Главная страница » Конкурсные работы участников » Сельскохозяйственные науки » Отчет о научно-исследовательской работе “Фиторемедиация загрязненных почв сельскохозяйственного назначения”

Отчет о научно-исследовательской работе “Фиторемедиация загрязненных почв сельскохозяйственного назначения”

Автор (ы)

Дмитрий Андреевич Постников, Сергей Леонидович Белопухов, Ирина Евгеньевна Автухович

Аффилиация

ФГБОУ ВО “Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева”,

Научный руководитель

Постников Дмитрий Андреевич

Аннотация

Интенсивное загрязнение почвы и воды в результате хозяйственной деятельности человека уже привело к их резкому ухудшению качества. На смену энергетическому кризису, из которого можно выйти с использованием новых видов энергии, надвигается кризис почвенных и водных ресурсов, с которым справиться значительно сложнее.

В мире разрабатываются ресурсосберегающие технологии, в т.ч. и при ведении сельскохозяйственного производства. На уровне стран и регионов выбираются ресурсосберегающие направления хозяйственной деятельности. Однако необходима разработка и выбор для конкретных региональных технологий, обеспечивающих минимальное загрязнение почв и водной среды. Для решения данных проблем необходима и усовершенствованная оценка качества почв и вод, разработка методик допустимой антропогенной нагрузки на почвенные и водные ресурсы с учетом природных факторов.

Так, в значительной степени вода поступает в водные объекты, стекая по поверхности почвы, фильтруясь через почвы и испаряясь из почв. При этом, чем больше загрязнение почв, тем больше токсикантов, как в стекающей по поверхности почв воде, так и в мигрирующей через почвенный профиль воде, в испарениях из почв. При этом значительную долю в загрязнение вод вносит ведение сельскохозяйственного производства. Это обусловлено как большими площадями пахотных почв, так и отсутствием корректных разработок по прогнозу миграции через почвы токсикантов в составе вод, со сложностью контроля загрязнения вод на сельскохозяйственных предприятиях.

Указанное определяет необходимость установления закономерностей миграции биофильных элементов и токсикантов из почв в воды. Разработки алгоритмов и моделей прогноза изменения качества почвы и вод от характера ведения сельскохозяйственного производства и сорбционных свойств почв.

В то же время, необходимость более строгого учета водных ресурсов и их качества требует уточнения и параметров оценки экологического состояния вод. К сожалению, в настоящее время при оценке качества почвы и вод не учитывается их энергетическое состояние, которое в последние десятилетия резко ухудшилось. При оценке качества почвы и вод не учитываются структурные взаимосвязи между компонентами вод, соотношение элементов, которое часто в большей степени определяет токсичность почвы и вод, чем содержание элементов. В водной среде ионы не находятся в свободном состоянии, а связаны в ассоциаты и комплексы с органическими и неорганическими ионами, эти комплексы могут быть заряжены и положительно, и отрицательно. Влияние комплексов на биологические объекты в ряде случаев сильнее, чем ионных форм катионов и анионов, а очистка таких вод сложнее.

При оценке интегрального показателя загрязнения почвы и вод не учитывается все влияние отдельных ингредиентов на их экологическое влияние, не учитываются эффекты синергизма и антагонизма, эмерджентности, взаимовлияния отдельных компонентов. Химический состав почвенных растворов в значительной степени изменяется в течение года и вегетационного периода и в связи с сезонным поступлением в них токсикантов. Математическое описание трендов таких изменений также необходимо для более корректной оценки качества объектов агросферы.

Загрязнение почвы и вод зависит от поступления в них токсикантов из воздушной среды, при миграции из почв, при смыве с территорий, при сбросе предприятиями, при подъеме уровня загрязненных грунтовых вод, при смыве почв в результате эрозии. С нашей точки зрения, необходима сертификация предприятий (их технологических линий) на интенсивность проявления этих процессов. Это позволит как уменьшить загрязнение, так и более точно прогнозировать их химический состав.

