БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕЛИОРАТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ДЛЯ РЕМЕДИАЦИИ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИМ ПЕСТИЦИДОМ ДДТ

АННОТАЦИЯ

Рассматриваются различные методы ремедиации для рекультивации почв, загрязненных ДДТ. Описывается последовательность действий при проведении фитоэкстракции, фитодеградации и ризодеградации, а также преимущества этих методов.

ABSTRACT

Various methods of remediation for the reclamation of soils contaminated with DDT are considered. The sequence of actions during phytoextraction, phytodegradation and rhizodegradation, as well as the advantages of these methods, is described.

Ключевые слова: ДДТ, хлорорганические пестициды, фиторемедиация, рекультивация, фитоэкстракция, фитодеградация, ризодеградация

Keywords: DDT, organochlorine pesticides, phytoremediation, reclamation, phytoextraction, phytodegradation, rhizodegradation

В настоящее время проведение ремедиации является важным методом для улучшения качества почвы после загрязнения пестицидами. Это позволяет уменьшить негативное воздействие сельского хозяйства на окружающую среду и здоровье человека. Растительные виды, используемые в процессе ремедиации, способны абсорбировать и деградировать пестициды, что позволяет снизить их концентрацию в почве и предотвратить их негативное воздействие. Кроме того, ремедиация способствуют сохранению биоразнообразия и природных ресурсов, что является важным фактором для экологически чистого сельского хозяйства и устойчивого развития.

ДДТ – хлорорганический пестицид, контактный инсектицид, получивший широкое распространение по всему миру ввиду большой эффективности против большинства насекомых. Впоследствии был запрещен из-за своих негативных свойств на окружающую среду и здоровье человека. В настоящее время, на фоне запрета применения хлорорганических соединений, до сих пор существуют земли с концентрацией ДДТ, превышающую допустимую. Ввиду такой ситуации ежегодно проводится мониторинг земель на загрязнение пестицидами [5].

Из всех хлорорганических пестицидов именно ДДТ обладает наибольшей устойчивостью к разложению в окружающей среде. Температура, свет, ферменты никак не влияют на скорость процесса разложения [3]. Из почвы ДДТ попадает в пищевую цепь, накапливаясь в растениях, а после в жировой ткани животных [6] и в человеческом организме. Мигрирующими животными, воздушными и океаническими потоками ДДТ распространяется по всему миру.

Фиторемедиация – совокупность мероприятий, улучшающих условия природной среды за счет культивирования и поддержания растительных сообществ. В основе метода фиторемедиации лежат такие свойства растений, как способность ассимилировать и метаболизировать чужеродные соединения. Ввиду своей мягкости и низкой себестоимости она является перспективным методом ремедиации. Относится к методам биологической рекультивации.

Растением выделяется в почву корневые экссудаты (сахара, органические кислоты, аминокислоты, спирты, гормоны, витамины), полисахаридные слизи, ферменты, летучие органические вещества, корневой опад. Корневые экссудаты активируют микробиологические процессы, способствующие разрушению загрязняющих соединений [4].

Фитоэкстракция – это процесс извлечения загрязнений с помощью растений, которые способны вытягивать ДДТ из почвы и накапливать его в своих тканях. Фитоэкстракция может быть эффективным методом фиторемедиации, особенно в случаях, когда ДДТ находится на небольшой глубине в почве. Однако, этот метод может быть неэффективным, если загрязнение находится на большой глубине или когда загрязнение очень высокое.

Фитоэкстракция имеет множество преимуществ, которые делают ее предпочтительной в сравнении с другими методами фиторемедиации:

• безопасность: фитоэкстракция является безопасным методом, так как он использует натуральные растительные материалы и не содержит химических растворителей.
• эффективность: фитоэкстракция позволяет извлекать максимальное количество загрязнения, что делает этот метод очень эффективным.
• низкая стоимость: фитоэкстракция является относительно дешевым методом, так как он не требует специального и дорогостоящего оборудования.
• удобство использования: фитоэкстракция не требует специальных навыков или знаний
• натуральность: фитоэкстракция позволяет сохранить естественные свойства растительных материалов, так как она не использует химические растворители.

Последовательность действий при применении метода фитоэкстракции:

1. Определение оптимальных условий для роста и развития растений, способных к фитоэкстракции ДДТ.
2. Выбор и посадка растений на загрязненную территорию.
3. Установление системы полива и ухода за растениями.
4. Определение концентрации ДДТ в почве и в растениях на разных этапах фитоэкстракции.
5. Мониторинг состояния почвы и растений в течение всего процесса фитоэкстракции.
6. Сбор, обработка, уничтожение растительной массы, содержащей ДДТ.
7. Оценка эффективности метода фитоэкстракции и принятие решения о продолжении или прекращении его использования на территории.

Фитодеградация ДДТ – это процесс разложения ДДТ с помощью растительных организмов. Растения выделяют ферменты, которые способны разлагать ДДТ на более безвредные соединения [8 ]. Кроме того, микроорганизмы в почве могут также участвовать в процессе фитодеградации ДДТ [1].

