Содержание тяжелых металлов в растениях зоны объектов размещения отходов Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

Наиболее перспективной представляется возможность внедрения сорбционных методов очистки сточных вод.

Ассимилирующей способности небольших притоков реки Урал недостаточно для поддержания механизма самоочищения и сложившегося баланса, так как все природные объекты взаимосвязаны.

Постановка и изучение подобной задачи обусловлена необходимостью объединения усилий экологов разных научных направлений для улучшения состояния водных объектов всего региона.

Список литературы

1. Боброва З.М., Ильина О.Ю. Оценка состояния воды в реке Урал // Теория и технология металлургического производства: межрегион. сб. науч. тр. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2010.

2. Боброва З.М., Ильина О.Ю. Способы улучшения качества воды реки Урал на территории г. Магнитогорска // Чистая вода -2009: материалы междунар. науч.-практ. конф. Кемерово, 2009.

3. Боброва З.М., Ильина О.Ю. Методы защиты водных ресурсов: учеб. пособие. Магнитогорск: ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2011.

УДК 502/504

О.Б. Прошкина, Л.Г. Шебзухова, Д.А. Чернякова

ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В РАСТЕНИЯХ ЗОНЫ ОБЪЕКТОВ РАЗМЕЩЕНИЯ ОТХОДОВ

Тяжелыми металлами (ТМ) называют те элементы, которые имеют атомную массу выше 50 единиц. ТМ - это биохимически активные техногенные вещества, воздействующие на живые организмы. Они относятся к стойким загрязнителям, но многие из них крайне необходимы живым организмам. Являясь «микроэлементами», они активно участвуют в биохимических процессах. В естественных условиях и почвы, и растения в обязательном порядке

© Прошкина О.Б., Шебзухова Л.Г., Чернякова Д.А., 2011

содержат определенное количество ТМ. Но чрезмерное их накопление может оказаться причиной разрушения целостности природного комплекса.

Растительная пища является основным источником поступления ТМ в организм человека и животных. По разным данным [1], с ней поступает от 40 до 80% ТМ и только 20-40% - с воздухом и водой. Поэтому от уровня накопления металлов в растениях, используемых в пищу, в значительной степени зависит здоровье населения.

Химический состав растений заложен на ранней стадии возникновения жизни и сохранён до сих пор. Все или почти все химические элементы привлекаются растениями для участия в метаболических реакциях. Количественно в растительном веществе преобладают элементы или широко распространённые на Земле, или обладающие большой подвижностью.

Растения целесообразно ассимилировали весь спектр химических элементов неживой природы, используя физико-химические свойства каждого для своих нужд. Не всегда количество обнаруживаемого химического элемента в растении отвечает потребностям организма. Живой организм непрерывно взаимодействует с окружающей средой. Это взаимодействие - важный инструмент развития растительного мира, появления новых реакций и процессов с участием минеральных компонентов.

Увеличение содержания ТМ в почве ведёт к возрастанию концентрации в растениях. Поглощение химических элементов растениями обусловлено не только биологическими особенностями и геохимической средой, но и свойствами поглощаемых химических элементов. Химический состав почвенных растворов, концентрация в них элементов во многом зависят от свойств самих элементов: их валентности, атомной массы, ионного радиуса. Чем меньше значение этих показателей, тем выше растворимость элемента. При одинаковой валентности лучше растворяются элементы, имеющие меньшую атомную массу и меньший ионный радиус. В природе часто возникают такие ситуации, когда в растворе значительно больше какого-либо химического элемента (одного из нескольких), чем требуется растительному организму, и наоборот. Химический элемент, находящийся в недостаточном количестве для нормального развития растения, называется дефицитным. Добавление подвижных форм дефицитных элементов в среду увеличивает продукцию живого вещества. В разных условиях к дефицитным элементам чаще всего принадлежат Ы, О, Р, К, Р, В, I, Си и многие другие микроэлементы. В большинстве случаев недостаёт именно подвижных форм, хотя валовое содержание элемента в

почве может быть достаточно высоким. Это обусловлено влиянием внешних факторов геохимической среды: её кислотностью (щёлочностью), величиной окислительно-востановительного потенциала, присутствием других элементов. Избыток элементов в геохимической среде может сдерживать развитие овощных культур и снижает их урожайность. Неодинаково накапливают химические элементы и отдельные органы живых организмов (стебли, корни, листья, кости и т.д.). Обусловлено это, прежде всего, тем, что химические элементы являются носителями различных физиологических функций (Мд, Мп, С, О, Н, Ре, Си - участвуют в фотосинтезе; С, О, Н, Ы, Мп, Си, 2п - в углеродном обмене и образовании органических кислот ферментов; Ре, Мп, Мо, Си, 2п - катализаторы различных биохимических реакций и т.д.). Наиболее насыщены основными элементами питания (Ы, Р, К, Б) зелёные листья и колосья, повышенные концентрации Са и Мд и большинства микроэлементов свойственны старым листьям и нижней, более старой, половине стебля.

