CC BY
25
УДК 634.0.5:582.475.2
ПРЕДЕЛ ФИТОРЕМЕДИАЦИОННОй УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ САФЛОРА (САЯТНАМШ ТНШСТОЫтЬ.) К ТЯЖЕЛЫМ МЕТАЛЛАМ ПРИ ВНЕСЕНИИ ТРИЛОНА Б В СУБСТРАТ НА ОСНОВЕ ТЕРМОФИЛЬНО СБРОЖЕННОГО ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД
Д.А. ПОСТНИКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
И.Е. АВТУХОВИЧ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
С.Л. БЕЛОПУХОВ, доктор сельскохозяйственных наук, зав. кафедрой
РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, Тимирязевская ул., 49, Москва, 127550, Россия
E-mail: dpostnikov@rambler.ru; irina_avt@mail.ru; belopuhov@mail.ru
Резюме. Трехлетний полевой эксперимент проводили в 2010-2012 гг. в условиях очистных сооружений города Истры Московской области. Основная цель исследований состояла в поиске и обосновании оптимальной дозы Na2ЭДТА (динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты) для использования в технологии фитореме-диации загрязненных субстратов. Эксперимент проводили в замкнутых сосудах, помещенных в грунт. Субстрат представлял собой смесь осадка сточных вод и опилок (2 : 1). В 2010 г. Na2ЭДТА вносили в сосуды с растениями сафлора (Carthamus tinctorius L.) и без растений в дозах 0, 1, 3 и 6 ммоль/кг субстрата, согласно схеме опыта. Для изучения последействия и действия Na2ЭДТА в наложении провели расщепление делянок, и количество вариантов увеличилось до 14. Повторность эксперимента четырехкратная. Проводили фенологические и биометрические наблюдения и учеты. Субстрат и растительный материал анализировали на содержание свинца, кадмия, меди и цинка атомно-абсорбционным методом. В первый год эксперимента отмечено увеличение биопродуктивности по надземной и корневой массе растений в вариантах с внесением Na2ЭДТА в дозах 1 и 3 ммоль/кг. Доза Na2ЭДТА 6 ммоль/кг оказалась токсичной для растений, что выразилось в снижении их биомассы и хлорозе листьев. В 2011 г. (последействие) существенных различий в биопродуктивности растений отмечено не было. В 2012 г. в условиях наложения 2-го года были выявлены признаки угнетающего воздействия Na2ЭДТА в дозе 6 ммоль/кг. Na2ЭДТА увеличил подвижность металлов в субстрате в среднем в 1,1-2 раза и их накопление растениями. В дозе 3 ммоль/кг при двукратном наложении препарат максимально повысил аккумуляцию кадмия, меди и цинка стеблями растений, соответственно, в 4,2; 1,7 и 4,4 раза и накопление корнями этих металлов соответственно в 3,2; 5,1 и 3,6 раза, по сравнению с контролем. Эта доза стала пороговой.
Ключевые слова: фиторемедиация, фитоэкстракция, тяжелые металлы, трилон Б, осадок сточных вод, растения сафлора.
Для цитирования: Постников Д.А., Автухович И.Е., Белопухов С.Л. Предел фиторемедиационной устойчивости растений сафлора (Carthamus thinctorius L.) к тяжелым металлам при внесении трилона Б в субстрат на основе термофильно сброженного осадка сточных вод // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 8. С. 50-54.
Научный и практический интерес к возможностям фиторемедиации возник сравнительно недавно, но следует признать, что такое направление как самостоятельный блок прикладного земледелия, растениеводства и экологии растений развивается бы-
стрыми темпами, и здесь заметны очевидные успехи и возникшие проблемы. Это позволяет заключить, что фиторемедиация становится важным элементом в стратегии развития экотехнологий в различных сферах производственной деятельности [1-3].