Однако, процесс фитодеградации ДДТ может быть очень медленным и требует определенных условий для эффективности. Например, необходимо обеспечить достаточное количество кислорода и влаги в почве, чтобы поддерживать жизнедеятельность микроорганизмов, участвующих в процессе фитодеградации.

Последовательность действий при применении метода фитодеградации:

1. Определение оптимальных условий для роста и развития растений, способных к фитодеградации ДДТ.
2. Выбор и посадка растений на загрязненную территорию.
3. Установление системы полива и ухода за растениями.
4. Определение концентрации ДДТ в почве и в растениях на разных этапах фитодеградации.
5. Мониторинг состояния почвы и растений в течение всего процесса фитодеградации.
6. Оценка эффективности метода фитодеградации и принятие решения о продолжении или прекращении его использования на данной территории.

В целом, фитодеградация является важным процессом в природе, который позволяет сохранять баланс в экосистемах и предотвращать накопление органических веществ. При загрязнении ДДТ она может быть эффективным методом фиторемедиации, но может занять много времени и требует тщательного контроля и мониторинга.

Ризодеградация ДДТ – это процесс разложения ДДТ с помощью корневой системы растений. Растения могут выделять в почву специальные вещества, которые стимулируют активность микроорганизмов, способных разлагать ДДТ. Этот метод основывается на использовании бактерий и грибов, которые гидролизуют и окисляют органические вещества, разрушая их на более простые компоненты, которые затем могут быть абсорбированы и использованы другими организмами в биологических циклах.

Эффективность ризодеградации ДДТ может быть ограничена различными факторами, такими как тип почвы, наличие других загрязняющих веществ и состояние растительности.

Процессы, происходящие при ризодеградации, включают в себя следующие этапы:

• Физическое разрушение органического материала корнями растений.
• Выделение микробами экзоферментов, которые разрушают органический материал на более простые соединения.
• Окисление разложенных органических веществ до более простых соединений, таких как углекислый газ и вода.
• Использование продуктов разложения органического материала корневой системой растений в качестве питательных веществ для роста и развития.

В результате процесса ризодеградации происходит повышение плодородия почвы и обеспечивается более интенсивный рост и развитие растений.

Последовательность действий при ризодеградации ДДТ:

1. Локализация и оценка степени загрязнения: определение местонахождения и масштабов участка почвы, загрязненной ДДТ.
2. Физико-химическая обработка почвы: для улучшения физических свойств и увеличения доступа к веществу проводят ее опрыскивание или инъекцию реагентов. Это может включать использование поверхностно-активных веществ, кальция, пероксида водорода, органофосфатов и др. [7]
3. Биологическая обработка: используется для активации и поддержания микробиологической активности в почве. Для этого могут использоваться различные натуральные или искусственно выращенные микроорганизмы, способные метаболизировать ДДТ и другие загрязнители.
4. Мониторинг: проводится для контроля эффективности ризодеградационной обработки почвы и определения конечных показателей качества почвенной среды.

Фиторемедиация является эффективным методом для очистки почвы от загрязнения ДДТ. Однако, выбор конкретного метода зависит от уровня загрязнения и условий местности. Некоторые из методов, такие как фитоэкстракция, могут быть более эффективны для низких уровней загрязнения, в то время как фитодеградация может быть необходима для более высоких уровней. Важно проводить мониторинг за состоянием почвы после проведенных мероприятий, чтобы убедиться в эффективности методов фиремедиации.

Список литературы:

1. Андреева И.В., Байбеков Р.Ф. Фиторемедиация почв, загрязненных тяжелыми металлами // Природообустройство – 2009 – С. 1 – 7
2. Г.К. Васильева, Е.Р. Стрижакова, О.Г. Назаренко, Многолетний мониторинг загрязнения почв территории Батайского полигона захоронения пестицидов и разработка способов их детоксикации // Устойчивое развитие – 2022 – С. 25 – 27
3. Искакова А.Н., Кошелев С.Н. Поведение дихлорфенилтрихлорэтана (ДДТ) в профиле почв Курганской области // Вестник Курганской ГСХА – 2019 – С. 10 – 12
4. М.Ю. Лапушкин, Н.Н. Лукьянова, Г.К. Васильева Фиторемедиация как метод рекультивации земель, загрязненных хлорорганическими соединениями. Мелиорация и водное хозяйство – 2021 – № 4. – С. 35 – 41.
5. НПО "Тайфун" / [Электронный ресурс] – Режим доступа: URL: https://www.rpatyphoon.ru (дата обращения: 24.03.2023)
6. Цыганков В. Ю., Боярова М. Д. Гексахлоран и ДДТ в морских организмах Охотского и Берингова морей. Известия ТИНРО – 2014 – Том 176 – С. 225 – 232
7. Янин Е.П. Ремедиация территорий, загрязненных химическими элементами: общие подходы, правовые аспекты, основные способы (зарубежный опыт) // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов – 2014 – № 3 – С. 3 – 105.
8. Vasilyeva G.K., Kondrashina V.S., Strijakova E.R. Express-phytotest for choosing conditions and following process of soil remediation. Environmental Geochemistry and Health – 2022 – Т. 44. – № 2. – P. 433 – 445.