Фитоэкстракция ионов Cu2+ и Ni2+ в условиях хлоридного засоления почвы

Писаренко, Екатерина Николаевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Фитоэкстракция ионов Cu2+ и Ni2+ в условиях хлоридного засоления почвы
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Фитоэкстракция ионов Cu2+ и Ni2+ в условиях хлоридного засоления почвы"

На правах рукописи

Писаренко Екатерина Николаевна

ФИТОЭКСТРАКЦИЯ ИОНОВ Си2+ и №2+ В УСЛОВИЯХ ХЛОРИДНОГО ЗАСОЛЕНИЯ ПОЧВЫ

03.00.16 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

^ 9 НОЯ Ш

Саратов 2009

003483221

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор

Губина Тамара Ивановна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Степанов Сергей Александрович

кандидат биологических наук Малинина Юлия Александровна

Ведущая организация:

Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН

Защита состоится "26" ноября 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.243.13 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный университет имени Н.Г.Чернышевского» по адресу: 410012, г.Саратов, ул. Астраханская, д. 83 , Y уч. корпус, аудит. 61, E-mail: biosovet@sgu.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке имени В.А. Артисевич ГОУ ВПО «Саратовский ГУ».

Автореферат разослан "23" октября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Невский С.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Одними из важнейших экологических проблем современности являются сохранение и рациональное использование главного природного ресурса планеты — земли и ее важнейшего компонента — почвы. В почве аккумулируются различные химические элементы, органическое вещество и энергия. Она является экологической нишей для многочисленных живых организмов, которые активно участвуют в формировании состава атмосферы, в земных и гидрологических циклах (Ковда, 1989; Добровольский, Никитин, 1990; Структурно-функциональная роль..., 1999).

В результате увеличения воздействия хозяйственной деятельности человека на окружающую среду происходят существенные изменения в химическом составе почвенного покрова обширных территорий. Одну из приоритетных групп загрязняющих веществ образуют тяжелые металлы (ТМ), к которым относятся, в том числе, медь и никель. Основная их масса поступает с выбросами индустриальных предприятий в нижние слои тропосферы, вовлекается в аэрозольную миграцию и осаждается на поверхности почвы (Schalscha et al, 1987; Аэротехногенное..., 1993). Накопление меди и никеля в почве приводит к загрязнению металлами сельскохозяйственной продукции, фунтовых вод и наземных водоемов, кумуляции их в тканях и органах растений и животных. По пищевым цепям металлы попадают в организм человека, что способствует развитию патологических состояний различной этиологии.

Нередко загрязнение почв ТМ сопряжено с их засолением, связанным с активной мелиорацией земель. Остро стоит проблема ремедиации загрязненных медью и никелем почв с повышенным еолесодержанием в Балаковском муниципальном образовании (БМО) Саратовской области. Этот район характеризуется высокой концентрацией промышленных предприятий, развитой теплоэнергетикой, в том числе атомной, а также обширными сельскохозяйственными угодьями. Антропогенное воздействие отражается на состоянии почвенного покрова: в пахотном слое почвы Балаковского района наблюдается избыточное содержание хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, а также присутствие меди и никеля на уровне 2,5 предельно допустимых концентраций (ПДК) и выше (Доклад..., 2002).

В настоящее время перспективным методом восстановления загрязненных территорий считается фиторемедиация - очистка почвы с помощью растений. Отдельные виды растений, произрастающие на загрязненных территориях, могут накапливать в своих тканях определенное количество ТМ без видимых признаков угнетения. Известно, что кукуруза и подсолнечник, которые приспособлены к условиям произрастания в степной зоне, в том числе, в районах Саратовской области, способны аккумулировать некоторые тяжелые металлы. Таким образом, регуляция процессов очистки почв от металлов является актуальной задачей экологии.

Цель и задачи исследования.

Целью работы является: выявление возможности фиторемедиации почв, загрязнённых ионами Си2+ и Ni2+ в условиях хлоридного засоления.

Для решения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Сравнить способность различных растений произрастать на засоленных почвах, загрязненных ионами меди и никеля.

2. Исследовать ростовые характеристики (длину побега и корня, массу проростка) подсолнечника (Heliantus annus L.) и кукурузы (Zea mays L.) в почвах, содержащих Cu2+, Ni СГ в различных концентрациях.

3. Изучить особенности изменения концентрации ионов меди и никеля в почвах различной степени засоления при культивировании подсолнечника и кукурузы.

4. Установить количественное распределение ионов Си2+ и Ni2+ в органах кукурузы с различным их начальным содержанием в среднезасоленной почве.

5. Исследовать процесс экстракции кукурузой ионов Си2+ и Ni2+ при их совместном присутствии в незасоленной и среднезасоленной почве.

Научная новизна. Проведены поиск и подбор растений, устойчивых к действию засоления и высоких концентраций меди и никеля. На основе скрининга выбраны кукуруза и подсолнечник, как наиболее устойчивые к высоким концентрациям ионов меди, никеля и хлорида натрия, приспособленные к условиям произрастания в степной зоне, в том числе, в Балаковском районе Саратовской области. Установлено, что фитоэкстракционная способность кукурузы и подсолнечника зависит от степени засоления почв и концентрации в них ионов меди и никеля. Показано, что при средней степени засоления почв (0,3-0,6%) способность растений аккумулировать ТМ увеличивается для меди на 5-13%, никеля - на 10-20%. Определено, что основная масса поглощенных ионов меди и никеля локализуется в корнях. При высоких концентрациях ТМ переходят в стебли и листья, не попадая в початки. Засоление почв хлоридом натрия усиливает данный процесс. В лабораторных условиях изучено влияние ионов Си2+ и Ni2+ при их совместном присутствии в почве на способность кукурузы к экстракции данных металлов. Выявлено, что в среднезасоленной почве при различном соотношении металлов ионы меди являются более предпочтительными для растений.

загрязнении почв металлами свыше 5 ПДК, они частично переходят в стебель и листья, а в початки не поступают, что позволяет использовать их для пищевых целей. Для избежания вторичного загрязнения почв ТМ при уборке кукурузы необходимо удалять ее корневую систему.

Апробация работы. Основные результаты и положения работы представлены на конференциях: третьей и четвертой Всероссийских научно-практических конференциях «Экологические проблемы промышленных городов» (Саратов, 2007, 2009); Всероссийской научной конференции молодых ученых «Молодые ученые - науке и производству» (Саратов, 2007, 2008); VIII Международной конференции Российского общества экологической экономики «Экономическое развитие и окружающая среда: стратегии, модели, инструменты управления» (Сочи, 2007); 11 Международной школе-конференции «Биология - наука 21-го века» (Пущино, 2007); VII Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ-2007 (Москва, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, из них 2 в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК РФ.

Декларация личного участия автора. Диссертантом выполнен весь объем экспериментальной работы, проведены обработка и анализ результатов, сделаны расчеты, сформулированы положения, выносимые на защиту, и выводы. В совместных работах доля участия автора составила 70-80%.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов. Работа изложена на 138 страницах, содержит 24 рисунка, 17 таблиц, 8 приложений и список использованной литературы, включающий 202 источника, из которых 55 на иностранных языках.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Из восьми исследованных растительных культур: кукуруза обыкновенная (Zea mays L.), подсолнечник масличный (Heliantus annus L.), рапс обыкновенный (Brassica napus ssp. Oleífera Metzg.), эспарцет посевной (iOnobryhis viciaefolia Scop.), овсяница луговая (.Festuca pratensis Huds.), свекла сахарная (Beta vulgaris L. vor. sacchoriferá), свекла кормовая {Beta vulgaris L. var. crassá), люцерна посевная (Medicago sativa L.) - кукуруза и подсолнечник наиболее устойчивы к действию высоких концентраций меди и никеля и засолению почв хлоридом натрия.

2. Кукуруза и подсолнечник способны произрастать в почвах, содержащих ионы Си2+ и Ni2+ на уровне 20 ПДК, и засоленных NaCl до концентрации 2,4%.

3. Фитоэкстракция кукурузой и подсолнечником ионов металлов увеличивается при средней степени засоления земель (0,3-0,6% NaCl).

4. Накопление основной части поглощенного металла кукурузой происходит в корнях, при увеличении концентрации его в почве свыше 5 ПДК ионы металла транспортируются в стебли и листья, не попадая в початки.

5. На процесс фитоэкстракции кукурузой ионов меди и никеля, совместно присутствующих в почве, влияют концентрации металлов, их

соотношение и степень засоления почвы. Из двух металлов медь в большей степени накапливается в корнях, а никель - в наземной части растения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность исследования, его практическая и теоретическая значимость, формулируются основная цель и задачи исследования.

Глава 1. РЕМЕДИАЦИЯ ПОЧВ, ЗАСОЛЕННЫХ И ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ, С ПОМОЩЬЮ РАСТЕНИЙ (обзор литературы)

Почва является наиболее чувствительным к антропогенному воздействию звеном природной среды (Аэротехногенное..., 1993; Структурно-функциональная роль.,., 1999). Одну из приоритетных групп загрязняющих веществ образуют ТМ, в частности, медь и никель. Накопление их в почве приводит к снижению ее плодородия, загрязнению металлами сельскохозяйственной продукции, открытых водоемов и грунтовых вод, кумуляции их в тканях и органах растений, животных и человека. При интенсивном орошении загрязнение почв ТМ сопряжено с их засолением. Наиболее перспективным методом восстановления загрязненных территорий в настоящее время считается фиторемедиация - очистка почвы с помощью растений, которые могут накапливать в своих тканях ТМ без видимых признаков угнетения. Для фитоэкстракции ТМ из почв активно используются аборигенная растительность и культурные растения.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ И МЕСТА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Материалы и методы исследований

Исследования проводились с 2004 по 2009 гг. на базе биологической лаборатории СГТУ и химико-аналитической ФГУ «ГосНИИЭНП». В работе использовались следующие виды растительных культур: кукуруза обыкновенная {Zea mays L.), подсолнечник масличный (Heliantus annus L.), рапс (Brassica ttapus ssp. Oleífera Metzg.), эспарцет посевной (Onobryhis viciaefolia Scop.), овсяница луговая (Festuca pratensis Huds.), свекла сахарная (Beta vulgaris L. var. sacchoriferd), свекла кормовая (Beta vulgaris L. var. crassa), люцерна посевная (Medicago sativa L.).

На модельных водных растворах и почвах проведен скрининг растительных культур. Для опытов в водной среде использовались растворы CuS04*5H20 (0,2-4,0 мг/л), NiS04*7H20 (0,5-9,5 мг/л) и NaCl (5-45 г/л), в контрольном варианте - дистиллированная вода (Семена ..., 1986). Определяли процент прорастания семян, массу проростков различных культур в зависимости от концентраций ионов меди и никеля.

Засоление почв создавалось с помощью хлорида натрия в концентрациях, соответствующих различным степеням засоления почвы: незаселенной (до

0,15%), слабозасоленной (0,15-0,3%), среднезасоленной (0,3-0,6%), сильнозасоленной (до 1,4%) и очень сильнозасоленной (выше 1,4%) (Шуравлнн, 1988). Загрязнение солями меди и никеля (CuS04*5H20; NiS04*7H20) проводилось единожды (в момент посадки семян) в интервалах концентраций 0,2-4,0 и 0,5-9,5 мг/кг почвы, соответствующих 1-20 ПДК этих металлов. Масса образцов почвы составляла 50 г, растения выращивали в течение 14 дней. Устойчивость растений к засолению и загрязнению почв оценивали по проценту прорастания, длине и массе наземной части проростков.