Наши исследования по научному направлению «фиторемедиация» были начаты более 10 лет назад [4-6]. Опыт, накопленный за этот период и основанный на анализе полученных экспериментальных данных, позволяет заключить, что технология фитосанации различных загрязненных субстратов должна учитывать следующие требования:
растения, применяемые в качестве фиторемедиа-ционных культур, должны формировать мощную надземную массу;
коэффициент биологического поглощения (КБП) растениями ионов тяжелых металлов или нейтральных комплексов, в состав которых входит токсикант, должен превышать 1,5;
полное удаление (методом теребления) фиторемедиационной культуры из очищаемого субстрата после завершения цикла;
создание условий для усиления экстракции токсикантов растениями из загрязненного субстрата.
С точки зрения фиторемедиации, растения не способны раскрыть потенциал по биологической аккумуляции тяжелых металлов, поэтому необходимо использование специальных индукторов такого процесса.
Препарат ЭДТА - это мембранотропный агент и прекрасный комплексообразователь, в низких дозах снижающий токсичность тяжелых металлов для растений и повышающий доступность микроэлементов, необходимых для их жизнедеятельности.
Исходя из этого, основная цель наших исследований состояла в поиске и обосновании оптимальной дозы хелатообразующего агента для использования в технологии фиторемедиации загрязненных субстратов.
Условия, материалы и методы. Опыты проводили по заданию руководства Истринского водоканала в рамках договора о проведении НИР в 2010-2012 гг. в условиях открытого грунта в изолированных сосудах, погруженных в грунт опытной площадки, расположенной на территории очистных сооружений г. Истры. Исследовали фиторемедиационную способность растений сафлора (Carthamus tinctorius L.) сорта Шифо.
В качестве модельного загрязненного субстрата использовали термофильно сброженный осадок сточных вод в смеси с древесными опилками (2 : 1). Содержание общего азота в субстрате - 2,35%, общего фосфора - 0,48%, общего калия - 0,25%; рН = 6,2. Валовое количество химических элементов: РЬ - 19,3; Cd - 3,45; Со - 1,56; Си - 164,6; Zn - 587,0; А1 - 6260; As - 1,57 мг/кг.
Для усиления аккумуляции тяжелых металлов растениями в смесь осадка сточных вод с опилками
добавляли раствор трилона Б - динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты ^а2ЭДТА) в дозах 1, 3 и 6 ммоль/кг сухой массы. Его вносили в фазу бутонизации путем полива субстрата. Общий полив проводили дополнительно, начиная с фазы бутонизации растений, из расчета 8 л воды на сосуд с целью исключения риска влияния абиотического фактора (дефицита доступной влаги) на эффективность поглощения тяжелых металлов из раствора нейтральных комплексов Ме-ЭДТА растениями сафлора по вариантам опыта.
Хелатообразующий агент вносили однократно и повторно, согласно схеме опыта (в зависимости от периода исследований в индексы вариантов добавляли обозначение П или Н, что означает последействие и наложение соответствующего года - первого или второго):
1р - без препаратов с растениями (контроль, Кр);
1б - без препаратов без растений (контроль, Кб);
2р - растения + внесение трилона Б (1 ммоль/кг);
2б - без растений + внесение трилона Б (1 ммоль/
кг);
3р - растения + внесение трилона Б (3 ммоль/кг);
3б - без растений + внесение трилона Б (3 ммоль/
кг);
4р - растения + внесение трилона Б (6 ммоль/кг);
4б - без растений + внесение трилона Б (6 ммоль/
кг).
В 2011 г. изучали последействие и наложение 1 года, в 2012 г. - последействие и наложение 2 года. Общее количество вариантов достигло 14. Подробно схема представлена в монографии [7].
Перебивку сосудов и посев семян сафлора (3 растения на сосуд) 2 и 3 года проводили всегда во второй декаде мая. Перед посевом субстрат увлажняли водопроводной водой путем полного пролива. Использовали сосуды без отверстия в дне во избежание потерь подвижной фракции металлов.
