Рассмотрение биохимического метода очистки почв, его виды: биовентилирование, фиторемедиация (очистка с помощью зелёных растений), грибковые технологии, использование ила. Основные причины загрязнения тяжелыми металлами сельскохозяйственных земель.
Аннотация к работе
Именно тяжелые металлы занимают одно из лидирующих мест среди всех загрязнителей, что существуют в окружающей среде. Те ученые, что проводили исследования, доказали, что примерно 70% тяжелых металлов поступает в организм человека в процессе питания. Растительная продукция, выращенная на подобных территориях, способна накапливать тяжелые металлы, превышающие концентрации предельно допустимых (т.е. На данный момент известно около сорока разных определений термина «тяжелые металлы» и практически невозможно указать из них наиболее принятое. Не малую роль в загрязнении сельскохозяйственных почв привносят минеральные и органические удобрения, пестициды, орошение водами с повышенным содержанием тяжелых металлов.В данной курсовой работе я рассмотрела методы очистки сельскохозяйственных земель от загрязнений тяжелыми металлами. Мною были рассмотрены биохимические методы очистки: биовентилирование, грибковые технологии, использование ила и фиторемедиация.
План
Содержание
Введение
Основная часть
Тяжелые металлы
Причины загрязнения тяжелыми металлами сельскохозяйственных земель
Методы очистки сельскохозяйственных земель
Биовентилирование
Грибковые технологии
Использование ила
Фиторемедиация
Заключение
Список использованной литературы
Введение
В настоящее время проблема загрязнения сельскохозяйственных территорий тяжелыми металлами является самой актуальной и серьезной. Именно тяжелые металлы занимают одно из лидирующих мест среди всех загрязнителей, что существуют в окружающей среде.
Такие металлы как свинец, медь, цинк, кадмий и многие другие представители данной группы, даже в совсем малых количествах могут и способны вызывать онкологические, иммунологические и многие другие виды человеческих заболеваний.
Те ученые, что проводили исследования, доказали, что примерно 70% тяжелых металлов поступает в организм человека в процессе питания. Подобного рода загрязнения носит местный характер [1].
Самое оптимальное загрязнения почв можно наблюдать около автомагистралей, промышленных центров и мегаполисов. Даже сельскохозяйственные территории в пределах городов, где наблюдается большая степень антропогенного воздействия, не являются исключением.
Растительная продукция, выращенная на подобных территориях, способна накапливать тяжелые металлы, превышающие концентрации предельно допустимых (т.е. ПДК), а так же максимально допустимых уровней (МДУ).
Очистка почв от загрязнений тяжелыми металлами является перспективной. Разработаны очень много способов очистки почв, такие как физические, химические, физико-химические и биохимические.
Целью моей работы является рассмотрение биохимического метода очистки почв, которая в свою очередь подразделяется на несколько видов: биовентилирование, фиторемедиацию, грибковые технологии, использование ила. В данной курсовой работе я рассмотрю один из видов биохимической очистки, а именно фиторемедиацию [2].
Основная часть
Тяжелые металлы
Тяжелые металлы - группа химических элементов со свойствами металлов и значительным весом либо плотностью. На данный момент известно около сорока разных определений термина «тяжелые металлы» и практически невозможно указать из них наиболее принятое. Изза этого список тяжелых металлов будет включать разные элементы. Критерием в данном случае выступает либо атомный вес либо плотность.
Природным источником тяжелых металлов являются породы (магматические и осадочные) и породообразующие минералы. Многие элементы поступают в атмосферу с космической и метеоритной пылью, с вулканическими газами, горячими источниками, газовыми струями.
Поступление тяжелых металлов в биосферу вследствие техногенного рассеивания осуществляется разнообразными путями (например промышленность и т.д) [3].
Причины загрязнения тяжелыми металлами сельскохозяйственных земель очистка почва металл фиторемедиация
Среди различных факторов негативного воздействия на окружающую среду все возрастающую роль играет промышленное загрязнение почв. Главными источниками поступления тяжелых металлов в почву в пределах сельскохозяйственных зон являются выбросы в атмосферу загрязняющих веществ. Значительный вклад при этом вносят тепловые электростанции, транспорт, промышленные предприятия, химические средства защиты сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей. Не малую роль в загрязнении сельскохозяйственных почв привносят минеральные и органические удобрения, пестициды, орошение водами с повышенным содержанием тяжелых металлов.
Тяжелые металлы обладают способностью образовывать комплексные соединения с органическими веществами почвы.
Тяжелые металлы являются большой опасностью для человека, для природных и сельскохозяйственных экосистем. Они достаточно быстро накапливаются в почве, но при этом очень долгое время из нее не удаляются. Это составляет большую проблему. Большие площади сельскохозяйственных земель не успевают обновляться. Происходит их ухудшение, теряется основное свойство - плодородие [4].
Методы очистки сельскохозяйственных земель
Способы очистки почв от загрязнений подразделяют на физические, химические, физико-химические и биохимические.
Рассмотрим один из видов очистки - биохимические. Этот вид очистки становиться все более популярным. В свою очередь данный метод делиться на следующие виды: биовентилирование, грибковые технологии, использование ила, фиторемедиацию [5].
Биовентилирование
Биовентилирование используется за рубежом для удаления из почв нефти и нефтепродуктов. В теле загрязненного грунта бурятся скважины, в которые подается воздух. Этот метод увеличивает скорость биологического разложения, которая сдерживается недостатком кислорода в грунте. Так же метод может сочетаться с технологией откачки грунтовых испарений. В таком варианте часть скважин может использоваться для закачки воздуха, а остальная часть наоборот для откачивания образовавшихся испарений и далее идет очистка от летучих загрязняющих веществ [6].
