Методы биопоглощения загрязнителей - Биологические методы очистки грунтов

Эти методы основаны на способности различных организмов, прежде всего растений, поглощать всевозможные токсичные компоненты из почв и грунтов, накапливать их в своих тканях и тем самым очищать почвы. После этого растения выкашиваются и перерабатываются с целью концентрирования и утилизации накопившихся в них загрязнителей. Недостатком метода биопоглощения является необходимость последующей утилизации загрязнителей в тех или иных биопоглотителях.

Концентрирование элементов является одной из важнейших биохимических функций живого вещества на Земле, изучаемых в биогеохимии. При этом различаются два вида концентрирования: I рода - по отношению к 14 элементам, встречающимся в теле всех без исключения живых организмов (Н, С, К, О, Na, Мg, А1, Si, Р, K, С1, К, Са, Fе); II рода - избирательная концентрация организмом определенных элементов или веществ. В методах биопоглощения загрязнений используется концентрирование II рода.

В. И.Вернадский, изучая особенности концентрирования II рода, разделил все живые организмы на три группы:

Организмы обычные (по данному элементу)- при концентрации элемента организмом в пределах 0,1n до 0,01n и ниже.

Организмы, богатые тем или иным элементом, - при относительном увеличении более чем на 10% весового среднего содержания данного элемента в организме по сравнению со средним содержанием его в окружающей среде.

Организмы-концентраторы - при концентрации элемента или вещества в количестве, составляющем более 10% его веса или его атомного состава. Они наиболее эффективны при использовании их для биопоглощения загрязнений.

При этом по виду поглощаемого элемента различают следующие группы организмов-концентраторов: водородисто-кислородные, углеводородные, азотные и натриевые, серные и кальциевые, магниевые и алюминивые, железистые и т. п. Так, например, водоросли концентрируют в себе йод, картофель и подсолнечник - калий, бобовые - кальций, галофиты - натрий и хлор и т. п.

Очевидно, практически любые растения могут использоваться в качестве биопоглотителей, однако селективность их по отношению к определенным загрязнителям весьма различна и до конца еще не выяснена. Так, например, было показано, что посев на нефтезагрязненной почве бобов и злаковых трав способствует ускорению биодеградации нефти. С этой целью также могут выращиваться сорго, кормовой горох, люцерна, донник, вика, ячмень, овес. Пальмы какао накапливают фосфор и магний.

Укроп, табак, ячмень, свекла, люцерна, г о р о х и другие бобовые поглощают тяжелые металы. Кроме того, концентраторами тяжелых металлов являются лишайники, мхи и некоторые другие низшие растения.

Имеются данные по поглощению растениями и радионуклидов. При этом подбираются такие культуры растений, которые интенсивно поглощают с помощью корневой системы долгоживущие радиоактивные изотопы и тем самым очищают корнеобитаемый слой почвы. Затем урожай скашивается и сжигается, радиоактивная зола концентрируется и складируется.

Наблюдения, проведенные в фитоценозах территорий, загрязненных радионуклидами в результате аварии на Чернобыльской АЭС, позволили выявить определенные закономерности в накоплении различными растениями радионуклидов. По состоянию на 1 января 1998 г. общая площадь земель лесного фонда, загрязненных 137Сs вследствие аварии на Чернобыльской АЭС, составила около 1 млн га.

К 1998 году радиационная обстановка в этих лесах относительно стабилизировалась. Наступила восстановительная стадия последствий радиационной аварии, которая при имеющемся составе радионуклидов продлится десятки, а в ряде случаев и сотни лет. На восстановительной стадии корневое поступление радионуклидов в лесную растительность из почвы значительно преобладает над внешним загрязнением. Высокая способность древесно-кустарниковых и травянистых растений к накоплению долгоживущих продуктов деления вызывает необходимость нормирования содержания радионуклидов в лесных ресурсах как исходного сырья для получения радиационно-безопасной продукции на всех этапах ее переработки.

В накоплении радионуклидов разными группами растений отмечены видовые и другие таксономические различия. Коэф фициент перехода радионуклидов из почвы в растения увели чивается в ряду: лесные ягоды - грибы - мхи и лишайники. По уровню содержания радионуклидов в древесине при одинаковой плотности загрязнения почвы и в одинаковых лесорастительных условиях основные лесообразующие породы составляют в порядке убывания следующий условный ряд: мягколиственные породы, твердолиственные, хвойные породы. Накопление радионуклидов древесным ярусом происходит интенсивнее в молод-няках, чем в средневозрастных, приспевающих и спелых древостоях, а деревья лучшего класса роста накапливают 137Сs больше и интенсивнее, чем угнетенные и отстающие в росте. На влажных и переувлажненных почвах этот процесс происходит гораздо интенсивнее по сравнению с автоморфными условиями местопроизрастания. Наблюдается также обратная связь между трофностью почвы и интенсивностью поступления из нее радионуклидов в лесную растительность.

У всех древесных пород наибольшее удельное содержание радионуклидов отмечалось в вегетативных органах (листья или хвоя и побеги), а наименьшее - в древесине. Уровень содержания радионуклидов в коре также многократно превышает содержа ние в древесине.

Значительно реже используется биоаккумуляция загрязнителей у животных, хотя представители животного мира также концентрируют в себе определенные элементы и вещества.

Например, моллюски, кораллы, фораминиферы концентрируют кальций, радиолярии - кремний, ракообразные и паукообразные - медь и т. д.

Заглатывая нефтезагрязненную почву, дождевые черви делают нефть более доступной для микроорганизмов и ускоряют ее биодеградацию. В лабораторных опытах показано достоверное снижение содержания остаточной нефти и уменьшение токсичности загрязнения через три месяца в почве с начальным нефтесодержанием 5 и 10%.

В водоемах ртуть и полихлорированные бифенилы накапливаются в рыбах, для очистки водоемов требуется последующее извлечение этих организмов, что делает этот метод неэффективным.

Таким образом, методы биопоглощения загрязнителей весьма многочисленны и обладают специфическими преимуществами перед другими способами, в частности селективностью.

Похожие статьи




Методы биопоглощения загрязнителей - Биологические методы очистки грунтов

Предыдущая | Следующая