экология. қоршаған ортаны қорғау және табиғи ресурстарды

ЭКОЛОГИЯ. ҚОРШАҒАН ОРТАНЫ ҚОРҒАУ ЖӘНЕ ТАБИҒИ РЕСУРСТАРДЫ
ТИІМДІ ПАЙДАЛАНУ
ЭКОЛОГИЯ. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И РАЦИОНАЛЬНОЕ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
УДК 581.1. 633.1
ФИТОКОНСЕРВАЦИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОТХОДОВ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
А.А.Ешибаев
ЮКГУ им.М.Ауезова, г.Шымкент
Одним из основных источников загрязнения окружающей среды остаются отходы
производств различных промышленных предприятий, которые не подлежат вторичной
переработке и из-за токсических свойств не пригодны для других народнохозяйственных нужд.
Такие техногенные образования превращаются в
хронические источники загрязнений
окружающей среды. Поверхностные сточные воды с таких территорий загрязняют близлежащие
водоемы, а пылевые частицы, разносимые ветром, почвы окружающего ландшафта. В результате
накопления большого количества токсических веществ в почве происходит деградация видового
состава растительного сообщества местности. Снижаются способность семенного
воспроизводства растений, доля однолетних видов и проективное покрытие почвы
растительностью, что является важной предпосылкой для опустынивания техногенных
территорий [1,2].
Одним из перспективных путей решения данной проблемы является фитоконсервация
источников загрязнения, не подлежащих полной утилизации. В качестве фитоконсервантов
используются виды растений, которые способны расти и размножаться в условиях
неблагоприятных экологических факторов и высокого токсического фона. Растениярекультиванты широко используются в мировой практике биоремедиации техногенно
нарушенных систем, в частности, в рекультивации почв, загрязненных нефтью, нефтепродуктами,
пестицидами и другими токсичными соединениями [3-5]. Данная проблема особо актуальна для
южных регионов Казахстана, где накопились большие запасы отходов фосфорного и
полиметаллического производств.
Основные трудности фитоконсервации крупных источников загрязнений
на юге
Казахстана связаны, в первую очередь, с условиями засушливого климата. Растения-консерванты
должны быть адаптированными к аридным условиям и устойчивыми к воздействию высоких доз
токсических компонентов локализуемых отходов, что определило цели наших исследований.
Цель исследования - изучить возможность использования видов растений-доминантов
импактных зон токсического действия тяжелых металлов
для разработки метода
фитоконсервации производственных отходов полиметаллической продукции.
Цель исследований достигалась тем, что были поставлены следующие задачи:
1. провести лабораторный скрининг видов растений-доминантов на устойчивость к
высоким дозам токсического действия тяжелых металлов (свинец, кадмий, медь, цинк) и
выявить виды растений, способных к семенному воспроизводству в условиях высокого
токсического фона;
2. провести испытание наиболее перспективных видов растений-доминантов в условиях
естественного токсического фона локальных скоплений отходов полиметаллического
производства;
3. исследовать и определить оптимальные агротехнические параметры возделывания
растений-консервантов.
Материалы и методы исследований. Работа выполнялась в условиях лабораторных и
полевых экспериментов в период с 2004 по 2008 годы. Материалами исследований служили
отходы полиметаллического производства АО ПК «Южполиметалл», водорастворимые соли
свинца, кадмия, меди, цинка и доминирующие виды растений территории складирования отходов:
додарция восточная, верблюжья колючка, свинорой пальчатый, псоралея костянковая,
подорожник ланцетолистный, пырей ползучий, вьюнок полевой, горец птичий, мальва
обыкновенная, каперс травянистый, василек растопыренный, горчак обыкновенный, подмаренник
цепкий и гармала обыкновенная.
Лабораторные эксперименты были проведены по общепринятым методикам
вегетационных опытов на промытых песках с заданными концентрациями ионов тяжелых
металлов, с обеспечением последующей минеральной подкормки растений. В ходе лабораторных
и полевых опытов были проведены фенологические наблюдения за ростом и развитием растений и
анализ структуры урожая. Полученные данные обработаны по методу дисперсионного анализа
многофакторного опыта [6].
Результаты исследований и их обсуждение. Результаты химического анализа почв
импактных зон терриконов АО ПК «Южполиметалл» показали, что содержание
кислоторастворимых форм солей тяжелых металлов составляет 453 относительных единицы.
Доминирующая группа фитоценоза данной территории состоит из 14 видов растений.
Результаты испытаний данных видов на устойчивость к высоким дозам тяжелых металлов в
лабораторных опытах показали, что для многих из них концентрация ионов тяжелых металлов в
453 ПДК является критическим значением для прорастания семян. Из числа испытанных видов
наиболее устойчивыми оказались додарция восточная и свинорой пальчатый, всхожесть семян
которых составила 70-65% соответственно. Всхожесть семян псоралеи костянковой, подорожника
ланцетолистного, верблюжьей колючки, каперса травянистого и горчака обыкновенного
варьировала в пределах от 39,5 до 47,8%. Семена остальных видов оказались чувствительными к
данной концентрации ионов тяжелых металлов, всхожесть которых не превышала 6,7%, за
исключением гармалы обыкновенной, у которой семена полностью потеряли всхожесть.
Результатами фенологических наблюдений установлено, что данный уровень токсичности
значительно замедляет рост и развитие растений. Растения всех изученных видов испытывали
угнетение по сравнению с растениями фонового варианта, отставали в росте и развитии,
сместились сроки наступления фенофаз, что, в конечном счете, отразилось на семенной
продуктивности растений. При скрининге испытуемых видов выявлена идентичная
закономерность, установленная при изучении всхожести семян. Самые высокие показатели
продуктивности растений установлены для додарции восточной и свинороя пальчатого,
урожайность семян которых составили 79,5 и 83,7% соответственно от показателей фоновых
вариантов.
