Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агроэкологическая оценка биосорбентов на основе биомассы Penicillium chryzogenum, используемых при выращивании салата

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Агроэкологическая оценка биосорбентов на основе биомассы Penicillium chryzogenum, используемых при выращивании салата"



На правахрукописи

Ефремова Наталья Евгеньевна

Агроэкологическая оценка биосорбентов на основе биомассы Pénicillium chryzogenum, используемых при выращивании

салата

Специальность 06.01.04 - агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2004

Работа выполнена на кафедре агрохимии факультета почвоведения Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Н.В. Верховцева

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Н.Т. Ниловская

кандидат биологических наук, Г.А. Стома

Ведущее учреждение: Научно-исследовательский институт сельского

хозяйства Центральных районов Нечерноземной полосы

аудитории М-2 на заседании диссертационного совета К 501.001.05 при МГУ им. М.В. Ломоносова по адресу: 119992 Москва, ГСП-2, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании Диссертационного совета. Отзывы на автореферат в двух экземплярах просим направить по адресу: 119992 Москва, ГСП-2, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, факультет почвоведения, Ученый совет.

Защита диссертации состоится

2004 г. в 15 ч. 30 мин. в

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, профессор

гУ/^1^- Л.М. Полянская

Актуальность темы

Высокая антропогенная нагрузка на окружающую среду сопровождается большим количеством загрязняющих веществ, среди которых тяжелые металлы стоят в ряду лидирующих. Известно, что фосфаты, известь и органическое вещество способны снижать подвижность металлов и доступность их растениям. Но дозы этих агрохимических средств при их применении в сельском хозяйстве не всегда могут обеспечить достаточный эффект детоксикации (Покровская, 1995; Овчаренко, 2000; Alpaslan, Yukselen, 2002). Следовательно, для ремедиа-ции загрязненных земель перспективны технологии, использующие сорбенты, способные эффективно связывать тяжелые металлы путем ионного обмена, комплексообразования и физической сорбции.

До настоящего времени наиболее известными альтернативными средствами снижения подвижности тяжелых металлов в почве, использующими принцип ионного обмена, являлись цеолиты. Однако сведения об их эффективности не однозначны (Лобода, 2000; Дорошкевич и Убугнов, 2002).

Известны многочисленные работы, посвященные сорбции тяжелых металлов на поверхности биомассы микроорганизмов (Ledin и др., 1999; Taniguchi и др., 2000; Omar и др., 1997; Goiab и др., 1991; Bauer, 1999). Наиболее дешевыми и доступными источниками такой биомассы представляются отходы микробиологических производств, которые в настоящее время утилизируются в ограниченных количествах. Сорбенты, полученные путем химической обработки биомассы (Кириллова и др., 1997), не уступают по своей эффективности синтетическим ионообменникам, но отличаются от них меньшей себестоимостью.

Низкая механическая прочность биосорбентов не позволяет использовать их в очистных сооружениях. Для методов иммобилизации тяжелых металлов в почве, не предполагающих извлечения сорбционных материалов с адсорбированными на них металлами, механические свойства сорбентов не имеют значения. Перспектива применения биосорбентов в

I РО%М6ЛИОТИА 1

I ¿«да/з 5

проблемы возможного влияния биосорбентов на растения, их сорбционных свойств и потенциальной биодеградируемости в почвенной среде.

Целью данной работы явилось изучение эффективности биосорбентов (БС), полученных на основе биомассы РешеППыт chryzogenum (БМ), в уменьшении подвижности форм свинца в агроэкосистеме.

В связи с этим были поставлены следующие задачи исследований:

1. Определение дозы биосорбентов для дерново-подзолистой средне-суглинистой почвы и тепличного грунта, не вызывающей эффекта фитотоксич-ности и негативного влияния на урожай и качество салата.

2. Сравнение действия биосорбентов с действием исходной биомассы РешеППыт chryzogenыm и цеолитов.

3. Изучения влияния различных почвенных условий на эффективность биосорбентов

4. Оценка способности биосорбентов снижать поступление свинца в растения салата.

5. Изучение влияния биосорбентов на урожай и некоторые качественные показатели растений.

Научная новизна

Впервые изучались сорбционные свойства биосорбентов, полученных на основе модифицированной биомассы РешеППыт chryzogenыm, и исходной биомассы в почвенной среде. Определена доза БС, не вызывавшая эффекта фито-токсичности и не оказывавшая негативного влияния на салат. Дана оценка способности БС снижать поступление свинца в растения салата. Изучено влияние БС на урожай и некоторые показатели качества салата, содержание в растениях азота, фосфора и калия.

Практическая значимость

Сделан" вывод о целесообразности химической обработки биомассы РеШ-еППыш chryzbgehыm для улучшения ее биосорбционных свойств в почвенной

среде. Рекомендована доза биосорбентов для внесения в дерново-

подзолистую среднесуглинистую почву и тепличный грунт при выращивании салата.

Апробация работы

Материалы исследования доложены и обсуждены на II съезде биофизиков России (Москва, 1999), IX международной конференции «Ломоносов-2002» (Москва, 2002), X международной конференции «Ломоносов-2003» (Москва, 2003), Всероссийской конференции «VI Докучаевские молодежные чтения» «Город. Почва. Экология» (Санкт-Петербург, 2003), 7-й Путинской школы-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века (Пущино, 2003).

Публикации

Материалы проведенных исследований изложены в 8 печатных работах.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, глав экспериментальной части, заключения, выводов, списка цитируемой литературы и приложения.

Работа изложена на .... страницах текста, содержит .... иллюстраций, .... таблиц. Список литературы включает ... наименований, из них ... на иностранных языках.

Объекты и методы исследования

БС представлял собой химически модифицированную мягким щелочным гидролизом биомассу микроскопического гриба Penicdlium chryzogenum (БМ) -отхода производства пенициллина. Опытная партия БС была изготовлена в лаборатории биотехнологии в Институте биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова. Сорбент проявлял свойства полиамфолитов ами-нокарбоксилього типа с выраженной комплексообразующей способностью. Полная статическая обменная емкость (ПСОЕ) БС по отношению к свинцу, oп-

ределявшаяся в растворе, содержавшем 5 г/л РЬ2+, составляла 500 мг-экв/100г. БС имел следующий состав: 2,9% И; 2,6% Р205; 4% К20; 0,2% БОз; 37,5% СаО; 25,2% С.

Исходная БМ была получена на ЗАО «Биохимию) г. Саранска как отход микробиологического производства пенициллина. В сухой БМ содержалось:

5,8% И; 1,5% Р205;0,3% К20; 0,6% Б03; 7,3% СаО; 28,8% С.

Свинец присутствовал в БМ и БС в следовых количествах. Активность пенициллина в БМ отсутствовала. БС и БМ представляли собой гранулы коричневато-серого цвета, просеянные через сито d=4 мм. В воде распадались с образованием однородной массы.

Цеолиты Сокирницкого месторождения (Украина), состоящие из немо-дифицированного клиноптилолита, имели следующий состав, %:

БЮ2 =68,0; А120з =13,0; СаО=2,7; Ме0=0,5; Ыа20= 1,6; К20=2,6

Содержание токсичных элементов, мг/кг:

свинец - 20, кадмий - 4, мышьяк - 20, ртуть - 10.

Они обладали катионообменной способностью 51,5 мг-экв/100г. Цеолиты были просеяны через сито d=4 мм.

В опытах была использована дерново-подзолистая среднесуглинистая почва с содержанием 3,1% гумуса, 10,0 мг/100г азота (нитратного и аммонийного), 44,8 мг/100г подвижного фосфора и 12,1 мг/100г обменного калия; pHKci 5,3. Для создания агрохимических фонов и в модельных экспериментах применяли тепличный грунт (торф и вермикомпост, взятые в равных частях), проанализированный по методикам для дерново-подзолистой почвы. Он содержал 13,3% Сорт, 63,7 мг/100г азота (нитратного и аммонийного), 673 мг/100г подвижного фосфора и 245 мг/100г обменного калия; 5,2. Содержание подвижного и кислоторастворимого свинца в почве и тепличном грунте было ниже предела чувствительности метода определения. Для известкования почвы использовался СаСО.» марки «ХЧ». При создании загрязненного фона применяли азотнокислую соль свинца марки «ОСЧ».

Концентрация БС, не вызывавшая эффекта

фитотоксичности, была определена методом биотестирования (Практикум по агрохимии, 2001), где в качестве тест-культур использовали семена редиса и салата, а также в модельных опытах. В биотесте, модельных экспериментах и последующих вегетационных опытах выращивали салат листовой сорта «Московский парниковый». Для определения оптимальной концентрации БС (первый модельный опыт), в салате определяли содержание аскорбиновой кислоты (АК) по Мурри. Во втором модельном опыте сравнивали способность БС, внесенных в почву в оптимальной концентрации, снижать поступление в салат кадмия, цинка и свинца. В третьем модельном опыте определяли содержание водорастворимых форм кадмия, цинка и свинца в тепличном грунте через 1, 3 и 6 месяцев компостирования с БС при комнатной температуре.

В июне и августе 2002 г были проведены вегетационные опыты по схеме, представленной в таблице 1.

В течение 30 дней салат выращивали на трех агрохимических фонах в вегетационных сосудах емкостью 2 л. Доза тепличного грунта соответствовала 20 т/га. Известь вносили по одной гидролитической кислотности. БС, БМ и цеолиты были внесены в количестве 0,25% от массы почвы. Для создания загрязненного фона на вариантах 1-10 (табл. 1) вносили свинец в количестве 195 мг/кг (3 ПДК).

Средняя дневная температура в июне составляла в августе

Влажность почвы в июне поддерживалась на уровне 50-80% ПВ, в августе - 7080% ПВ.