В период вегетации проводили фенологические наблюдения и определяли биометрические
Таблица 1. Продуктивность растений сафлора (с сооружениях г. истры
показатели растений (линейные размеры, масса надземных и подземных частей растений). Урожай определяли методом сплошного учета по сосудам в соответствии с общепринятыми методиками. Содержание тяжелых металлов в субстрате и растительном материале устанавливали методом атомно-абсорбционного анализа в соответствии с ПНД Ф 16.1:2.2:2.3:3.36-2002, РД 52.18.289-90 МВИ и методическими указаниями [8]. Статистическую обработку данных осуществляли с использованием программы обработки однофакторного опыта методом дисперсионного анализа DIAMF, разработанной в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. В таблицах по тяжелым металлам приведен размер погрешностей на показания прибора в процентах при требуемом уровне значимости.
результаты и обсуждение. Исследования, проведенные в год закладки эксперимента, показали, что хелатообразующий агент, внесенный в субстрат, оказал стимулирующее воздействие на рост и развитие растений (табл. 1).
При этом наибольшая продуктивность сафлора зарегистрирована в вариантах 2р и 3р, где препарат ЭДТА применяли в дозах 1-3 ммоль/л.
Важно отметить, что уже в первую пробную ротацию мы получили результаты, указывающие на лимитированное действие трилона Б при внесение в субстрат в дозе 6 ммоль/л. Показатели урожая надземной массы 2 и 4 вариантов практически не различаются, а сырая надземная масса в 3 варианте существенно превышает аналогичный показатель контрольного варианта (более чем в 2 раза). В то же время, если сравнивать 2 и 3 варианты, уместно говорить о сохранившейся тенденции по увеличению надземной массы растений сафлора под влиянием трилона Б.
В 2011 г. трилон Б не оказал стимулирующего воздействия на рост и развитие растений сафлора 2 и 3 вариантов. Растения сафлора 4 варианта в среднем сформировали надземную массу на 55 г меньше, чем ая масса) по вариантам эксперимента на очистных
Вариант
Масса стеблей, г/сосуд
Масса корней, г/сосуд
1р (контроль) 2р 3р 4р
НРС05
1р (контроль) 2р, последействие 1 года 3р, последействие 1 года 4р, последействие 1 года
НСР05
2р, наложение 1 года 3р, наложение 1 года 4р, наложение 1 года НРС05
1р (контроль) 2р, последействие 2 года 3р, последействие 2 года 4р, последействие 2 года НРС05
2р, наложение 2 года 3р, наложение 2 года 4р, наложение 2 года НРС
Посев 21.08.2010 , уборка 9.10.2010
30.5 62,0
78.6 62,5 3,5
Посев 17.05.2011, уборка 19.07.2011
295,0 280,0 298,0 240,0 20,29 246,2 230,5 225,2 10,1
Посев 19.05.2012, уборка 20.07.2012
189,0 188,5 186,5 177,5 10,9 195,0 187,5 43,5 29,3
10,0 22,5 23,5 20,8 1,7
46,0 46,2 48,0 40,5 1,76 42,5 32,2 29,5
3.4
35,0 34,0 29,0 29,0 6,2 42,0 38,2
9.5 6,0
контрольные растения, а разница между урожайностью надземной массы в 3 и 4 вариантом составляет 58 г. Вероятно, на второй год исследований комплексоо-бразователь, который был внесен в модельный субстрат в дозе 6 ммоль/кг в 2010 г., проявил отдаленный токсический эффект, в результате чего в четвертом варианте растения сафлора снизили массу надземной и корневой части, по сравнению с величинами аналогичных показателей контроля и вариантами с дозами трилона Б 1 и 3 ммоль/кг соответственно. Токсическое воздействие на растения повышенных доз ЭДТА подтверждено и в других наших работах [6, 7].
