Применение «Зеленого метода» на техногенно загрязненных территориях Апшеронского полуострова

В настоящее время основное влияние среди загрязнителей окружающей среды имеет антропогенный фактор. Наиболее техногенно загрязненные земли в нашей республике расположены на Апшеронском полуострове, где сосредоточены две трети промышленного потенциала страны и одна треть ее населения, а на территории известно около 30 тысяч видов загрязнений. В последние годы, несмотря на развитие технологий и внедрение новых современных очистных сооружений, окружающая среда продолжает загрязняться химическими отходами, в том числе тяжелыми металлами. Сохранение экологического баланса и снижение возможности контакта организма с избыточным количеством тяжелых металлов является весьма актуальной проблемой в наше время.

Cостояние современного строения почв показывает, что полезные земельные площади района подверглись масштабному антропогенному воздействию и в разной степени загрязнены. Это воздействие вызвало поверхностное и глубинное загрязнение почв, изменение морфолого-генетических характеристик, физико-химических свойств, снижение плодородия. Наиболее токсичными элементами на Апшеронском полуострове являются B, No, Hg, Al, Pb, Cl, Y, Se, Fe, S, Na, Mg. Наибольшая их концентрация принадлежит B и Мо.

Применение тяжелых металлов в промышленности весьма разнообразно и широко распространено. Именно поэтому вблизи предприятий, как правило, наблюдается фитотоксичность и накопление вредителей в почвах. Тяжелые металлы накапливаются в верхних гумусовых горизонтах почвы и медленно выводятся путем вымывания, потребления растениями и эрозии. Щелочная среда перегноя и почвы способствует поглощению тяжелых металлов. Cu, Pb, Zn, Cd и т. д. Токсичность тяжелых металлов, таких как В репродуктивных органах растений тяжелые металлы накапливаются меньше, чем в их вегетативных органах, что тесно связано с видовыми и сортовыми особенностями культурных растений. Также большую роль в организме играют тяжелые металлы, но их интенсивное распространение в биосфере, атмосфере и высокая концентрация в почве приводят к их токсичности для биоты. Установлено, что более сильное токсическое действие на организм человека оказывают элементы Cd, Pb и Hg. Свинец (Pb) может вызывать различные заболевания сердечно-сосудистой и нервной системы, ртуть (Hg) — белковую и ферментативную активность, кадмий (Cd) — дыхательные пути и пищеварительную систему.

Принимается ряд мер против загрязнения почв тяжелыми металлами. Поскольку антропогенное загрязнение увеличивает возможность закисления почвы, внесение органических веществ, глин и извести в некоторой степени помогает бороться с этим загрязнением. А также снятие загрязненного слоя и его захоронение, инактивация или снижение токсического действия загрязняющих веществ с использованием ионообменных смол, органических веществ, образующих хелатные соединения, нейтрализация и очистка подземных вод, прогноз миграции растворимой формы тяжелых металлов, устранение, некоторые, особенно тяжелые. В некоторых случаях основными мерами являются полное удаление слоя почвы и замена его новым. Одним из методов рекультивации территорий, загрязненных тяжелыми металлами, является метод промывки почвы. Применительно к выкопанной почве это высокоэффективная технология, сочетающая физико-химические и экстракционные методы удаления из почвы органических, тяжелых металлов и радиоактивных загрязнителей. Этот метод на основе воды основан на механических процессах отделения загрязняющих веществ от почвы или на растворимости загрязняющих веществ. По окончании процесса загрязняющие вещества выделяются и концентрируются в объеме 5-40% почвы, а концентрированная часть очищается другими методами. Другими словами, процесс – это не процесс, устраняющий загрязняющие вещества, а метод, концентрирующий их, существенно уменьшая их объем и косвенно снижая финансовые затраты других методов.

Фиторемедиация является наиболее перспективным и экономически эффективным методом очистки техногенных загрязнений в отличие от традиционных методов нейтрализации. Для применения этого метода необходимы только традиционные методы ведения сельского хозяйства, поэтому для его реализации нет необходимости строить специальные объекты или обучать обученный персонал. Этот метод не потребляет электроэнергию, а загрязняющие выбросы парниковых газов не попадают в атмосферу. Его оценивают как совокупность методов очистки воды, почвы и атмосферного воздуха с помощью зеленых растений. Посадка, скашивание и удаление некоторых культур, например люцерны, значительно снижает концентрацию тяжелых металлов в почве. Этот метод полностью экологичен. Растения-гипераккумуляторы в основном используются при очистке почв методом фиторемедиации. Растения-гипераккумуляторы — это растения, которые могут накапливать в своих листьях, ветвях и стеблях в 50–500 раз больше металлов, чем их количество в почве. Эти растения могут содержать в 100-1000 раз больше органического вещества, чем растения-негипераккумуляторы.

