Ремедиация использование сорбентов фиторемедиация реферат

Обновлено: 02.07.2024

ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет

Студенка группы ЭКЛ-41

Причины загрязнения тяжелыми металлами сельскохозяйственных земель

Методы очистки сельскохозяйственных земель

Список использованной литературы

В настоящее время проблема загрязнения сельскохозяйственных территорий тяжёлыми металлами является самой актуальной и серьёзной. Именно тяжелые металлы занимают одно из лидирующих мест среди всех загрязнителей, что существуют в окружающей среде.

Такие металлы как свинец, медь, цинк, кадмий и многие другие представители данной группы, даже в совсем малых количествах могут и способны вызывать онкологические, иммунологические и многие другие виды человеческих заболеваний.

Те ученые, что проводили исследования, доказали, что примерно 70% тяжелых металлов поступает в организм человека в процессе питания. Подобного рода загрязнения носит местный характер [1].

Самое оптимальное загрязнения почв можно наблюдать около автомагистралей, промышленных центров и мегаполисов. Даже сельскохозяйственные территории в пределах городов, где наблюдается большая степень антропогенного воздействия, не являются исключением.

Растительная продукция, выращенная на подобных территориях, способна накапливать тяжелые металлы, превышающие концентрации предельно допустимых (т.е. ПДК), а так же максимально допустимых уровней (МДУ).

Очистка почв от загрязнений тяжелыми металлами является перспективной. Разработаны очень много способов очистки почв, такие как физические, химические, физико-химические и биохимические.

Целью моей работы является рассмотрение биохимического метода очистки почв, которая в свою очередь подразделяется на несколько видов: биовентилирование, фиторемедиацию, грибковые технологии, использование ила. В данной курсовой работе я рассмотрю один из видов биохимической очистки, а именно фиторемедиацию [2].

Тяжелыми металлами являются хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, галлий, германий, молибден, кадмий, олово, сурьма, теллур, вольфрам, ртуть, таллий, свинец, висмут.

Природным источником тяжелых металлов являются породы (магматические и осадочные) и породообразующие минералы. Многие элементы поступают в атмосферу с космической и метеоритной пылью, с вулканическими газами, горячими источниками, газовыми струями.

Поступление тяжелых металлов в биосферу вследствие техногенного рассеивания осуществляется разнообразными путями (например промышленность и т.д) [3].

Причины загрязнения тяжелыми металлами сельскохозяйственных земель

очистка почва металл фиторемедиация

Среди различных факторов негативного воздействия на окружающую среду все возрастающую роль играет промышленное загрязнение почв. Главными источниками поступления тяжелых металлов в почву в пределах сельскохозяйственных зон являются выбросы в атмосферу загрязняющих веществ. Значительный вклад при этом вносят тепловые электростанции, транспорт, промышленные предприятия, химические средства защиты сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей. Не малую роль в загрязнении сельскохозяйственных почв привносят минеральные и органические удобрения, пестициды, орошение водами с повышенным содержанием тяжелых металлов.

Тяжелые металлы обладают способностью образовывать комплексные соединения с органическими веществами почвы.

Тяжелые металлы являются большой опасностью для человека, для природных и сельскохозяйственных экосистем. Они достаточно быстро накапливаются в почве, но при этом очень долгое время из неё не удаляются. Это составляет большую проблему. Большие площади сельскохозяйственных земель не успевают обновляться. Происходит их ухудшение, теряется основное свойство - плодородие [4].

Методы очистки сельскохозяйственных земель

Способы очистки почв от загрязнений подразделяют на физические, химические, физико-химические и биохимические.

Рассмотрим один из видов очистки - биохимические. Этот вид очистки становиться всё более популярным. В свою очередь данный метод делиться на следующие виды: биовентилирование, грибковые технологии, использование ила, фиторемедиацию [5].

Биовентилирование используется за рубежом для удаления из почв нефти и нефтепродуктов. В теле загрязненного грунта бурятся скважины, в которые подается воздух. Этот метод увеличивает скорость биологического разложения, которая сдерживается недостатком кислорода в грунте. Так же метод может сочетаться с технологией откачки грунтовых испарений. В таком варианте часть скважин может использоваться для закачки воздуха, а остальная часть наоборот для откачивания образовавшихся испарений и далее идет очистка от летучих загрязняющих веществ [6].