Заключительную ротацию по изучению фиторе-медиационной активности растений сафлора в зависимости от применяемых доз трилона Б провели в 2012 г. Существенные различия по вариантам опыта получили в блоке по изучению наложения 2 года. В этих условиях, растения сафлора 4 варианта в сосудах сформировали надземную массу на 145,5 г меньше, чем в контроле, таким образом, установлен достоверный угнетающий эффект. Следует отметить, что при втором и третьем внесении препарата в модельный субстрат в 3 варианте не наблюдали стимулирующего воздействия на формирование сырой массы надземной и корневой части растений сафлора. В то же время по массе корней в условиях наложения в 2011 г. получена достоверная разница между контрольным и тестовыми вариантами, то есть выражен существенный угнетающий эффект.
Токсичность трилона Б в наложении 2 года проявилась на растениях 4 варианта, сафлор был низкорослым, на листьях отмечены зоны отмирания тканей со светло-желтой окраской. Эти некрозы служат признаками суммарного токсического проявления при поглощении ионов слабого солевого раствора, насыщенного свободными катионами тяжелых металлов и их комплексами, которые образуются при взаимодействии с анионами этилендиаминтетраук-сусной кислоты. Следует подчеркнуть, что концентрация подвижной фракции солевых ионов тяжелых металлов в субстрате в этом варианте существенно
Таблица 2. Содержание кислоторастворимых форм тяжелых металлов в термофильно сброженном осадке сточных вод по вариантам опыта на третий год исследования на очистных сооружениях г. истры, мг/кг*
Вариант Металл
свинец кадмий медь цинк
1р 15,91 2,80 159,8 403,9
1б 19,30 3,45 164,1 487,0
2рп 17,26 2,81 132,4 393,6
3рп 14,69 2,48 113,6 305,8
4рп 22,52 3,41 203,6 490,3
2бп 18,48 3,48 165,1 426,1
3бп 16,24 2,96 133,8 385,3
4бп 20,80 2,96 171,9 431,2
2рн 16,94 4,56 137,2 319,7
3рн 22,53 5,87 153,7 352,1
4рн 20,79 5,05 123,1 238,5
2бн 14,18 3,12 100,4 258,8
3бн 20,13 5,30 134,6 366,5
4бн 29,58 5,44 219,6 455,3
Допустимое валовое содержание 1000 60 750 7000
тяжелых металлов в осадке сточ- 500 30 1500 3500
ных вод, ГОСТ Р 54534-2011, для
осадков 4/5 классов опасности
при технической и биологической
рекультивации (числитель/знаме-
натель)
Границы относительной погрешности при вероятности Р = 0,95, ± 5 составляют: для свинца - 12%, для кадмия - 35%, для меди - 13%, для цинка - 21%.
возросла. Так, содержание в осадке самого токсичного металла для растений - меди в контрольном варианте в 2012 г. находилось на уровне 3,8 мг/кг, а в наложении 2 года 4 варианта - 5,6 мг/кг, по кадмию значения составили соответственно - 0,78 и 2,98 мг/кг. Скорее всего, токсичность на растениях сафлора 4 варианта в наложении 2 года была связана с этими двумя металлами. Увеличение содержания подвижных фракций металлов в субстрате происходит в результате реакций взаимодействия между катионами натрия и исследуемых тяжелых металлов, различной степени связанности и подвижности, входящих в состав термофильно сброженного осадка сточных вод. Вероятно, причиной токсичного проявления становится совокупное повышение концентрации солевых ионов тяжелых металлов и появление свободных катионов натрия в ризосферной зоне.
Теперь рассмотрим последовательно результаты определения содержания тяжелых металлов непосредственно в субстрате и в растениях сафлора по вариантам (табл. 2 и 3).
