в первые сутки свидетельствуют о хорошей скорости сорбции только в
течении первых суток. Эффективность ( <m ) поглощения ионов цинка из модельного раствора, определяемая по формуле (1) составила <р = 26,56 % :
В течение первых суток листецы в контейнерах выглядят здоровыми и ярко окрашены, молодые растения имеют более светлую окраску, что свидетельствует о
высокой сорбционной эффективности (<m ) поглощения ионов цинка из модельного раствора, определяемой по формуле (1)
<m
100 • (С - С )
У нач_кон '
С ''
(1)
где (рт - эффективность очистки модельного раствора (где т - время экспозиции т = 0 ^ 79ч); С
- начальная концентрация ионов ТМ, мг/л; Скон - конечная концентрация ионов ТМ на конкретный момент времени экспозиции, мг/л.
Таблица 1
Концентрация цинка в контейнерах с Ряской малой в зависимости от времени, приведенная к начальной концентрации (Э1), мг/л
Время, ч Содержание цинка в контейнерах Y1-5
8 1 2 3 4 5
1 0,967987 0,960040 0,945142 0,936383 0,984893 0,957161 0,956724
3 1,035504 0,906942 0,924924 0,932766 0,952397 0,929257
5 1,036681 0,936190 0,925228 0,936329 0,937139 0,933722
7 1,014013 0,835757 0,883132 0,890486 0,907247 0,940230 0,891370
9 1,074906 0,883179 0,887347 0,889824 0,901130 0,890370
25 1,112745 0,696695 0,769087 0,733447 0,728619 0,744318 0,734433
27 1,081279 0,706556 0,795873 0,761379 0,750155 0,787243 0,760241
29 1,129601 0,679967 0,787067 0,738774 0,719580 0,780527 0,741183
31 1,164819 0,739097 0,787349 0,775309 0,728392 0,812564 0,768542
33 1,226644 0,678948 0,818529 0,722589 0,821805 0,805606 0,769495
49 1,284468 0,597991 0,605661 0,558267 0,655213 0,604283
55 1,406984 0,463544 0,556201 0,592774 0,506469 0,593870 0,542572
73 1,663262 0,704065 0,571938 0,648454 0,492438 0,501949 0,583769
79 1,858879 0,591406 0,638376 0,614891
Эффективность эффективности (Рт) поглощения
ионов цинка из модельного раствора составила р0 25 = 26,56 %. Начиная с 26 часа под воздействием
аккумулированных ионов у листецов появляются первые признаки морфологических отклонений - хлороз (потеря ярко-зеленой окраски и появление пожелтевших листецов), что обусловлено разрушением хлорофилла.
На вторые сутки, начиная с 25 часа концентрация ионов цинка в растворе повышается с 0,734433 мг/л до 0,769495 мг/л (33 час экспозиции), что по-видимому связано с первыми структурными изменениями, нарушением фотосинтетического транспорта и процессом десорбции ионов цинка обратно в раствор. Эффективность поглощения ионов цинка из модельного раствора в период с 25 часа до 33 часов составила -
^25-3
= -4 77 % (минус указывает на десорбцию
цинка), что хорошо видно на рис. 2. Общая эффективность аккумуляции цинка уменьшилась до
р0—33 = 23,05 %.
I"
5 0,4
^ сг .CJ У
... - и
V3 О
Y=0,973 >31-0 0101 25Х+ 0,00 0066 х2 .
..... -HÄ-
0 S 10 15 >0 >5 .4) ?5 J0 45 50 М 60 6S П 7! 30 Вроцхаюищч
- ^- Cpcvcc 1ИШШСяжаапрям■ аоА^к l-i, -о ИшйшпаинрпввншЛифГ^ —о— II—!■! пиииижрдппюогдягив ур ми иищ рдрец ци —а- CJK
Рис.2. Динамика изменения концентрации цинка (Э1) в растворах с течением времени под действием Ряски малой
При этом в контрольных пробах (контейнеры 6-7, где растения находились в дистиллированной воде), ли-стецы ярко окрашены и выглядят здоровыми, а молодые листецы имеют более светлую окраску и от них опускаются нитевидные корешки.
