Растения поглощающие тяжелые металлы

Растения защищающие от тяжелых металлов

Экономическая деятельность человека несет много последствий для природных экосистем, в частности, загрязнение почв тяжелыми металлами (кадмий, ртуть, свинец, мышьяк, цинк, медь, никель и хром). Эти вещества токсичны и способны долгое время накапливаться в земле, представляя опасность для растений, животных и человека. Несмотря на то, что тяжелые металлы не разлагаются в почве сами по себе, есть довольно эффективный и безопасный способ борьбы с загрязнением — фиторемедиация.

Фиторемедиация — это очистка почвы (или другой среды) с помощью зеленых растений. Этот метод основан на биологических особенностях определенных растений. Растения способны поглощать через корневую систему содержащиеся в почве ионные соединения даже при низких концентрациях. Несмотря на то, что основном тяжелые металлы пребывают в нерастворимой форме, корни растений могут выделять специальные вещества, изменяющие pH ризосферы (слой почвы вокруг корней). В дальнейшем металлы распределяются в тканях растения или межклеточном пространстве. Внутри растения металлы хелатируются (связываются), благодаря чему они становятся неопасны для самих растений.

Несмотря на то, что суть фиторемедиации всегда примерно одинакова, есть несколько разновидностей, отличающихся механизмом действия: фитостабилизация, фитоэкстракция и фитоволатилизация.

Фитостабилизация — это использование устойчивых к металлам видов растений для снижения биодоступности тяжелых металлов в земле. В данном случае загрязняющие вещества остаются в почве, не проникая в надземные органы. С фитостабилизацией справляются травянистые растения, такие как полевица тонкая, овсяница красная, подсолнечник.

Другой способ, фитоэкстракция, наоборот, направлен на накопление загрязнителя в надземной части растения. В этом случае часто используются специальные растения-гипераккумуляторы: многие из них способны накапливать металлы в количествах, в 100 раз превышающих приемлемую дозу у других растений! Минус фитоэкстракции состоит в том, что растения в конечном итоге нужно утилизировать. Наиболее подходящие растения для этого способа — птерис ленточный, тысячелистник обыкновенный, шандра белая, люцерна посевная, различные виды алиссума.

При фитоволатизации растения преобразуют металлы в летучую форму и испаряют их. В основном, используется для очистки почвы от селена, мышьяка и ртути. При таком способе растения утилизировать не нужно, но у него другой недостаток: вредные вещества в конечном итоге возвращаются в среду через воздух и могут вернуться в почву через осадки. С испарением вредных соединений хорошо справляется капуста(в том числе, декоративные разновидности).

Сегодня на фиторемедиацию возлагаются большие надежды, и ученые ищут способы сделать ее эффективнее. Как прогнозируют исследователи Сингапурского университета, в ближайшем будущем улучшить фиторемедиационнй потенциал растений сможет генная инженерия. Также отмечается, что микориза и сообщества микроорганизмов могут существенно «помочь» растениям в очистке почвы от тяжелых металлов.

Источник

Что такое фиторемедиция и как ее использовать в своих интересах: растения, поглощающие тяжелые металлы

Суть способа фиторемедиации заключается в очистке почвы от вредных и отравляющих веществ с помощью растений. Очистка почвы от тяжелых металлов, радионуклидов и других подобных элементов — задача очень тяжелая. Растения же с ней могут справляться быстро и эффективно.

Как растения очищают почву

В процессе развития своими корнями растения вытягивают из почвы самые разные элементы, включая вредные. В последующем эти элементы накапливаются в их частях и остаются там. Для очистки нужно лишь собрать эти растения, сжечь их, а пепел утилизировать. Некоторые растения очищают землю и воду лучше, другие — хуже.

Луговые травы

Просто отлично очищать почву от вредных веществ способны, к примеру, травы, растущие на лугах. К плюсам их использования относят также неприхотливость, быстрое развитие и легкое размножение.

Луговые травы производят огромное количество биомассы, впитавшей в себя ненужные вещества. Также они устойчивы к засухе, перепадам температуры, недостатку питательных веществ и т. д.

Деревья

Очень хорошо очищают почву и деревья. По сравнению с другими растениями, они производят больше биомассы. Также у деревьев очень глубокие корни. Благодаря этому они способны уменьшать эрозию почвы.

Считается, что очень хорошо почву очищает, к примеру, ель. Это растение отлично подходит для выращивания в российском климате. Также ель производит много кислорода. К примеру, за 1 час такое дерево может восполнить количество кислорода, необходимого для дыхания трех человек. Кроме того, ели считаются отличными пылеуловителями. Единственным недостатком деревьев в плане использования их для очистки почвы считается то, что они достаточно медленно растут.

Подсолнухи

Способность подсолнухов очищать почву была доказана, в том числе и экспериментально. Испытывали это растение для очистки почвы на заводе по обогащению урана в США, а также в Чернобыльской зоне. Концентрация урана в подсолнухах при выращивании в загрязненных зонах, к примеру, в 30 превышала концентрацию этого элемента в почве.

В своих корнях подсолнухи аккумулируют большую часть вредных веществ, содержащихся в почве. Кроме того, эти растения отлично подходят для выращивания в России и отличаются неприхотливостью. Для очистки нужно лишь удалить подсолнухи с поля вместе с корнями и сжечь.

Индийская кукуруза

Индийская кукуруза — еще одно растение, хорошо очищающее почвы. Эффект кукуруза дает даже больший, чем подсолнух. При этом тяжелые металлы она аккумулирует не в корнях, а в листьях. Соответственно, облегчается и утилизация вредных веществ. Единственное, в промышленных масштабах в России индийскую кукурузу выращивать не слишком выгодно.