При грибковом методе очистки почв от загрязнений производят заселение различными грибковыми культурами. Этот способ пригоден для разрушения тех токсических веществ, которые трудно разлагаются, в том числе полиароматические, углеводороды типа полихлорированных дефинилов. Метод так возможен и в принципе продолжается в зимних условиях. Происходит снижение концентрации.

Метод может нести смешанный характер. Например в США разработан метод восстановления почв носит комбинированный характер, который включает в себя биохимические и физические методы очитки. При этом сам процесс идёт в несколько стадий [7].

Данный вид очистки относят к сельскому хозяйству. При этом метод используется для очистки разливов нефти и нефтепродуктов.

Состав содержит нефтеокисляющие микроорганизмы, удобрение и адсорбент. В качестве нефтеокисляющих микроорганизмов используют активный ил. В качестве удобрения используют навоз и производят рыхление загрязненной почвы.

Данный вид очистки позволяет достигать экологически чистый состав для очистки почвы, при этом происходит повышение экономичности метода.

Существуют некоторые недостатки метода: узкая область применения, происходит очищение только поверхностного слоя почвы, проведению метода мешают повышенные температуры, сложность состава и его начальное приготовления и сложность в выборе состава компонентов их соотношения [8].

Для того чтобы обезвредить почву от различных видов загрязнителей (например от тяжелых металлов), используют различные микроорганизмы.

Но они не способны удалять из почвы тяжелые металлы.

Лучше всего извлекают из почвы и накапливают в своих тканях тяжелые металлы - зелёные растения. После растительность можно сжечь, а остатки пепла захоронить или использовать в качестве вторичного сырья.

Метод имеет большую эффективность и экономически выгоден. Но это выяснилось уже после, как обнаружили растения-гипераккумуляторы тяжелых металлов, которые имеют способность накапливать в своих листьях элементы. При проведении расчетов выяснилось, что гипераккумуяторы в десять раз больше способны накапливать тяжелые металлы, чем обычные растения.

Использовать растения-гипераккумуляторы начали в начале 80-х годов. Но при этом существовали сложности метода в том, что биомасса этих растений была невелика и в том, что не была разработана технология выращивания.

Большую часть дикорастущих растений-гипераккумуляторов относят к семейству крестоцветных (капуста, горчица).

Но многие тяжелые металлы растения плохо усваивают. Потому что тяжелые металлы находятся в виде малорастворимых соединений.

Но проблему удалось решить уже после, когда обнаружили, что поступление тяжелых металлов в растения стимулируют вещества, образующие с металлами устойчивые, но растворимые комплексные соединения. Но человек, к сожалению, еще мало знаком с механизмом накопления тяжелых металлов.

Успешные эксперименты с веществами стимуляторами предполагают, что растения усваивают малорастворимые соединения тяжелых металлов в результате того, что их корневая система выделяет в почву природные вещества-комплексообразователи (например, фитосидерофоры).

Но лучше всего изучены фитосидерофоры ячменя и кукурузы - это кислоты. Предполагается, что в роли фитосидерофоров играют белки, которые способны связывать тяжелые металлы и делать тем самым доступными для растений.

Для того чтобы тяжелые металлы стали доступными для растений необходимо, чтобы в мембранах корневых клеток был повышен фермент редуктаза. Так же для доступности тяжелых металлов немалую роль может играть и корневая микрофлора.

Механизм переноса тяжелых металлов из корневой части растения в наземные, меньше всего изучен. Одно ясно, что малорастворимые соли тяжелых металлов перемещаются по сосудистой системе в виде комплексных соединений (например, с органическими кислотами).

Перспектива развития метода фиторемедиации возможно ожидать тогда, когда при помощи методов генной инженерии будут созданы такие растения, которые будут способны более эффективно накапливать в себе тяжелые металлы [10].

В данной курсовой работе я рассмотрела методы очистки сельскохозяйственных земель от загрязнений тяжелыми металлами. Эта проблема в настоящее время является серьёзной и актуальной.

Мною были рассмотрены биохимические методы очистки: биовентилирование, грибковые технологии, использование ила и фиторемедиация.