В свежем растительном материале, взятом с вариантов опыта без загрязнения РЬ (11-19, табл. 1), в день снятия урожая определяли содержание АК по Мурри. Растения незагрязненных вариантов высушивали и озоляли по Гинзбург и определяли в них содержание общего азота по Кьельдалю, общего фосфора и калия по стандартным методикам. Также в сухом растительном материале определяли количество минерального фосфора, углеводов (моносахари-

ды и сумма углеводов) фотометрически с пикриновой

кислотой по модификации Соловьева. Таблица 1. Схема опыта

Фон Варианты

Дерново-подзолистая почва 1. контроль+свинец

2. биосорбенты+свинец

3. биомасса+свинец

4. цеолиты+свинец

Дерново-подзолистая почва + тепличный грунт 5. контроль+свинец

6. биосорбенты+свинец

7. биомасса+свинец

Дерново-подзолистая почва + тепличный грунт + известь 8. контроль+свинец

9. биосорбенты+свинец

10. биомасса+свинец

Дерново-подзолистая почва 11. контроль

12. биосорбенты

13. биомасса

Дерново-подзолистая почва + тепличный грунт 14. контроль

15. биосорбенты

16. биомасса

Дерново-подзолистая почва + тепличный грунт + известь 17. контроль

18. биосорбенты

19. биомасса

В почвенных образцах незагрязненных вариантов определяли рН водной вытяжки, рНкс! и обменную кислотность по Соколову, гидролитическую кислотность по Каппену и сумму поглощенных оснований по Каппену-Гильковицу. Также анализировали минеральные формы азота: аммонийный -фотоколориметрически с реактивом Несслера, нитратный - по Грандваль-Ляжу. Подвижный фосфор и обменный калий определяли по Кирсанову.

В растительных образцах, взятых с загрязненных агрохимических фонов, после сухого озоления определяли содержание свинца. В образцах почвы, взятых с загрязненных вариантов, определяли содержание свинца в водной, аце-татно-аммонийно-буферной (ААБ) (рН 4,8) И I М НС1 вытяжках (Практикум по агрохимии, 2001). Содержание тяжелых металлов в почвенных вытяжках и растениях определяли методом атомно-абсорбционной спектроскопии на

тениях определяли методом атомно- абсорбционной спектроскопии на приборе SpectrAA фирмы Varian.

Для статистической обработки результатов и их графического представления использовали MS Exel-95.

Результаты и обсуждение

Определение оптимальной концентрации биосорбентов, длительности и характера их воздействия на тяжелые металлы в тепличном грунте

В тестах на фитотоксичность, проведенных до закладки модельных и вегетационных опытов, учитывали длину корней проростков салата при концентрациях 0,5; 1,0; 15 и 2,0% БС от массы сухой почвы. Эффект фитотоксичности наблюдали при внесении в почву 1,0% БС и более. При внесении в почву 0,5% БС длина проростков салата достоверно не менялась, а в биотесте с использованием семян редиса был отмечен стимулирующий эффект. Результаты тестов на фитотоксичность дали основание предполагать, что оптимальная для растений концентрация БС не должна превышать 0,5% от массы почвы.

В первом модельном опыте БС были внесены в грунт в концентрациях 0,5 и 0,25% от его массы. Показано, что при внесении 0,5% БС, увеличение среднего веса салата сопровождалось снижением в нем концентрации АК. На варианте с 0,25% БС концентрация АК в растениях достоверно не изменялась относительно контроля, а масса растений увеличивалась в большей степени, чем на варианте с 0,5% БС. По результатам биотестов и первого модельного опыта был сделан вывод, что максимальная концентрация БС в почве, не вызывающая эффекта фитотоксичности и не оказывающая негативного влияния на качество салата, составляет 0,25% от массы почвы.

Во втором модельном опыте сравнивали способность БС в концентрации 0,25% снижать поступление в растения салата кадмия, цинка и свинца. Показано, что БС увеличивали концентрацию кадмия в салате, снижали содержание цинка и, в большей степени, - свинца. Исходя из полученных в модельном

опыте данных, свинец был выбран в качестве объекта исследования в последующих вегетационных экспериментах.

В третьем модельном опыте изучали продолжительность влияния БС на содержание водорастворимых форм кадмия, цинка и свинца в субстрате на примере тепличного грунта. Показано, что концентрация свинца в вытяжке была ниже чувствительности метода определения. Однако, внесение БС в тепличный грунт приводило к повышению содержания водорастворимого кадмия и снижению концентрации цинка. Различия в концентрациях металлов на контроле и на варианте с БС были отмечены через 1 и 3 месяца; через 6 месяцев они не были достоверными. Очевидно, разложение БС происходило через 6 месяцев компостирования. Поскольку модельный опыт проводили в условиях, способствующих минерализации органического вещества, то, по-видимому, иммобилизующее действие БС должно охватывать период вегетации салата.

Свинец в системе почва-растение в связи с применением биосорбентов, немодифицированной биомассы P. chryzogenum и цеолитов

Концентрация свинца в водной почвенной вытяжке обоих вегетационных опытов была ниже предела чувствительности атомно-абсорбционного метода. Информативны были только результаты, полученные при определении РЬ в кислотной и ААБ вытяжках (рис. 1).

Анализ показал, что в августе, в целом, было более высокое содержание свинца в почвенных вытяжках, чем в июне. Очевидно, причина наблюдаемого явления заключается том, что при повышенной температуре в июне за сутки происходила большая потеря воды из сосудов, чем в августе. Известно, что в восстановительных условиях повышается подвижность тяжелых металлов (Forstner, 1991; Charlatchka и Cambrier, 2000). При влажности 80% ПВ, благоприятной для развития салата, в почве частично создавались анаэробные условия с преобладанием восстановительных процессов. В июне за сутки влажность

в почве снижалась до 50%, в августе - до 70%, создавая лучшие условия для повышения подвижности свинца

Июнь

Почва ■ Почва+тепличный i Почва+тепличный

фунт ' грунт+известь

Рис I Изменение содержания в почве свинца при применении БС, БМ и цеолитов

АДБ - аиетатно-аммонийный буфер pH 4,8, HCl - солянокислая вытяжка I М

Как известно, органическое вещество, в зависимости от состава, может оказывать различное влияние на подвижность ТМ в почве (Обухов, Плеханова, 1995; Черных, 1995; Shuman, 1995; Neal, Sposito, 1986; Садовникова, 1995) В условиях данного опыта именно органическое вещество тепличного грунта, внесенного на неизвесткованном фоне в июне, очевидно, повышало содержание подвижных и кислоторастворимых соединений РЬ в почве, поскольку рН солевой вытяжки при внесении в дерново-подзолистую почву тепличного грунта достоверно не снижался (рис. 2). Возможно, специфическое влияние органического вещества на подвижность металла оказывали соединения, образующиеся при его разложении в почве в окислительных условиях. По-видимому, в августе органическое вещество тепличного грунта в меньшей степени было подвержено этому процессу, вследствие чего содержание свинца в почвенных вытяжках на контроле дерново-подзолистой почвы и почвы с тепличным грунтом существенно не отличались (рис. 1). Известкование приводило к снижению содержания свинца в вытяжках контрольных вариантов

Внесение БС в почву о июне практически не оказало влияния на содержание свинца в вытяжках на фоне дерново-подзолистой почвы и известкованной дерново-подзолистой почвы с тепличным грунтом (рис. 1). В августе БС снижали содержание подвижного свинца на первых двух агрохимических фонах и слабо повышали на третьем фоне. При этом концентрация кислоторас-творимого свинца на всех фонах при применении БС уменьшалась. Общим для опытов в июне и августе было положительное действие БС на содержание свинца в обеих вытяжках на фоне неизвесткованной почвы с тепличным грунтом. Но если в первом опыте содержание свинца в вытяжках снижалось в среднем в 2 раза, то во втором - только на 10% Сорбционная емкость БС в почвенной среде на данном фоне в июне составляла 160±40 мг-экв/100г по отношению к подвижному свинцу и 560±40 мг-экв/100г по кислоторастворимому.

БМ в июне снижала содержание свинца в вытяжках на фоне почвы с тепличным грунтом наравне с БС; в августе сорбционный эффект был слабее. На

первом фоне в июне происходило увеличение содержания РЬ в вытяжках варианта с БМ относительно контроля, а в августе концентрация свинца в ААБ-вытяжке не изменялась и слабо снижалась в ИО-вытяжке. На фоне извести в июне отсутствовал эффект от внесения БМ, а в августе БМ уменьшала концентрацию свинца в вытяжках. Таким образом, влияние БМ на содержание свинца в почвенных вытяжках отличалось нестабильностью и разнонаправленностью в зависимости от экологических условий при ее применении.

Известно, что на подвижность свинца в почве в наибольшей степени влияют кислотность, содержание органического вещества и фосфаты. Однако в обоих опытах не прослеживалась прямая связь между содержанием свинца в вытяжках, реакцией среды и содержанием фосфора (рис. 2, табл. 3), а количество углерода, внесенное с БС и БМ, было не существенно для показателя Сор1 в почве. Это может говорить о включении иных механизмов иммобилизации РЬ в БС и БМ, чем при применении известкования, органических и фосфорных удобрений.

Цеолиты, при внесении их в июне, способствовали увеличению содержания РЬ в вытяжках, что приравнивало их к действию на данном фоне к БМ. В августе они снизили количество свинца в обеих вытяжках, но оказали более слабое действие, чем БС на этом фоне.

Сравнение массы растений контрольных вариантов загрязненной и незагрязненной почвы показало отсутствие токсического влияния свинца в выбранной концентрации (табл. 2, 5). Тепличный грунт достоверно повышал массу растений на контроле. Известкование почвы с тепличным грунтом несущественно отразилось на урожае салата.

Стимулирующее действие БС и БМ на средний вес растений и в июне, и в августе проявилось на всех агрохимических фонах, однако наибольший положительный эффект был отмечен на первом фоне. Цеолиты не оказали влияния на урожай салата в обоих опытах.

Содержание свинца в почвенных вытяжках (рис. 1) не отражало его поступление в растения салата (табл. 2). Несмотря на повышенную концентрацию свинца в почвенных вытяжках в августе (рис. 1), содержание металла в растениях контрольных вариантов было ниже, чем в июне (табл. 2).