Начиная с 34 часа по 55 час отмечено снижение концентрации цинка в модельном растворе с 0,769495 мг/л до 0,542572 мг/л, что соответствует увеличению общей эффективности аккумуляции ионов цинка листецами до
р = 45,74 %. В это период имеет место увеличе-
0—55 5
ние числа молочно-белых и обесцвеченных листецов из-за нарушения образования хлорофилла и снижения активности фотосинтеза.
Начиная с 55 часа количество молочно-белых и бесцветных листецов увеличивается, появляются омертвевшие области в виде локализованных черных или бурых пятен по краям листецов (некрозы). Появление некрозов и ряд других специфических реакций (увядание листецов и омертвение корешков) свидетельствуют об изменении направленности физиолого-биохимиче-ских процессов, глубоком нарушении обмена веществ и потере жизненно-важных функций растений из-за значительной интоксикации. Увеличением количества молочно-белых и обесцвеченных листецов сопровождается медленным увеличением концентрации цинка в растворе с 0,542572 мг/л (55 час) до 0,614891 мг/л (79 час). Данный процесс вероятно связан с десорбцией ионов цинка обратно в раствор (р55—79 = —13,33 %)
вследствие нарушения целостности клеточных структур (разрушение клеточных мембран) листецов. Общая эффективность аккумуляции ионов цинка листецами Ряски малой уменьшилась и составила р^ 79 = 40,26 %.
В контейнере 8 с модельным раствором и отсутствием растений концентрация цинка под воздействием параметров факторов окружающей среды с течением времени вследствие испарения воды увеличилась до 1,859 мг/л.
После отбора всех проб средняя биомасса влажных листецов, находящихся в дистиллированной воде (контейнеры 6-7) составила Y6__7 = 0,3254 г, а в модельном
растворе цинка - у_ 5 = 0,16564 г (контейнеры 1-5), т. е.
на 96,45 % меньше. Это свидетельствует о снижении почти в два раза естественной жизнедеятельности листе-цов Ряски малой из-за угнетения репродукционной способности поглощенными ионами цинка.
Обработка результатов эксперимента, реализованного в камеральных условиях, позволила получить математическую модель, являющуюся частным случаем
процесса сорбции Ряской малой ионов цинка (У) из модельного раствора во времени (Х), которая адекватно описывается уравнением второго порядка
У = 0,97331 — 0,010125Х + 0,000066Х2.
Данное уравнение регрессии позволяет получить информацию об исследуемом явлении только в пределах области, в которой ставился эксперимент. Тем самым, к экстраполяции за пределами этой области следует подходить очень осторожно, т. к. расширение пределов области может привести к изменению влияния факторов на исследуемые свойства процесса.
Выводы. В ходе исследования выявлено негативное воздействие солей цинка на содержание хлорофилла
X X
о го А с.
X
го m
о
ю
2 О
м
CS
0
CS
CS
01
о
Ш
m
X
3
<
m О X X
(отмечается прямая корреляция длительности воздействия с изменением окраски), величину тургора и другие виды специфических изменений листецов Ряски малой, что делает данный макрофит хорошим индикатором, присутствия в водной среде ионов ТМ.
Экспериментальные исследования эффективности фиторемедиации водной среды от ионов цинка Ряской малой показали, что к концу 25-го часа экспозиции концентрация цинка в модельном растворе с 1 мг/л снизилась до 0,734433 мг/л (эффективность сорбции (рх_2Ъ = 26,56 %). По истечении этого времени сорбция
ионов цинка затормозилась и начался процесс десорбции, сопровождающийся морфологическими отклонениями - потеря ярко-зеленой окраски, появление пожелтевших листецов, что вероятно связано с нарушение процесса фотосинтетического транспорта.