Совместное действие засоления и различных концентраций меди и никеля изучалось при выращивании растений на почвах (Глуховцев, 2006), содержащих NaCl (0,15-2,4%) и одну из солей CuS04*5H20 (0,2-4,0 г/кг почвы) или NiS04*7H20 (0,5-9,5 г/кг почвы).

Изучение влияния совместного содержания ионов меди и никеля на рост растений проводилось в почве незасоленной и среднезасоленной. Сульфаты меди и никеля использовались в следующих соотношениях CuS04*5H20: NiS04*7H20- 1,0:1,2; 2,0:2,4; 4,0:4,8; 1,0:4,8; 4,0:1,2 (г/кг почвы).

Процесс фитоэкстракции ионов меди и никеля в натурных условиях за период вегетации проводился следующим образом: семена кукурузы высаживались в специальные коробы без дна с незасоленной и среднезасоленной почвой, содержащей соли C11SO4 *5Н20 и NiS04*7H20 в следующих соотношениях - 0,2:0,5; 0,2:1,2; 0,2:2,4; 0,4:0,5; 0,4:1,2; 0,4:2,4; 1,0:0,5; 1,0:1,2; 1,0:2,4 (г/кг почвы) (Глуховцев, 2006). Содержание металлов в различных органах растений анализировалось после созревания початков.

Измерение массовой доли металлов в пробах почв и растительного материала проводили на рентгеновском флуоресцентном спектрометре «СПЕКТРОСКАН МАКС G2E» (Методика ..., 2004). Все измерения проведены в трех повторностях. Математическую обработку полученных данных выполнена с использованием компьютерной программы Excel 2007.

2.2. Анализ экологического состояния почвенного покрова на территории Балаковского муниципального образования

Балаковский район расположен на границе Среднего и Нижнего Поволжья, в северной части Левобережья. Климат района континентальный с холодной зимой и жарким летом. Общая площадь его составляет 320 тыс. га, из них город - 7 тыс. га, район - 313 тыс. га, сельхозугодия - 254,7 тыс. га. Площадь пашни составляет 167,1 тыс. га, из них орошаемых земель - 29,2 тыс. га. Около 75% пахотных земель занято черноземами южными, 13% - темно-каштановыми почвами, среди которых в районе встречаются среднесолонцеватые. Солонцы приурочены к террасам рек Большого и Малого Иргизов и к долинам их притоков. Для них характерно хлоридное засоление. На территории района имеет место развитие негативных процессов: подтопление земель, загрязнение токсикантами промышленного происхождения, ирригационное нарушение земель, эрозия, снижение содержания гумуса и элементов минерального питания растений, ухудшение состояния мелиорированных сельскохозяйственных земель (Информация..., 1997).

Наибольшее загрязнение почв отмечается вблизи промышленных предприятий, где происходит заметное накопление ТМ. Выявлены аномалии по содержанию ионов свинца, молибдена, цинка, меди и никеля. Причинами их образования служат выбросы ОАО «Балаковские волокна», ОАО «Иргиз» и АЭС.

Высокое содержание Си и № наблюдается в верхних почвенных горизонтах (до 2,5 ПДК), грунтовых и поверхностных водах. Использование такой воды для полива приводит к дополнительному загрязнению почв вышеназванными металлами (Доклад..., 2002). Кроме того, неумеренные поливы на орошаемых землях и утечки из водонесущих трубопроводов вызывают засоление почв.

Таким образом, проблема деминерализации и ремедиации земель является актуальной для БМО Саратовской области.

Глава 3. СКРИНИНГ РАСТИТЕЛЬНЫХ КУЛЬТУР, УСТОЙЧИВЫХ К ДЕЙСТВИЮ

ВЫСОКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ МЕДИ, НИКЕЛЯ И ХЛОРИДНОМУ ЗАСОЛЕНИЮ

Проведен поиск растений, устойчивых к действию высоких концентраций ионов меди, никеля и засоления. Апробированы следующие однолетние травы и культуры: люцерна, эспарцет, овсяница, рапс, подсолнечник, кукуруза, свекла столовая, свекла сахарная. Изучалось влияние ионов меди и никеля, а также ЫаС1 на прорастание их семян и рост растений в водных растворах и почве.

В водных растворах влияние ионов Си2+ и №2' выражается следующим образом:

- эспарцет, овсяница обыкновенная и рапс: семена не всходят при концентрации меди 500 мг/л, а концентрации никеля 1000 мг/л;

- свекла сахарная, свекла кормовая и люцерна: медь подавляет всхожесть семян в концентрации 1000 мг/л, а никель в концентрации 2000 мг/л;

- подсолнечник и кукуруза выдерживают концентрацию меди до 1000 мг/л, а никеля до 2000 мг/л включительно.

В опытах на почвах создавались концентрации, моделирующие степень загрязнения медью или никелем от 1 до 20 ПДК. Для всех растений, кроме кукурузы и подсолнечника, токсический эффект никеля проявляется при концентрации, соответствующей 1 ПДК в почве, и меди при концентрации около 2 ПДК, который выражается в замедлении прорастания семян, роста и развития растений. Начиная с концентрации меди в почве от 500 мг/кг, никеля от 1000 мг/кг (10 ПДК), отмечено замедление роста и развития проростков, хлороз и некроз, побледнение жилок и потемнение краев листьев.

Порядок расположения растений по чувствительности к высоким концентрациям меди и никеля в почве оказался аналогичным выращенным на водных растворах.

Изучено влияние различных концентраций хлорида натрия в водных растворах на прорастание семян, длину корней и проростков, массу проростков. Отмечено, что все растворы хлорида натрия замедляют всхожесть, ухудшают ростовые характеристики растений. В контрольном опыте 100%-е прорастание семян имеет место на 2-3-й день. Прорастание всех семян, кроме кормовой

свеклы, в растворе с концентрацией соли 5 г/л имеет место на 3-4-й день. Стопроцентную всхожесть при отмеченной концентрации соли показывают подсолнечник и кукуруза. Процент прорастания остальных культур снижается в два и более раза по сравнению с контролем. При концентрации 15 г/л прорастают семена только кукурузы, подсолнечника и люцерны. Кукуруза и подсолнечник способны выдерживать концентрацию соли в растворе до 25 мг/л и обладают при этом всхожестью 30-40%.

При изучении влияния различных концентраций ЫаС1 на прорастание семян в почвах, моделирующих различные степени засоления от незасоленной до очень сильнозасоленной, было установлено, что увеличение степени засоления почв негативно сказывается на всех исследуемых культурах. Максимально устойчивыми оказались свекла сахарная, подсолнечник и кукуруза. Они выдерживали концентрацию хлорида натрия в почве до 2,4%.

Результаты скрининга показали, что для дальнейших исследований наиболее перспективны свекла сахарная, кукуруза и подсолнечник. Они способны выдерживать высокие концентрации как ТМ, так и №С1, отличаются высокой скоростью роста и продуктивностью фитомассы. Поскольку металлы накапливаются в корнях растений (Серегин, Иванов, 1997; ЗоЬойс е1 а1, 1998), то последующие исследования проводились на кукурузе и подсолнечнике.

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБНОСТИ КУКУРУЗЫ И ПОДСОЛНЕЧНИКА К ЭКСТРАКЦИИ ИОНОВ МЕДИ И НИКЕЛЯ В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНОГО ЗАСОЛЕНИЯ

ПОЧВЫ

В связи с задачами исследования необходимо было выяснить возможность роста и развития кукурузы и подсолнечника при совместном действии на них засоления и загрязнения медью и никелем, а также установить количественные характеристики аккумуляции ионов металлов растениями.

Опыты проводились в лабораторных условиях. В образцах почвы моделировали различную степень засоления №С1 и загрязнения одним из металлов в концентрациях для ионов меди 50-1000 мг/кг и для ионов никеля 100-2000 мг/кг, что соответствует содержанию металлов на уровне 1-20 ПДК. Отмечено, что на сильнозасоленной почве при содержании в ней меди на уровне 10 ПДК количество проросших семян уменьшается в среднем в два раза. На средне- и незасоленных почвах наблюдается практически 100%-е прорастание семян на всех образцах почв даже при максимальном содержании сульфата меди (20 ПДК). Для солей никеля, независимо от их концентрации, максимальное прорастание семян наблюдается в среднезасоленной почве. На незасоленных и сильнозасоленных почвах процент прорастания семян и все параметры роста растений уменьшаются пропорционально повышению концентрации металла. Установлено, что максимальный рост кукурузы и подсолнечника в условиях загрязнения солями меди или никеля происходит при средней засоленности почвы, т.е. они являются солеустойчивыми культурами.

Наибольшее количество ионов металлов кукуруза и подсолнечник экстрагируют при культивировании в среднезасоленных почвах. При выращивании растений в условиях среднего засоления почв при превышении ПДК Си2+ и №2+ в 20 раз способность обеих культур аккумулировать эти металлы увеличивается приблизительно в 1,5 и 1,25 раза (соответственно), по сравнению со слабозасоленными почвами, а по сравнению с сильнозасоленными почвами - в 6 и 4 раза, соответственно (рис. 1 и 2).

о 10 20 зо Значения, кратные ПДК меди в почве

> — Незаселенная почва ■ - Среднезасоленная почва Снльнозасоленная почва

и о к 120

в г 100

и КО

в о а в 60

а я 40

и я а. е £ 20 0

а п £

С4

0 5 10

Значения, кратные ПДК

никеля в почве

—• — Незаселенная почва - ■ - Среднезасоленная почва * ■ Снльнозасоленная почва

Рис. 1. Изменение количества экстрагированных кукурузой меди (а) и никеля (б) в зависимости от их исходных концентраций и засоления почвы

Таким образом, установлено, что в почвах средней степени засоления (до 0,6%) способность растений экстрагировать ТМ по сравнению с незасоленной почвой увеличивается для меди на 5-13%, а для никеля - на 10-20%. При более высокой степени засоления почв активность растений к аккумуляции металлов сохраняется, но в меньших количествах.

Значения, кратные ПДК меди

в почве

—♦— Незаселенная почва - -«- - Среднезасоленная почва * Снльнозасоленная почва

5 120 и 100

- 80

с4

£ о !£ В В в-и

о Б

■ ■

0 5 10 15 20 25 Значения, кратные ПДК никеля в почве

—■* — Незаселенная почва - * - Среднезасоленная почва —*-— Снльнозасоленная почва

Рис. 2. Изменение количества экстрагированных подсолнечником меди (а) и никеля (6) в зависимости от их исходных концентраций и засоления почвы

Экспериментальные данные по изучению места локализации (корни

или надземные органы) основной массы поглощенных Си/+ и №2+ (см. рис. 3)

свидетельствуют о том, что большее количество металлов накапливается в корнях кукурузы, что соответствует литературным данным для других ТМ на незаселенных почвах (Роева, 1996; Битюцкий, 1999). При начальных концентрациях ионов меди до 500 мг/кг засоление способствует процессу фитоэкстракции. При концентрациях ионов меди в почве свыше 500 мг/кг засоление способствует переходу ТМ из корней в листья (рис. За). На способность кукурузы экстрагировать ионы никеля засоление почвы влияет в большей степени (рис. 36). Известно, что ионы хлора изменяют барьеры поглощения в механизмах перемещения ионов микроэлементов (Строганов, 1973; Физиология ..., 2005). Вероятно, в наших опытах увеличение концентрации металлов в надземной биомассе при высоких концентрациях их в почвах происходит после достижения предела поглотительной способности корней (Кветкина, 1986; Нестерова, 1989; Аэротехногенное, 1993), а среднее засоление почвы способствует более активному переходу ионов металлов из корней в надземные органы.