Осадок сточных вод после биоферментации и смешивания с древесными опилками соответствует санитарно-гигиеническим нормативам и может без ограничений использоваться для технической или биологической рекультивации в соответствии с новым документом, регламентирующим использование ОСВ на землях различного назначения (ГОСТ Р 545342011). Следует отметить, что применение трилона Б в изучаемых концентрациях позволило выявить некоторые закономерности изменения фактического содержания тяжелых металлов в ферментированном осадке. Так, при внесении трилона Б на 2 и 3 год исследований отмечено повышенное содержание свинца и кадмия во всех вариантах с дозой препарата 6 ммоль/кг, существенность различий особенно сильно прослеживается в субстрате вариантов с наложением и последействием (варианты 4рни 4бн), вероятно, здесь уместно допустить, что применение препарата не только увеличивает содержание доступных форм тяжелых металлов в различных субстратах, но и способствует более эффективному вымыванию прочно связанных ионов свинца, меди и цинка из органо-минеральных комплексов.
Для окончательного уточнения приводимых заключений, необходимо получить и обобщить дополнительную информацию поискового характера на основе специальных лабораторных опытов. Более подробно влияние трилона Б на количественные показатели подвижных фракций тяжелых металлов описано в работе авторов [9].
В отношении химизма взаимодействия трилона Б с ионами свинца, кадмия, меди и цинка в условиях внесения в термофильно сброженный осадок сточных вод можно рассмотреть эти процессы по этапам,
Таблица 3. накопление тяжелых металлов растениями сафлора на момент уборки в фазе полного цветения по двум годам исследований, очистные сооружения г. истры (2011/2012 г.)*
Вариант
Содержание химических элементов, мг/кг
свинец
кадмий
медь
цинк
Контроль, стебли, П1 / П2 Контроль, корни, П1 / П2 2р стебли, П1 / П2 1 2 2р корни, П. / П 3р стебли, П. / П2 3р корни, П_/ П 4р, стебли, П. / П2 4р, корни, П. / П2 2р стебли, Н. / Н2 2р корни, Н. / Н2 3р стебли, Н. / Н2 3р корни, Н. / Н2 4р стебли, / Н Н2 4р корни, Н. / Н2
0,77 / 1,05 1,25 / 3,41 0,71 / 0,24 0,55 / 3,38 0,11 / 0,53 1,88 / 2,13 0,52 / 0,19 0,61 / 2,40 0,21 / 0,56 1,90 / 6,21 0,23 / 1,01 2,43 / 9,47 0,26 / 0,99 1,93 / 2,50
1,66 / 2,07
1.28 / 1,51 1,51 / 1,43 1,53 / 1,45 1,57 / 1,77 1,66 / 1,549 1,38 / 1,57
1.29 / 1,25 1,94 / 6,61 2,21 / 3,70
2.72 / 8,68
2.73 / 4,84 4,72 / 3,88 2,55 / 2,750
13,34 / 29,19 19,54 / 62,48 14,62 / 23,40 14,62 / 85,43 10,68 / 17,68 26,51 / 102,1 11,12 / 16,12 18,08 / 55,77 11,57 / 32,02 30,94 / 413,9 10,25 / 48,37 34,31 / 317,25 14,33 / 46,70 23,92 / 160,60
107,6 / 120,00 82,29 / 92,55 131,00 / 112,72 79,29 / 95,50 97,33 / 77,61 142,10 / 159,2 105,20 / 124,30 90,44 / 175,10 109,5 / 506,05 129,30 / 252,85 154,00 / 525,05 138,10 / 333,75 103,3 / 292,10 103,3 / 239,40
*Границы относительной погрешности при вероятности Р = 0,95, ± 5, составляют: для свинца - 12%, для кадмия - 35%, для меди - 13%, для цинка - 21%
**П1, П2 - последействие 1 и 2 года; Н1, Н2 - наложение 1 и 21
используя подходы, ранее примененные в работах [10-14].
Комплексообразование ионов металлов с трилоном Б проходит по реакции:
EDTA Na2 + Ме2+ ^ ^ТА Na2 • Ме2+]
Константа устойчивости этого комплекса: _ [ЕРТАМа2] уст [ЕйТА ■ Л/а2] • [Ме2+]
Для комплексов с ионами РЬ2+, Zn2+, Си2+, Cd2+ логарифмы константы устойчивости комплексов соответственно равны: 24,50; 16,50; 18,8; 16,46.
