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
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.
Источник
Agronomic Treatment
Agronomic Treatment
Classification
Galactic Average Price
Produced by
Consumed by
This material has been specifically engineered to revive plants affected by contaminants.
Agronomic Treatment is a Chemical Commodity that was developed by the Interstellar Association for Agriculture with assistance from Rockforth Corporation, Vandermeer Corporation, and Neomedical Industries. It was created in October 3305 to counteract an aggressive crop blight that had been spread to hundreds of systems via contaminated Rockforth Fertiliser. Shipments of Agronomic Treatment can be used to counteract the Blight state before it progresses into a Famine.
Timeline
- The CEO of Rockforth Corporation has expressed regret at her company’s role in the distribution of blight pathogen, which ravaged crops in hundreds of systems. In a statement to the media, Sylvia Rockforth insisted that the lack of proper oversight in the manufacture of EX7 fertiliser was an ‘anomaly’, inconsistent with the company’s ‘traditional commitment to quality’. «I offer my sincere apologies to everyone affected by the blight,» said Rockforth. «The premature release of an ultimately damaging product is unacceptable. My company now has a great deal of work ahead to regain the trust of our customers and partners. The foundation of a restitution fund, using profits made from EX7, is the first step towards doing so. A review of decisions preceding the release of EX7 has resulted in the termination of several Rockforth employee contracts. This includes former marketing director Rex Whitlock. Rex’s desire for career progression overcame his common sense, and his dismissal of regulatory practices placed billions of good people in danger.» In other news, Dr Genevieve Kane of the Interstellar Association for Agriculture has confirmed that thousands of markets across the galaxy will now stock its specialised agronomic treatment. «We have established the widespread manufacture and distribution of the treatment, ensuring availability in the event of a blight outbreak,» said Dr Kane. «Additionally, data provided by IAA vessels indicates that we can accurately determine which areas of the galaxy are in need of agronomic treatment. One anomaly involved an unexpected call for supplies from the Upaniklis system, which will need to be investigated. But otherwise we are satisfied with our detection methods.» [1]
- The blight that laid waste to vast areas of cropland over the past month has now officially been contained. Reports from the Interstellar Association for Agriculture confirm that the blight has been eliminated from all affected systems. The new agronomic treatment has rejuvenated emaciated fields, with the remaining harvests once again viable. Journalist Adalyn Cross published a review of recent events on Vox Galactica: «As the availability of staple foodstuffs begins to return to something like a normal level, many pundits are asking what lessons can be learned from this catastrophe. The IAA has pledged to intensify screening regulations for agricultural commodities. The speed with which the blight spread caught many by surprise, and it is vital that this does not happen again. Intelligence agencies have pledged to review their strategies for tackling interstellar terrorism. The Scythe of Panem extremists who engineered the blight have been dealt with, but who else might be planning a biochemical attack?» Meanwhile, the Rockforth Corporation’s PR department is working hard to reassure customers and shareholders. Critics have underscored the role of the EX7 fertiliser as a primary delivery system for the pathogen, but a Rockforth source argued that the product’s sabotage by Scythe of Panem agents could not have been anticipated. Nevertheless, the company’s haste to increase profits has been highlighted as a contributing factor in the blight’s impact. Rockforth is expected to release a statement in the next few days, pending an internal review. [2]
- The agronomic treatment recently developed by the Interstellar Association for Agriculture has proven effective against the devastating crop blight. The treatment was distributed as part of an initiative focusing on the Diso and Orerve systems. Planetside farming communities in both systems are beginning to recover from severe crop damage. Dr Genevieve Kane of the Interstellar Association for Agriculture gave this statement to the media: «Thanks to the heroic efforts of the galactic community, we can confirm that the agronomic treatment performs superbly on infected farmland. The counteragent eliminated the mutated blight pathogen within hours, facilitating the recovery of living crops. Therefore, the IAA can confidently state that the immediate threat of food shortages has been alleviated, with food deliveries replenishing lost stocks. Mass production of the agronomic treatment has already begun, and it will soon be available across the galaxy to counteract the blight wherever it is found.» Pilots who contributed to either of the initiatives can now collect their rewards from Shifnalport in the Diso system and Watson Station in the Orerve system, respectively. [3]