500 1000

Концентрация ионов меди в почве, мг/кг

* 8000

_ 8 5 6000 « в 2

§ * ё

и а

2000

4000

100 250 500 1000 2000 Концентрация ионов никеля в почве, мг/кг

□ В корнях, почва без МаО Я В корнях, почва с 0,3% 1МаО

□ в листьях, почва без N30 □ В листьях, почва с 03% N>0 д

Рис. 3. Изменение концентрации меди (а) и никеля (б), аккумулированных в корнях и листьях кукурузы (мг/кг сухой фитомассы) в зависимости от их исходного содержания в засоленной (0,3% КаС1) и незасоленной (без ЫаС1) почве

Установлено, что фитоэкстракция никеля в условиях среднего засоления происходит более эффективно, чем меди. Кроме того, данный уровень

засоления стимулирует перемещение ионов никеля в надземную биомассу. Например, при концентрации того или другого металла в почве 100 мг/кг, концентрация никеля в растительной биомассе кукурузы за 14 дней выращивания составляет 2,775 г/кг биомассы, а меди - 2,009 г/кг биомассы. Способность кукурузы экстрагировать ионы меди и никеля уменьшается с повышением концентрации этих металлов в почве. Засоленность почвы в этих случаях незначительно увеличивает степень поглощения металлов.

Глава 5. НАКОПЛЕНИЕ РАСТЕНИЯМИ ИОНОВ МЕДИ И НИКЕЛЯ ПРИ ИХ СОВМЕСТНОМ НАХОЖДЕНИИ В ПОЧВЕ

Изучена способность кукурузы аккумулировать медь и никель при их совместном нахождении в незасоленной и среднезасоленной почвах. Использовались следующие соотношения концентрации ионов металлов Си2+:№2+ (мг/кг почвы): 250:250; 500:500; 1000:1000; 250:1000; 1000:250. Наблюдения велись за всхожестью семян кукурузы, ростом и развитием растений. Установлено, что всхожесть семян при всех концентрациях металлов в почве, как засоленной, так и незасоленной, составляла не более 50%. С увеличением концентрации металлов прорастание семян снижалось на 12% (рис. 4). Длина стеблей кукурузы составляла 16-10 см, что также значительно меньше длины растений, выращенных в почве, загрязненной одним видом металла (21-14 см) (см. рис. 5). Таким образом, совместное присутствие солей меди и никеля в почве приводит к ухудшению роста и развития растений.

л г? 8о

ё « I 5 В <

* о , Ш4Ш

250:250 500:500 1000:1000 250:1000 1000:1000 Концентрация ионов металлов Си:№ в почве, мг/кг

■ почва без КаС1 в почва с 0,3% N801

Рис. 4. Зависимость процента прорастания семян кукурузы от присутствия №С1 и концентрации ионов никеля и меди

к Ч 20

>е

£ 2 10

я ы

В 0

250:250 500:500 1000:1000 250.1000 1000:1000 Концентрация ионов металлов Сц.-ТчЧ в почве, мг/кг

—«— почва без КаС1 —• — почва с 0,3%ШС1

Рис. 5. Зависимость длины стеблей кукурузы после 14 суток выращивания в незасоленной и среднезасоленной почве от концентрации ионов меди и никеля

Обнаружено (рис. 6), что при раздельном присутствии ионов меди и никеля в количестве 500 мг на кг почвы, в корнях кукурузы накапливается соответственно 6645 мг меди и 7551 мг никеля в расчете на кг растения. При совместном присутствии ионов меди и никеля в почве в соотношении 500:500 мг в корнях кукурузы накапливается меди и никеля, соответственно, 2743 и 4921 мг на кг биомассы, т.е. меньше, чем в первом случае. При соотношении ионов металлов 250:250 мг/кг, в корнях кукурузы обнаруживается меди - 1845 мг, никеля - 3827 мг на кг биомассы. Из этого можно заключить, что при совместном присутствии ионов меди и никеля в почве концентрация каждого из этих металлов в растительной биомассе гораздо меньше, чем при наличии в почве одного из ионов, в свою очередь засоление способствует увеличению степени экстракции металлов (см. рис. 6).

Установлено (рис. 7а), что чем больше концентрация никеля в почве, тем больше меди аккумулируется в кукурузе, причем, достигнув предела насыщения в корнях, медь накапливается в наземной части растения. Засоленность почвы способствует большему переходу ионов меди из корней в листья. При большем содержании меди относительно никеля (рис. 76) наблюдается вытеснение меди ионами никеля из корней в наземную часть растения. Эффективность этого процесса зависит от засоленности почвы.

7000' 6000 5000 4000' 3000' 2000' 1000' 0'

Ас.

лА

500С" 250Си:2£0!Ч| 500Си:500К1

Концентрация металлов в почве, иг/кг

§ и

металлов в почве, мг/кг

■ В корнях, почва вез ЫаС! ВВ листьях, почва без ЫаС1

□ В корнях, почва с 0,3%ЫаС1 ИВ листьях, почва с 0,3%№С(

Рис. 6. Зависимость содержания меди (а) и никеля (б), аккумулированных в корнях и листьях кукурузы (мг/кг растительной биомассы), от их общей концентрации в засоленной (0,3% ИаС1) и незасоленной (без №С1) почве

При увеличении концентрации меди в почве экстракционная способность кукурузы в отношении никеля в незасоленной почве значительно уменьшается, в засоленной почве никель при высокой концентрации меди (1000 мг/кг) частично мигрирует в наземную часть растения (см. рис. 8а). Из диаграммы, представленной на рис. 86, видно, что повышение концентрации ионов меди относительно ионов никеля при высокой концентрации последнего в почве (1000 мг/кг) приводит к уменьшению содержания никеля в наземной части растения. Для кукурузы более предпочтительным металлом при совместном присутствии является медь, и она способна в большей степени накапливаться в листьях и стеблях растения.

4000-1

Э-Ё

2 ж

в В

£ в

* §

81 §

§ а

О а

В и

I ¿2

£ в

5 в

8 ш

Ё £ о. &

в в.

О в

3500' 3000' 2500' 2000' 1500 1000 500 0

90008000' 7000' 6000' 5000' 4000' 3000' 2000' 1000' 0'

250Сит250М 250Си:1000№

Концентрация металлов в почве, мг/кг

1000си:1000м 1000си:250№

Концентрации металлов в почве, мг/кг

мв корнях, почва без ИаС| ■ В листьях, почва без №С1

и В корнях, почва с 0,3%МаС1 ИВ листьях, почва с 0,3%№С1

Рис. 7. Влияние концентрации ионов никеля в почве и засоленности (0,3% ЫаС1) на способность кукурузы аккумулировать в корнях и листьях (мг/кг растительной биомассы) медь при ее содержании в почве: 250 мг/кг (а), 1000 мг/кг (б)

Таким образом, совместное присутствие солей меди и никеля при их высоких концентрациях в почве приводит к ухудшению роста и развития растений. При этом снижается и фитоэкстракционная активность кукурузы. Засоление способствует увеличению поглотительной способности растений по

отношению к металлам. Для кукурузы более предпочтительным металлом при их совместном (Си, №) присутствии в почве является медь.

8000-то-

& 8

и С.

о « О

6000 5000' 4000 3000' 2000 10000'

250М)2 50№:250Сц 250№:1000Си

Концентрация металлов в почве, мг/кг

5 и

V V

5й

Я £

к В

к в

1 §

¡€ в

с. а

и к

ч о.

б »

12000' 10000' 8000' 6000 4000' 2000' 0'

ШООГчЧ ЮПОМЫОООСи 1000«1:250Си

Концентрация металлов в почве, мг/кг

■ В корнях, почва без МаС О В корнях, почва с 0,3%МаС1

в В листьях, почаа без МаС1 ВВ листьях, почва с 0,3%№С!

Рис. 8. Влияние концентрации ионов меди в почве и засоленности (0,3% ШС1) на способность кукурузы аккумулировать в корнях и листьях (в мг/кг раст. биомассы) никель при его содержании в почве: 250 мг/кг (а), 1000 мг/кг (б)

Глава 6. ФИТОЭКСТРАКЦИЯ ИОНОВ МЕДИ И НИКЕЛЯ В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ

В данной главе представлены результаты исследований с кукурузой, проведенные в натурных условиях в течение вегетационного периода с мая по август 2008 г. Почвы специальным образом подготавливались. Создавались незаселенные и среднезасоленные почвы, содержащие ионы никеля и меди в соотношениях, характерных для почв Балаковского района, а именно 50:100, 50:250, 50:500, 100:100, 100:250, 100:500, 250:100, 250:250, 250:500 мг/кг почвы. Контролем служила почва без внесения в неё КаС1 и солей ТМ. Анализ этой почвы показал, что в ней содержится меди - 42 мг/кг, никеля - 66 мг/кг. В августе после созревания початков растения скашивали, корни удаляли из

почвы. Анализировали содержание металлов в корнях, листьях, стеблях и початках. Результаты анализов представлены на рис. 9 и 10.

200 -|

Концентрация ионов металлов Cu:Ni в почве, мг/кг

в а с

s I

¡г <-* *

§ %

я о о. g

Ё Ь

5 я в

200 150 100 50 0

„Л?

с®

,4s

Концентрация ионов металлов Cu:Ni в почве, мг/кг

§ £

я й

я "

е-4 *

ь и -5 * т Ь" щ е -

Я £ г

e S й g ш s

150

100 -

50 -О

■u, Hh, i\j Til ,"1"

.у

4«

«£> пр у «р

Концентрация ноков металлов Cu:Ni в почве, мг/кг ■ Медь □ Никель

Рис. 9. Накопление металлов в корнях (а), стеблях (б), листьях (в) кукурузы (мг/кг сухой фитомассы), выращенной на незасоленной почве

В незасоленной почве (рис. 9) при постоянной концентрации Си2+ в почве 50 мг/кг повышение концентрации никеля со 100 до 500 мг/кг приводит к росту содержания никеля в фитомассе (мг/кг) корней с 5,6 до 180; стеблей - с 3,6 до

174; листьев - с 3,5 до 102. Следует отметить, что при соотношении в почве металлов Си2+ : №2+ 50:500 мг/кг происходит значительное накопление никеля во всех органах кукурузы, что не наблюдается при других концентрационных соотношениях.

При постоянном содержании Си2+ в почве 100 мг/кг увеличение концентрации №2+ со 100 до 500 мг/кг приводит к росту его концентрации в фитомассе (мг/кг) корней с 7,8 до 74; стеблей - "с 9,5 до 101; листьев -с 4,0 до 54. При этом наблюдается увеличение содержания Си2+ в органах приблизительно в 2 раза по сравнению с контролем.