Более подробно я рассмотрела метод фиторемедиации - очистка с помощью зелёных растений.

Можно сделать следующие выводы:

Является перспективным методом и развивается в настоящее время.

Наиболее экологически чистый метод.

Является доступным методом

Возможно дальнейшее развитие совместно с развитием генной инженерии.

Список использованной литературы

. Лысенко И.О. Концентрации металлов // Куб ГАУ. - Ставрополь: Наука, 2012. №80. С. 15-16.

. Темьянов А.А. Вопросы России // Хозяйство России. М.: Мир, 2009. №2. С. 89-90.

. Лысенко И.О. Концентрации металлов // Куб ГАУ. Ставрополь: Наука, 2012. №80. С. 69-73.

. Беспамятов Г.Р. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде // Химия. М.: Вокруг Света, 2007. №4. С. 34-35.

. Эллис Д.И. Интегрированные инженерные и научные методы переработки загрязнённых почв // Химия в интересах устойчивого развития. СПБ.: Мир, 2008. № 2. С. 281-283.

. Эллис Д.И. Интегрированные инженерные и научные методы переработки загрязнённых почв // Химия в интересах устойчивого развития. СПБ.: Мир, 2008. № 2. С. 284-285.

. Пащенко А.А. Фундаментальные основы инженерных наук. Основы моделирования. М.: Наука, 2011. 143 с.

. Паскин И.И. Фиторемедиация: зеленная революция в экологии // Экология современного мира. М.: Планета, 2012. №1. С. 23-25.

. Пащенко А.А. Фундаментальные основы инженерных наук. Основы моделирования. М.: Наука, 2011. 143 с.

Теги: Фиторемедиация сельскохозяйственных земель от загрязнений тяжелыми металлами Курсовая работа (теория) Экология

фиторемедиация это набор технологических приемов, которые используют живые растения и связанные с ними микроорганизмы для экологической очистки почвы, воды и воздуха.

Технологии фиторемедиации используют естественную способность некоторых растений поглощать, концентрировать и метаболизировать элементы и химические соединения, которые присутствуют в окружающей среде в качестве загрязнителей. Растения могут быть использованы для извлечения, иммобилизации и стабилизации, деградации или улетучивания загрязняющих веществ..


Почва, поверхностные и подземные воды, а также атмосфера могут быть загрязнены в результате некоторых природных процессов, таких как, например, геологическая эрозия, вулканическая активность, а также в результате воздействия деятельности человека (промышленных, сельскохозяйственных, сточных вод, добыча полезных ископаемых, строительство, транспортировка).

Выбросы и промышленные стоки, отходы, взрывчатые вещества, агрохимикаты (удобрения, гербициды, пестициды), осадки в виде дождя или кислоты, радиоактивные материалы, среди многих других, являются факторами загрязнения в результате деятельности человека..

Фиторемедиация становится экономически эффективной, общепринятой технологией для устранения различных видов загрязнения окружающей среды..

Слово "фиторемедиация" происходит от греческого "фито ", что означает живое растение, а латыньРемедиаре " что значит восстановить баланс; то есть восстановить состояние равновесия с помощью растений.

  • 1 Виды фиторемедиации
    • 1.1 Фитодеградация
    • 1.2 Ризорремедиация
    • 1.3 Фитостабилизация
    • 1.4 Фитостимуляция
    • 1.5 Фитоэкстракция
    • 1.6 Гипераккумуляционные растения
    • 1.7 Фитофильтрация
    • 1.8 Фитоволатилизация

    Типы фиторемедиации

    Технологии фиторемедиации основаны на физиологических процессах растений и связанных с ними микроорганизмов, таких как питание, фотосинтез, обмен веществ, эвапотранспирация и другие..

    В зависимости от типа загрязнителя, степени загрязнения участка и необходимого уровня удаления или дезактивации, методы фиторемедиации используются в качестве механизма сдерживания загрязнений (методы фитостабилизации, ризофильтрации) или в качестве механизма для устранения (методы фитоэкстракция, фитодеградация и фитоволатилизация).


    Среди этих методов фиторемедиации:

    phytodegradation

    Этот метод, также называемый фитотрансформацией, состоит в отборе и использовании растений, способных разлагать поглощенные загрязнители..