- Scythe of Panem, the activist group responsible for the crop-destroying blight, has been defeated in the Quator system. Supported by Bruthanvan Co security teams, independent pilots were able to neutralise the group’s militant ringleaders. Scythe of Panem members have also been arrested following the raid of an unregistered facility discovered beneath the planetary port Weber Settlement. FIA Agent Gino Borstein spoke on behalf of the tri-superpower taskforce investigating the blight: «Initial questioning has confirmed that Scythe of Panem originally sought revenge for the Federation’s orbital bombing of Onion Head crops on Panem nearly five years ago. But a recent change in leadership led them towards more extreme methods, fuelled by anti-capitalist sentiment, with the objective of disrupting the galactic economy. The term ‘Crops for Crops’ recurs in many of the data entries and communications recovered from the underground facility. We believe this phrase was used as a rallying cry by members.» Traders are currently transporting the agronomic treatment for the blight pathogen, with a focus on the Diso and Orerve systems. As yet there is no official word regarding its effectiveness, but the Interstellar Association for Agriculture remains optimistic. Vox Galactica published an opinion piece from journalist Adalyn Cross: «A vital question remains: has the damage already been done? While the originators of the blight have been brought to justice, can a galaxy-wide eradication of food supplies be prevented?» Pilots who assisted with the campaign in the Quator system can now pick up their rewards from the Bruthanvan Co at Quator Station. [4]
- The galactic community has been asked to support an initiative that could counteract the blight that is devastating crops in hundreds of systems. With the blight pathogen present across inhabited space, the Interstellar Association for Agriculture has decided to press ahead with controlled distribution of a promising new agronomic treatment. The IAA’s Dr Genevieve Kane provided further information: «Ever since the blight was identified, our scientists have been working alongside Rockforth Corporation research teams to develop an effective counteragent. We appreciate the full cooperation granted by Rockforth Corporation representatives in this endeavour. Following essential contributions by both the Vandermeer Corporation and Neomedical Industries, we have developed an agronomic treatment that should reverse the disease’s effects. The priority is to transport the treatment to the Diso and Orerve systems, which were among the first to be ravaged by the blight. If these primary agricultural centres can be made viable again, we can then proceed to revitalise crop production elsewhere.» Agronomic Treatment can now be collected from the following markets:
Conway City, LTT 4961
George Lucas, Leesti
Thomson Orbital, Lansbury
Cousin Ring, Tjindjin
Margulis Station, CD-44 10336
Nourse City, Esumindii
Independent traders have been asked to deliver the agronomic treatment to Shifnalport in the Diso system and Watson Station in the Orerve system. The initiative is scheduled to run from the 24th to the 30th of October 3305. If the final targets are met earlier than planned, the campaign will end immediately. [5]
- The pathogen introduced to crops by the contaminated EX7 fertiliser has displayed signs of self-sufficiency, potentially threatening crops in thousands of systems. Lead Researcher Mason Chu of the Vandermeer Corporation stated: «A successful initiative to destroy contaminated Rockforth fertiliser means it no longer poses a threat to cropland. But our research suggests that the blight can survive independently of the fertiliser. This new pathogen is aggressive, highly resilient to market pesticides and hard to quarantine. If not adequately contained, the blight could become a full-blown scourge that cripples food supplies wherever it spreads. We are testing a number of potential treatments, including some radical methods suggested by teams from Neomedical Industries. If fortune smiles on us we may be able to combat the pathogen directly.» In related news, there has been much speculation about the Scythe of Panem, the extremist group that engineered the blight. Some insight was offered by Zander Lachance, a representative of the Coalition for Onion Head Legalisation: «Actually, we’ve known about the Scythe of Panem for several years. They were always obsessed with getting payback for the mass destruction of Onion Head crops in 3301. But over the past year they attracted some aggressive anti-capitalists, who started pushing to inflict serious economic damage as vengeance for Kappa Fornacis. Seems the new crowd were more persuasive than we realised. It’s a shame that these actions will reinforce the negative stereotypes around Onion Head. We only hope that those of us who advocate its therapeutic many beneficial uses won’t be tarnished with the same brush.» [6]
Источник