При содержании Си2+ в почве 250 мг/кг и варьировании концентрации никеля от 100 до 500 мг/кг наблюдается соответственно рост содержания №2+ в фитомассе (мг/кг) корней с 6,3 до 81; стеблей - с 5,2 до 73,1; листьев - с 5,2 до 57. В данном случае с ростом содержания никеля в почве концентрация аккумулированной органами кукурузы меди уменьшается в корнях со 107,3 до 74; в стеблях - со 133 до 135; в листьях - с 81 до 42,9.

При среднем засолении почвы (рис. 10) концентрация Си2+, как правило, в корнях выше, а в листьях и стеблях ниже, чем в соответствующих органах кукурузы, выращенной на незасоленной почве.

Следует отметить, что при максимальном загрязнении почвы никелем и медью (Си2+:№2+/250:500 мг/кг) общее количество металлов, аккумулированное растениями из среднезасоленной почвы выше, чем из незасоленной, т.е., засоление способствует процессу фитоэкстракции ТМ из почвы.

Полученные данные свидетельствуют (см. рис. 9, 10), что при одинаковом содержании в почве ионов меди и никеля (100:100; 250:250 мг/кг) в растениях аккумулируется меди больше в 3,7 и 3,1 раза, соответственно. Следовательно, медь является для растения более предпочтительным металлом. Эти данные согласуются с результатами лабораторных исследований.

В условиях эксперимента увеличение содержания меди и никеля в початках кукурузы по сравнению с контролем не наблюдается.

В результате проведенных натурных испытаний по накоплению и распределению меди и никеля в различных органах кукурузы на незаселенных и среднезасоленных почвах установлено:

1. Засоление почв способствует большему накоплению ТМ;

2. Накопление и распределение металлов по органам кукурузы зависит от соотношения металлов в почве;

3. Больше всего металлов накапливается в корнях. При высоких концентрациях металлов в почве происходит продвижение металлов из корневой части растений в стебли, а затем в листья. В початках металлы не накапливаются.

4. В зависимости от концентрации в почве никель равномерно распределяется по органам растений. Медь имеет тенденцию больше накапливаться в корнях растений. Однако при высоком содержании никеля в смеси металлов медь переходит в стебли и листья.

в о

% ь

* g

я »•

= £

« £

С. о.

5 § я «

250 200 150 100 50 0

>3 Е]

1 Л

л I L и

.fl-i R-i ,1 И» ,66*1,11

Jy.

.•V

Концентрация ионов металлов Cu:Ni в почве, мг/кг

а о

5 U

г ^

s и

ar ч

а ve в. ®

в 5 S и

a к в и

250 200 150 100 50

0 +■

■Ятй^-. éXJ¿

f <f

..V

Концентрация ионов металлов Cu:Ni в почве, мг/кг

Ч5 Ч5 V Л? <V Количество ионов металлов Cu:Ni в почве, мг/кг ■ Медь □ Никель

Рис. 10. Накопление металлов в корнях (а), стеблях (б), листьях (в) кукурузы (мг/кг сухой фитомассы), выращенной на среднезасоленной почве

ВЫВОДЫ

1. Кукуруза (Zea mays L.) и подсолнечник (Heliantus annus L.) способны выдерживать высокие концентрации ионов меди и никеля (медь - 1000 мг/кг, никель - 2000 мг/кг), и NaCl (до 2,4%) в почве.

2. Хлоридное засоление почвы ингибирует прорастание семян, а в условиях загрязнения почвы солями меди или никеля средняя её засоленность (0,3-0,6%) способствует максимальному росту кукурузы и подсолнечника.

3. Способность подсолнечника и кукурузы экстрагировать тяжелые металлы в почвах средней степени засоления и загрязнения медью или никелем до 20 ПДК по сравнению с незасоленной почвой увеличивается для меди на 513%, а для никеля на 10-20%. С ростом степени засоления фитоэкстракционная активность уменьшается.

4. При средней засоленности почвы и содержании в ней ионов меди или никеля до 500 мг/кг металлы накапливаются в корнях кукурузы. При концентрациях металлов свыше 500 мг/кг засоление почвы способствует их более активному переходу из корней в листья.

5. При совместном присутствии в почве ионов Си2+ и Ni2+ засоление способствует увеличению поглотительной способности кукурузы по отношению к данным металлам. Медь аккумулируется более активно.

6. В течение периода вегетации происходит накопление и распределение металлов по органам кукурузы, которые зависят от количественного соотношения металлов в почве. В початках кукурузы металлы отсутствуют, что свидетельствует о ее пищевой безопасности.

7. Установлена возможность фиторемедиации земель, загрязненных солями меди и никеля на уровне 1-20 ПДК в условиях хлоридного засоления.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ * - публикации в печатных изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК РФ

1. * Писаренко E.H. Влияние солей на прорастание и рост различных растений / E.H. Писаренко, С.М. Рогачева, Т.И. Губина // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2007. № 1 (23). Выпуск 3. С. 118-122. (Статья принята к опубликованию 24.11.2006 г.)

2. Писаренко E.H. Фиторемедиация среднезасоленных земель, затрязненных никелем и медью / E.H. Писаренко, С.М. Рогачева, Т.И. Губина // Экологические проблемы промышленных городов: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2007. - С. 180-183.

3. Писаренко E.H. Фиторемедиация почв г. Балаково / E.H. Писаренко, С.М. Рогачева, Т.И. Губина // Перспективы общественного развития в эпоху столкновения цивилизаций: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2007.- Ч.1.-С. 236-239.

4. Писаренко E.H. Регулирование процессов загрязнения тяжелыми металлами и засоления почв с помощью растений / E.H. Писаренко, С.М. Рогачева, Т.И. Губина // Экономическое развитие и окружающая среда: стратегии, модели, инструменты управления: материалы 8-й Междуиар. ;конф. Российского общества экологической экономики. Сочи, 2007. - С. 213-215.

5. Писаренко E.H. Восстановление сельскохозяйственных земель, загрязненных тяжелыми металлами при различных уровнях засоления / E.H. Писаренко // Молодые ученые - науке и производству: материалы конф. молодых ученых. Саратов: СГТУ, 2007.-С. 162-164.

6. Писаренко E.H. Использование подсолнечника в качестве ремедианта загрязненных почв / E.H. Писаренко // Теоретическая и прикладная экология. - 2009. -№ 2. - С. 38-40.

7. Писаренко E.H. Кбнтроль содержания тяжелых металлов и радионуклидов в почвах при проведении радиоэкологического мониторинга / E.H. Писаренко, П.Е. Антонов, А.Ю. Хубецов, Е.А. Лущай // Мониторинг природных экосистем в зонах защитных мероприятий объектов по уничтожению химического оружия: сб. ст. Всерос. науч.-практ. конф. Пенза: РИО ПГСХА, 2007. - Ч. 2. - С. 79-82.

8.*Писаренко E.H. Проблемы загрязнения почв и водоемов природно-территориального комплекса г. Балаково / E.H. Писаренко, A.C. Жутов, С.М. Рогачева, Т.И. Губина // Проблемы региональной экологии. - 2007. - № 5. - С. 67-70.

9. Писаренко E.H. Восстановление загрязненных тяжелыми металлами земель в условиях их среднего засоления с помощью растений / E.H. Писаренко, С.М. Рогачева, Т.И. Губина // Биология - наука 21-го века : материалы 11-й Пущинской Междунар. школы - конф. молодых ученых. Пущино, 2007. - С. 212-213.

10. Писаренко E.H. Фитоаккумуляция меди и никеля растениями из засоленных почв / E.H. Писаренко, С.М. Рогачева, Т.И. Губина // Молодые ученые -науке и производству: материалы конф. молодых ученых. Саратов: СГТУ, 2008. - С. 171-174.

11. Писаренко E.H. Фитоэкстракция ионов никеля и меди при их совместном нахождении в почве и в условиях ее среднего засоления / E.H. Писаренко, С.М. Рогачева, Т.И. Губина // Экологические проблемы промышленных городов: сб. науч. тр. 4-й Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Саратов: СГТУ, 2009. - С. 47-50.

Подписано в печать 20.10.2009 Формат 60x84 1/16

Бум. офсет. Усл. печ. л. 1,0 Уч.-изд. л. 1,0

Тираж 100 экз. Заказ 462 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Отпечатано в Издательстве СГТУ. 410054, Саратов, Политехническая ул., 77

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Писаренко, Екатерина Николаевна

Перечень сокращений.

Введение.

Глава 1. Ремедиация почв, засоленных и загрязненных тяжелыми металлами, с помощью растений (обзор литературы).

1.1 Фиторемедиация — способ восстановления нарушенных почв.

1.2 Экотоксикологическая характеристика меди и никеля.

1.2.1 Краткая характеристика тяжелых металлов.

1.2.2 Источники и масштабы загрязнения почвенного покрова солями никеля и меди.

1.2.3 Биологическая роль и влияние меди и никеля на живые организмы

1.2.4 Механизмы устойчивости растений к избытку тяжелых металлов

1.3 Влияние фактора засоления на растительные организмы.

1.3.1 Типы засоления почв.

1.3.2 Причины засоления почв.

1.3.3 Действие солей на растения.

1.3.4 Механизмы адаптации растений к засолению.

1.3.5 Растения засоленных почв — галофиты.

Глава 2. Материалы, методы и места проведения исследований.

2.1. Материалы исследования.

2.2. Методы исследования.

2.2.1 Изучение влияния Си и Ni на проращивание семян растений в водной среде.

2.2.2 Изучение влияния ионов Си и Ni на проращивание семян растений в почве.

2.2.3 Изучение влияния NaCl на проращивание семян растений в водной среде.

2.2.4 Изучение влияния NaCl на проращивание семян растений в почве

2.2.5 Изучение влияния солей тяжелых металлов и хлорида натрия на параметры роста кукурузы и подсолнечника в почве.

2.2.6 Изучение влияния на растения различных концентрационных комбинаций ионов меди и никеля в почвах с различным засолением

2.2.7 Пересчет содержания CuS04*5H20 и NiS04*7H20 в почве в значения, кратные ПДК никеля и меди.

2.2.8 Измерение массовой доли металлов в пробах почв и растительного материала.

2.2.9 Изучение процесса фитоэкстракции ионов меди и никеля из засоленной почвы в естественных условиях.

2.2.10 Статистическая обработка результатов измерений.

2.3. Состояние почвенного покрова на территории БМО.

Глава 3. Скрининг растительных культур, устойчивых к действию высоких концентраций меди и никеля и засоления.

3.1 Характеристика растительных культур, отобранных для дальнейших исследований.

Глава 4. Исследование способности подсолнечника и кукурузы к экстракции ионов никеля и меди в условиях различного засоления почвы.

Глава 5. Накопление металлов при их совместном нахождении в почве.

Глава 6. Фитоэкстракция ионов меди и никеля в натурных условиях.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Фитоэкстракция ионов Cu2+ и Ni2+ в условиях хлоридного засоления почвы"

Актуальность исследования. Одними из важнейших экологических проблем современности является сохранение и рациональное использование главного природного ресурса планеты — земли и ее важнейшего компонента — почвы. В почве аккумулируются различные химические элементы, органическое вещество и энергия. Она является экологической нишей для многочисленных живых организмов, которые активно участвуют в формировании состава атмосферы, в земных и гидрологических циклах (Ковда, 1989; Добровольский, Никитин, 1990; Структурно-функциональная роль., 1999).