Черника

Черника занимает первое место среди ягод по способности накапливать цезий-137. Единственное, выращивать это растение культурным способом достаточно сложно. При этом ягоды оно дает не всегда. А при отсутствии урожая черника не слишком эффективно справляется с задачей очистки земли.

Ряска

Водоемы сегодня также часто бывают загрязнены отходами и вредными веществами. Для очистки прудов и озер можно использовать, к примеру, ряску. Если вода загрязнена тяжелыми металлами, втягивая их, ряска становится бурой. То есть растением может служить и как катализатор загрязнения.

Ряска, затянувшая водоем площадью 3500 м 2 , способна вытянуть из воды целых 500 кг чистых металлов. К тому же это растение является отличным кормом для животных, птиц и рыб. Единственное, ряска очень быстро затягивает водоемы и избавиться от нее в последующем бывает сложно.

Эйхорния, водяной гиацинт

Отлично очищает воду и водяной гиацинт. Это растение способно вытягивать из воды фосфаты, аммиак, нефтепродукты, соли тяжелых металлов, яды и пр. Все вредные вещества при этом растение расщепляет на составные химические элементы. То есть попросту обезвреживает их. Очищая водоем, водяной гиацинт при этом остается безопасным кормом для скота и птицы. Помимо всего прочего, эйхорния обеззараживает воду, убивая вредные бактерии и делая ее пригодной для купания.

Клевер луговой

Клевер луговой для России может стать растением номер один, используемым для очистки почвы. Это ценнейшая кормовая культура, способная накапливать в 2.5 раза больше стронция, чем другие представители флоры. Также клевер очищает почву и от других вредных веществ. Выращивать клевер при этом очень легко.

Преимущества фиторемедиации

Помимо простоты и дешевизны, метод фиторемедиации имеет ряд и других преимуществ. К таковым относят:

• экологичность;
• возможность долговременной очистки;
• эстетическую привлекательность растений;
• возможность применения методики в глобальных масштабах.

Также к плюсам фиторемедиации можно отнести способность растений одновременно очищать почву и предотвращать ее эрозию. На настоящий момент ученые исследуют возможности растений к очистке почвы в условиях города. Также они тестируют разные виды растений на способность к втягиванию в себя вредных веществ.

Источник

Растения поглощающие тяжелые металлы

Представьте себе растение, которое чудесным образом может вымыть опасные тяжелые металлы из загрязненной почвы. На самом деле ученые выявили не только один, а 721 вид растений-гипераккумуляторов, которые могут поглощать гораздо большее количество соединений тяжелых металлов, чем другие растения.

Недавно в журнале New Phytologist было опубликовано исследование, в котором описывалось удивительное разнообразие растений-гипераккумуляторов.

Science Daily сообщила, что гипераккумуляторы настолько полезны в борьбе с загрязнением тяжелыми металлами, что исследователи опубликовали базу данных, в которой каталогизировано каждое из этих удивительных растений. Глобальную базу данных гипераккумуляторов можно найти по адресу: http://hyperaccumulators.smi.uq.edu.au/collection/.

К сожалению, эти драгоценные растения находятся под угрозой исчезновения, если они срочно не будут систематизированы и не сохранены.

«В силу их существования на рудных почвах, растениям-гипераккумуляторам угрожают горная добыча и необходима своевременная идентификация, чтобы воспользоваться их уникальными свойствами», сказал руководитель исследования, доктор Энтони Ван Дер Энт из Квинслендского университета.

Гипераккумуляторы обладают удивительной способностью переносить и накапливать исключительно высокие концентрации тяжелых металлов. Исследователи крайне заинтересовались изучением их потенциального использования в:

Фиторемедиации – использование живых зеленых растений, чтобы удалить или нейтрализовать загрязняющие вещества в грунтовых и поверхностных водах, а также почве, осадках и отложениях;

Фитомининге – использование растений для поглощения металлов через их корни, в частности меди. После растения могут быть сожжены, а медные соединения извлечены из пепла;

Биоустойчивости продовольственных культур – повышение питательной ценности (в том числе микроэлементами, витаминами и минералами) у основных зерновых культур во время роста растений.

Исследование, опубликованное в журнале Plant Science в 2011 году, описывает три ключевых момента, которые отличают гипераккумуляторы от других растений:

Три основных признака отличающих гипераккумуляторы от связанных с гипераккумулюрующих таксонов: повышенная скорость поглощения тяжелых металлов, быстрая транслокация корней и побегов, повышенная способность к детоксикации и поглощению тяжелых металлов листьями.

Вы можете быть удивлены, что в первую очередь тяжелые металлы накапливаются в почве. В журнале The Saudi Journal of Biological Sciences поясняется:

«Почвы, орошаемые сточными водами, накапливают тяжелые металлы, как Cr, Zn, Pb, Cd и Ni. Когда способность почвы удерживать тяжелые металлы снижается из-за повторного использования сточных вод, тяжелые металлы вымываются в грунтовые воды или в почвенный раствор, которые доступны для поглощения растениями».

К сожалению, даже овощи могут представлять опасность в этом отношении. Тяжелые металлы легко поглощается корнями некоторых овощей и накапливаются в большом количестве в съедобных частях растения, даже когда их высаживают в грунт с относительно низкой концентрацией тяжелых металлов.

Если вы заядлый садовник, который серьезно относится к здоровью своей семьи, вам стоит приглянуться к некоторым растениям-гипераккумуляторам.

Источник