Наибольшую опасность загрязнения представляют те ТМ, которые при нормальных условиях необходимы растениям как микроэлементы. К ним в первую очередь относятся 2п, Си, Мп, Со и др. По сведениям ряда авторов [2, 3], вследствие загрязнения ТМ происходит замедление роста и снижение продуктивности многих сельскохозяйственных культур. Следует отметить, что для растений опасны не все тяжелые металлы, которые опасны для человека и животных, часто накопление ТМ происходит в растении без ущерба для его роста и развития. Например, Бг для растений малотоксичен и может накапливаться в них в больших количествах, но в то же время у человека и животных стронций вызывает искривление и ломкость костей [2].

Поглощение ТМ растениями может происходить как через корни (пассивное и активное-метаболическое), так и через наземные части растений [4]. Пассивное поглощение происходит путем диффузии ионов из внешнего раствора в эндодерму корней, а при активном необходимы затраты энергии метаболических процессов, и оно направлено против химических градиентов. Покровная ткань корней обладает значительной адсорбирующей способностью [5], и поступление ионов металлов из почвы в надземную часть может тормозиться за счет этого барьера. Основная часть ТМ находится в эпидермисе и эндодерме корней, а поступающий в ксилему надземных органов поток элементов значительно очищается от загрязнителей.

Накопление ТМ в выращиваемых культурах зависит от содержания её мобильной формы в почве и от защитных свойств культу-

ры вообще и отдельных органов в частности. Оно сильнее проявляется в зоне повышенного загрязнения и культур, поедаемая часть которых представлена вегетативными органами. Пристального внимания заслуживает растительность, произрастающая или возделываемая в радиусе до 4-5 км от предприятий цветной металлургии, в радиусе до 1-3 км - от предприятий черной металлургии, ТЭК и рудников, на расстоянии до 50-100 м от автомагистралей. В зону повышенного загрязнения попадает в основном растительность, выращиваемая в огородах и садах, колхозные и совхозные плантации картофеля, овощей, посевы кормовых культур.

Основными факторами, влияющими на поступление и накопление в растениях ТМ, являются: элемент и его концентрация в почвенном растворе, рН почвы, вид растения.

Для выявления закономерностей распределения содержания ТМ в растительности зоны объектов размещения отходов и прилегающих к городу территорий отобрали пробы (разнотравье), высушили их и провели анализ содержания элементов в них атомно-абсорбционным методом (см. таблицу).

Содержание компонентов в разнотравье, мг/кг

Место Си гп Ре Мп 1\П С<

отбора факт. пдк факт. пдк факт. пдк факт. пдк факт. пдк факт. пдк

Агаповка 7,6 24,9 309 37,8 10,8 0,01

Наров-чатка 10,4 22,6 257,4 46,4 10,7 0,01

Южный

переход 10,2 15,3 227 27,5 9,7 0,01

Казачья

переправа 17,2 3 24,3 23 509 46,3 1500 8,6 4 0,27

1500 м от

отвала 12,8 29,6 329 66,7 10,2 0,01

1000 м от

отвала 13,1 20,4 1411 177,9 11,2 0,01

500 м от

отвала 9,8 20,5 1612 215,7 10 0,23

200 м от

отвала 14,7 64,2 1324 158,4 13,1 0,3

Исследования содержания ТМ в укосе показали, что наиболее высокая концентрация в растениях характерна для меди, цинка и никеля.

В разнотравье, собранном в зоне объекта размещения отходов, содержание всех определяемых поллютантов гораздо выше,

чем в разнотравье, собранном в пригороде Магнитогорска: меди в 1,5-2 раза; цинка до 3 раз; железа свыше 5 раз; кадмия свыше 10 раз. Таким образом, можно сделать вывод о аэротехногенном загрязнении растительности данными поллютантами.

Список литературы

1. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. Новосибирск: Наука, 1991. 150 с.

2. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Аг-ропромиздат, 1987. 142 с.

3. Бондарева Л.Г. Ландшафты, металлы и человек. М.: Мысль, 1976. 75 с.

4. Кабата-Пендиас А., ПендиасХ. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 439 с

5. Зырин Н.Г. Задачи и перспективы развития учения о микроэлементах в почвоведении // Биологическая роль микроэлементов в почвах. М.: Наука, 1983. С. 149-154.

УДК 628.15/16

М.С. Арцибашева, Л.А. Ковалёва

ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова»

ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ ГИПОХЛОРИТОМ НАТРИЯ

Обеззараживанием воды называют процесс уничтожения находящихся там микроорганизмов. До 98% бактерий задерживается в процессе очистки воды.

Для обеззараживания используют в основном два метода: обработку воды сильными окислителями и воздействие на воду ультрафиолетовыми лучами. Также можно получить необходимый эффект фильтрования воды через ультрафильтры, обработкой ультразвуком, кипячением воды. Для очистки поверхностных вод почти исключительно применяют окислители: хлор, хлорсодержа-щие реагенты, озон. Для обеззараживания подземных вод можно использовать бактерицидные установки; для обеззараживания небольших порций воды - перманганат калия, перекись водорода.

© Арцибашева М.С., Ковалёва Л.А., 2011