В результате увеличения воздействия хозяйственной деятельности человека на окружающую среду происходят существенные изменения в химическом составе почвенного покрова обширных территорий. Одну из приоритетных групп загрязняющих веществ образуют тяжелые металлы (ТМ), к которым относятся, в том числе, медь и никель. Основная их масса поступает с выбросами индустриальных предприятий в нижние слои тропосферы, вовлекается в аэрозольную миграцию и осаждается на поверхности почвы (Schalscha et al, 1987; Аэротехногенное., 1993). Накопление меди и никеля в почве приводит к загрязнению металлами сельскохозяйственной продукции, грунтовых вод и наземных водоемов, кумуляции их в тканях и органах растений и животных. По пищевым цепям металлы попадают в организм человека, что способствует развитию патологических состояний различной этиологии.

Нередко загрязнение почв ТМ сопряжёно с их засолением, связанным с активной мелиорацией земель. Остро стоит проблема ремедиации загрязненных медью и никелем почв с повышенным солесодержанием в Балаковском муниципальном образовании (БМО) Саратовской области. Этот район характеризуется высокой концентрацией промышленных предприятий, развитой теплоэнергетикой, в том числе атомной, а также обширными сельскохозяйственными угодьями. Антропогенное воздействие отражается на состоянии почвенного покрова: в пахотном слое почвы Балаковского района наблюдается избыточное содержание хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, а также присутствие меди и никеля на уровне 2,5 предельно допустимых концентраций (ПДК) и выше (Доклад., 2002).

Цель и задачи исследования.

Целью работы является выявление возможности фиторемедиации почв,

2~ь 7+ загрязнённых ионами Си и Ni в условиях хлоридного засоления.

Для решения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

2. Исследовать ростовые характеристики (длины побега, корня, массу проростка) подсолнечника (Heliantus annus L.) и кукурузы {Zea mays L.) в почвах, содержащих СГ и ионы меди и никеля в различных концентрациях.

24" 2*ь

3. Изучить особенности изменения концентрации ионов Си и Ni в почвах различной степени засоленности при культивировании подсолнечника и кукурузы.

4. Установить количественное распределение ионов Си и Ni в органах кукурузы с различным их начальным содержанием в среднезасоленной почве.

Научная новизна. Проведен поиск и подбор растений, устойчивых к действию засоления и высоких концентраций меди и никеля. На основе скрининга выбраны кукуруза и подсолнечник, как наиболее устойчивые к высоким концентрациям ионов меди, никеля и хлорида натрия, приспособленные к условиям произрастания в степной зоне, в том числе, в Балаковском районе Саратовской области. Установлено, что фитоэкстракционная способность кукурузы и подсолнечника зависит от степени засоления почв и концентрации в них ионов меди и никеля. Показано, что при средней степени засоления почв (0,3-0,6%) способность растений аккумулировать ТМ увеличивается для меди на 5-13%, никеля на 10-20%. Определено, что основная масса поглощенных ионов меди и никеля локализуется в корнях. При высоких концентрациях ТМ переходят в стебли и листья, не попадая в початки. Засоление почв хлоридом натрия усиливает данный процесс. В лабораторных условиях изучено влияние ионов Си и Ni2+ при их совместном присутствии в почве на способность кукурузы к экстракции данных металлов. Выявлено, что в среднезасоленной почве и различном соотношении металлов ионы меди являются более предпочтительными для растений.

Научно-практическая значимость работы. Проведенные исследования показали возможность практического использования кукурузы для фитоэкстракции ионов меди и никеля в условиях засоленности почв, характерного признака сельскохозяйственных угодий БМО. Средняя засоленность почв увеличивает способность кукурузы аккумулировать ионы этих металлов. Данный фактор может быть использован при фиторемедиации различных антропогенно нарушенных земель. В натурных испытаниях, 7 установлено, что за полный период вегетации большая часть металлов накапливается в корнях. При загрязнении почв металлами свыше 5 ПДК, они частично переходят в стебель и листья, а в початки не поступают, что позволяет использовать их для пищевых целей. Для избежания вторичного загрязнения почв ТМ при уборке кукурузы необходимо удалять ее корневую систему.

Апробация работы. Основные результаты и положения работы представлены на конференциях: третьей и четвертой Всероссийских научно-практических конференциях «Экологические проблемы промышленных городов» (Саратов, 2007, 2009); Всероссийской научной конференции молодых ученых «Молодые ученые - наука и производство» (Саратов, 2007, 2008); VIII Международной конференции Российского общества экологической экономики «Экономическое развитие и окружающая среда: стратегии, модели, инструменты управления» (Сочи, 2007); 11 Международной школе-конференции «Биология — наука 21 века» (Пущино, 2007); VII Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ-2007 (Москва, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, из них 2 в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК РФ.

Декларация личного участия автора. Диссертантом выполнен весь объем экспериментальной работы, проведены обработка и анализ результатов, сделаны расчеты, сформулированы положения, выносимые на защиту и выводы. В совместных работах доля участия автора составила 7080%.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и приложения. Работа изложена на 138 страницах, содержит 24 рисунка, 17 таблиц и список литературы, включающий 202 источника, из которых 55 на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Писаренко, Екатерина Николаевна

Выводы

1. Кукуруза (Zea mays L.) и подсолнечник {Heliantus annus L.) способны выдерживать высокие концентрации ионов меди и никеля (медь — 1000 мг/кг, никель - 2000 мг/кг), и NaCl (до 2,4%) в почве.

3. Способность подсолнечника и кукурузы экстрагировать тяжелые металлы в почвах средней степени засоления и загрязнения медью или никелем до 20 ПДК по сравнению с незасоленной почвой увеличивается для меди на 5-13%, а для никеля на 10-20%. С ростом степени засоления фитоэкстракционная активность уменьшается.

4. При средней засоленности почвы и содержанием в ней ионов меди или никеля до 500 мг/кг металлы накапливаются в корнях кукурузы. При концентрациях металлов свыше 500 мг/кг засоление почвы способствует их более активному переходу из корней в листья.

5. При совместном присутствии в почве ионов Си и Ni засоление способствует увеличению поглотительной способности кукурузы по отношению к данным металлам. Медь аккумулируется более активно.

7. Установлена возможность фиторемедиации земель, загрязненных солями меди и никеля на уровне 1 -20 ПДК в условиях хлоридного засоления.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Писаренко, Екатерина Николаевна, Саратов

1. Аккумуляция тяжелых металлов растениями белой горчицы (Sinapis alba L.) при внесении осадка сточных вод в почву / Постников Д.А.и др... // Известия ТСХА. - 2005. -№3. - С. 39-47.

2. Алексеев. 10. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях: учеб. пособие / Ю. В.Алексеев.- Л.: Химия, 1987. 142 с.

3. Арыстанова Ш.Е. Накопление тяжелых металлов в вегетативных органах амаранта (A. coudatus, A. Paniculatus) в процессеразвития растений / Арыстанова Ш.Е., Уалиахметова С.К. // http://www.rusnauka.com/ONG/Biologia/2 arystanova.doc.htm.- 2005.

4. Аэротехногенное загрязнение почвенного покрова тяжелыми металлами: источники, масштабы, рекультивация/ В.А.Большаков и др.. М.: Почвенный институт им. В.В.Докучаева, 1993.-156с.

5. Балябо Н. К. Освоение и повышение плодородия солонцовых почв / Н. К. Балябо, Б. С. Гутина, Е. А. Зверева. — М.: Изд-во сельскохозяйственной литературы, журналов и плакатов, 1962.-123с.

6. Барсукова B.C. Физиолого-генетические аспекты устойчивости растений к тяжелым металлам: Аналит обзор / В.С.Барсукова. Новосибирск, СО РАН, ГПНТБ, Ин-т почвоведения и агрохимии, 1997. — 63 с.

7. Беспамятнов Г.П. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде / Г.П.Беспамятнов, Ю.А.Кротов. — Л.: Химия, 1985.-528 с.

8. Бингам Ф.Т. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов / Ф.Т.

9. Бингам; под. ред. Зигель X., Зигель A.M. М.: Мир, 1993. - 336 с.

10. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / под ред. Шуберта М.Н.-М.: Мир, 1988.-350с.

11. Биоиндикация: Теория. Методы. Приложения. Тольятти: Интер-Волга, 1994. - 266с.

12. Бокрис О.М. Химия окружающей среды: учеб. пособие./ О.М Бокрис — М.: Химия, 1982.-672 с.

13. Биология, селекция и возделывание подсолнечника / под общ. ред. В.М.Пенчукова. М.: Агропромиздат, 1992. - 285 с.

14. Битюцкий Ы.П. Микроэлементы и растения: учеб. пособие./ Н.П. Битюцкий СПб.: Изд-во Петербургского университета, 1999. -230 с.

15. Болнокин Ю.В. Солевой обмен и проблема солеустойчивости растений / Ю.В.Болнокин, Б.П.Строгонов // В кн. Новые направления в физиологии растений. -М.: Наука, 1985.- С. 199-213.

16. Боронин A.M. Природные и генетически модифицированные микроорганизмы для биоремедиации / A.M. Воронин // Генетика микроорганизмов и биотехнология. Москва, 2006. - С. 11-12.

17. Бреус И.П. Особенности адаптации амаранта к эдафическим факторам / И.П. Бреус // Сельскохозяйственная биология, 1999. № 2. - С. 80-89.

18. Буравцев В.Н. Современные технологические схемы фиторемедиации загрязненных почв. Обзор / В.Н.Буравцев, Н.П.Крылова // Сельскохозяйственная биология. 2005. - №5. - С. 67-74.

19. Вахмистров Д.Б. Питание растений и механизмы поглощения питательных веществ (Советско-французский симпозиум) / Д.Б.Вахмистров. М.: Знание, 1970.-71 с.21 .Вахмистров Д.Б. Питание растений / Д.Б.Вахмистров. — М.: Знание, 1979. -64 с.

20. Веретенников А.В. Физиология растений: учебник / А.В.Веретенников. — М.: Академический проект, 2006. 480 с.

21. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах / А.П.Виноградов. -М.: Изд-во АН СССР, 1957. 237 с.

22. Виноградов А.П. Среднее содержание элементов в земной коре /

23. A.П.Виноградов // Геохимия. 1962. - №7. - С. 555-557.

24. Власюк В.П. Биологические элементы в жизнедеятельности растений /

25. B.П.Власгок. Киев: Наук. Думка, 1969.- 489 с.

26. Влияние на някои тежки метали върху растежа и поглъщенето на минералните елементи от млади царевични растения / И.Стоянов и др. //Физиология на растенията. 1980.-Т. 5.- № 1.- С. 110-114.

27. Вредные химические вещества. JL: Химия, 1989. 520 с.

28. Вронский В.А. Прикладная экология / В.А.Вронский. — Ростов-на-Дону: Ростовское кн. изд-во, 1996. — 512 с.