Из вышесказанного следует, что свободноплавающий гидрофит Ряска малая является перспективным фитосорбентом для биоремедиации водных объектов в силу ряда преимуществ:
- получая минеральное питание преимущественно из водной среды, эффективно ассимилирует ионы ТМ, включая их в процесс метаболизма, что свидетельствует о хорошо развитой поглотительной способности у этих растений, а как следствие, и высоком ремедиаци-онном потенциале;
- имеется возможность легкой утилизации отмерших остатков с накопленными поллюантами с последующей экстракцией ценных элементов.
Литература
1. Шугуров П. В., Мищенко О. А., Тищенко В. П. Обоснование выбора ряски малой в качестве объекта исследования по очистке сточных вод от ионов тяжелых металлов шламонакопителя // Безопасность жизнедеятельности. - №9, 2020. - С. 48-54.
2. Лепешко П. Н., Бондаренко Л. М. Токсиколого-гиги-еническая оценка новых химических веществ, внедряемых в производство. - Минск : БГМУ, 2017. - 55 с.
3. Мищенко О. А., Тищенко В. П. К вопросу актуальности очистки промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов при помощи высших водных растений // Актуальные проблемы лесного комплекса / Под общей редакцией Е. А. Памфилова. Сборник научных трудов. Выпуск 58. - Брянск: БГИТУ, 2020. - 109-115.
4. Hosokova Yasuschi, Miyoshi Eiich, Fukukawa Keita. Характеристика процесса очистки прибрежных вод тростниковыми зарослями // Rept. Part and Harbour. Res. Inat. - 1991. - 30, № 11. - P. 206-257.
5. Lloyd S. D., Fletcher T. D., Wong T.H.F., Wootton R. M. (Australia). Assessment of Pollutant Removal Performance in a Bio-filtration System: Preliminary Results, 2nd South Pacific Stormwater Conf.; Rain the Forgotten Resource, 27-29 June 2001, Auckland, New Zealand. - P. 20-30.
6. Dawson G. F., Loveridge R. F., Bone D. A. Grop production and sewage treatment using gravel bed hydroponic erridation // Ibid. - 1989. - 21, № 2 - P. 57-64.
7. Gleichman-Verheyc E. G., Putten W. H., Vander L. Alvalwaterzuvering met helofytenfilters, een haalbaarheidsstudie // Tijdschr. watervoorz. en. afvalwater. - 1992. - 25, № 3. - Р. 56-60.
8. Цаценко Л. В., Малюга Н. Г. Чувствительность различных тестов на загрязнение воды тяжёлыми металлами и пестицидами с использованием ряски малой Lemna minor L. // Экология. 1998. № 5. С. 407-409.
9. Биоиндикация загрязнения экосистем в зоне влияния золотодобычи на юге Дальнего востока / Л. Т. Крупская [и др.] // Электронный журнал «Исследовано в России». - 2004. - № 7. - С. 1923-1942.
10. Чачина С. В., Мамай Н. В. Использование высших водных растений: эйхорнии, ряски малой и валлиснерии спиралевидной для доочистки городских сточных вод // Омский научный вестник. - 2010. - №1 (94). - С. 238-242.
11. Диренко А. А., Кнус А., Коцарь Е. М. Использование высших водных растений в практике очистки сточных вод и поверхностного стока // Санитарная техника и водоснабжение. - 2006. - № 5. - С. 15-18.
12. Саксин Б. Г., Крупская Л. Т. Роль болотных систем в очистке стоков горных предприятий Дальнего Востока // Горный журнал, 2004. № 2. - С. 76-78.
13. Ольшанская Л. Н., Собгайда Н. А. Извлечение металлов из вод фитосорбентом ряской малой (Lemna minor) // Техногенная и природная безопасность: материалы IV Всероссийской научно-практической конференции, Саратов, 20-21 апреля 2017 г. / Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова. - 2017. - С. 77-80.
14. Савичев О. Г., Базанов В. А., Ломакина Н. Ю. Анализ эффективности очистки коммунально-бытовых сточных вод в Томской области // Вестник науки Сибири. -2012. - №1 (2). - С. 17-24.
