Способ выращивания экологически чистых продуктов на загрязненных хромом почвах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Способ выращивания экологически чистых продуктов на загрязненных хромом почвах

Омарова Г.А.

Данная работа посвящена изучению механизма накопления ионов хрома в растениях, выращенных на почвах сильно загрязненных этими ионами и поливаемых водой с высоким содержанием ионов хрома (VІ).

О воздействии ионов хрома на человека и животных имеется обширная литература. Хром отнесен к эссенциальным элементам, однако, больше описаны его токсические свойства. [1-3].

В Актюбинской области Западного Казахстана имеются опасные для биосферы региона антропогенные загрязнения соединениями хрома (ІІІ, VІ).

Соединения хрома, как и другие чужеродные соединения, могут поступать в организм человека и животных с водой и пищей например, с овощами. Концентрация того или иного иона в растениях тесно связана с содержанием его в почве. Вместе с тем вопросы воздействия ионов хрома на растения и факторы, влияющие на их накопление, а также механизм проникновения этих ионов в растения освещены в литературе недостаточно.

Вовлечение в миграцию хрома приводит к следующему распределению: 0,5%- в растворимых формах в речной воде, 0,6%- в ионообменных формах в данных отложениях и в почве, 2,7% - в легко извлекаемых оксидах марганца, 28,3%- в органической фракции (связанный с гуминовыми веществами хром), 67,9%- в легко извлекаемых оксидах железа.

Установлено, что в аэробных условиях только первые две формы являются биологически доступными, что составляет приблизительно 1,03-1,05%.[ 3 ].

Имеется и потенциально доступная фракция. Это кислоторастворимая фракция, которая составляет приблизительно 2-11%. [ 3 ]

Данная работа посвящена изучению механизма накопления ионов хрома в растениях, выращенных на почвах сильно загрязненных этими ионами и поливаемых водой с высоким (до 100 пдк) содержанием ионов хрома (VІ). Объектами исследования были образцы почв с полей фермерского хозяйства Актюбинской области «Илекский», овощи, выращенные на полях этого хозяйства (капуста, свекла, перец, помидоры, баклажаны, картофель, арбузы, огурцы) и кроме того лук (перо), выращенный при различных условиях (в питательных растворах с добавлением ионов хрома (ІІІ) и хрома (VІ) и в ящиках с почвами при различном содержании гумуса и фосфатов ), при поливе растворами с различной концентрацией ионов хрома (ІІІ) и хрома (VІ).

Определяли экспериментально: в почве - количественное содержание ионов хрома, марганца, подвижных фосфатов, гумуса и его восстанавливающую способность, в овощах - содержание хрома и марганца.

Содержание хрома в исследованных нами образцах почв превышало средние фоновые величины в 10-20 раз и составляло 198-320 мг/кг. В этих образцах почв отсутствовали растворимые в воде формы хрома, а обнаруживались только кислот растворимые формы (экстракция 0,1н. раствором соляной кислоты). Содержание этой формы составило всего 1,26%.

Однако, как свидетельствуют многочисленные данные литературы и наши анализы, содержание хрома в овощах значительно превышало средние фоновые величины, особенно для картофеля. Из данных литературы, о содержании различных форм хрома, вовлеченных в миграцию, можно вывести следующее математическое соотношение и вычислить соответствующий коэффициент, который мы условно назвали «коэффициентом биологической доступности хрома».

К= а + b + c, где

а= ( водорастворимая форма ) / (хром, связанный с оксидам марганца) b= (ионообменная форма)/ (хром связанный гуминовыми веществами) с= ( кислоторастворимая форма) / (хром, связанный с оксидом железа )

Из данного соотношения видно, что основной переменной величиной, от которой может зависеть биологическая доступность хрома является величина, находящаяся в знаменателе - это хром, связанный с гумусом, так как его содержание подвержено постоянным изменениям. Уменьшение этой величины будет приводить к увеличению числителя и, соответственно, величины коэффициента биологической доступности. Увеличение знаменателя, то есть увеличение гумуса в почве, будет снижать этот коэффициент. Величина предлагаемого коэффициента по литературным данным будет следующей