Грибковые технологии
При грибковом методе очистки почв от загрязнений производят заселение различными грибковыми культурами. Этот способ пригоден для разрушения тех токсических веществ, которые трудно разлагаются, в том числе полиароматические, углеводороды типа полихлорированных дефинилов. Метод так возможен и в принципе продолжается в зимних условиях. Происходит снижение концентрации.
Метод может нести смешанный характер. Например в США разработан метод восстановления почв носит комбинированный характер, который включает в себя биохимические и физические методы очитки. При этом сам процесс идет в несколько стадий [7].
Использование ила
Данный вид очистки относят к сельскому хозяйству. При этом метод используется для очистки разливов нефти и нефтепродуктов.
Состав содержит нефтеокисляющие микроорганизмы, удобрение и адсорбент. В качестве нефтеокисляющих микроорганизмов используют активный ил. В качестве удобрения используют навоз и производят рыхление загрязненной почвы.
Данный вид очистки позволяет достигать экологически чистый состав для очистки почвы, при этом происходит повышение экономичности метода.
Существуют некоторые недостатки метода: узкая область применения, происходит очищение только поверхностного слоя почвы, проведению метода мешают повышенные температуры, сложность состава и его начальное приготовления и сложность в выборе состава компонентов их соотношения [8].
Фиторемедиация
Фиторемедиация - (в переводе с греческого «фитон» - растение, и талинского «ремедиум» - восстанавливать) способ очистки почв с помощью зеленых растений [9].
Для того чтобы обезвредить почву от различных видов загрязнителей (например от тяжелых металлов), используют различные микроорганизмы.
Но они не способны удалять из почвы тяжелые металлы.
Лучше всего извлекают из почвы и накапливают в своих тканях тяжелые металлы - зеленые растения. После растительность можно сжечь, а остатки пепла захоронить или использовать в качестве вторичного сырья.
Метод имеет большую эффективность и экономически выгоден. Но это выяснилось уже после, как обнаружили растения-гипераккумуляторы тяжелых металлов, которые имеют способность накапливать в своих листьях элементы. При проведении расчетов выяснилось, что гипераккумуяторы в десять раз больше способны накапливать тяжелые металлы, чем обычные растения.
Использовать растения-гипераккумуляторы начали в начале 80-х годов. Но при этом существовали сложности метода в том, что биомасса этих растений была невелика и в том, что не была разработана технология выращивания.
Большую часть дикорастущих растений-гипераккумуляторов относят к семейству крестоцветных (капуста, горчица).
Но многие тяжелые металлы растения плохо усваивают. Потому что тяжелые металлы находятся в виде малорастворимых соединений.
Но проблему удалось решить уже после, когда обнаружили, что поступление тяжелых металлов в растения стимулируют вещества, образующие с металлами устойчивые, но растворимые комплексные соединения. Но человек, к сожалению, еще мало знаком с механизмом накопления тяжелых металлов.
Успешные эксперименты с веществами стимуляторами предполагают, что растения усваивают малорастворимые соединения тяжелых металлов в результате того, что их корневая система выделяет в почву природные вещества-комплексообразователи (например, фитосидерофоры).
Но лучше всего изучены фитосидерофоры ячменя и кукурузы - это кислоты. Предполагается, что в роли фитосидерофоров играют белки, которые способны связывать тяжелые металлы и делать тем самым доступными для растений.
Для того чтобы тяжелые металлы стали доступными для растений необходимо, чтобы в мембранах корневых клеток был повышен фермент редуктаза. Так же для доступности тяжелых металлов немалую роль может играть и корневая микрофлора.
Механизм переноса тяжелых металлов из корневой части растения в наземные, меньше всего изучен. Одно ясно, что малорастворимые соли тяжелых металлов перемещаются по сосудистой системе в виде комплексных соединений (например, с органическими кислотами).
Перспектива развития метода фиторемедиации возможно ожидать тогда, когда при помощи методов генной инженерии будут созданы такие растения, которые будут способны более эффективно накапливать в себе тяжелые металлы [10].
Вывод
В данной курсовой работе я рассмотрела методы очистки сельскохозяйственных земель от загрязнений тяжелыми металлами. Эта проблема в настоящее время является серьезной и актуальной.
Мною были рассмотрены биохимические методы очистки: биовентилирование, грибковые технологии, использование ила и фиторемедиация.
Более подробно я рассмотрела метод фиторемедиации - очистка с помощью зеленых растений.
Можно сделать следующие выводы: Является перспективным методом и развивается в настоящее время.
Наиболее экологически чистый метод.
Является доступным методом
Возможно дальнейшее развитие совместно с развитием генной инженерии.
Список литературы
1. Темьянов А.А. Вопросы России // Хозяйство России. - М.: Мир, 2009. № 2. С. 58-67.
5. Беспамятов Г.Р. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде // Химия. М.: Вокруг Света, 2007. №4. С. 34-35.
6. Эллис Д.И. Интегрированные инженерные и научные методы переработки загрязненных почв // Химия в интересах устойчивого развития. СПБ.: Мир, 2008. № 2. С. 281-283.
7. Эллис Д.И. Интегрированные инженерные и научные методы переработки загрязненных почв // Химия в интересах устойчивого развития. СПБ.: Мир, 2008. № 2. С. 284-285.
8. Пащенко А.А. Фундаментальные основы инженерных наук. Основы моделирования. М.: Наука, 2011. 143 с.
9. Паскин И.И. Фиторемедиация: зеленная революция в экологии // Экология современного мира. М.: Планета, 2012. №1. С. 23-25.
10. Пащенко А.А. Фундаментальные основы инженерных наук. Основы моделирования. М.: Наука, 2011. 143 с.