Поскольку константа устойчивости служит мерой комплексообразования и термодинамической устойчивости, то наибольшая концентрация при равновесии будет для комплекса трилона Б со свинцом, а наименьшая - с цинком и кадмием.
Необходимо также учитывать, что константа устойчивости комплексов в значительной степени зависит от кислотности среды. Для большинства катионов металлов реакция с трилоном Б количественно происходит в слабо щелочной среде, что не характерно для почвенных растворов. При этом в результате реакции образуются катионы водорода, раствор подкисляется, что приводит к ослаблению прочности комплекса. Например, снижение рН с 7 до 5 приводит к уменьшению константы устойчивости комплекса с медью 1дКуст до 12,0, и он активно диссоциирует.
Необходимо также учитывать конкурентное комплексообразование, например, с катионами Са2+ и Мд2+, которые находятся в грунтовых или сточных водах. Логарифмы констант устойчивости этих ионов составляют соответственно 10,70 и 8,69. Аналогичный процесс комплексообразования может происходить и с гумусовыми веществами, находящимися в термофильно сброженном осадке сточных вод, основные компоненты которых гуминовые и фульво-кислоты. Так, по данным [10], константы устойчивости гумусовых кислот с ионами кадмия, цинка, меди, свинца равны, соответственно, 3,95; 4,73; 5,90; 6,35. Кроме того, отмечается, что при рН = 4,7 содержание сорбированных на гумусовых кислотах катионов Cd2+, Си2+, РЬ2+, Zn2+ в миллионных долях грамма (млн-1) оставляет 18; 37; 926; 6 соответственно, а при рН = 6,86 - 28; 33; 882; 5,4.
Порядок сорбции ионов металлов симбатен увеличению значений констант устойчивости и уменьшению
года
величин эффективного радиуса ионов: Cd2+ < Zn2+ < Си2+ < РЬ2+, что также соответствует ряду устойчивости хелатов Ирвинга-Вильямса: Мд < Са < Cd < Мп < Со < Zn < N < Си < Нд [10].
При внесении в грунт 1 ммоль/кг ЭДТА Na2 максимальное связывание в комплекс ионов меди составляет 64 мг/кг, цинка - 65, кадмия - 112 и свинца -207 мг/кг. Дополнительное ежегодное внесение ком-плексообразователя многократно увеличивает возможности связывания. При последующем подкислении комплекс становится лабильным, а образующиеся ионы металлов - доступными для растения с последующим накоплением в его различных частях. Как показано в наших опытах, накопление тяжелых металлов не превышает величин предельной сорбции по ионам.
Интересно отметить, что общее накопление тяжелых металлов в блоке с наложением (вариант 4рн) существенно меньше, чем в контроле. Полученные результаты можно объяснить, используя данные по биологическому урожаю надземной и корневой части экспериментальных растений в 2010 и 2011 гг. (см. табл. 1), а также результаты химического анализа растительной массы сафлора по двум заключительным годам исследований (табл. 3).
В 2011-2012 гг. различия между вариантами по накоплению ионов тяжелых металлов растениями сафлора проявились особенно отчетливо, и это позволило выявить прохождение порога токсичности у растений. В 2012 г. в блоке с изучением наложения в четвертом варианте урожайность надземной и корневой частей была существенно ниже, чем в контроле (см. табл. 1).
Необходимо подчеркнуть, что результаты по биологической урожайности в изучении наложения практически не отличаются от таковых у контрольных растений. Так, продуктивность надземной массы в контроле составляла 189 г, а в третьем варианте -187 г/сосуд, в то же время урожай растений в 4 варианте (наложение) при дозе внесения трилона Б 6 ммоль/кг составил только 43,4 г/сосуд, а при наложении первого года и последействии существенного снижения биологической урожайности не отмечено. Это позволяет заключить, что прохождение порога токсичности у растений сафлора в условиях используемой схемы опыта заканчивается при дозе 3 ммоль/кг, а полная токсичность наступает при дозе внесения трилона Б - 6 ммоль/кг сухой массы субстрата.