Исходя из приведенных соотношений, следовало бы ожидать, что поступление ионов хрома в растениях на полях фермерского хозяйства «Илекский» должно было быть маловероятным. Однако, хром экспериментально был обнаружен в овощной продукции этого хозяйства. Следовательно, на поступление ионов хрома в растения оказывают влияние еще и какие-то другие факторы. По нашему мнению, таковыми в данных конкретных условиях являются: поступление ионов хрома(VI) с поливными водами, длительность сохранение ионов хрома (VI) в почве, количество и качество гумуса, наличие ионов марганца, железа, фосфатов, нитратов, частота полива. Анализируемые почвы оказались бедными по содержанию гумуса (до 2%). Еще меньше имеется активного гумуса, то есть гумуса, способного восстанавливать ионы хрома (VI) до ионов хрома (III). Определение активности гумуса- наша разработка.

Расчеты показали, что восстанавливающая способность исследованных почв весьма ограничена (до 1,5 % хрома на 1га).

После достижения максимума связывания, ионы хрома (VI) сохраняются в почве еще длительное время - в течение месяца. Это означает, что от полива до полива ионы хрома (VI) могут сохранятся в почве. Это весьма экологически опасный момент. Наличие свободных ионов хрома(VI), как известно очень сильных окислителей, во-первых, сказывается на восстанавливающей способности гумуса (она снижается), а во-вторых, способствует накоплению ионов хрома в растениях, так как ионы хрома (VI) быстрее проникают через корневую систему растений.

Концентрация хрома в луке, выращенном на питательном растворе, содержащем ионы хрома (VI), составила 0,8+0,56 мг/кг сырой массы. За такое же время в луке выращенном на питательном растворе, содержащем ионы хрома(III), концентрация последних оказалась в 4,1 раза ниже и составила 0,177+0,01 мг/кг.

Выяснилось, что ионы хрома (как трех, так и шестивалентные) оказывают угнетающее действие на развитие корневой системы лука в целом. При этом, более выраженное воздействие оказывали ионы хрома (III). Эти же ионы вызвали появление боковых корневых волосков. По-видимому, шла задержка деления в зоне быстро делящихся инициальных клеток основных корневых волосков. Это повлекло изменения в генетическом аппарате клеток, делящихся медленнее, что проявилось появлением зон новых инициальных клеток, деление которых в свою очередь подавлялось, но стимулировало появление новых инициальных зон и т.д.

Опасные наблюдения вместе можно рассматривать как процесс неконтролируемого деление клеток. Вероятно, это явление можно рассматривать как мутагенный эффект ионов хрома (III) и проявился он в виде приспособительной реакции. О мутагенном действии ионов хрома различной валентности у людей и животных в литературе уже сообщалось [3]. Нами было установлено, что ионы хрома

(VI) в растениях не накапливаются. Накапливаются ионы хрома (III).

В опытах выращивание лука в ящиках с различными почвами было показано, что и на сильно загрязненных почвах можно выращивать экологически чистую продукцию (таблица 1)

выращивание почва загрязненный хром

Из таблицы отчетливо видно, что увеличение количества гумуса и фосфатов приводит к снижению содержания в луке как ионов хрома, так и ионов марганца. По нашему мнению, накопление марганца в растениях обусловлено теми же причинами, что и накопление хрома- низкая концентрация гумуса в почвах в сочетании со слабой восстанавливающей и связывающей способностью такого гумуса.

В опытах № 4и 5 удалось добиться того, что хром в растениях практически не обнаружен.

Список литературы

1. Грушко, Я.М. Вредные неорганические соединения в промышленных сточных водах /Я.М.Грушко. Л.: Химия, 1979. 160 с.

2. Сарсенов, А.М. Научные основы решения экологических проблем при переработке хромитов и боратов Западного Казахстана /А.М.Сарсенов. Актобе, 2010. 248 с.

3. Бигалиев, А.Б. Генетические эффекты ионов металлов /А.Б.Бигалиев. Алма- Ата: «Наука», 100 с.

Размещено на Allbest.ru