    При фитодеградации специальные ферменты, которыми обладают некоторые растения, вызывают распад молекул загрязняющих веществ, превращая их в более мелкие, нетоксичные или менее токсичные молекулы..

    Растения также могут минерализовать загрязняющие вещества в простые, усваиваемые соединения, такие как углекислый газ (СО)2) и вода (H2O).

    Примерами ферментов этого типа являются дегалогеназы и оксигеназы; первый способствует удалению галогенов из химических соединений, а второй окисляет вещества.

    Фитодеградация использовалась при удалении взрывчатых веществ, таких как тротил (тринитротолуол), хлорорганические и фосфорорганические пестициды, галогенированные углеводороды, среди других загрязняющих веществ.

    Rizorremediación

    Когда деградация загрязняющих веществ происходит под действием микроорганизмов, которые живут в корнях растений, метод восстановления называется ризоремедиацией..

    phytostabilization

    Этот тип фиторемедиации основан на растениях, которые поглощают загрязняющие вещества и обездвиживают их внутри.

    Известно, что эти растения снижают биодоступность загрязняющих веществ за счет выработки и выведения корнями химических соединений, которые инактивируют токсичные вещества с помощью механизмов абсорбции, адсорбции или осаждения-отверждения..

    Таким образом, загрязняющие вещества больше не доступны в окружающей среде для других живых существ, они не могут мигрировать в грунтовые воды и рассеивать их на больших площадях почвы.

    Некоторые растения, которые были использованы в фитостабилизации: Люпин Альбус (для иммобилизации мышьяка, туза и кадмия, Cd), Hyparrhenia hirta (иммобилизация свинца, Pb), Zygophyllum fabago (Иммобилизация цинка, Zn), Anthyllis уязвимая (иммобилизация цинка, свинца и кадмия), Deschampia cespitosa (иммобилизация свинца, кадмия и цинка) и Песчаный кардаминопсис (иммобилизация свинца, кадмия и цинка), среди прочего.

    Fitoestimulación

    В этом случае используются растения, которые стимулируют развитие микроорганизмов, которые разлагают загрязняющие вещества. Эти микроорганизмы живут в корнях растений.

    фитоэкстракция

    Фитоэкстракция, также называемая фитоаккумуляцией или фитосанитацией, использует растения или водоросли для удаления загрязнений из почвы или воды..

    После того, как растение или водоросль поглотили загрязняющие химические соединения и накопили их из воды или почвы, их собирают в виде биомассы и обычно сжигают.


    Пепел хранится в специальных местах или на свалках или используется для извлечения металлов. Эта последняя техника называется phytomining.

    Гипераккумуляционные растения

    Для организмов, способных поглощать чрезвычайно большое количество загрязнений почвы и воды, их называют гипераккумуляторами..

    Сообщалось о растениях мышьяка (As), свинца (Pb), кобальта (Co), меди (Cu), марганца (Mn), никеля (Ni), селена (Se) и цинка (Zn)..

    Проведена фитоэкстракция металлов растениями Thlaspi caerulescens (извлечение кадмия, Cd), Vetiveria zizanoides (извлечение цинка Zn, кадмия Cd и свинца Pb) Brassica juncea (извлечение свинца Pb) и Pistia stratiotis (извлечение серебра Ag, ртути Hg, никеля Ni, свинца Pb и цинка Zn), среди других.

    Fitofiltración

    Этот тип фиторемедиации используется при дезактивации грунтовых и поверхностных вод. Загрязняющие вещества поглощаются микроорганизмами или корнями, или они прилипают (адсорбируются) на поверхности обоих.


    При филлофильтрации растения выращивают методами гидропоники, а когда корень хорошо развит, растения переносят в загрязненные воды..

    Некоторые растения, используемые в качестве фитофильтрующих растений: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda и Polygonum punctatum.

    Fitovolatilización

    Этот метод работает, когда корни растений поглощают загрязненную воду и выделяют загрязняющие вещества, преобразованные в газообразной или летучей форме в атмосферу, через пот листьев.

    Фитоволатизирующее действие селена (Se) растений известно, Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus и Чара Канесценс а также способность выводить ртуть (Hg) из видов растений Arabidopsis thaliana.

    Читайте также: