Растения с функцией очистки почвы

Очистка почвы от загрязнений

Может случиться, что земля на загородном участке будет сильно загрязнена прорвавшимися из септика сточными водами, удобрениями, смытыми весной с полей, дизтопливом и т.д. Неочищенная почва на долгое время станет источником постоянного токсического заражения всего, что с ней соприкасается. Первое, что страдает от загрязнений в грунте — садовые и декоративные растения, а также неглубокие источники воды, которыми Вы пользуетесь. Иногда такое заражение ничем себя внешне не проявляет и действует незаметно. Некоторые вредные вещества способны накапливаться в организме и лишь по прошествии времени оказывают негативное воздействие на здоровье.

Если существуют сомнения в химической и бактериологической чистоте загородного участка, надо сделать лабораторный анализ почвы, овощей и фруктов, собираемых с дачных плантаций, и воды. Воду необходимо проверить, если она попадает в дом из мелких и средних по глубине источников — колодцев, песчаных скважин. Чрезмерное количество некоторых химических соединений или уровень кислотности почвы может отрицательно влиять на сохранность бетонных, металлических и прочих подземных конструкций.

Конечно, почва как часть биосферы стремиться естественным образом нейтрализовать чужеродные для нее вещества и соединения. Но этот процесс занимает очень много времени. При слишком высокой концентрации загрязнений механизм естественного природного очищения и восстановления может не работать.

экспресс-анализ почвы на загрязнения

Существуют эффективные технологии по очистке хозяйственно-бытовых стоков. Но как вернуть верхнему слою почвы его плодородные свойства и экологическую чистоту? Рассмотрим современные методы восстановления естественных природных качеств грунта.

Способы очистки почвы от загрязнений

По принципу действия методы очистки почвы делятся на три типа:

химические
физические
биологические

Не все из перечисленных способов из-за своей радикальности подходят для восстановления экологии загородного участка и применяются для решения масштабных промышленных задач. Но возможны ситуации, когда лишь таким способом можно очистить землю от посторонних веществ — например, случайно пролили бочку солярки для котла отопления — и затем вернуть ее к жизни с помощью рекультивации. Часть методов производят сложное воздействие на почву и могут быть отнесены сразу к двум типам. Химический метод очистки почвыхимическая очистка почвы При химической очистке почвы от загрязнений используется метод промывки. Делаются специальные растворы из поверхностно-активных веществ или растворы, содержащие сильные окислители — активный кислород, хлорсодержащие соединения, а также щелочные растворы. Выщелачивание осуществляется с помощью 2%-ого раствора соляной кислоты. При выщелачивании содержание тяжелых металлов (цинк, свинец, кадмий, никель, медь, мышьяк) снижается на 85-95%. Так как при промывке растворы попадает в почву, непосредственно проникая во все поры между частицами, эффективность данного метода очень высокая. После очистки промывкой следует сделать рекультивацию почвы. Недостатки метода: нужна очистка почвы от соединений хлора. Метод не подходит для очистки большого объема грунта. Физико-химические методы очистки почвы Самый простой физический метод восстановления почвы — снять верхний слой и заменить его чистым, незараженным. Но не всегда есть возможность найти достаточное количество свободной и плодородной почвы. Электрофизический метод очистки — используется для удаления из почвы нефтепродуктов, фенолов и хлорсодержащих углеводородов. В основе метода лежит эффект электролиза воды при прохождении электрического тока через почву. Сложные загрязняющие соединения при таком воздействии активно окисляются и распадаются на менее вредные простые составляющие. Метод электрофизической очистки позволяет очищать почву от опасных соединений на основе свинца, ртути, кадмия, мышьяка и т.д. схема электрохимической очистки почвы (метод электролиза) В зависимости от условий в грунте и использованного дополнительного оборудования кроме электролиза могут быть использованы другие варианты метода: электрокоагуляция, электрохимическое окисление, электрофлотация, электроосмос, электрокинетический метод и некоторые другие. Практически все перечисленные способы электроочистки почвы технически сложны и дороги. Термический метод очистки почвы Термический метод очистки можно отнести к физическому. В зависимости от типа загрязнений нагрев может производиться как на воздухе, так и в вакууме — в специальных герметичных установках. Метод применяется для освобождения почвы от нефтепродуктов, масел, бензина, от некоторых цветных металлов, от галогеносодержащих и органических соединений. Углеводороды выгорают при нагреве материала до + 800 С. Восстановить свойства почвы после такого воздействия можно добавлением компоста или минеральных удобрений. Существуют не только стационарные, но и передвижные термические установки на автомобильном шасси. Во всем мире ежегодно термическим методом очищаются миллионы тонн почвы. термическая очистка почвы Очень сильный нагрев до сплавления частиц почвы проводится с помощью электродов, опускаемых в землю. Данный электро-термический метод используется для связывания в невымываемые грунтовыми водами формы таких опасных загрязнителей, как тяжелые металлы и радионуклиды. Биологические методы очистки почвы Фиторемедиация — комплекс методов использования растений для очистки сточных вод, почвы и атмосферы от различных типов загрязнений. В свою очередь фиторемедиация является составной частью еще более широкой методики биоремедиации. Рассмотрим фито-методы для очистки почвы. Метод фитоэкстракции — на загрязненном участке высаживаются специально отобранные растения. В силу своих биологических особенностей некоторые виды флоры способны поглощать и накапливать в корнях, стеблях и листьях соединения меди, цинка, кобальта, никеля, свинца, хрома, тем самым снижая содержание этих элементов в земле. Для более полного восстановления участка почвы необходимо обеспечить несколько циклов произрастания данных растительных видов. По завершении процесса фитоэкстракции все растения необходимо собрать и сжечь. При этом продукты сгорания следует захоронить на специальном полигоне для отходов, так как в пепле сохранится высокое содержание вредных элементов. Метод фитостабилизации немного отличается от фитоэкстракции. Используемые растения не поглощают, но осаждают в почве рядом с корнями опасные химические соединения, почвенные бактерии способны переработать некоторые из них в менее опасные. В результате соединения переводятся в неактивную и мало подвижную форму, чем снижается риск их дальнейшего распространения. ярутка полевая — поглощает из почвы тяжелые металлы Кроме определенных растений, естественным образом произрастающих в природе и пригодных для решения задач очистки почвы и воды, производятся опыты по созданию более эффективных генномодифицированных растений с улучшенными характеристиками. Все биологические методы очистки действенны только при невысоком и среднем уровне загрязнений почвы. Процесс биологической очистки воды и почвы достаточно медленный, но естественный и наименее затратный. Методы биостимуляции и биодеструкции — особые организмы разрушают проникшие в почву загрязнения. Методы используются в основном для нейтрализации различных нефтепродуктов, жиров и масел. Микроорганизмы-деструкторы либо просто добавляются в почву, либо в почве создаются условия — вносятся специальные добавки для ускоренного размножения эндогенных, то есть уже живущих там аэробных бактерий, способных расщеплять углеводороды. На рост бактерий влияет влажность, уровень аэрации и температура почвы, поэтому эффективность данного способа зависит от многих факторов. Лучший метод очистки почвы В сложных случаях, когда в почву попали разные по типу загрязнения, или новое загрязнение наложилось на неизвестное старое, наиболее эффективным будет последовательное использование нескольких способов очистки. Как мы уже сказали выше, вряд ли большинство из перечисленных в статье вариантов можно применить на загородном участке. Но некоторые методы вполне доступны и могут улучшить экологическую ситуацию. Это касается наиболее простых с технической точки зрения физических и биологических методов.

Читайте также: Тесты по мелиорации почв

Источник

Растения очищают почву

Зачастую весь «букет» загрязнений не могут выявить и специализированные лаборатории, апромышленные способы очистки рассчитаны на удаление только отдельных загрязнителей. Доступный садоводам метод – фиторемедиация – очистка почвы с помощью растений. Она не только способствует удалению из почвы загрязнителей, но и повышает ее плодородие. Растения испаряют воду листьями, работая как насос, выкачивающий из почвы при помощи корней растворы различных веществ. Загрязняющие вещества остаются в надземной части и корнях растений, постепенно накапливаясь.

Большинство дикорастущих гипераккумуляторов относится к семейству крестоцветных – близких родственников капусты и горчицы. А так же люцерна (Medicago), кукуруза (Zea), подсолнечник (Helianthus).
Одуванчик (Taraxacum) и полынь (Artemisia) накапливают медь, цинк, железо, свинец, марганец.
Овес (Avena), пшеница (Triticum), а также клевер (Trifolium), бодяк (Cirsium) и тысячелистник (Achillea) нейтрализуют тяжелые металлы в почве.
Некоторые декоративные травянистые растения тоже очищают почву. Алиссум (Alyssum) накапливает никель, армерия (Armeria) – цинк и свинец, некоторые молочаи (Euphorbia) и седумы (Sedum)– кадмий и никель, фиалка (Viola) – цинк, пион (Paeonia) – свинец и никель.
Сафлор красильный (Carthamus tinctorius) – декоративный однолетник высотой до 1 м, шириной 30–35 см. Цветет с июня по сентябрь желто- или оранжево-красными цветками. Листья напоминают листья чертополоха с острыми шипами. Сорта менее колючие. У сорта «Orange Grenade» окраска соцветий меняется от оранжевой до почти чисто-красной, «White Grenade» отличается желтыми цветками с ярко-лимонными полосками. Сафлор эффективно аккумулирует тяжелые металлы. Чередование посадок горчицы белой (Sinapis alba) и сафлора ускоряет процесс очистки почвы.
Гречиха сахалинская (Polygonum sachalinense) – многолетнее травянистое растение с ползущим корневищем. Стебли прямые, до 3 м высотой. Листья до 30 см длиной и 20 см шириной. За год плантация этой культуры может поглотить из 1 га почвы 24 кг свинца и около 2 кг кадмия. За лето гречиху скашивают трижды. Ее многолетнее выращивание на одном месте позволяет существенно снизить концентрацию тяжелых металлов в почве.

Очищать почву можно создавая «дикие» разнотравные лужки. Причем, чем больше будет разнообразие растений на этом лужке, чем меньше он будет походить на классический «английский» газон, тем эффективнее он будет очищать почву и воздух участка от разных загрязнителей.

Выделим в саду уголок, где не будем вмешиваться в ход природных процессов. Не надо жалеть места на разнотравье – розы в грязной среде не будут красиво цвести, а, сколько почву ни меняй, загрязнение, если оно есть, все равно просочится.
Постарайтесь заполнить разнотравьем все места, где нет дорожек или газонов. Под деревьями, вокруг кустов, по краям участка – всюду сажайте разнотравье. Чтобы трава была невысокой, сажайте клевер (Trifolium repens) и лапчатку (Potentilla anserina) ползучие, горец птичий (Polygonum aviculare). Включайте смолку (Viscaria vulgaris), купырь лесной (Anthriscus sylvestris), горицвет кукушкин (Coccyganthe flos-cuculi), кориандр (Coriandrum), укроп (Anethum). Не забудьте про бобовые – мышиный горошек (Vicia craca) или заборный горошек (Vicia sepium), чину луговую (Lathyrus pratensis) и лесную (Lathyrus sylvestris), клевер гибридный (Trifolium hybrudum) или луговой (Trifolium pratense). Они, как и другие сидераты, улучшают и обогащают азотом почву.
Хорошо, когда в саду много зонтичных. На них размножаются паразиты вредных насекомых. Можно специально по периметру участка, на краях грядок высевать морковь, петрушку, тмин.
Можно добавить ароматические растения и медоносы. Получим «мавританский газон» на северный лад.
Если позволяет место, создайте «лесную опушку». Она может быть небольшой – если участок мал. Куст лещины, рябинка, несколько березок, ив, а под и перед ними — тимофеевка (Phleum_pratense), лисохвост (Alopecurus pratensis), ежа (Dactylis glomerata), мятлик (Poa pratensis). Добавьте дягиля (Angelica archangelica) и купыря лесного (Anthriscus sylvestris), дикой морковки (Daucus carota) и тмина (Carum carvi), перемешайте с подмаренником (Galium album), чиной (Lathyrus sylvestris), горошком (Vicia craca), оттените лесной геранью (Geranium sylvaticum), разбавьте смолкой (Viscaria vulgaris), кукушкиными слезками (Brisa media), клевером (Trifolium), ясноткой (Lamium album), колокольчиками (Campanula patula) и тысячелистником (Achillea millefolium), не помешает валериана (Valeriana officinalis) и мята (Mentha longifolia). Расположите растения согласно правилам садового дизайна, и вы удивитесь, насколько они декоративны. Все они растут в нашем регионе, их можно принести просто с лесной поляны, и очень скоро ваш сад зажужжит, застрекочет, зацветет, а почва будет очищаться.