15. Шугуров П. В., Майорова Л. П., Тищенко В. П., Фуджий Й. Сорбция ионов тяжелых металлов (Zn, Cd) из модельного раствора промышленных сточных вод посредством ряски малой // Экология и безопасность жизнедеятельности материалы VI Всероссийской научно-практической конференции (13 ноября 2015). - Комсомольск-на-Амуре : АмГПГУ, 2015. - 154-158.
16. Тищенко В. П. Мищенко О. А. Влияние тяжелых металлов на растения // Современные исследования в гуманитарных и естественнонаучных отраслях: Сборник научных статей. Ч VI / Научный ред. д-р. пед. наук В. Д. Рассказов. - М. : Издательство «Перо», 2020. - 3,6 Мб. [Электронное издание]. С. 6-11.
17. Луканин А. В. Процессы и аппараты биотехнологической очистки сточных вод : учебное пособие. - М. : ИНФРА-М, 2020. - 242 с.
18. Media for Chlamydomonas: Hutner's trace elements [Электронный ресурс] // Поиск. - Режим доступа : http://www.chlamycollection.org/trace.html (дата обращения: 01.02.2020).
19. Адлер Ю. П., Маркова Е. В. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М. : Наука, 1979.- 279 с.
20. Макарова Н. В. Статистика в Excel [Текст] / Н. В. Макарова, В. Я. Трофимец. - М. : Финансы и статистика, 2002. - 368 с.
21. Кобзарь А. И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. - М. : Физ-матлит, 2012. - 816 с.
22. Гайдышев И. Анализ и обработка данных: специальный справочник. - СПб : Питер, 2001. - 752 с.
Study of the influence of heavy metal ions on the Duckler small
JEL classification: C10, C50, C60, C61, C80, C87, C90_
Shugurov P.V., Tishchenko V.P., Mishchenko O.A.
«Politmetall UK», Pacific State University
The article presents the results of joint experimental studies conducted by the staff of the Tokyo University of Agriculture and Technology (Japan) and the staff of the Pacific State University (Russia) to study the accumulation capacity of Duckweed. In the present work, an analysis was carried out and a mathematical model of the process of sorption of Duckweed with zinc ions was constructed. The object of the study was selected zinc as qualitative analysis of the composition of heavy metals in sewage sludge collector of a number of enterprises of the Khabarovsk region showed the presence of largely exceeding the MPC soil that is zinc. The result of the experiment revealed the influence of heavy metal ions present in water on the vital activity of plants (color change, reproductive ability) and showed the possibility of using Duckweed as a phytoremediator and an indicator of the content of heavy metal ions. Keywords: heavy metal ions, experiment, phytoindicator, sorption
rate, plant, biomass, ecological factor References
1. Shugurov P. V., Mishchenko O. A., Tishchenko V. P. Justification
of the choice of small duckweed as an object of research on wastewater treatment from heavy metal ions of the sludge accumulator // Life safety. - No. 9, 2020. - P. 48-54.
2. Lepeshko P. N., Bondarenko L. M. Toxicological and hygienic
assessment of new chemicals introduced into production. -Minsk : BSMU, 2017. - 55 p.
3. Mishchenko O. A., Tishchenko V. P. On the question of the
relevance of industrial wastewater treatment from heavy metal ions with the help of higher aquatic plants // Actual problems of the forest complex / Under the general editorship of E. A. Pamfilov. Collection of scientific papers. Issue 58. - Bryansk: BGITU, 2020 - P. 109-115.
4. Hosokova Yasuschi, Miyoshi Eiich, Fukukawa Keita. Characteristics of the process of purification of coastal waters by reed beds // Rept. Part and Harbour. Res. Inat. - 1991. - 30, № 11. - P. 206-257.
5. Lloyd S. D., Fletcher T. D., Wong T.H.F., Wootton R. M. (Australia). Assessment of Pollutant Removal Performance in a Bio-filtration System: Preliminary Results, 2nd South Pacific Stormwater Conf.; Rain the Forgotten Resource, 27-29 June 2001, Auckland, New Zealand. - P. 20-30.