Урожайность семян средневыносливых видов растений варьировала в пределах от 22,5 до
27,4% от уровня фонового показателя. Растения этих видов в опытных вариантах эксперимента
сильно отставали в росте и развитии. Отдельные растения оставались недоразвитыми до конца
вегетации и сумели образовать лишь небольшое количество цветков, обсемененность которых не
превышала 2,5-4,7%. Семена внешне выглядят щуплыми и легковесными, доля которых в общем
объеме урожая семян составляет 87,8%. Урожайность семян слабовыносливых видов растений,
как гармала обыкновенная и подмаренник цепкий, в условиях лабораторных опытов составила 36%.
Полученные данные служат основанием полагать, что данный уровень концентрации
тяжелых металлов в почве является лимитирующим фактором семенного воспроизводства
растений и, как следствие этого, обеднения видового разнообразия сообщества в целом.
Следовательно, уровень долевого участия видов в сообществе растений импактной зоны зависит
от их устойчивости к токсическому фону и
способности к семенному воспроизводству
выживших особей вида.
Результаты лабораторных исследований подтвердились в условиях полевых испытаний,
проведенных непосредственно на терриконах АО ПК «Южполиметалл». Способными расти и
нормально развиваться на поверхности производственных отходов оказались только додарция
восточная и свинорой пальчатый. Растения остальных видов погибли в стадиях прорастания семян
и в последующих фазах роста и развития. Отмечены случаи выживания единичных экземпляров
различных видов.
Результаты фенологических наблюдений показали высокую устойчивость додарции и
свинороя к токсическому фону субстрата. Всхожесть семян этих видов в условиях полевого опыта
составила 64,5 и 55,5% соответственно, что на 5,5 и 9,5% ниже показателей лабораторных
условий. Доля дошедших до взрослого состояния растений от общего количества проросших
семян составила 51,8 и 47,6% соответственно.
Рост и развитие сохранившихся растений происходили без существенных отклонений от
норм. Отмечено возобновление вегетации в последующие годы жизни и нормальное семенное
воспроизводство. На третий год жизни степень проективного покрытия поверхности субстрата
составила 65,4%. При этом нужно отметить, что по высоте консервируемого субстрата
преобладают растения додарции восточной, которые развиваются в виде отдельно стоящих
растений и сгущение травостоя обеспечивается за счет семенного размножения. Свинорой
пальчатый хорошо развивается у подножия кучи, образует густой растительный покров и за счет
надземных ползучих побегов начинает занимать последующие ярусы по высоте. Подобное
распределение видов по высоте террикона объясняется разной способностью их главного корня
проникать в глубину почвенного горизонта.
Как показал анализ результатов лабораторных и полевых исследований, на терриконах
выживаемость растений - консервантов ниже, чем в условиях лабораторных исследований и
фоновых участков. Основная доля гибели растений приходится на момент прорастания семян и
укрепления всходов в субстрате, что объясняется очень рыхлой структурой субстрата и
отсутствием питательных элементов. Поэтому для повышения выживаемости растений на
начальных этапах развития был применен прием гранулирования семян растений-консервантов в
почвенно-питательной смеси. Применение данного агротехнического приема способствовало
увеличению выживаемости растений в среднем на 14,7%.
Таким образом, для фитоконсервации техногенных отходов в природно-климатических
условиях аридных зон эффективно применять додарцию восточную и свинорой пальчатый.
Применение гранулированных семян способствует увеличению проективного покрытия
растительностью консервируемого объекта. Фитоконсервация открыто хранящихся отходов
производства экономически выгодно и экологически целесообразно.
Литература
1 ПерельманА. И. Геохимия ландшафта. -М.,1975. -342 с.
2 Григорян С. Б. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территории
химическими элементами. -М.: ИМГРЭ, 1984.- С.-76-86.
3 Седых В.Н., Игнатьев Л.А. Влияние отходов бурения и нефти на физиологическое состояние растений //
Сибирский экологический журнал.-№1.-2002. –С.47-52.
4 Давыдова И.Ю., Пахненко-Дурынина Е.П. Реакция с/х растений на загрязнения почвы нефтью // Сб. науч.
тр. Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова.- 2002. -С.189-195.
5 Киреева Н.А., Онегова Т.С., Шамаева А.А. Комплексная биотехнология очистки и детоксикации
нефтезагряненных почв с использованием биопрепарата // Мат. 2-го съезда общества биотехнологов
России.- М., 2004.- С. 129-131.
6 Доспехов Б.А. Методика полевого опыта.- М.:Колос, 1983.
Қорытынды
Бұл мақалада қоршаған ортаны ластаушы көзі болып табылатын, өндіріс қалдықтарын
фитоконсервациялау мәселелерінің шешімін табу жолдарын зерттеу нәтижелері келтірілген. Аридтік климат
жағдайында ондай қалдықтарды, жергілікті фитоценоз құрамының өкілі шығыс додарциясы мен ажырық
өсімдіктері арқылы консерфациялау мүмкіндіктері зертханалық және танаптық тәжірибелерінің
нәтижелерінде дәлелденген. Тұқымды себер алдында арнайы қоспада түйіршіктеу әдісі өсімдік
жамылғысының артуына себеп болатындығы анықталған.
Summary
So, has established that for phytopreservation of technical wastes in natural-climatic conditions of dry
zones it s beneficial to use dodartia orientalis and Dachtylon cynodon. It promotes to using the seeds in the granules
for increasing soil s cover by plants of canned object.