Источник

Российские химики придумали способ очистить почву от ядов с помощью растений

Российские химики помогли клеверу эффективнее очищать почву от тяжёлых металлов.
Фото Pixabay.

Растение страдает от накапливаемых токсинов, но это можно компенсировать специальными добавками.
Фото Анна Макарова и др./РХТУ.

Химики из РХТУ имени Д. И. Менделеева и НИЦ «Курчатовский институт» разработали перспективный способ очистки почвы от тяжёлых металлов. Они создали специальные добавки, которые помогают растениям изымать эти токсичные элементы из почвы и при этом не погибать от них.

Известно, что некоторые растения накапливают в себе ядовитые тяжёлые металлы, присутствующие в почве. Это плохая новость, если мы собираемся съесть эти растения. И хорошая, если мы готовы использовать зелёных помощников, чтобы очистить почву. Ведь токсичную биомассу, аккумулировавшую в себе извлечённый из земли яд, можно сжечь, а золу утилизировать.

Такой метод очистки почвы называется фиторемедиацией. Он был изобретён ещё в прошлом веке, но до сих пор дорабатывается и улучшается специалистами. Учёные стремятся, во-первых, заставить растения более интенсивно извлекать из грунта ядовитые вещества. Во-вторых, необходимо компенсировать действие токсинов на сами очищающие растения. Ведь понятно, что если они не будут расти и накапливать биомассу, то никакой очистки не получится.

Этому и была посвящена работа российских химиков. Они изучали возможность очистки почвы от кадмия, никеля и меди с помощью клевера. Толчком к исследованию стал запрос от руководства одного из закрытых мусорных полигонов, в грунте которого накопились эти вредные вещества.

Клевер известен своей способностью накапливать тяжёлые металлы. Химики ещё усилили её с помощью специальной добавки – этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА). Обычно она используется, чтобы помочь растениям извлекать из почвы полезные минеральные вещества, но оказалось, что это работает и с токсичными тяжёлыми металлами.

Однако у ЭДТА есть большой минус: она так плохо разлагается в почве, что в конце концов сама становится загрязнителем. Поэтому исследователи опробовали также другое соединение с не менее зубодробительным названием гидроксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФ). Это вещество легко разлагается в почве и полезно для растений.

Чтобы растение не слишком страдало от накопленных тяжёлых металлов, биологи использовали поддерживающие добавки: фитогормоны и соли железа.

Для проверки работоспособности смеси экспериментаторы ввели в универсальный грунт тяжёлые металлы в количествах, наблюдаемых на мусорном полигоне. В этой почве в течение 31 дня выращивали клевер: одни растения с добавкой ЭДТА, другие – ОЭДФ, а третьи (контрольные) без добавок. Фитогормоны вводили с поливом, а солями железа опрыскивали листья.

Оказалось, что ЭДТА лучше стимулирует накопление металлов. Их содержание выросло по сравнению с контрольными образцами почти в шесть раз. Но от такого количества яда биомасса растения значительно снизилась.

С другой стороны, добавка ОЭДФ увеличивала концентрацию тяжёлых металлов в растении только в 2,6 раза. Зато и биомасса уменьшалась не так сильно, а с помощью фитогормонов и солей железа этот эффект был почти нейтрализован.

Впрочем, у ОЭДФ оказалось неожиданное и неприятное свойство. Почти все тяжёлые металлы, поглощённые растением, накапливались не в его побегах, а в корнях. В некоторых экспериментах содержание кадмия в «корешках» было в сто раз выше, чем в «вершках».

Это подрывает идею очистки почвы по схеме «засеяли клевером, скосили его и сожгли», ведь накопившие яд корни останутся в грунте. Зато, возможно, с помощью ОЭДФ можно будет выращивать злаки и другие съедобные растения на неблагополучных почвах: токсичные металлы останутся в корнях, которые никто и не собирался есть.

Описанные выше эксперименты – важный шаг на пути к схемам очистки почвы, эффективным не только в лаборатории, но и в реальных условиях.

Научная статья с результатами исследования опубликована в журнале Sustainability.

К слову, ранее мы рассказывали о том, как российские учёные спасают растения от загрязнённой почвы с помощью селена. Писали мы и о другой отечественной разработке: искусственной почве, которая заставляет сосны расти в два раза быстрее.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».

Источник