Таблица 2. Влияние БС, БМ и цеолитов на вынос свинца салатом

Опыт Фон Вариант Масса 100 растений, г Содержание РЬ, мг/кг сырой массы Вынос, мг/100 растений

Июнь почва контроль 122 М 0,13

БС 226 0,56 0,13

БМ 306 0.66 0,2

цеолиты 145 1,4 0,2

почва+тепличный контроль 180 1,07 0,19

грунт БС 238 0,49 0,12

БМ 405 0,58 0,24

почва+тепличный контроль 207 0,9 0,19

грунт+известь БС 258 0,7 0,18

БМ 371 0,84 0,31

НСРо я 57 0,11 0,01

Август почва контроль 136 0,52 0,07

БС 376 0,45 0,17

БМ 207 0,43 0.09

цеолиты 137 0,52 0,07

почва+тепличный контроль 157 0,72 0,11

грунт БС 427 0,75 0,32

БМ 204 0,76 0,16

почва+тепличный контроль 142 0,64 0,09

грунт+известь БС 348 0,66 0,23

БМ 150 0,62 0,09

НСРо 95 30 0,06 0,01

На вариантах с БС в июне на всех фонах увеличение среднего веса растений сопровождалось уменьшением как содержания металла в салате, так и его выносом в пересчете на 100 растений. БС снижали концентрацию свинца в салате от 2 ПДК до уровня 1 ПДК (0,5 мг/кг сырой массы) на дерново-подзолистой почве и почве с тепличным грунтом (первый и второй экспериментальный фоны). Известкование снижало влияние БС на поступление метал-

ла в растения. При уменьшении концентрации свинца в салате на варианте с БС известкованного фона, вынос его практически не отличался от контроля.

В августе слабое снижение концентрации свинца в салате под влиянием БС было отмечено только на дерново-подзолистой почве. Вынос же металла с урожаем при применении БС в этом месяце намного превышал контроль на всех фонах.

В июне БС и БМ в равной степени снижали концентрацию свинца в салате на дерново-подзолистой почве и при добавлении в нее тепличного грунта. Сравнение действия БС и БМ в июньском опыте приводит к выводу, что БМ оказалась способна снижать концентрацию металла в растениях только за счет эффекта разбавления при увеличении урожая, а БС снижали поступление свинца в растения. Конкурентное влияние извести по отношению к доступным растениям соединениям свинца в большей степени ослабило сорбционное действие БМ, чем БС.

Действие БМ на концентрацию свинца в салате в августе не отличалось от действия БС. Но количество свинца в 100 растениях салата на известкованном фоне не отличалось от контроля, а на фоне дерново-подзолистой почвы и почвы с тепличным грунтом превышало контроль гораздо в меньшей степени, чем на вариантах с БС.

На варианте с цеолитами в июне была отмечена наибольшая концентрация РЬ в растениях. Поэтому, при отсутствии отличий по массе растений в сравнении с контрольным вариантом, вынос металла с урожаем на этом фоне был также повышенным. Цеолиты в августе не оказали влияния на содержание свинца в салате и его вынос со 100 растениями.

Зависимости между поступлением металла в растения (табл. 2) и содержанием в почве доступного фосфора и рН солевой вытяжки (табл. 3, рис. 2) в июне и августе не прослеживалось.

Влияние биосорбентов и немодифицированной биомассы P. chryzogenum на агрохимические показатели почвы, урожай и качестволистового сала та

Температурные условия во время проведения опытов во многом обусловили различия в полученных за два вегетационных периода данных. Во время первого опыта средняя дневная температура намного превышает оптимальную температуру для выращивания салата. Более благоприятны были температурные условия второго опыта.

В июне ни на одном из вариантов реакция среды (рис. 2) не выходила из пределов, оптимальных для роста и развития салата (рН 6,1-6,6). В августе на контроле первого и второго фонов рН солевой вытяжки был немного ниже оптимального, что существенно не отразилось на массе растений (табл. 5).

Внесение БС на всех вариантах обоих опытов благоприятно отразилось на урожайных данных салата (табл. 5). Масса растений первого опыта на вариантах с БС превышала массу контрольных растений в среднем в 1,7 раза. Условия второго опыта позволили в большей степени проявиться стимулирующим свойствам БС. Максимально контрастные (в 3,4 раза) различия между контро-

лем и вариантами с БС были на фоне дерново-подзолистой почвы и почвы с тепличным грунтом. Известкование ослабило эффект, снизив различия до 2,2 раза.

Таблица 3. Содержание азота (нитратного и аммонийного), подвижного

фосфора и обменного калия в почве (мг/100г почвы)

Опыт Фон Вариант Ы-Ш4 N-N03 ХЫ Р20, К20

Июнь почва контроль 12,7 0,21 12,91 45,48 10,69

БС 12,35 0,04 12,39 81,5 20,25

БМ 12,5 0,09 12,59 60,65 10,92

почва+ тепличный грунт контроль 11,72 0,49 12,21 49,27 11,38

БС 11,11 0,71 11,82 68,23 19,57

БМ 12,53 1,1 13,63 58,76 10,01

почва+ тепличный грунт* известь контроль 12,98 3,36 16,34 49,27 11,15

БС 12,25 0,9 13,15 72,02 20,48

БМ 13,46 0,25 13,71 62,55 12,74

НСРо.95 0,76 0,01 0,77 23,33 1,67

Август почва контроль 12,7 0,21 12,91 49,27 11,15

БС 12,63 0,01 12,64 72,02 21,84

БМ 12,69 0,02 12,71 53,07 10,69

почва+ тепличный грунт контроль 11,75 0,0 11,75 43,59 15,24

БС 11,14 0,72 11,86 68,23 21,39

БМ 12,65 1,17 13,82 58,76 15,02

почва+ тепличный грунт*-известь контроль 13,48 3,74 17,22 62,55 15,02

БС 13,11 0,32 13,43 68,23 21,84

БМ 13,79 0,27 14,06 54,97 13,65

НСР0 95 0,55 0,02 0,57 33,85 1,67

В условиях экстремально высоких температур первого опыта БМ в большей степени, чем БС, способствовала увеличению среднего веса растений. Рост урожая на вариантах с БМ второго опыта был статистически достоверным только для двух первых агрохимических фонов (в 2,3 раза).

Для повышения урожайности вегетативной массы салата наиболее важная роль принадлежит азоту. Дерново-подзолистая почва, использовавшаяся в опытах, была высоко обеспечена доступным азотом, а также фосфором (табл. 3) для выращивания овощных культур (Минеев, 1990). С БС почва получала 7,3 мг общего азота в расчете на 100 г почвы. БМ обогащала почву на 14,4 мг/100г

общего азота Но на первом и втором агрохимических фонах обоих опытов отличия в содержании минерального (аммонийного и нитратного) азота в почве контроля и вариантов с БС несущественны, а на третьем фоне при внесении БС наблюдали уменьшение его количества. БМ не влияла на концентрацию минерального азота в почве первого фона, повышала ее на втором и снижала на третьем фоне Таким образом, известкование способствует снижению содержания доступного растениям азота при применении БС и БМ.

Таблица 4 Содержание азота, фосфора и калия в салате (%)

Опыт Фон Вариант N РгО^г РзСЬчв« 1Р20< К20

Июнь почва контроль 4,01 0,36 0,3 0,66 2,49

БС 4,1 0,79 0,53 1,32 3,49

БМ 4,1 0,16 0,5 0,66 2,58

почва+тепличный грунт контроль 4,15 0,74 0,33 1,07 3,07

БС 4,3 0,81 [0,68 1,49 3.74

БМ 4,2 0,87 0,41 1,28 3,16

почва+тепличный грунг+из весть контроль 4.1 0,61 0,33 0,94 2,49

БС 4,15 0,93 0,34 1,27 3.16

БМ V 0,92 0,4 1,32 3,24

НСРоо! 1,24 0,33 0,01 0,34 0,65

Август почва контроль 4,1 0,26 0,33 0,59 2,49

БС 4,25 0,83 0,53 1,36 4,07

БМ 4,2 0,92 0,44 1,36 2,58

почва+тепличный грунт контроль 4,24 0,95 0,33 1,28 2,66

БС 4,35 0,85 0,66 1,51 3,99

БМ 4,3 0,96 0,47 1,43 2,83

почва+тепличный грунт+известь контроль 4,17 0,51 0,36 0,87 2 49

БС 4,23 1,15 0,38 1,53 2,82

БМ 4,2 1,13 0,38 1,51 241

НСРои 1,24 0,33 0,01 0,34 0,65

Очевидно, содержание азота в почве не являлось лимитирующим фактором для роста салата Изменения содержания в почве доступных форм азота не отразились на его концентрации в растениях, остававшейся постоянной на всех вариантах обоих опытов В связи с увеличением урожая на вариантах с БС и БМ, вынос элемента растениями салата на них был также повышенным

Салат нуждается в меньшем количестве фосфора, чем азота и калия (Кононков и др., 1986; Переднее, Жабровская, 1996, 1998). Как правило, фосфора выносится с урожаем салата в 4-5 раз меньше, чем азота. Вклад БС и БМ в повышение общего содержания фосфора в почве соответствующих вариантов составлял 6,5 и 3,8 мг/ЮОг соответственно. Такое количество фосфора не могло существенно повысить содержание его подвижных форм (табл. 3). Тем не менее, в июне на первом фоне БС достоверно повышали его содержание в 1,8 раза (на 36 мг/100г), а на втором и третьем фонах прослеживалась тенденция к повышению. Вероятно, в данном случае имели значение сорбционные свойства БС, которые приводили к смещению ионного равновесия. Органическое вещество тепличного грунта могло экранировать БС и снижать его ионообменные свойства. В августе изменение содержания подвижного фосфора в почве при применении БС были недостоверны, хотя прослеживалась тенденция к увеличению его концентрации относительно контроля. На вариантах с БМ в обоих опытах увеличение концентрации фосфора было несущественным.