**
Порог токсичности у растений сафлора четко проявляется в условиях третьего и четвертого вариантов при наложении во второй год. Так, в 3рн варианте накопление меди в надземной и корневой частях составляет 48,37 мг/кг и 317,25 мг/кг на 2 год, и только 10,25 и 34,31 мг/кг сухой массы, соответственно, на 1 год. В четвертом варианте накопление меди в корнях снижается до 160,6 мг/кг, но по отношению к предыдущему году возрастает, при этом происходит отравление растений сафлора, сопровождающееся ингибированием развития и общим угнетением. Аналогичная картина получена и по другим металлам.
выводы. Растения сафлора могут быть использованы для фиторемедиации загрязненных субстратов при внесении комплексообразователя трилона Б.
Трилон Б эффективно связывает в комплексы медь, свинец, слабее - кадмий и цинк.
Безопасная доза (порог токсичности) использования трилона Б при фиторемедиации загрязненных субстратов составляет 3 ммоль/кг, обработку можно проводить один раз за сезон в течение 3 лет.
Доза комплексообразователя равная 6 ммоль/кг при внесении в субстрат угнетает рост и развитие растений, снижает аккумуляцию тяжелых металлов, а на третий год у растений сафлора наступает стойкая токсичность, проявляющаяся в угнетении линейных размеров, развития коревой системы, остром хлорозе листовых пластин и последующей гибели всего растения.
Таким образом, пределы фиторемедиационной устойчивости растений сафлора при использовании трилона Б в испытанных дозах находится в интервале от 1 до 3 ммоль/кг сухого субстрата соответственно.
Литература.
1. Полонский В.И., Полонская Д.Е. Фторидное загрязнение почвы и фиторемедиация// Сельскохозяйственная биология. 2013. № 1. С. 3-14.
2. Meers E., Tack F.M.G., Van Slycken S., Ruttens A., Du Laing G. Chemically assisted phytoextraction: A review of potentially soil amendments for increasing plant uptake of heavy metals // International Journal of Phytoremediation. 2008. V. 10. № 5, pp. 390-414.
3. Landmeyer, James E. Introduction to Phytoremediation of Contaminated Groundwater. 2012. 415 p.
4. Постников Д.А., Прохин Л.В. Аккумуляция тяжелых металлов корневищами пионов при техногенном воздействии на почвенный ценоз // Известия ТСХА. 2003. Вып. 1. С. 187-190.
5. Постников Д.А. Способ очистки почв от тяжелых металлов. Патент RU №2365078 С1, опубл. 27.08. 2009. Бюл. № 24.
6. Автухович И.Е., Постников Д.А. Особенности действия и последействия хелатообразующего агента в условиях индуцированной фитоэкстракции // Техника и технология. 2011. Вып. 1. С. 52-56.
7. Автухович И.Е., Постников Д.А. Ремедиация грунтов. Индуцированная фитоэкстракция. Germany: Palmarium academic publishing, 2013. 92 с.
8. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. М.: ЦИНАО, 1992. 40 с.
9. Автухович И.Е., Аль Аруд М.А.-Х., Постников Д.А. Сравнительная характеристика влияния хелатообразующих агентов ЭДТА и ЭДДС, примененных в разных дозах, на процесс фитоэкстракции свинца и кадмия из загрязненного грунта // Естественные и технические науки. 2011. № 2. С. 117-122.
10. Соколова С.А., Цыплаков С.Е., Котов В.В., Дьяконова О.В., Зяблов А.Н. Определение концентрационных констант устойчивости комплексов тяжелых металлов с гумусовыми кислотами // Сорбционные и хроматографические процессы. 2013. Т. 13. Вып. 2. С. 162-172.
