ФИТОЭКСТРАКЦИЯ РАПСОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИНАТРИЕВОЙ СОЛИ ЭТИЛЕНДИАМИНТЕТРАУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ (ЭДТА-Na2) КАК СПОСОБ БОРЬБЫ С ЗАГРЯЗНЕНИЕМ ПОЧВЫ СВИНЦОМ

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлены результаты исследования процесса фитоэкстракции рапсом почвы загрязненной свинцом, с использованием химических свойств динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА-NA2). Тема направлена на поиск эффективного способа извлечения свинца из почвы.

ABSTRACT

This article presents the results of a study of the process of phytoextraction by rapeseed of soil contaminated with lead by using the chemical properties of disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA-Na2). The theme is aimed at finding an effective way to extract lead from the soil.

Ключевые слова: свинец, фитоэкстракция, ЭДТА-Na2

Keywords: lead, phytoextraction, EDTA-Na2

Введение. Хозяйственная деятельность человека приводит к попаданию соединений свинца в атмосферный воздух и почву, а далее по пищевым цепочкам этот металл проникает в растения, в организмы животных и людей. С отмиранием растений, возвращается в почву и постепенно там накапливается.

Материалы и методы исследования. Анализ литературных источников позволил установить, что в результате реакций в почвенной среде свинец находится в неподвижной валовой форме, в составе комплексных химических соединений. Некоторая часть свинца находится в составе с растворимыми, мобильными комплексными соединениями. За способность извлекать ионы металла из нерастворимых солей и замещать их на ионы натрия ЭДТА-Na2 считают коагулянтом ионов. Свинец связывается с ЭДТА-Na2 в хелатное комплексное соединение [2, с.35]. Один из экономически эффективных способов решения проблемы загрязнения почвы свинцом является фиторемедиация [1, с.60].

В нашем исследовании мы изучали характер влияния ЭДТА-Na2 на подвижность ионов свинца в системе почва-растение для проведения фитоэкстракции рапсом загрязненной земли тяжелым металлом. В качестве фиторемедиатора мы использовали рапс, поскольку его характеризуют такие признаки, как быстрый рост, высокая способность к фиторемедиации, большая биомасса, неприхотливость к погодным условиям, низкая цена на рынке.

Мы заготовили три контейнера шириной 0,14 м., длиной 0,20 м., высотой 0,05 м., наполнили каждый из них посадочным грунтом массой 1кг, и присвоили порядковые номера: №1, №2, и №3. Контейнеры передали в Могилёвский областной центр гигиены, эпидемиологии и общественного здоровья с исследовательским заданием. Там грунт контейнеров №2 и №3 загрязнили ионами свинца до массовой концентрации 10 мг/кг почвы.  В контейнер №3 добавили раствор ЭДТА-Na2 массовой концентрации 14мг/кг почвы с учётом взаимоотношения молярных масс свинца и ЭДТА-Na2 в реакции образования комплекса. Далее грунт трёх контейнеров подвергли атомно-абсорбционному спектрометрическому анализу на определение подвижности ионов свинца в почве. 

Для продолжения исследования в каждый контейнер мы высадили семена ярового рапса массой 0,01кг, количеством 2000 шт. Густота посева растения составила 7143 раст/м². К середине четвертой недели мы собрали выращенный рапс из трех контейнеров и подвергли атомно-абсорбционному спектрометрическому анализу на предмет содержания количества массовой доли свинца. Анализ проводился в Могилевском центре стандартизации и метрологии.

Результаты исследования. Атомно-абсорбционный спектрометрический анализ на определение подвижности ионов свинца в почве без добавления ЭДТА-Na2 и с добавлением, показал следующее содержание подвижных форм свинца: контейнер №1 содержал 0,56 мг/кг, №2 4,65 мг/кг, а №3 6,3мг/кг. То есть, внесение 14 мг/кг ЭДТА-Na2 в почву, загрязненную свинцом (10 мг/кг), увеличило в ней подвижность ионов свинца в 1,4 раза. Графическое выражение влияния внесения в почву ЭДТА-Na2 на содержание в ней подвижных форм свинца представлено на рисунке 1.

Рисунок 1. Влияние внесения в почву ЭДТА-Na2 на содержание в ней подвижных форм свинца

Атомно-абсорбционный спектрометрический анализ содержания массовой доли свинца в зеленой массе рапса, выращенном в загрязненном грунте, имел следующие результаты: образец из контейнера №1 имел содержание 0,09мг/кг, №2 0,19мг/кг, а №3 0,7мг/кг. Отсюда следует, что в растение ионов изучаемого тяжелого металла поступило в 3,7 раза больше по сравнению с количеством, поступившим в растение без применения ЭДТА-Na2. Графическое выражение влияния внесения в почву ЭДТА-Na2 на накопление свинца в зеленой массе рапса представлено на рисунке 2.

Рисунок 2. Влияние внесения в почву ЭДТА-Na2 на накопление свинца в зеленой массе рапса

Для оценки эффективности поглощения ионов свинца растением, нами был рассчитан коэффициент биологического поглощения (КБП), представляющий собой частное от деления содержания ионов свинца в растительном материале на его содержание в корнеобитаемом слое почвы. Результат расчетов показал, что величина КБП свинца растениями рапса во втором контейнере составляет 0,04, в то время как в третьем 0,11. Таким образом, КБП растениями рапса с внесением в почву ЭДТА-Na2 в 2,75 раза больше, чем без его внесения. Графически выражение представлено на рисунке  3.

Рисунок 3. Влияние внесения в почву ЭДТА-Na2 на коэффициент биологического поглощения свинца растениями

В результате проведенного исследования можно сделать следующие выводы:

1. Внесение 14 мг/кг ЭДТА-Na2 в почву, загрязненную свинцом (10 мг/кг), увеличило в ней подвижность ионов данного тяжелого металла в 1,4 раза.
2. Внесение 14 мг/кг ЭДТА-Na2 в почву, загрязненную свинцом, увеличивает накопление свинца в зеленой массе рапса 3,7 раза больше по сравнению с его количеством, поступившим в растение без применения ЭДТА-Na2.
3. Наблюдается рост КБП свинца растением из почвы в 2.75 раза, при внесении ЭДТА-Na2, по сравнению с вариантом без внесения динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты.

Список литературы

1. Мартьянычев А.В. Применение фиторемедиации почв для очистки земель сельскохозяйственного назначения / А. В. Мартьянычев // Вестник НГИЭИ - 2012.- С.60.
2. Соколова О.Я. Влияние техногенного воздействия на содержание валовых и подвижных форм тяжёлых металлов в почвах/ О.Я. Соколова [и др.] // Вестник ОГУ - №2 - 2006. - С.35,36.