Содержание общего фосфора в растениях при внесении БС в июне на дерново-подзолистой почве и почве с тепличным грунтом повышалось относительно контроля. Максимальный эффект от внесения БС наблюдали на дерново-подзолистой почве, когда концентрация общего фосфора в салате возросла в 2 раза. По-видимому, на фоне почвы с тепличным грунтом внесение дополнительного количества фосфора с БС приводило к его избыточному поступлению в растения, поскольку относительное содержание органического фосфора в салате повышалось за счет уменьшения концентрации минерального фосфора Известкование третьего фона снижало этот эффект.

БМ в первом опыте достоверно не влияла на общее содержание фосфора в растениях. В условиях августа сохранялась тенденция повышения содержания общего фосфора в растениях на вариантах с БС и БМ, но достоверным оно было на дерново-подзолистой почве и известкованной почве с тепличным грун-

том. Тенденции в соотношениях между фракциями фосфора в растениях при применении БС, отмеченные для июня, были справедливы и для августа.

Таблица 5. Средняя масса 100 растений салата вариантов без загрязнет

свинцом. Вынос азота, фосфора и калия со 100 растениями

Опыт Фон Вариант Масса, г N0^, мг Р2О5, мг К20. мг

Июнь почва контроль 127 0,52 0,09 0,33

БС 250 1,06 0,34 0,9

БМ 299 1,26 0,2 0,79

почва+тешшчный грунт контроль 152 0,65 0,17 0,48

БС 232 1,03 0,36 0,89

БМ 293 1,27 0,39 0,95

почва+тепличный грунт+известь контроль 150 0,63 0,15 0,38

БС 253 1,08 0,33 0,82

БМ 290 1,22 0,39 0,97

НСРо.95 57 0,07 0,02 0,04

Август почва контроль 107 0,36 0,05 0,22

БС 365 1,3 0,42 1,24

БМ 239 0,83 0,27 0,51

почва+тепличный грунт контроль 111 0,39 0,12 0,25

БС 381 1,38 0,48 1,26

БМ 273 0,97 0,32 0,64

почва+тепличный грунт+известь контроль 125 0,43 0,09 0,26

БС 270 0,95 0,34 0,63

БМ 132 0,46 0,17 0,26

НСРо.95 30 0,03 0,01 0,02

Обеспеченность дерново-подзолистой почвы калием (табл. 3) в июне была низкая, в соответствии с градацией содержания калия в почве (Минеев, 1990). Во втором опыте внесение тепличного грунта переводило почву в разряд среднеобеспеченной калием. Повышение концентрации калия в почве при внесении биосорбентов должно было существенно улучшить калийное состояние почвы и повлиять на поглощение элемента растениями.

При полном переходе калия БС и БМ в обменное состояние, его концентрация в почве должна повышаться на 10 мг/100г и на 0,65 мг/100г, соответственно, учитывая то количество, которое мы вносили в почву. Внесение БМ не

приводило к изменению содержания обменного калия в почве, а БС повышали его на всех фонах на 8-9 мг в июне и на 6-10 мг в августе. В связи с этим, можно предполагать слабое связывание калия в БС.

При внесении БС существенным было увеличение концентрации калия в салате на всех фонах обоих урожаев, кроме известкованного фона в августе, где сохранялась тенденция к ее повышению. Влияние БМ было достоверным только на почве с тепличным грунтом и известью в июне. Вероятно, изменения содержания обменного калия при внесении БМ, несущественные в почве, все же проявились в увеличении его концентрации в растениях.

Наибольшее повышение концентрации калия в салате относительно контроля было отмечено на дерново-подзолистой почве (в 1,4 раза в июне ив 1,6 раз в августе) при увеличении содержания обменного калия в почве в 1,9 раз.

Общее количество фосфора и калия, поглощенных растениями салата при применении биосорбентов (табл. 5), увеличилось в большей степени, чем их концентрации в почвенных вытяжках (табл. 3), которые используются для определения доступных форм элементов.

Необходимое человеку количество витамина С во многом пополняется за счет зеленных овощей. Поэтому особую ценность среди качественных характеристик растительной продукции имеет показатель содержания аскорбиновой кислоты.

Содержание витамина С в растениях подвержено значительным колебаниям. Наиболее значимый фактор для этого показателя - температурный режим (Переднее, Жабровская, 1996, 1998; Junduliene, Brazauskiene, 1998; Веселое и др., 1977; Веселов, 2001).

Известно, что в реакциях, протекающих в растениях при неблагоприятных условиях, происходит расход АК (Веселов и др., 1977; Веселов, 2001; Во-dannes, Chan, 1979; Packer и др., 1979, Yamauchi и др., 1984). Можно предположить, что при повышенной температуре первого опыта происходил значительный ее расход, направленный на реконструкцию поврежденных структур и

поддержание метаболизма. Вероятно, снижение содержания витамина С (табл 6) на вариантах с БС в первом опыте может свидетельствовать об усилении защитной реакции растительного организма, хотя не исключено и подавление самого синтеза АК. В благоприятных температурных условиях второго опыта ее содержание в салате при применении БС значительно увеличилось.

Если придерживаться гипотезы о повышенном расходе восстановленной формы АК в условиях повышенной температуры, то можно сказать, что БМ также как и БС, способствовала усилению защитной реакции растительного организма в июне на фоне почвы с тепличным грунтом и при внесении в нее извести Повышенное в данных условиях содержание витамина на варианте с БМ на дерново-подзолистой почве, по-видимому, связано с наиболее высоким его синтезом, а не со снижением использования в восстановительных реакциях. При благоприятных погодных условиях второго опыта БМ в большей степени, чем БС, способствовала повышению количества витамина С в салате.

Для качества растительной продукции имеет значение не столько общее количество Сахаров, сколько их фракционный состав. Так, на вкусовые свойства салата, очевидно, должно влиять количество моносахаров. Высокомолекулярные углеводы (целлюлоза и др.) являются главным опорным материалом растительных клеток.

Повышение общего содержания Сахаров в салате на вариантах с БС в обоих опытах было отмечено на дерново-подзолистой почве. Кроме того, в июне концентрация суммы Сахаров при внесении БС повышалась на почве с тепличным грунтом, а в августе - на известкованном фоне (табл. 6). При этом снижалось количество и процентное отношение моносахаридов в сумме Сахаров, что свидетельствует об интенсификации синтетических процессов. На известкованном фоне в июне БС снижали общее содержание Сахаров за счет полисахаридов, а на почве с тепличным грунтом в августе уменьшили общее количество Сахаров в большей степени за счет моносахаров. Таким образом, добавление в дерново-подзолистую почву тепличного грунта приводит к неоднознач-

ному влиянию БС на количество и качественный состав Сахаров в растениях салата. Только на дерново-подзолистой почве внесение БС при различных условиях приводит к увеличению суммы Сахаров и способствует более интенсивному синтезу полисахаридов.

Таблица 6. Содержание в салате витамина С и углеводов •

Опыт Фон Вариант Витамин С, мг% Углеводы, %

Моносахариды Полисахариды X сахаров

Июнь почва контроль 0,95 8,38 10,36 18,74

БС 0,64 3,16 16 19,16

БМ 1,45 5,36 15,17 20,53

почва+тепличный грунт контроль 3,5 5,23 9,62 14,85

БС 1,94 3,23 13,69 16,92

БМ 1,58 7,04 11,29 18,33

почва+тепличный грунт+известь контроль 1,54 4,57 13,74 18,31

БС 1,31 5,66 11,87 17,53

БМ 1,04 5,62 12,91 18,53

НСРм, 0,23 0,28 0,28 0,21

Август почва контроль 1,57 7,1 11,69 18,79

БС 8,07 5,21 28,2 33,41

БМ 16,92 4,89 18,39 23,28

почва+тепличный грунт контроль 10,23 9,9 25,44 35,34

БС 21,25 7,98 23,77 31,75

БМ 17,71 7,24 16,22 23,46

почва+тепличный грунт+известь контроль 25,58 6,25 19,88 26,13

БС 31,09 5,95 25,21 31,16

БМ 40,73 3,84 24,12 27,96

НСРо.95 2,25 0,28 0,28 0,21

В отношении влияния БМ на синтез Сахаров прослеживается следующая закономерность. В июне БМ в большей степени, чем БС, стимулировала синтез Сахаров, а в августе - в меньшей степени. Так же, как и в случае с БС, на почве с тепличным грунтом в августе на варианте с БМ наблюдается снижение содержания Сахаров. Тенденция увеличения доли полисахаридов в сумме углеводов прослеживалась для обоих урожаев, полученных на варианте с дерново-подзолистой почвой. Кроме того, подобное распределение между фракциями

Сахаров при внесении БМ происходило в августе на фоне известкования почвы с тепличным грунтом.

Выводы

1. Доза биосорбентов на основе биомассы Pénicillium chryzogenum, - отхода производства пенициллина, которая не вызывает эффекта фитотоксичности и не оказывает негативного влияния на салат, составляет 0,25% от массы почвы.

2. Биосорбенты способны снижать поступление свинца в растения салата эффективнее, чем исходная биомасса Pénicillium chryzogenum и цеолиты при среднесуточных колебаниях влажности почвы от 50% до 80% ПВ. Известкование дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы с внесенным в нее тепличным фунтом снижает действие биосорбентов.

3. Биосорбенты увеличивают массу растений салата. Содержание аскорбиновой кислоты в салате при применении биосорбентов увеличивается при оптимальных температурных условиях и снижается при повышенных температурах.

4. В растениях, выращенных на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве с биосорбентами, интенсифицируется синтез полисахаридов и снижается содержание моносахаров.

5. Биосорбенты не изменяют концентрацию азота в растениях и повышают содержание калия и фосфора. Известь и органическое вещество в почве препятствуют увеличению концентрации фосфора в растениях при применении биосорбентов и не влияют на концентрацию азота. Известкование дерново-подзолистой почвы с добавленным тепличным грунтом при внесении биосорбентов снижает поглощение калия растениями салата.

Работы, опубликованные по теме диссертации:

1. Кириллова Л.Н., Муравьева МБ., Козин А.И., Ефремова Н.Е., Елякова Е.Г., Новиков В.П., Мирошников А.И. Природные биосорбенты. И. Исследование свойств биосорбентов, содержащих оксалат кальция. //Биотехнология, 1997, №9-10., с.35-44.