29. Галиулин Р.В. Технология фитоэкстракции тяжелых металлов из загрязненных почв / Р.В. Галиулин, P.P. Галиулина // Международное сотрудничество в биотехнологии: ожидание и реальность: сб. науч. тр. — Пущино, 2006. С. 145-149.

30. Гармаш Н.Ю. Почвы с повышенным содержанием тяжелых металлов и возделывание на них культурных растений* / Н.Ю.Гармаш, Г.А.Гармаш //Тез. Докл. 8-го Всесоюз. Делегат. Съезда почвов. Новосибирск, 1989. С. 40-46.

31. Генетика количественных и качественных признаков кукурузы / Е.Г. Шмараев и др.. СПб: Просвещение, 1995. 54 с.

32. Генкель Г1.А. Структура и функции клеток растений при засолении. Новые подходы к изучению солеустойчивости /Отв. ред. ак. А.Л.Курсанов и проф. П.А. Генкель. М.: Наука, 1970. - 78с.

33. Геохимия техногенеза. Новосибирск: Наука, 1986. - 143 с.

34. Геохимия окружающей среды / Ю.В. Сает и др.. М.: Недра, 1990. -334с.

35. Глуховцев В.В. Практикум по основам научных исследований в агрономии / В.В.Глуховцев, В.Г.Кириченко, С.Н.Зудилин. М.: Колосс, 2006. — 240 с.

36. Горбатов B.C. О выборе экстрагента* для вытеснения из почв обменных катионов тяжелых металлов / В.С.Горбатов, Н.Г. Зырин // Вестн. МГУ. Сер. 17, Почвоведение. 1987. - №2. - С.22-26.

37. Горюнова Т.А. Тяжелые металлы в почвах бассейна реки Алей (Алтайский край) / Т.А.Горюнова, А.В.Пузанов, М.А.Мальгин // География и природные ресурсы. 2001. -N 3. - С. 70-76.

38. Добровольский Г. В. Функции почв в биосфере и экосистемах / Г.

39. B.Добровольский, Е. Д.Никитин. М.: Наука, 1990. - 260 с.

40. Доклад о состоянии окружающей природной среды Саратовской области в 2002 году. Саратов, 2002. - 195 с.

41. Доклад о состоянии окружающей природной среды Саратовской области в 2005 году. Саратов, 2006. - 250 с.

42. Елизарова Т.Н. Экологические основы мелиорации солонцовых почв / Т. Н. Елизарова. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1991.- 125 с.

43. Елпатьевский П.В. Роль растворимых водоорганических веществ в переносе металлов технического происхождения по профилю горного бурозема / П.В. Елпатьевский, Т.Н.Луценко // Почвоведение.- 1990. № 6.1. C. 30-42.I

44. Иванов Д.Н. Спектральный анализ почв / Д.Н. Иванов. М.: Наука, 1974. -174 с.

45. Иванов В.Б. Сравнение влияния тяжелых металлов на рост корня в связи с проблемой специфичности и избирательности их действия /В.Б. Иванов, Е.Н. Быстрова, И.В. Серегин // Физиология растений. 2003. - Т. 50. - С. 445-454.

46. Иванова Н.А. Эколого-физиологические и биохимические особенности растений в условиях загрязнения подтоварными водами / Иванова Н.А., Сторчак Т.В.// Естественные и технические науки. 2008. - № 6. - С. 97103.

47. Идентификация изоформ вакуолярного Na+/H+ антипортера в ячмене и исследование их регуляции при солевом стрессе / Т.В. Рослякова и др.. // Современная физиология растений: от молекулы до экосистем: сб. науч. тр. Сыктывкар, 2007. - 4.2. - С. 350-352.

48. Ильин В.Б. Относительные показатели загрязнения в системе почва-растение / В.Б. Ильин, М.Д. Степанова // Почвоведение. — 1979. № 11. — С. 61-67.

49. Ильин В.Б. К вопросу о разработке ПДК тяжелых металлов / Ильин В.Б. // Агрохимия. 1985. -№ 10. - С. 94-101.

50. Ильин В.Б. О нормировании содержания тяжелых металлов в растениях /114

51. В.Б. Ильин // Химия в с.-х. 1987. - №8. - С. 63-65.

52. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение / В.Б.Ильин. — Новосибирск: Наука, 1991.-151 с.

53. Ильин В.Б., Сысо А.И. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области / В.Б. Ильин, А.И. Сысо. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. 229 с. .

54. Инструктивное письмо «О выполнений работ по определению загрязнения почв» №2 02-10/51-2333 от 10.12.1990 г. -М.: Госкомприрода СССР. 11 с.

55. Информация о состоянии окружающей среды Балаковского муниципального образования в 1997 году / Отдел экологии администрации Балаковского муниципального образования. Балаково, 1997. — 105 с.

56. Использование люцерны и тростника для фиторемедиации загрязненного углеводородами грунта / Муратова А.Ю. и др.. // Прикладная биохимия и микробиология. 2003.- Т. 39.- № 6.- С. 689-696.

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

58. Кадмий: Экологические аспекты. Женева: ВОЗ, 1994. - 160 с.

59. Карандаев И.Г. Агробиологическая мелиорация солонцов / И. Г. Карандаев, Н. А. Пивнев // Агроэкологические проблемы интенсификации земледелия в Среднем Заволжье. Самара, 19.91. - С. 60 - 72.

60. Карнаухов Н. И. Засоленные почвы и их мелиорация: Учебное пособие для студентов почвенной специальности биолого-почвенного факультета / Н. И. Карнаухов. Иркутск: изд-во ИГУ, 1978. - 94с.

61. Карнаухов Н.И. Мелиорация солонцов / Н.И.Карнаухов.- Иркутск: Иркутский Государственный Университет им. Жданова, 1980. 226 с.

62. Касимов Н.С. Подвижные формы тяжелых металлов в почвах лесостепи115

63. Среднего Поволжья (опыт многофакторного регрессивного анализа) / Н.С. Касимов, Н.Е. Кошелева, О.А. Самонова // Почвоведение.- 1995.-№ 6. С. 705-713.

64. Кашин В.К. Никель в основных компонентах ландшафтов Забайкалья / В.К. Кашин // Геохимия. 1998. - №3. - С. 313-323.

65. Кветкина А.А. Распределение микроэлементов (В, Mn, Mo, Zn, Си, V, Fe, Cr, Ni) в органах кукурузы в онтогенезе и влияние предшественников на их накопление / А.А.Кветкин. Автореф. дне. . канд. биол. наук. Алма-Ата, 1986. 24 с.

66. Ковальский В.В. Микроэлементы в почвах СССР / В.В. Ковальский., Г.А. Андриянова. -М.: Наука, 1970. 179 с.

67. Ковда В.А. Проблемы защиты почвенного покрова и биосферы планеты / В.А. Ковда.- Пущино: АН СССР, 1989. 155 с.

68. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. — СПб, 1998.-896 с.

69. Краснокутская О.Н. Хром в объектах окружающей среды / О.Н. Краснокутская, М.А. Кузьмич, Л.П. Выродова // Агрохимия. №2. - 1990. -С.128-140.

70. Кудряшова В.И. Аккумуляция тяжелых металлов дикорастущими растениями / В.И. Кудряшова, В.В. Рсвин, И.Н. Гоготов // Экология промышленного производства. -2004. -Вып.1.- 39 с.

71. Кузнецов В.В. Физиология растений: учебник / В.В. Кузнецов, Г.А. Дмитриева. Изд. 2-е, перераб. и доп. -М.: Высшая школа, 2006. 742 с.

72. Кукуруза. Агротехнические основы возделывания на черноземах Западного Предкавказья / Т.Р.Толорая. и др.. Краснодар: Изд-во Краснодарского ун-та, 2003. — 310 с.

73. К экологической обстановке в Новосибирске: тяжелые металлы в местных почвах и огородных культурах / В.Б. Ильин и др. //Агрохимия. 1997. -№ 3. - С.76-83.

74. Лепнева О.М. Влияние антропогенных факторов на химическое состояние почв города (на примере г. Москвы): Авторсф. дис. . канд. биол. наук /- О.М. Лепнева. М., 1987. - 25 с.

75. Майстренко В.Н. Эколого-аналитический мониторинг суперэкотоксикантов / В.Н. Майстренко, Р.З. Хамитов, Г.К. Будников — М.: Химия, 1996. — 319 с.

76. Макарова Ю.В. Эколого-биогеофпзпческие исследования в агрофитоценозах Самарской области / Ю.В. Макарова // Вестник СамГУ. Естественнонаучная серия.-2006.-№7 (47).- С. 108-117.

77. Мальгин М.А. Биогеохимия микроэлементов в горном Алтае / М.А. Мальгин. Новосибирск: Наука, 1978. - 116 с.

78. Матвеев Н.М. Вовлечение тяжелых металлов в основные трофические цепи в агрофитоценозах Высокого Заволжья: монография / Н.М.Матвеев, В.Н.Матвеев, Н.В.Прохорова. — Самара: Изд-во «Самарский университет», 2008.- 144 с.

79. Методика выполнения измерений массовой доли металлов и оксидов металлов в порошковых пробах почв методом рентгено-флуоресцентногоанализа. М049-П/02.- ООО «НПО «Спектрон»: СПб, 2004.

80. Методические указания по оценке стспепп опасности загрязнения почвы химическими веществами / Минздрав СССР. М.:1987. - 25 с.

81. Микроэлементы: поступление, транспорт и физиологические функции в растениях / Э.В. Рудакова и др.. Киев: Наук. Думка, 1987. - 184 с.

82. Минеев В.Г. Экологические проблемы агрохимии / В.Г. Минеев- М.: Наука, 1988. 283 с.

83. Молекулярные основы взаимоотношений ассоциативныхмикроорганизмов с растениями / под ред. д. б. н. В.Ф. Гальченко, д. б. н. В.117

84. И. Панасенко. М.: Наука, 2005. - 262 с.

85. Молотков И.В. Фиторемедиация / И.В. Молотков, В.А. Касьяненко // НефтьГазПромышленность. 2005. - № 1(13). - С. 85-89.

86. Мосиенко Н.И. Спутник эколога. Справочник по экологии и природопользованию / Н.И. Моспенко. Саратов: Изд-во СГСХА, 1997. 316 с.

87. Назаров А.В., Иларионов С.А. Фиторемедиация почв, загрязненных соединениями токсичных химических элементов / А.В. Назаров, С.А Иларионов // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе, 2005. -№ 12.-С. 21-26.

88. Нестерова А.Н. Действие тяжелых ме1аллов на корни растений. 1. Поступление свинца, кадмия и цинка в j 'лрпи, локализация металлов и механизмы устойчивости растении // Ъпол. . >уки. — 1989. № 9. — С. 72-86.

89. Панин М.С. Эколого-биогеохимическая ог^чка техногенных ландшафтов Восточного Казахстана / М.С. Панин. А/";- гы: Изд-во «Эверо». — 2000. -338 с.

90. Пархоменко Н.А. Агроэкологическая оценка действия тяжелых металлов в системе почва-растение: Автореф. дис. . ' ■ а с.-х. наук/ Н.А.Пархоменко. - Омск, 2004.-65с.

91. Пейве Я.В. Биохимия почв /Я.В. Пейве М. Сельхозгиз, 1961. — 87 с.