Тяжелые металлы, поглощаемые растениями из почвы, либо стабилизируются в почве, либо выводятся из почвы. Число растений-гипераккумуляторов, составляющих 0,2% цветковых растений, достигает 450. Thlapsi L., Urtica L., Taraxacum officinale L. Weber, Chenopodium L., Polygonumsachalase W.H. Ряд видов растений из рода Brewer и Allyssum L. обладают способностью накапливать в своем организме тяжелые металлы, такие как Cd, Cu, Zn, Ni, Pb. Также Brassica juncea Czern., Solanum nigrum L., Fagopyrum esculentum Moench., Glycine max L., Oenothera picensis L., Noccaea caerulescens F.K.Mey., Hydrilla verticillata Royle., Dactylis glomerata L., Azolla pinnata R.Br. и так далее. Культивирование таких видов может быть применено как альтернативный метод очистки техногенно загрязненных почв. Биологическая очистка почвы от тяжелых металлов с помощью лекарственных растений является одним из распространенных методов. В предлагаемом способе фиторемедиации борную кислоту вносят в почву в малых дозах (0,1-1,0 кг/га), что позволяет в десятки раз увеличить вынос тяжелых металлов из загрязненной почвы лекарственными растениями и регулировать вынос некоторых веществ. Наиболее эффективными мерами по снижению подвижности свинца в почвах являются внесение цеолита, совместное внесение извести и органических удобрений. Применение полного комплекса химических мелиорантов (органические и минеральные удобрения, известь и органические вещества) снижает количество поливалентных металлов в почве на 10-20%. Исследования по поглощению, транспортировке и хранению тяжелых металлов растениями стимулируют разработку трансгенных растений. Результаты, полученные при исследовании структуры генов или белков растений, которые будут использоваться для метода фиторемедиации, позволят ускорить использование альтернативных растений для обработки территорий, загрязненных тяжелыми металлами и природными загрязнителями.

С целью применения метода фиторемедиации сотрудники лаборатории «Экологии и акклиматизации» выбрали в качестве исследовательской площадки нефтезагрязненные территории поселка Балаханы Сабунчинского района. Длительная эксплуатация нефтяных месторождений в этих районах привела к глубоким антропогенным изменениям в окружающей среде и ее природных ландшафтах. В районе Балаханы Сабунчинского NQÇİ Cu в 6 раз больше, чем YVH, а Zn – в 6,8 раза. Богатые гумусом слаборазвитые почвы крайне бедны гумусом. В слое 0-25 см его количество составляет 2,17%, с увеличением глубины этот показатель снижается до 0,62%. Количество азота может варьироваться до 6,9%. Количество карбонатов (СаСО3) в серо-бурых неосвоенных почвах составляет 6,32% в старозагрязненной почве и больше по мере увеличения глубины. Сумма поглощенных оснований в почве колебалась от 35,43 до 27,20 мг-экв на глубине 0-20 см. В поглощающем комплексе больше Mg2+ - 17,93 мг-экв на 0-20 см, что составляет 48,63-56,54% от суммы поглощенных оснований. Количество Са2+ в верхней части профиля также достаточно велико, оно составляет 46,28-36,83%, и снижается к материнской породе. Загрязнения с верхней поверхности почвы проникают в нижние слои по профилю. Это также влияет на флору. Накопленные остатки со временем вызывают необратимые проблемы.

Используя образцы почвы, привезенные с территории, загрязненной тяжелыми металлами, сотрудники лаборатории выбрали шесть видов растений, которые они сочли более перспективными (Hibiscus syriacus L., Genista hispanica L., Caesalpinia gilliesii D. Dietr., Albizia julibrissin Willd. Durazz. , Olea europaea L., Pinus eldarica Medw.), высаженные в горшки и помещенные в камеры в различном спектре освещения. Исследовательская работа продолжается.