2. Кириллова Л.Н., Муравьева М.Б., Козин А.И., Ефремова Н.Е., Елякова Е.Г., Дункан Й.Р., Мирошников А.И. Изменение кристаллической структуры неорганических компонентов природных биосорбентов при взаимодействии с растворами солей тяжелых металлов. //Тезисы докладов II съезда биофизиков России 23-27 августа 1999г., Москва, том II, с.597.

3. Ефремова Н.Е., Ли В.Ч., Муравьева М.Б. Применение биосорбентов на основе биомассы РетаШит chruzogemum для ремедиации почв, загрязненных свинцом. //Современные проблемы биологии, экологии, химии. Региональный сборник научных трудов молодых ученых. Под ред. Казина В.Н. - Яросл. Гос. Ун-т, Ярославль, 2003, с. 110-114.

4. Ефремова Н.Е., Ли В.Ч. Оптимизация концентрации биосорбентов при их применении в тепличном грунте. //Тезисы докладов IX международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2002», секция «Почвоведение» 10 апреля 2002г., Москва, с.41.

5. Ефремова Н.Е., Ли В.Ч., Муравьева М.Б. Влияние биосорбентов на содержание свинца в почве и растениях. //Тезисы докладов X международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2003», секция «Почвоведение» 17 апреля 2003г., Москва, с.41.

6. Ефремова Н.Е., Ли В.Ч. Применение биосорбентов для ремедиации почв, загрязненных тяжелыми металлами./Тезисы докладов всероссийской конферен-

ции «VI Докучаевские молодежные чтения» «Город. Почва. Экология.» 25 февраля 2003 г., Санкт-Петербург, с.61

7. Ефремова Н.Е., Ли В.Ч., Муравьева М.Б. Влияние биосорбентов на урожай и качество салата. //Тезисы докладов 7-й Пущинской школы-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века. 14 апреля 2003 г., Пущино, с. 100.

8. Ефремова Н.Е., Ли В.Ч., Кириллова Л.Н., Муравьева М.Б., Верховцева Н В. Свинец в системе почва-растение при использовании биосорбентовУ/Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук, 2004, №1, с. 27-29.

Формат 60 х 90/16. Бумага офс. № I.

Печать РИЗО.

Усл. печ.л. 1,0.

Тираж 100 экз. Заказ 4/06

Отпечатано с оригинал-макета в ООО «АРТХАМАИЯ». 103220, г. Москва, Башиловская ул. д. 1, корп. 1.

f- -78 19

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Ефремова, Наталья Евгеньевна

Введение.

Глава I Эффективность средств детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами и их влияние на растения (обзор литературы).

1.1 Источники поступления и формы нахождения свинца в почве.

1.2 Факторы, влияющие на подвижность тяжелых металлов в почве и химическая мелиорация загрязненных земель

1.2.1 Внесение известковых материалов

1.2.2 Внесение глины.

1.2.3 Внесение цеолитов.

1.2.4 Внесение органического вещества.

1.3 Микроорганизмы-фиксаторы тяжелых металлов.

1.3.1 Использование хитина и хитозана для сорбции металлов.

1.4 Транслокация тяжелых металлов в растения.

1.5 Условия выращивания листового салата и его качество.

1.6 Аскорбиновая кислота в растениях: биологические функции и содержание при различных условиях выращивания.

1.7 Метаболизм растений в условиях повышенной температуры.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Агроэкологическая оценка биосорбентов на основе биомассы Penicillium chryzogenum, используемых при выращивании салата"

Актуальность

Высокая антропогенная нагрузка на окружающую среду сопровождается большим количеством загрязняющих веществ, среди которых тяжелые металлы стоят в ряду лидирующих. Известно, что фосфаты, известь и органическое вещество способны снижать подвижность металлов и доступность их растениям. Но дозы этих агрохимических средств при их применении в сельском хозяйстве не всегда могут обеспечить достаточный эффект детоксикации. Таким образом, для ремедиации загрязненных земель перспективны технологии, использующие сорбенты, способные эффективно связывать тяжелые металлы путем ионного обмена, комплексообразования и физической сорбции.

До настоящего времени наиболее известными альтернативными средствами снижения подвижности тяжелых металлов в почве, использующими принцип ионного обмена, являлись цеолиты. Однако сведения об их эффективности не однозначны (Лобода, 2000; Кузьмич и др., 2000; Дорошкевич, Убуг-нов, 2002).

Известны многочисленные работы, посвященные сорбции тяжелых металлов на поверхности биомассы микроорганизмов (Ledin и др., 1999; Taniguchi и др., 2000; Omar и др., 1997; Golab и др., 1991; Bauer, 1999). Наиболее дешевыми и доступными источниками такой биомассы представляются отходы микробиологических производств, которые в настоящее время утилизируются в ограниченных количествах. Сорбенты, полученные путем химической обработки биомассы (Кириллова и др., 1997), не уступают по своей эффективности синтетическим ионообменникам, но отличаются от них более низкой себестоимостью.

Низкая механическая прочность биосорбентов не позволяет использовать их в очистных сооружениях. Для методов иммобилизации тяжелых металлов в почве, не предполагающих извлечения сорбционных материалов с адсорбированными на них металлами, механические свойства сорбентов не имеют значения. Перспектива применения биосорбентов в сельском хозяйстве поднимает проблемы возможного влияния биосорбентов на растения, их сорбционные свойства и потенциальной биодеградируемости в почвенной среде.

Цель и задачи исследований

Целью данной работы явилось изучение эффективности биосорбентов (БС), полученных на основе биомассы Pénicillium chryzogenum (БМ), в уменьшении подвижности форм свинца в агроэкосистеме.

В связи с этим были поставлены следующие задачи исследований:

1. Определение дозы биосорбентов для дерново-подзолистой среднесуг-линистой почвы и тепличного грунта, не вызывающей эффекта фито-токсичности и негативного влияния на урожай и качество салата.

2. Сравнение действия биосорбентов с действием исходной биомассы Pénicillium chryzogenum и цеолитов.

3. Изучения влияния различных почвенных условий на эффективность биосорбентов.

4. Оценка способности биосорбентов снижать поступление свинца в растения салата.

5. Изучение влияния биосорбентов на урожай и некоторые качественные показатели растений.

Научная новизна

Впервые изучались сорбционные свойства биосорбентов, полученных на основе модифицированной биомассы Pénicillium chryzogenum, и исходной биомассы в почвенной среде. Определена доза БС, не вызывавшая эффекта фито-токсичности и не оказывавшая негативного влияния на салат. Дана оценка способности БС снижать поступление свинца в растения салата. Изучено влияние БС на урожай и некоторые показатели качества салата, содержание в растениях азота, фосфора и калия.

Практическая значимость

Сделан вывод о целесообразности химической обработки биомассы Pénicillium chryzogenum для улучшения ее биосорбционных свойств в почвенной среде. Рекомендована доза биосорбентов для внесения в дерново-подзолистую среднесуглинистую почву и тепличный грунт при выращивании салата.

Заключение Диссертация по теме "Агрохимия", Ефремова, Наталья Евгеньевна

Выводы

1. Доза биосорбентов на основе биомассы Pénicillium chryzogenum, - отхода производства пенициллина, которая не вызывает эффекта фитотоксично-сти и не оказывает негативного влияния на салат, составляет 0,25% от массы почвы.

2. Биосорбенты способны снижать поступление свинца в растения салата эффективнее, чем исходная биомасса Pénicillium chryzogenum и цеолиты при среднесуточных колебаниях влажности почвы от 50% до 80% ПВ. Известкование дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы с внесенным в нее тепличным грунтом снижает действие биосорбентов.

3. Биосорбенты увеличивают массу растений салата. Содержание аскорбиновой кислоты в салате при применении биосорбентов увеличивается при оптимальных температурных условиях и снижается при повышенных температурах.

4. В растениях, выращенных на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве с биосорбентами, интенсифицируется синтез полисахаридов и снижается содержание моносахаров.

5. Биосорбенты не изменяют концентрацию азота в растениях и повышают содержание калия и фосфора. Известь и органическое вещество в почве препятствуют увеличению концентрации фосфора в растениях при применении биосорбентов и не влияют на концентрацию азота. Известкование дерново-подзолистой почвы с добавленным тепличным грунтом при внесении биосорбентов снижает поглощение калия растениями салата. 1

1.8 Заключение

На подвижность тяжелых металлов в почве могут оказывать влияние различные факторы. Первыми по степени значимости признаются рН почвы и окислительно-восстановительный потенциал, но при этом другие факторы (содержание и качественный состав органического вещества почвы, фосфаты, емкость катионного обмена и др.) могут вносить значительные коррективы в степень подвижности тяжелых металлов в почве. Широкая группа методов деток-сикации загрязненных тяжелыми металлами территорий основана на воздействии на данные факторы. С другой стороны, транслокация тяжелых металлов в растения является функцией многих показателей, и для получения экологически чистой растительной продукции имеет большое значение физиологическая защита самих растений.

Традиционные агрохимические средства не всегда оказываются эффективными в широком диапазоне почвенных условий и при различных уровнях загрязнения. При их применении с целью иммобилизации в почве подвижных форм тяжелых металлов ими может оказываться негативное воздействие на растения и почвенные микроорганизмы. Биомасса различных микроорганизмов в значительной степени отличается своим сродством к разным тяжелым металлам. Грибная биомасса обладает высокой способностью по отношению к свинцу. Повышению эффективности биосорбции способствует химическая обработка биомассы, приводящая к увеличению количества ионообменных сайтов и увеличивающая их доступность для металлов. Биосорбционный процесс в растворах солей тяжелых металлов отличается большой скоростью; оптимальная реакция среды для биосорбции близка к нейтральной. Эти свойства делают перспективным внесение биосорбентов в почву с целью снижения подвижности свинца.

Для практического применения средств детоксикации почвы необходимо учитывать их влияние на качество растительной продукции. Содержание аскорбиновой кислоты подвержено значительным колебаниям при различных погодных условиях, что значительно усложняет интерпретацию получаемых данных. Состояние гипотермии может уменьшить поглощение элементов питания в результате блокирования некоторых физиологических процессов. Это может привести к заниженным оценкам содержания в почве элементов в доступной растениям форме.