92. Покровская С.Ф. Загрязнение почв тяжелы,и металлами и его влияние нас.-х. производства / С.Ф Покрове: ; // Госагропром СССР,118

93. ВАСХНШЮНИИ информ. и техп.-экон. исслед. агропром комплекса.-М., 1986.-156с.

94. Потапов Н.Г. Основные закономерности, поглощения минеральных веществ корневой системой / Н.Г. Потапов // Физиология сельскохозяйственных растений. М.: Изд-ло МГУ, 1967. - Т. 2. - С. 5-89.

95. Пронина Н.Б. Экологические стрессы (причины, классификация, тестирование, физиолого-биохимические механизмы) / Н.Б. Пронина. — М.: Изд-во МСХА, 2000. 312 с.

96. Прохорова Н.В. Аккумуляция тяжелых металлов дикорастущими и культурными растениями в лесостепном и степном Поволжье / Н.В. Прохорова, Н.М. Матвеев, В.А. Павловски;':. Самара: Изд-во Самарского университета, 1998. - 131 с.

97. Прохорова Н.В. Распределение тп келых металлов в посевах важнейших сельскохозяйственных культ;'р в Самарской области: монография / Н.В. Прохорова, Н.М. Матвее '. Самара: Изд-во Самарского университета, 2006. - 142 с.

98. Пьянков В.И. Особенности продукционного процесса у растений с С-3 и С-4 типами фотосинтеза / В.''.Пьянков // Фотосинтез и продукционный процесс. Свердловск, 19С':. — С. 76-94.

99. Рамазанова П.Б. Биотесты для оценки действия засоления среды на растения / П.Б. Рамазанова // Международная конференция «Современная физиология растений: от молекулы до тосистемы»: сб. науч. тр. — Сыктывкар, 2007. 4.2. - С. 340-342.

100. Ревин В.В. Использование растении для фиторемедиационного метода очистки почв от тяжелых металло:: / В.В. Ревин, JI.T. Самкаева, И.Н. Арсентьева // 1-й Международны;", конгресс. Биотехнология — состояние и перспективы развития. С. 302-303.

101. Роева Н.Н. Никель, как биологически активный металл / Н.Н. Роева, Ф.Я. Ровенский, Э.Я. Кононов // Журнал аналитической химии. — 1996. Т.51, №4. - С.384- 397.

102. Ш.Рудакова Э.В. Роль клеточных оболочек растений в поглощении и накоплении ионов металлов / Э.В. Рудакова, К.Д. Каракис, Е.И. Сидорщина // Физиология и биохимия культурных растений. 1988.-Т. 22.-С. 3-12.

103. Рэуце К., Кырстя С. Борьба с загрязнением почвы / К. Рэуце, С. Кырстя. М.: В.О. Агропроимиздат, 19S6. - 221 с.

104. Санитарные нормы допустимых концентраций химических веществ в почве. СанПиН 42-128-4433 87. - М.: Миздрав СССР, 1988. - 24 с.

105. Сарсенбаев Б. Фиторемсдпация новая технология восстановления экосистем / Наз*ка и высшая школа Казахстана. - 2007. - 1 февраля.

106. Сатаева Л.В. Загрязнение почв металлами в зависимости от типа преобладающей промышленности / Л.В. Сатаева, Г.К. Вертинская, С.Г. Малахов//Тр. ИЭМ.-М.: 1991.-Вып. 18(149).-С. 3-8.

107. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести:

108. ГОСТ 12038-84. Введ. 01.07.19S6. М.: Межгосударственный стандарт,1201986.-64 с.

109. Серегин И.В. Гистохимические методы изучения распределения кадмия и свинца в растениях / И.В. Серегин, В.Б. Иванов // Физиология растений. 1997.-Т. 44.-С. 915-921.

110. Серегин И.В. Физиологические аспекты,токсического действия кадмия и свинца на высшие растения / И.В. Серегин, В.Б. Иванов // Физиология растений. 2001. - Т. 48. - jY«4. - С. 606-630.

111. Серегин И.В. Роль тканей корня и побега в транспортировании и накоплении Cd, Pb, Ni, Sr / И.В. Серегин, А.Д. Кожевникова // Физиология растений.- 2008. Т. 55. - № 1. - С. 3-26.

112. Синдиреева А.В. Агроэкологическая оценка действия кадмия, никеля и цинка в системе почва-растение-животное: автореф. дис. .канд. с.-х. наук/ А.В. Синдиреева. Омск, 2001. — 16 с.

113. Скудаева Е.А. Влияние никеля и фосфора на урожайность и качество суданской травы на лугово-черноземной почве Западной Сибири: автореф. дис. . к-та с.-х. наук/Е.А. Скудаева.-Омск, 2004.- 16 с.

114. Соборникова И.Г. Медь, цинк, свинец в почве и растениях полыни г. Ростов-на-Дону и его окрестностей / И.Г. Соборникова, Л.Я.Кизилыптейн //Изв. Сев.-Кавк. Науч. Центра Естеств. Науки. 1990. - № 4. - С. 3-8.

115. Соколов О.А. Экологическая безопасность и устойчивое развитие. Книга 1. Атлас распределения тяжелых металлов в объектах окружающей среды / Соколов О.А., Черников В.А. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1999. - 164 с.

116. Специализация тканей растений-исключателей и гиперакумуляторов в транспорте и накоплении никеля / И.В. Серегин и др. // Современная физиология растений: от молекулы. до экосистем: сб. науч. тр. — Сыктывкар, 2007. С. 362-363.

117. Справочник по элементарной химии / под ред. А.Т.Пилипенко. — М.: Высшая школа, 1977. 240 с.

118. Строганов Б.П. Метаболизм растений в условиях засоления / Б.П. Строганов. М.: Наука, 1973. - 218 с.

119. Структурно-функциональная роль почвы в биосфере. М.: ГЕОС, 1999. -278 с.

120. Техногенное загрязнение почв тяжелыми металлами в левобережной части Новосибирска / В.Б. Ильин // География и природные ресурсы. — 1988.-№ 1. С.42-48.

121. Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение — М.: Изд-во «Пролетарский светоч», 1997. 290 с.

122. Федяев В.В. Влияние условий азотного питания и меди на рост и альтернативные пути дыхания растений пшеницы / В.В. Федяев, З.Ф Рахманкулова // Современная физиология растений: от молекулы до экосистем: сб. науч. тр. Сыктывкар, 2007. - С. 408-409.

123. Феник С.И. Механизмы формирования устойчивости растений к тяжелым металлам / С.И. Феник, Т.Б. Трофимяк, Я.Б. Блюм // Успехи соврем, биологии. 1995. - Т. 115. - С. 261-275.

124. Физиология растений. Учебник для студентов ВУЗов / Н.Д.Алехина, Ю.В.Балнокин, В.Ф.Гавриленко и др.; Под ред. И.П.Ермакова. — М.: Издат. Центр «Академия», 2005.- 640с.

125. Фомин Г.И. Использование биологических методов мелиорации на засоленных орошаемых землях Поволжья / Г.И. Фомин, Г.Г. Решетов, Ф.В. Серебренников // Аграрные реформы в России: опыт, проблемы, перспективы. Саратов, 1995.-С. 146-147.

126. Химическое загрязнение почв и их охрана / Орлов Д.С. и др.. — М.: Агропромиздат, 1991.-303 с.

127. Химическая бионика \\ Энергия будущего. — 2008 (http ://www. xkd.ru//news/datahtml/aaaaadaac .html).

128. Чернавина И.А. Физиология и биохимия микроэлементов: учеб пособие/ И.А. Чернавина; под ред. проф. Рубина Б.А. М.: Высшая школа, 1970.310 с.

129. Черненко Э.Н. Растения и соль: рассказ о галофитах / Э.Н. Черненко. -Алма-Ата: Наука, 1983.-113с.

130. Черных Н.А. Закономерности поведения тяжелых металлов в системе почва-растение при различной антропогенной нагрузке: Автореф. дис. . докт. биол. наук / Н.А.Черпых- М., 1996. 39 с.

131. Шамаева А.А. Исследование процессов биоремедиации почв и объектов, загрязненных нефтяными углеводородами: автореф. дис. .к-та биол. наук / А.А. Шамаева. Уфа, 2007. - 23 с.

132. Шевченко B.C. Миграция тяжелых металлов в системе «почва-растение» и приемы детоксикации почв / B.C. Шевченко, Н.В. Криушин // Вопрос интенсификации с.-х. производства в исслед. Пепз. НИИСХ.-Пенза,1999.-89с.

133. Шуравлин А. В. Улучшение засоленных почв / А. В. Шуравлин, А.Е. Касьянов // Новое в жизни, науке, технике. Сер. «С/Х». М.: Значение, 1988.-№6.-64 с.

134. Экогеохимия городских ландшафтов / Касимов Н.С и др.. — М.: Знание, 1995.-333 с.

135. Эффективность фитомелиоративных приемов в освоении солонцов сухой степи и полупустыни Казахстана (Рекомендации). Министерство сельского хозяйства КазССР. Алма-Ата: Кайнар, 1985.-93с.

136. Юсуфов А.Г, Магомедова М.А. Специфика реакции индивидуума и органов растений на засоление среды / Международная конференция «Современная физиология растений: от молекулы до экосистем»: сб. науч. тр. Сыктывкар, 2007. - Ч. 2. - С. 446-447. *

137. Яковошина Т.Ф. Детоксикащя загрязненных трудными металлами черноземов обычных северной Степи Украши: автореф. дис. канд. с.-г. наук / Т.Ф. Яковишина. — Житомир, 2006. — 20 с.

138. Янчев И. Възможности па конопа (Cannabis sativa L.) за ограничаване на почвеното замърсяване с тежки метали / И.Янчев, И. Жалнов, Ж. Терзиев // Растениевъд. науки. 2000. - Т. 37. - № 7. - С.532-537.

139. Antosiewicz D.M. Adaptation of Plants to an Environment Polluted with Heavy Metals//Acta Soc. Bot. Pol. 1992. V. 61 P. 281-299.

140. Backer A. J. M. Accumulators and excluders-strategies in the response of the plants to heavy metals/J. Plant. Nutr. 1981. - 3, N 1-4. - P. 643-654.

141. Baskys Egidijus, Grigiskis Saulius, Levisauskas Donatas, Kildisas Valeras.A new complex technology of clean-up of soil contaminated by oil pollutants. Aplinkos tyrimai, inzinerija ir vadyba. 2004, № 4, c. 78-81.

142. Beckett P.H.T., Davis R.D. Additivity detoxic effect of Cu, Ni and Zn in young barley.-New Phytol., 1978, vol. 81,N.l,p. 155-173.

143. Begonia G.B., Davis C.D., Begonia M.F.T., Gray C.N. Growth responses of Indian mustard .Brassica jimcea (L.) Czern. and its phitoextraction of lead from a contaminated soil// Bull. Environ. Contam. Toxicol. 1998. V. 61. P. 3843.

144. Blaylock M.J., Elles M.P., Huang J.W., Dushenkov S.M. Phitoremediation of lead-contaminated soil at a New Jersey Brownfield site // Remediation. 1999. V. 9. №3. P. 93-101.

145. Brooks R.R. Plant that hyperaccumulate heavy metals (their role in phytoremediation, microbiology, archaeology, mineral exploration and phytomining). Wallingford: CAB International, 1998. -380 p.