6. Dawson G. F., Loveridge R. F., Bone D. A. Grop production and
sewage treatment using gravel bed hydroponic erridation // Ibid. - 1989. - 21, № 2 - P. 57-64.
7. Gleichman-Verheyc E. G., Putten W. H., Vander L. Alvalwaterzuvering met helofytenfilters, een haalbaarheidsstudie // Tijdschr. watervoorz. en. afvalwater. -1992. - 25, № 3. - P. 56-60.
8. Tsatsenko L. V., Malyuga N. G. Sensitivity of various tests for
water pollution with heavy metals and pesticides using duckweed Lemna minor L. // Ecology. 1998. No. 5. P. 407-409.
9. Bioindication of ecosystem pollution in the zone of influence of
gold mining in the south of the Far East / L. T. Krupskaya [et al.] // Electronic Journal "Researched in Russia". - 2004. - No. 7. -P. 1923-1942.
10. Cachina S. V., N Mamaia. The Use of higher aquatic plants: eyhornii, duckweed and eel spiral for the treatment of urban wastewater // Omsk scientific Bulletin. - 2010. - №1 (94). - P. 238-242.
11. Derenko A. A., Knus A., Kotsar M. E. the Use of higher aquatic plants in the practice of wastewater and surface runoff Sanitary appliances and water supply. - 2006. - No. 5. - P. 15-18.
12. Saksin B. G., Krupskaya L. T. The role of swamp systems in the treatment of wastewater from mining enterprises of the Far East // Gorny zhurnal, 2004. No. 2. - P. 76-78.
13. Olshanskaya L. N., Sobgaida N. A. Extraction of metals from water by the phytosorbent ryaskaya malaya (Lemna minor) // Technogenic and natural safety: materials of the IV All-Russian Scientific and Practical conference, Saratov, April 20-21, 2017 / Saratov State Agrarian University named after N. I. Vavilov. -2017. - P. 77-80.
14. Savichev O. G., Bazanov V. A., Lomakina N. Yu. Analysis of the efficiency of municipal wastewater treatment in the Tomsk region // Bulletin of Science of Siberia. - 2012. - №1 (2). - P. 1724.
15. Shugurov P. V., Mayorova L. P., Tishchenko V. P., Fujii Y. Sorption of heavy metal ions (Zn, Cd) from a model solution of industrial wastewater by means of duckweed. // Ecology and life safety materials of the VI All-Russian Scientific and Practical Conference (November 13, 2015). - Komsomolsk-on-Amur : AmSPSU, 2015. - P. 154-158.
16. Tishchenko V. P. Mishchenko O. A. Influence of heavy metals on plants // Modern research in the humanities and natural sciences: Collection of scientific articles. H VI / Scientific editorship of Dr. PED. Sciences V. D. Stories. - M. : Publishing House "Pen", 2020. Is 3.6 MB. [Electronic edition]. P. 6-11.
17. Lukanin V. A. Processes and devices of biotechnological wastewater treatment : a training manual. - M. : INFRA-M, 2020.
- 242 p.
18. Media for Chlamydomonas: Hutner's trace elements [Electronic resource] // Search. - Access mode : http://www.chlamycollection.org/trace.html (accessed: 01.02.2020).
19. Adler Yu. P., Markova E. V., et al. Planning an experiment in the search for optimal conditions. - Moscow: Nauka, 1979. - 279 p.
20. Makarova N. V. Statistics in Excel [Text] / N. V. Makarova, V. Ya. Trofimets. - M.: Finance and Statistics, 2002. - 368 p.
21. Kobzar A. I. Applied mathematical statistics. For engineers and researchers. - M.: Fizmatlit, 2012 - 816 p.
22. Gaidyshev I. Data analysis and processing: a special reference.
- St. Petersburg: Peter, 2001. - 752 p.
X X
o
OD A C.
X
OD m
o
io
2 O IO