11. Белопухов С.Л., Князев Д.А., ДмитревскийЛ.Л. Комплексообразование оксида серы (IV) с органическими соединениями // Известия ТСХА, 1984. № 3. С. 180-183.
12. Гукалов В.Н., Савич В.И., Белопухов С.Л., Шапкина О.А., Верхотуров В.В. Информационная оценка состояния тяжелых металлов в почвах // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2015. № 5 (127). С. 58-64.
13. Гукалов В.Н., Черников В.А., Савич В.И., Белопухов С.Л., Шайхиев И.Г. Информационно-энергетическая оценка состояния тяжелых металлов в черноземах// Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 21. С. 178-184.
14. Савич В.И., Белопухов С.Л., Никиточкин Д.Н., Филиппова А.В. Использование новых методов очистки урбанизированных почв от тяжелых металлов //Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. № 6. С. 203-205.
LIMITS OF PHYTOREMEDIATION RESISTANCE OF SAFFLOwER PLANTS (СARTHAMUS THINcToRius L.) TO heavy METALS with APPLICATION OF TRILON B
in the substrate made from thermophilic fermented sewage sludge
D.A. Postnikov, I.E. Avtukhovich, S.L. Belopukhov
Russian Timiryazev State Agrarian University, Timiryazevskaya str., 49, Moscow, 127550, Russia
Summary. A three-year field experiment was conducted in 2010-2012 under conditions of the waste treatment facilities of Istra, Moscow region. The main objective of the research was to search and substantiate the optimal dose of Na2EDTA (ethylenediaminotetraacetic acid disodium salt) for use in the technology of phytoremediation of polluted substrates. The experiment was carried out in the closed pots placed into the ground. The substrate represented the mix of sewage sludge and sawdust in ratio 2:1. In 2010 Na2EDTA was applied in pots with safflower (Carthamus tinctorius L.) plants and without them at the rates of 0, 1, 3 and 6 mmol/kg of the substrate, according to the scheme of the experiment. To study the effect and after-effect of application of Na2EDTA, we carried out splitting of plots, and the quantity of variants increased up to 14. The replication of the experiment was fourfold. Phenological and biometric observation and records were carried out. The substrate and plant material were analyzed on contents of lead, cadmium, copper and zinc using method of atomic absorption spectrometry. In the first year of the experiment an increase in the bioproductivity of shoots and roots of experimental plants in variants with Na2EDTA application in doses of 1 and 3 mmol/kg was noted. The dose of 6 mmol/kg appeared to be toxic for plants, which was expressed in decrease in biomass and chlorosis of plants' leaves. In 2011 (the after-effect) no significant differences in bioproductivity of plants were noted. In 2012, under condition of the superposition of the 2nd year, the indications of inhibition by Na2EDTA at the dose of 6mmol/kg were revealed. Na2EDTA increased the mobility of metals in the substrate on average 1.1-2 times and increased their accumulation by plants. At the dose of 3 mmol/kg at double superposition the preparation increased accumulation of cadmium, copper and zimc by plants' shoots maximally 4.2; 1.7 and 4.4 times, correspondimgly, and accumulation of these metals by roots 3.2; 5.1 and 3.6 times, respectively, in comparison with the control. This dose appeared to be a threshold dose. Keywords: phytoremediation, phytoextraction, heavy metals, Trilon B, sewage sludge, safflower plants.
Author Details: D.A. Postnikov, Dr. Sc. (Agr.), Prof., I.E. Avtukhovich, Dr. Sc. (Agr.), Prof., S.L. Belopukhov, Dr. Sc. (Agr.), Prof., Head of Department
For citation: Postnikov D.A., Avtukhovich I.E., Belopukhov S.L. Limits of phytoremediation resistance of safflower plants (Сarthamus thinctorius L.) to heavy metals with application of Trilon B in the substrate made from thermophilic fermented sewage sludge // Dosti-zheniya nauki i tekhniki APK. 2015. V. 29. No 8. pp. 50-54 (In Russ).