146. Brown S.L., Chaney R.L., Angle J.S., Baker A.J.M. Phitoremediation potential of Thlaspi caerulescens and bladder campion for zinc- and cadmium-contaminated soil. //J. Environ. Qual-1994. v.23. № 6. p. 1151-1157.

147. Brown P., Welch R., Сагу E. Nickel a micronutrient essential for higher plants //Plant Phisiol. 1987. -V.85. -N3. -P.801-803.

148. Cataldo D.A., McFadden K.M., Garland T.R., Wildung R.E. Organic

149. Constituents and Complexation of Nickel (II), Iron (III), Cadmium (II) and

150. Plutonium (IV) in Soibean Xylem Exudates/ZPlant Physiol. 1988. V. 86. P. 734124

151. Cathum S., Velicogna D., ObcnaufA., Dumouchel A., Punt M., Brown C.E., Ridal J. Detoxification of mcrcury in the environment. Anal, and Bioanal. Chem. 2005. 381, № 8, c. 1491-1498.

152. Davis B.E. Sources, contents and bioavalibiliti of lead in polluted soils with sprcial reference to Wales, Great Britain // Trans. 14-th Jnt. Congr. Soil Sci. Kyoto. 1990. V.2. P. 78-83.

153. Der Knoterich "frisst" auch Schwermetalle // Taspo, 1989. Jr. 23. No 5. S. 8.

154. Eikmann Th., Klokc A. Nutzungs und schutzgutbezogene Orientierungswerte fur (Schad-) Stoff in Boden UDLUFA -Mitteilungen, 1991, H. 1.-S. 19-26.

155. Ernst W.H.O. Effects of Heavy Metals in Plants at" the Cellular and Organismic Level// Ecotoxicology. Ecological Fundamentals, Chemical Exposure and Biological EITccts/ Eds Schuurmann G., Markert. Heidelberg: Wiley and sons Inc., 1999. P. 587-620.

156. Godzik B. Heavy Metals Content in Plant from Zink Dumps and Reference Areas//Polish Bot. Stud. 1993/ V/ 5/ Р/ 113-132.

157. Green magnets for heavy metab // Horticulturae week. 1989. Vol. 206. No 19. P. 10.

158. Jager Tjalling, van der Wal Leon, Fleuren Roel H.L.J., Barendregt Arjan, Hermens Joop L.M Bioaccumulation of organic chemicals in contaminated soils: evaluation of bioassays Y\vn earthworms. Environ. Sci. and Technol. 2005. 39, № l, c. 293-298.

159. Jarvis S.C., Jones L.H.P., Hopper M.J. Cadmium uptake from Solution by Plants and its Transport from Roo-ч to Shoots//Plant Soil. 1976. V. 44. P. 179191.

160. Kabala C. and Singh B.R. Fractionation and Mobility of Copper, Lead, and Zinc in Soil Profiles in the Vicinity of a Copper Smelter. // J. Environ. Qual. -2001.-№30.-P. 485-492.

161. Kathryn M. Catlett, Dean M. : leil, Willard L. Lindsay, and Michael H.125 •

162. Ebinger. Soil Chemical Properties Controlling Zinc2+ Activity in 18 Colorado Soils.//Soil Sci. Soc. Am. J. 20("\ - № 66.-P. 1182-1189.

163. Kocjan G. , Samardakiewicz S., ,Vozny A. Region of Lead Uptake in Lemna minor Plants and Localization of this Metal within Selected Parts of the Root// Biol. Plant. 1996. V. 38. P. 107-117.

164. Lag J., Steinnes E. Halogens in ' arley and wheat grown at different location in Norway //Acta agr. scand. 1977. 7. 27. № 4. P. 265 -268.

165. Lasat Mitch M. J. PhytoextracPon of toxic metals: A review of biological mechanisms. Environ. Qual. 2002. ~ 1, № 1, c. 109-120.

166. Liang Т., Steward W.B., К a ram ios R.E. Distribution and plant availability of soil copper fractions in Saskatc!. jwan // Can. J. Soil Sci. 1991. V/ 71. P. 8999.

167. Marchiol Luca, Sacco Pasc;» alina, Assolari Silvia, Zerbi Giuseppe Reclamation of polluted .oil: ytoremediation potential of crop-related Brassica species // Water, Air. and )il Pollut. 2004. -V. 158, №1-4. - C. 345356.

168. McGrath S.P., Sidoli C.M. I3a! .v A.J.M., Reeves R.D. Using plants to clean up heavy metal in soils.// 1: ih \ rid Congr. Soil Sci., Acapulco, July, 1994: Trans. Vol. 4a Commiss. 3 Symp- .exico, 1994. p. 362-363.

169. McGrath S.P., Shen Z.G. Zlu, > F.G. Heavy metal uptake and chemical changes in the rhizospherc of Th'"spi caerulescens and Thlaspi ochroleucum grown in contaminated soils. Ph. and Soil/- 1997. - V.188.-P.153-159.

170. Metz R., Wilke B.M. Dek itamination von schwermetallbelasteten Rieselfeldboden durch Anbau vc i Energiepflanzen // Okologische Aspekte extensiver Landbewirtschalu^g, 1 PILUFA-Schriftenreihe, 1992, N 35, s. 591594.

171. Nanda Kumar P.B.A., Dushenko V., Motto H., Raskin I. Phitoextraction: the use of plants to remove hea\ / me Is from soils // Environ.Sci. Technol. 1995. V. 29. № 5. P. 1232-1238.

172. Nriagy J. O. A global as^ essm u of natural Sources of atmospheric trace126metals //Nature. 1989. - V. - 33 8 -N 6210. - P 47-49.

173. Peng Hong-Yun, Yang Хшо-Г, Jiang Li-Ying, He Zhen-Li Copper. Phytoavailability and uptake by El holtzia splendens from contaminated soil as affected by soil amendment? // .1. i nviron. Sci. and Health. A. 2005. — V. 40, №4. — C. 839-856.

174. Pilon-Smits Elizabeth. Ph> to;.4,vdiation. //Annu Rev Plant Biol. 2005. V. 56. - P. 15-39.

175. Rauta C., Carstea S / Sonv aspe 's of soil pollution research in Romania. 13th Congr. Int. Soc. Soil Sci. i iambi 1986. V. 2. S.J., s.a. P. 439-440.

176. Roundhill D., Max. J. No \ si: regies for the removal of toxic metals from soils and waters.// Chem. lid v. 20 '. 81, № 2, с. 275-282.

177. Saeki К., Kunito Т., С ' u '., Matsumoto S. Relationships between Bacterial Tolerance Levels a id i;o r is of Copper and Zinc in Soils //J. Environ. Qual. 2002. - № 31. - P. 15" 4f7>.

178. Schalscha E.B., Morales ' , Pi f P.F. Lead and molybdenum in soils and forage near an atmospheric • re '/ J. Environ. Qual. 1987. V. 16. № 4. P. 313-315.

179. Schiller W. Versuche zn "up'Vresistenz bei Schwermetallokotypen von Silene cucubalus Wib.-Flo 197 Abt. B, Bd 163, H. 4, S. 327-341.

180. Sheoran I.S., Singal H.l Ir. u R. Effect of Cadmium and Nickel on Photosynthesis and the Enzy es о С :he Photosynthesic carbon Reduction Cycle in Pigeonpea (Cajanus cajan 4'/ F' otosynth. Res. 1990. V. 23. P. 345-351.

181. Singh B.R. Cadmium and м i uptake by oats and rape frome photophare fertilizers in two different so ' \'< v. J. Agric. Sci. 1990. V. 4. P 239-249.

182. Sobotic M., Ivanov V.B., Obroucheva N.V., Seregin I.V., Martin M.L., Antipova O.V., Bergmann H. Barrier Role of Root Sistem in Lead-Exposed Plants// Angew.Bot. 1998. V. 72.'P. 144-147.

183. Salt, D.E., Smith, R.D., Raskin, I. Phytoremediation // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1998. - Vol. 49. - P.643-668.

184. Stiborova M., Doubravova M., Brezinova A., Friedrich A. Effect of Heavy Metals Ions on Growth and Biochemical Characteristics of Photosynthesis of Barley (Hordenm Vulgare L.)//Photosynthetica. 1986. V. 20. P. 418-425.

185. Tiller K.G. Heavy metals in soils and their environmental significance // Alv. Soil. Sci. 1989. V. 9.P. 113-142.

186. Travieso L., Canizares 0.,Borja R. et' al. Heavy metal removal by microalgae/ZBull. Envirom. Contam. Toxicol. 1999. - 62. - P.144-151.

187. Tung G., Temple P.J. Uptake and Localization of Lead in Corn (Zea mays L.) Seedlings, a Study by Histochemical and Electron Microscopy// Sci. Total Environ. 1996. V. 188. P. 71-85.

188. Veltrup W. Effect of heavy metals on the calcium absorbtion by intact barley roota.-J. Plant Nutr., 1981.-V. 3.-№ 1-4.-P. 225-231.

189. Von Willert et al. Life Strategies of Succulents in Deserts: with special reference to Namib Desert. Cambridge Univercity Press.- Cambridge. 1992

190. Wallace A. Excess trace metal effects on calcium distribution in plants. -Commun. Soil Sci. and Plant Anal., 1979.- V.10.- № 1-2.- P. 473-479.

191. Wang Hong-qi, Chen Yan-jun, Sun Ning-ning. Dixue qianyuan/ZEarth Sci. Front. 2006. 13, № 1, c. 134-139.

192. Wierzbicka M. Lead Accumulation and Its Translocation Barriers in Roots of Allium сера L.- Autoradiographic and Ultrastructural Studies//Plant Cell Environ. 1987. V. 10. P. 17-26.

193. Yuita K. Iodine, bromine and chlorine contents in soils and plants of Japan // Soil Sci. Plant Nutr. 1982. V. 28. P. 315-336.

194. Zeng-lan Wang, Ping-hua Li, Mark Fredricksen, Zhi-zhong Gong, C.S. Kimd,Changquing Zhang, Hans J. Bohnert, Jian-Kang Zhu, Ray A. Bressan, Paul M. Hasegawa, Yan-xiu Zhaoa, Hui Zhang. Expressed sequence tags from

195. Thellungiella halophila, a new model to study plant salt-tolerance // Plant Science 166. 2004. P. 609-616.

Информация о работе

Писаренко, Екатерина Николаевна
кандидата биологических наук
Саратов, 2009
ВАК 03.00.16

Диссертация

Фитоэкстракция ионов Cu2+ и Ni2+ в условиях хлоридного засоления почвы - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему Фитоэкстракция ионов Cu2+ и Ni2+ в условиях хлоридного засоления почвы ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Фитоэкстракция ионов Cu2+ и Ni2+ в условиях хлоридного засоления почвы"

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Писаренко, Екатерина Николаевна

Введение Диссертация по биологии, на тему "Фитоэкстракция ионов Cu2+ и Ni2+ в условиях хлоридного засоления почвы"

Заключение Диссертация по теме "Экология", Писаренко, Екатерина Николаевна

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Писаренко, Екатерина Николаевна, Саратов

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Фитоэкстракция ионов Cu2+ и Ni2+ в условиях хлоридного засоления почвы
ВАК РФ 03.00.16, Экология