Глава II Объекты, методы исследований

2.1 Объекты исследований

Вегетационные опыты проводили на базе вегетационного домика МГУ, модельные эксперименты - в лабораториях кафедры агрохимии факультета почвоведения МГУ. В опытах была использована дерново-подзолистая средне-суглинистая почва с содержанием 3,1% гумуса. Дерново-подзолистая средне-суглинистая почва перед закладкой опытов отличалась средней обеспеченностью азотом (10,0 мг/100г нитратного и аммонийного), очень высокой степенью обеспеченности фосфором (44,8 мг/100г) и средней обеспеченностью калием (12,1 мг/100г), определявшихся по Кирсанову, и слабокислой реакцией (рНка 5,3). Для создания агрохимических фонов и в модельных экспериментах в качестве источника органического вещества применяли тепличный грунт (торф и вермикомпост, взятые в равных частях), проанализированный по методикам для дерново-подзолистой почвы. Он содержал 13,3% органического углерода, 63,7 мг/100г минерального азота (нитратного и аммонийного), 673 мг/100г подвижного фосфора и 245 мг/100г обменного калия по Кирсанову; рНка 5,2. Содержание подвижного и кислоторастворимого свинца в почве и тепличном грунте было ниже предела чувствительности прибора. Для известкования почвы использовался СаСОз марки «ХЧ». При создании загрязненного фона применялась азотнокислая соль свинца марки «ХЧ».

Использованный в данной работе биосорбент (БС) представляет собой химически модифицированную мягким щелочным гидролизом биомассу микроскопического гриба Pénicillium chryzogenum (БМ) - отхода производства пенициллина. Биосорбенты были получены в лаборатории биотехнологии в Институте Биоорганической Химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова. Схема получения БС представлена в приложении:

Буферный раствор (1) и биомасса (2) перемешиваются в реакторе (3). Суспензия непрерывно подается в блок микрофильтрации (4), фильтрат из которого непрерывно поступает в блок ультрафильтрации (5). Прошедший через ультрафильтры раствор подается вновь в реактор (3), а сгущенная фаза фасуется (8). По окончании процесса осадок из реактора (3) отделяют отстаиванием либо фильтрацией, сушат (6) и фасуют (7).

Сорбент проявляет свойства полиамфолитов аминокарбоксильного типа с выраженной комплексообразующей способностью. БС содержит значительные количества фосфатов (2,6% Р2О5) и сульфатов (0,16% БОз) щелочных и щелочноземельных металлов. Количество азота и калия (К2О) в нем составляет 2,9% и 4% соответственно. Углерод в БС достигает 25,19%; соотношение С:Ы=9:1. В большом количестве содержится кальций - 37,5% СаО. Полная статическая обменная емкость (ПСОЕ) БС по отношению к свинцу, определявшаяся в растворе, содержавшем 5 г/л РЬ2+, составляла 500 мг-экв/100г.

БМ была получена на ЗАО «Биохимик» г.Саранска как отход микробиологического производства пенициллина. В сухой БМ больше азота (5,8%), серы (0,6% БОз) и углерода (28,8%), но меньше фосфора (1,5% Р2О5), калия (0,3% К2О) и кальция (7,3% СаО). Соотношение азота к углероду более узкое, чем у БС: С:Ы=5:1. Содержание органического вещества в почве, тепличном грунте, БС и БМ анализировали на экспресс-анализаторе на углерод АН-7529. По ТУ «Мицелий пенициллина сухой», в БМ содержатся: Сырой протеин - 21-27,5% Жир-2,6-10,5% Микроэлементы: Ре - 888-2500 мг/кг Си - 70-290 мг/кг Мп - 260-520 мг/кг Zn - 77 мг/кг Со - 1 мг/кг

Свинец присутствовал в БМ и БС в следовых количествах.

Аминокислоты:

Лизин - 14 г/кг

Гистидин - 28 г/кг

Аргинин - 27 г/кг

Лейцин - 28,5 г/кг

Цистин - 6,0 г/кг

Валин - 7,2 г/кг

Активность пенициллина в БМ отсутствовала (ТУ 64-3-156-90). БС и БМ представляют собой гранулы коричневато-серого цвета, просеянные через сито (1=4мм. В воде распадаются с образованием однородной массы.

Использованные в данной работе цеолиты Сокирницкого месторождения (Украина), состоящие из немодифицированного клиноптилолита, имели следующий состав,%:

ЗЮ2 =68,0; А1203 =13,0; СаО=2,7; МвОО,5; Ыа20= 1,6; К20=2,6 Содержание токсичных элементов, мг/кг: свинец - 20, кадмий - 4, мышьяк - 20, ртуть - 10. Они обладали катионообменной способностью 51,5 мг-экв/100г. Плотность составляла 2,4 г/см3, объемная масса - 1,4 г/см3, рН=6,6 (Лобода, 2000). Цеолиты были просеяны через сито с!=4мм

В вегетационных и модельных экспериментах выращивали салат листовой сорта «Московский парниковый». Для проведения испытаний на фитоток-сичность в качестве тест-культур использовали салат и редис.

2.2 Методы исследования

Тесты на фитотоксичность проводили методом биотестирования модификации Е.Х. Ремпе и Л.П. Ворониной (Практикум по агрохимии, 2001): учитывали длину корней проростков семян редиса и салата в растворах препаратов вытяжек из образцов тепличного грунта с добавлением БС в концентрациях 0,5; 1; 1,5 и 2% от массы сухой почвы.

Первый модельный опыт по определению оптимальной концентрации биосорбентов был заложен по схеме, включавшей в себя внесение двух концентраций БС. В сосудах, вмещавших 250 г сухого тепличного грунта, в условиях люминесцентного освещения выращивали салат в течение 30 дней. После снятия урожая проводили взвешивание растений. В салате определяли содержание аскорбиновой кислоты по Мурри (Практикум по агрохимии, 2001).

Во втором модельном опыте сравнивали способность БС снижать в растениях салата концентрацию кадмия, цинка и свинца. БС были внесены в тепличный грунт в количестве 0,25% от массы грунта. Тяжелые металлы были внесены в количестве 5 ПДК: 20 мг Cd, 115 мг Zn, 325 мг РЬ на 1 кг грунта. Растения салата выращивали в сосудах, вмещавших 500 г сухого тепличного грунта, в течение 30 дней при люминесцентном освещении. Температура во время опыта достигала +25°С. Влажность в сосудах поддерживалась на уровне 70% ПВ. В растительном материале, после высушивания и сухого озоления, определяли содержание металлов методом атомно-абсорбционной спектроскопии на приборе SpectrAA фирмы Varían.

Третий модельный опыт, по определению длительности воздействия биосорбентов на содержание свинца в тепличном грунте, предусматривал внесение БС в оптимальной концентрации, определенной в первом модельном опыте. В сосуды, вмещавшие 250 г сухого тепличного грунта, вносили те же тяжелые металлы, что во втором модельном опыте, и в такой же концентрации. Влажность в сосудах поддерживалась на уровне 70% ПВ. Опыт проводили при комнатной температуре. Содержание металлов в водной вытяжке определяли через 1, 3 и 6 месяцев методом атомно-абсорбционной спектроскопии. Металлы определяли в водной вытяжке при соотношении грунт:вода как 1:3.

Модельные опыты проводили в 4-х кратной повторности.

В июне и августе 2002г были проведены вегетационные опыты по схеме, представленной в таблице 1.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Ефремова, Наталья Евгеньевна, Москва

1. Агеев В.В. Корневое питание сельскохозяйственных растений. Ставрополь. - 1996.- 134с.

2. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. -М.:Агропромиздат. 1987.- 142с.

3. Алексеев Ю.В., Вялушкина Н.И. Влияние кальция и магния на поступление4 ние кадмия и никеля из почвы в растения вики и ячменя//Агрохимия. 2002.-№1.- с.82-84.

4. Барбер С.А. Биологическая доступность питательных веществ в почве. Механистический подход. М.: Агропромиздат. - 1988. - 376с.

5. Головастый С.Е., Жигарев П.Ф., Панкрутская Л.И. Чувствительность сельскохозяйственных культур к свинцу: Сб. науч. тр. // Почвоведение и агрохимия., вып.31 Минск. 2000. - 200с.

6. Добровольский В.В. Биосферные циклы тяжелых металлов и регулятор-ная роль почвы//Почвоведение. 1977. - N4. - с.431-441

7. З.Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. - 151с.

8. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях.-М.-Мир. 1989.-439 с.

9. Карагеоргий В.В. Влияние вермикомпоста на продуктивность перца сладкого: тез. докл. II Международный конгресс Биоконверсия органических отходов и охрана окружающей среды. Иваново-Франковск, 1992. -с.64-66.

10. Касатиков В.А., Руник В.Е. Влияние мелиорантов на содержание подвижных форм тяжелых металлов в дерново-подзолистой супесчаной почве //Агрохимия. 1995. - №7. - с.94-99.

11. Кириллова JI.H., Муравьева М.Б., Козин А.И, Ефремова Н.Е., Елякова Е.Г., Новиков В.П., Мирошников А.И. Природные биосорбенты. II. Исследование свойств биосорбентов, содержащих оксалат кальция //Биотехнология. 1997. - №9-10. - с.35-44

12. Кононков П.Ф., Кононкова С.Н., Моха Д. Ш. Салат. Биология и агротехника возделывания// М., изд-во УДН. 1986. - 70с.

13. Кузнецов В.В., Овчаренко Г.А., Борисова H.H., Баскакова С.Ю., Измайлов С.Ф. Нитратредуктаза как мишень теплового шока//Доклады АН СССР. 1991. -т.321. -№3. - с.635-638.

14. Кузьмич М.А., Графская Г.А., Хостанцева Н.В. Влияние химических мелиорантов на поступление тяжелых металлов в расте-ния//Агрохимические исследования и технологии. Тр. ВНИПТИХИМ вып. 1 т. 1 М.:1999.

15. Леушева М.И., Двойнишникова Е.И., Курбатов И.М. Влияние органических и минеральных удобрений на микрофлору дерново-подзолистой почвы: сб.ст. «Роль микроорганизмов в питании растений и плодородии почвы». Минск: Наука и техника. - 1969. - стр. 132-141.

16. Лобода Б.П. Применение цеолитсодержащего минерального сырья в рас-тениеводстве//Агрохимия. 2000. - №6. - с.78-91.

17. Максимов В.И., Родоман В.Н., Лунцевич В.Г. Фитоактивные хитиновые соединения (обзор)//Прикладная биохимия и микробиология 1997. -т.ЗЗ, №4. - с.355-362.

18. Маркелова В.Н., Ягодин Б.А., Белозерова Т.А., Саблина С.М. Элементный состав растений салата в зависимости от условий минерального пи-тания//Агрохимия. 1997. - №5. - с.41-45.

19. Матвеев Ю.М., Попова И.В., Чернова О.В. Проблемы нормирования содержания химических соединений в почвах//Агрохимия. 2001. - №12. -с.54-60.

20. Минеев В.Г., Кочетавкин A.B., Нгуен Ван Бо Использование природных цеолитов для предотвращения загрязнения почвы и растений тяжелыми металлами.//Агрохимия. 1989. - №8. - с.89-95.

21. Мокиев В.В., Бояршинова JI.B. Эффективность биогумуса из торфонавоз-ного компоста: Тез. Докл. Участников третьего Международного конгресса Биоконверсия органических отходов М.- 1994. - с.90-92.

22. ЗЗ.Овчаренко М.М. Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение: автореф. дис. докт. наук.- М.: 2000. 21с.

23. Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия. М.: Просвещение. - 1987. -815 с.

24. Орлов Д.С., Садовникова JI.K., Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнениию. М.: Высш.шк., - 2002. - 334с.

25. Переднее В.П., Жабровская Н.Ю. Влияние удобрений на урожай и качество кочанного салата: сб.науч.тр. Овощеводство.- Минск. 1996. -вып.9. - стр.116-123.

26. Покровская С.Ф. Регулирование поведения свинца и кадмия в системе почва-растение //НИИТЭИагропром. Обзорная информация. М. - 1995. -52с.

27. Садовникова JI.K. Проблемы использования и рекультивации почв, загрязненных тяжелыми металлами//Химия в сельском хозяйстве. 1995. -№1. - с.37-38.

28. Сизов А.П., Хомяков Д.М., Хомяков П.М. Проблемы борьбы с загрязнением почв и продукции растениеводства/ред. Силина Е.Я. М. -1990

29. Соловьев Г.А. Агрохимические условия питания растений и биосинтез витаминов. М.: МГУ. - 1985. - 104с.

30. Терещенко В.П. Влияние биогумуса на содержание в растениях витамина С: Сб. тр. науч. конференции молодых ученых и специалистов 10-11 июня 1997г.- М. 1999.- с.94-97.

31. Тимин Н.И., Золотарева О.И. Биологические особенности сортов салата для защищенного грунта//Гавриш. 1999. - №3. - с.5

32. Трофимова М.С., Андреев И.М., Кузнецов В.В. Кальций как внутриклеточный регулятор синтеза БТШ96 и термотолерантности клеток растений при гипотермии//Физиология растений. 1997. -т.44. - №4. - с.511-516.

33. Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение /ред. М.М. Овча-ренко. М. Центр.ин-т агрохим. обслуживания сел. хоз-ва. - 1997. - 290с.

34. Фатеев А.И., Мирошниченко H.H., Самохвалова B.JI. Миграция, транслокация и фитотоксичность тяжелых металлов при поэлементном загрязнении почвы//Агрохимия. 2001. - №3. - с.57-61.

35. Феник С.И., Трофимяк Т.Б., Блюм Я.Б. Механизм формирования устойчивости растений к тяжелым металлам//Успехи современной биологии. -1995. -т.115. вып.З. - с.261-275.

36. Феофилова Е.П.,Немцов Д.В., Терешина В.М., Козлов В.П. Полиамино-сахариды мицелиальных грибов: новые биотехнологии и перспективы практического использования (обзор)//Прикладная биохимия и микробиология. 1996. -т.32, №5. - с.483-492.

37. Черников В.А., Алексахин P.M., Голубев A.B. Агроэкология. М.: Колос. - 2000. - 536 с.

38. Черных H.A. Приемы снижения фитотоксичности тяжелых металлов //Агрохимия. 1995. - №9. - с. 101 -107.

39. Чирков С.Н., Сургучева H.A., Гамзазаде А.И., Абдулабеков И.М., Поспешны Г. Сравнительная эффективность производных хитозана при подавлении вирусной инфекции растений//Доклады академии наук. 1998. -т.360, №2. - с.271-273.

40. Чупахина Г.Н. Светозависимые изменения системы аскорбиновой кислоты растений: Автореф. дис. док. биол. наук. Санкт-Петербург. 1992. -48 с.

41. Чупахина Г.Н. Система аскорбиновой кислоты растений. //Монография. -Калинингр. ун-т. Калининград. - 1997. - 120 с.

42. Шильников И.А., Аканова Н.И. Проблема снижения подвижности тяжелых металлов при известковании//Химия в сельском хозяйстве. 1995. -№4. - с.29-32.

43. Шильников И.А., Лебедева JI.A. и др. Факторы, влияющие на поступление тяжелых металлов в растения //Агрохимия. 1994. - №10. - с.94-101.

44. Шпильчак М.Б., Слободян В.А., Ткачук Т.Я. Влияние биогумуса на урожай и качество сельскохозяйственной продукции: тез. докл. участников третьего Международного конгресса Биоконверсия органических отходов. М.- 1994 - с.55-56.

45. Ягодин Б.А. Тяжелые металлы в системе почва-растение //Химия в сельском хозяйстве. 1996. - №5. - с.43-45.

46. AIpasIan В., Yukselen М.А. Remediation of lead contaminated soils by stabilization/solidification// Water, Air and Soil Pollution. 2002. - N133. -p.253-263.

47. Awad F., Romheld V. Mobilization of heavy metals from contaminated calcareous soils by plant born, microbial and synthetic chelators and their uptake by wheat plants//Journal of Plant Nutrition. 2000. - N23(11/12). - 18471855.

48. Bauer C. Biosorption of Mercury (II) by Potomogenten wa/armV/Diplom Ing. Thesis, University Erlangen-Nurnberg, Germany. -1999.

49. Bodannes R.S., Chan P.C. Ascorbic acid as a scavenger of singlet oxygen //FEBS Lett. 1979. - N105. -p.195-196.

50. Bolton K.A., Evans L.J. Elemental composition and speciation of some landfill leachates with particular reference to cadmium// Water, Air and Soil Pollution. 1991. -N60. -p.43-53.

51. Broda E. The uptake of heavy cationic trace metals by microorganisms//Annual Microbiological Enzymology. 1972. - N22. - p.93-108.

52. Cabrera D., Yong S.D., Rowell D.L. The toxicity of cadmium to barley plants as affected by complex formation with humic acid//Plant and Soil. 1988. -N105. - p.195-204.

53. Cakmak I., Marshner H. Increase in membrane permeability and exudation of roots of zinc deficient plants//Journal of Plant Physiology. 1988. - N132. -p.356-361

54. Calace N., Liberatori A., Petronio B.M., Pietroletti M. Characteristics of different molecular weight fractions of organic matter in landfill leachate and their role in soil sorption of heavy metals//Environmental Pollution. 2001. -N113. - p.331-339

55. Calace N., Massimiani A., Petronio B.M., Pietroletti M. Municipal landfill leachate-soil interactions: a kinetic approach// Chemosphere. 2001. - N44. -p.1025-1031

56. Carvalho R.P., Guedes K.J., Pinheiro M.V., Kramlrock K. Biosorption of copper by dried plant leaves studied by electron paramagnetic resonance and infrared spectroscopy//Hydrometallurgy. 2001. - N59. - p.407-412.

57. Celaya R.J., Noriega J.A., Yeomans J.H., Ortega L.J., Ruiz-Manriquez A. Biosorption of Zn(II) by Thiobacillus ferrooxidansirQiayxocQSS Engineering. -2000. N22. - p.539-542.

58. Charlatchka R., Cambier P. Influence of reducing conditions on solubility of trace metals in contaminated soils// Water, Air and Soil Pollution. 2000. -118. - p.143-167.

59. Checkai R.T., Corey R.B., Helmke P.A. Effects of ionic and complexed metal concentration on plant uptake of cadmium and micronutrient metals from solu-tions//Plant and Soil. 1987. - N99. - p.335-345.

60. Christensen T.H., Tjell J.C. Interpretation of experimental results on cadmium crop uptake from sludge amended soi!//Proceccing and Use of Sewage Sludge. P.358-370. Proceedings of 3rd International Symposium Brighton, England, Sept. 1983.

61. Dowdy R.H., Larson W.E., Titrud J.M., Latterell J.J. Growth and metal uptake of snap beans grown on sewage sludge-amended soil: a four-year field study// Journal of Environmental Quality. 1978. - N7. - p.252-257.

62. Dudka S., Piotrovska M., Terelak H. Transfer of cadmium, lead, and zinc from industrially contaminated soil to crop plants: a field study//Environmental Pollution. 1996. - Vol.94. - N2. - p. 181-188.

63. Figueira M.M., Volesky B., Ciminelli V.S.T., Roddick F.A. Biosorption of metals in brown seaweed biomass/AVater Research. 2000. -Vol.34. - N1. -p.196-204.

64. Fisher K. Removal of heavy metals from soil components and soil by natural chelating agents// Water, Air and Soil Pollution. 2002. - N137. - p.267-286.

65. Garate A., Ramos I., Manzaneres M., Lucena J.J. Cadmium uptake and distribution in three cultivars of Lactuca sp//Bulletin of Environmental Contamination Toxicology. N50. - p.709-716.

66. Golab Z., Orlowska B., Smith R.W. Biosorption of lead and uranium by Strep-tomyces sp. //Water, Air, Soil Pollution. 1991. - N60. - p.99-106.

67. Gomes C.M.N., Figueira M.M., Camargos E.R.S., Mendonca-Hagler L.C.S., Dias J.C.T., Linardi V.R. Cyano-metal complexes uptake by Aspergillus ni-ger//Biotechnology Letters. 1999. - N21. - p.487-490.

68. Grotz N., Fox T., Connoly E., Park W., Guerinot M.L., Eide D. Identification of a family of zinc transporter genes from arabidopsis that respond to zinc de-ficiency//Proceedings of National Academy of Science USA. 1998. -N95. -p.7220-7224.

69. Iyengar S.S., Martens D.C., Miller W.P. Distribution and plant availability of soil zinc fraction//Soil Science Society American Journal. 1981. - N45. -p.735-739.

70. Junduliene V., Brazauskiene D., Nitrate and ascorbic acid content in vegetables as a quality factor//Ecologija (Vilnus). 1998. -N3. - p.54-58.

71. Kapoor A., Viraraghavan T. Removal of heavy metals from aqueous solutions using immobilized fungal biomass in continuous mode/AVater Research. -1998. Vol.32. - N6. - p. 1968-1977.

72. Kelley C., Curtis A.J., Uno J.K., Berman C.L. Spectroscopic studies of the interaction of Eu(III) with roots of water hyacinth/AVater, Air and Soil Pollution. 2000. - N119. - p. 171-176.

73. Kelly J.J., Haggblom M., Tate R.L. Ill Effects of the land application of sewage sludge on soil heavy metal concentrations and soil microbial communi-ties//Soil Biology and Biochemistry. 1999. -N31. - p. 1467-1470.

74. King L.D. Effect of selected soil properties on cadmium content of to-bacco//Joumal of Environmental Quality. 1988. -N17. - p.251-255.

75. Kratochvil D., Volesky B. Advances in the biosorption of heavy met-als//Tibtech. 1998. - July, Vol.16, -p.291-300.

76. Ledin M., Krantz-Rulcker C., Allard B. Microorganisms as metal sorbents: comparison with other soil constituents in multi-compartment systems//Soil Biology and Biochemistry. 1999. - N31. - p. 1639-1648.

77. Leidmann P., Fischer K., Bieniek D., Kettrup A. Chemical characterization of silage effluxents and their influence on soil bound heavy metals//International Journal of Analytical Chemistry. 1995. - N59. - p.303-316

78. Li Z., Shuman M. L. Mobility of Zn, Cd and Pb in soils as affected by poultry litter extract -1. Leaching in soil columns// Environmental Pollution. 1997. -Vol.95. - N2.-p.219-226.

79. Lo W., Chua H., Lam K.-H., Bi S.-P. A comparative investigation on the biosorption of lead by filamentous fungal biomass//Chemosphere. 1999. -V.39. -N15. - p.2723-2736.

80. Lombi E., Zhao F., Zhang G., Sun B., Fitz W., Zhang H., McGrath S. In situ fixation of metals in soils using bauxite residue: chemical assessment// Environmental Pollution. 2002. - N118. - p.435-443.

81. Lorenz S.E., Hamon R.E., Holm P.E., Domingues H.C., Sequera E.M., Christensen T.H., McGrath S.P. Cadmium and zinc in plants and soil solutions from contaminated soils//Plant and Soil. 1997. -N189. - p.21-31.

82. Majone M., Papini M.P., Rolle E. Influence of metal speciation in landfill leachates on kaolinite sorption// Water Research. Vol.32. - No3. - p.882-890.

83. McBride M.B. Toxic metal accumulation from agricultural use of sludge: are USEPA regulation protective?//Journal of Environmental Quality. -1995.-N24.-p.5-18.

84. McBridge M.B. Reactions controlling heavy metal solubility in soils// Advanced Soil Science. 1989. - N10. - p. 1-57.

85. McKay G., Blair H.S., Gardner J.R. Adsorption of dyes on chi-tin//Journal of Applied Polymeric Science. 1989. - N27. - p.3043-3056.

86. Mejare M., Bulow L. Metal-binding proteines and peptides in bioreme-diation and phytoremediation of heavy metals//Trends in Biotechnology. -2001. Vol.19. - N2. - p.67-73.

87. Mozgawa W. The influence of some heavy metals cations on the FTIR spectra of zeolites//Journal of Molecular Structure. 2000. - N555. - p.299-304.

88. Nair K.G.R., Madhavan P. Chitozan for removal of mercury from wa-ter//Fishery Technology. N21. - p. 109-116.

89. Neal R.H., Sposito G. Effects of soluble organic matter and sewage sludge amendments on cadmium sorption by soils at low cadmium concentra-tions//Soil Science. 1986. -N142. - p. 164-172.

90. Neumann D., Lichtenberger O., Gunter G., Tschiersch K., Nover L. Heat-shock proteins induce heavy-metal tolerance in higher plants//Planta. -1994.-N194.-p.360-367.

91. OECD Guidelines for testing of chemicals. N208 Terrestrial plants, growth test//OECD, 1984. - Paris.

92. Omar N.B., Merroun M.L., Penalver J.M.A., Munoz M.T.G. Comparative heavy metal biosorption study of brewery yeast and Myxococcus xanthus biomass//Chemosphere. 1997. - Vol.35. -N10. - p.2277-2283.

93. Packer J.E., Slater T.F., Willson R.L. Direct observation of a free radical interaction between vitamin E and vitamin C// Nature. 1979. - N278. -p.737-738.

94. Pohlman A.A., McColl J.G. Soluble organics from forest litter and their role in metal dissolution// Soil Science Society America Journal. 1988. -N52. -p.265-271.

95. Puranik P.R., Chabukswas N.S., Paknikar K.M. Cadmium biosorption by Streptomyces pimprina waste biomass//Applied Microbiological Biotechnology. 1995. - N43. - p.l 118-1121.

96. Puranik P.R., Paknikar K.M. Biosorption of lead and zink from solutions using Streptoverticillium cinnamoneum waste biomass//Journal of Biotechnology. 1997. - N55. - p.l 13-124.

97. Puranik P.R.,Modak J.M., Paknikar K.M. A comparative study of the mass transfer kinetiks of metal biosorption by microbial bio-mass//Hydrometallurgy. 1999. -N52. - p. 189-197.

98. Ravi Kumar M.N.V. A review of chitin and chitosan applica-tions//Reactive & Functional Polymers. 2000. - N46. - p. 1-27.

99. Sabehat A., Weiss D., Lurie S. Heat-shock proteins and cross-tolerance in plants//Physiologia Plantarum. 1998. - N103. - p.437-441.

100. Sanders J.R. The effects of pH upon the copper and cupric ion concentrations in soil solution//Journal of Soil Science. 1982. - N33. - p.679-689.

101. Schneider I.A.H., Rubio J., Smith. R.W. Biosorption of metals onto plant biomass: exchange adsorption or surface precipitation? //International Journal of Mineral Processing. 2001. - N62. - p.l 11-120.

102. Schneider I.A.H., RubioJ., Misra M., Smith R.W. Stems and roots of eichhornia crassipes as biosorbents for heavy metal ions//Mineral Engineering. 1995. - N8. - p.979-988.

103. Shuman L.M. Effects of nitriloacetic acid on metal adsorption isotherms for two soils//Soil Science. 1995. -N160. -p.92-100.

104. Sposito G., Lund L., Chang A.C. Trace metal chemistry in arid-zone field soils amended with sewage sludge: I. Fractionation of Ni, Cu, Zn, Cd, and Pb in solid phases//Soil Science Society American Journal. 1982. - N46. -p.260-264.

105. Street J. J., Sabey B.R., Lindsay W.L. Influence of pH, phosphorus, cadmium, sewage sludge and incubation time on the solubility and plant uptake of cadmium// Journal of Environmental Quality. 1978. - N7. - p.286-290.

106. Taniguchi J., Hemmi H., Tanahashi K., Amano N., Nakayama T., Ni-shino T. Zink biosorption by a zinc-resistant bacterium, Brevibacterium sp.strain HZM-1//Applied Microbiological Biotechnology. 2000. - N54. - p. 581-588.

107. Vancura V., Kunc F. (editors) Soil microbial associations, control of structures and functions. Academia Praha. - 1988. - 498p.

108. Vangronsveld J., Stercks J., Van Assche F., Clijstems H. Rehabitation studies on an old non-ferrous waste dumping ground: effects of revegetation and metal immobilization by berengite// Geochemical Exploration. 1995b. -N52. - p.221-229.

109. Vangronsveld J., Van Assche F., Clijstems H. Reclamation of a bare industrial area contaminated by non ferrous metals: in situ metal immobilization and revegetation// Environmental Pollution. 1995a. - N87. - p.51-59.

110. Wang G.X., Fuerstenau M.C., Smith R.W. Sorption of heavy metals onto nonliving water hyacinth root//Mineral Processing Extraction Metallic Review. 1998. - N19. -p.309-322.

111. Wang L., Chua H., Zhou Q., Wong P.K., Sin S.N., Lo W.L., Yu P.H. Role of cell surface components on Cu adsorption by Pseudomonas putida 5-x isolated from electroplating effluent/AVater Research. 2003. - N37.p.561-568.

112. Whittle A. J., Dyson A.J. The fate of heavy metals in green waste composting// The Environmentalist. 2002. - N22. - p. 13-21.

113. Xie Q., Zhang X., Wang D., Li J., Qin Y., Chen Y. Research on the effect of sludge fertilizer on farmland and the safety of heavy metals in a karst area //Environmental Geology. 2001. - N41. - p.352-357.

114. Yamauchi N., Yamawaki K., Ueda Y., Chachin K. Subcellular localization of redox enzymes in cucumber fruits //Journal of Japanese Society of Horticulture Science. 1984. - N53(3). - p.347-353.

115. Yetis U., Dolek A., Dilek F.B., Ozcengiz G. The removal of Pb(II) by Phanerochaete Chrysosporium //Water Research. 2000. - Vol.34. - N16. -p.4090-4100.