С нашей точки зрения, при оценке качества почвы и вод важное значение имеет учет в формировании биогеоценозов и агрофитоценозов. Добровольский Г.В., Карпачевский Л.О. и Криксунов Е.А. (2010) отмечают, что существует неразрывная связь между свойствами гидросферы ее функциями в биосфере. Гидросфера является областью жизни и эволюции гидробионтов. В то же время, развитие гидробионтов приводит к изменению физических и химических параметров водной массы. Надземная растительность практически полностью зависит от свойств воды, но, в то же время, существенно влияет на ее состав. Авторы отмечают, что вода несет в себе такие жизненно важные функции для наземной растительности, как транспортную, структурную (поддерживая тургор), энергетическую и биоэнергетическую (будучи источником электронов для биоэнергетики фотосинтеза). В то же время, важна роль биоты в самоочищении воды. Большое значение имеет влияние гидросферы на атмосферу. При этом авторы отмечают важность следующих процессов: транспирацию воды растениями, регуляцию содержания СО2, эмиссию с водных источников ряда соединений, эмиссию водорослями и водными бактериями веществ, воздействующих на образование облаков.

Гидросфера участвует в формировании поверхности всей литосферы, а не только суши; известно существенное влияние гидросферы на свойства почв. Большое значение имеет гидросфера, как фактор формирования, регуляции и стабилизации глобального энергетического баланса. Особое внимание уделяется функции гидросферы, как связующего и интегрирующего фактора.

В то же время, антропогенное воздействие на гидросферу приводит к существенным изменениям ее взаимосвязей в экологической системе: происходит перераспределение потоков, изменение связей между блоками гидросферы, загрязнение гидросферы, негативное воздействие на биоту, нарушение регуляторных процессов в гидросфере (Алимов А.Ф., 2000; Пэнмэн Х., 1973; Остроумов С.А., 2000). Добровольский Г.В. с соавторами (2010) отмечает, что гидросфера несет важнейшие для биосферы функции регуляции, интеграции и стабилизации многих процессов и параметров биосферы.

С нашей точки зрения, следует рассматривать состояние почвы и воды, как живого или биокосного тела биогеоценоза и как компонента, необходимого для хозяйственных целей. Рассмотрение вод, как биокосного тела подразумевает наличие в них буферных свойств, эффектов самовозобновления, явления эмерджентности, эффектов синергизма и антагонизма, наличия математических структурных взаимосвязей между свойствами, процессами и режимами; изменением состояния вод во времени и в пространстве, наличия функциональных свойств и взаимосвязей со всеми компонентами экосистемы. С термодинамической точки зрения, это определяет возможность протекания реакций с увеличением негэнтропии, увеличение свободной энергии и энтальпии, разрабатывать системы агротехнологий, позволяющих снижать концентрации токсикантов в почвах.

В работе доказывается, что состав поверхностных вод определяется и с достаточным уровнем приближения может прогнозироваться, учитывая местоположение изучаемой территории – по картам геохимических провинций, распределения основных типов почв, картам уровней техногенного воздействия, расположения птицефабрик и животноводческих комплексов, промышленных предприятий и с учетом климатических условий (Хi).

Уi = f ΣkiXi, где Уi – показатель состояния вод, ki – степень влияния Xi на Уi.

При широких диапазонах Хi: Уi = f ΣkiXiп

Таким образом, применение фиторемедиации позволяет эффективно проводить очистку почв от тяжелых металлов и других токсикантов, рекомендовать приемы оценки качества водных растворов для объективной характеристики качества по интегральным показателям при существенном снижении трудо- и энергозатрат.

Содержание работы

Автор предпочел не показывать работу на сайте

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Конкурс, в котором автор работы принял участие:

High Goals – 2020: открытый международный конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

Отрасль наук

Форма представления работы

Дата публикации работы: 04.06.2020

Смотреть похожие работы

Исследовательская работа “Использование семян подсолнечника в технологии производства йогурта”

Кадыров Тимур Рустамович, Заманова Лейля Ришатовна, Ахмедшина Аделия Ильдаровна
Казанский государственный аграрный университет
Актуальность. В настоящее время одним из актуальных направлений является расширение ассортимента кисломолочных продуктов, в частности йогуртов, совершенствование технологии производства, разработка продуктов питания на зерновой основе, расширение ассортимента и разработка новых...

Отчет о научно-исследовательской работе “Исследование и разработка высокоэффективных технологий хранения и переработки сельскохозяйственной продукции для получения новых конкурентоспособных пищевых продуктов, обеспечивающих экспортный потенциал”

Хатко З.Н., Гашева М.А., Едыгова С.Н., Колотий Т.Б., Меретукова Ф.Н.
Майкопский государственных технологический университет
Несмотря на положительную динамику развития пищевой перерабатывающей промышленности РФ, существуют определённые проблемы, которые на сегодняшний день достаточно актуальны и требуют своевременного разрешения. Одной из главных проблем является неправильное перераспределение доходов...