Главная » 2014 » Август » 18 » Скачать Устойчивость растений к загрязнению почвы углеводородами и эффект фиторемедиации. Ларионова, Наталья Леонидовна бесплатно
0:47 AM
Скачать Устойчивость растений к загрязнению почвы углеводородами и эффект фиторемедиации. Ларионова, Наталья Леонидовна бесплатно
Устойчивость растений к загрязнению почвы углеводородами и эффект фиторемедиации
Диссертация
Автор: Ларионова, Наталья Леонидовна
Название: Устойчивость растений к загрязнению почвы углеводородами и эффект фиторемедиации
Справка: Ларионова, Наталья Леонидовна. Устойчивость растений к загрязнению почвы углеводородами и эффект фиторемедиации : диссертация кандидата биологических наук : 03.00.16 Казань, 2005 153 c. : 61 06-3/179
Объем: 153 стр.
Информация: Казань, 2005
Содержание:
Глава 1 Рост растений в условиях углеводородного загрязиения ноч- 9вы и механизмы фиторемедиации
11 Общая характеристика углеводородов как загрязнителей окружающей 9среды
12 Рост растений в условиях углеводородного загрязнения иочвы
121 Фитотоксичность почв, загрязненных углеводородами
13 Биологическая активность почвы в условиях углеводородного загряз- 23нения
14 Фиторемедиация как способ восстановления почв, загрязненных уг- 29леводородами
15 Методы экстракции и анализа содержания углеводородов в загряз- 37ненных почвах
Глава 2 Объекты и методы исследований
21 Объекты исследований
211 Растения
212 Углеводородные загрязнители
213 Почвы
22 Методы исследований
221 Проведение анализов
222 Условия проведения экспериментов
23 Обработка результатов экспериментов
Глава 3 Результаты и обсуждение
31 Устойчивость культурных и дикорастущих растений к загрязне- 58нию иочвы углеводородами
311 Всхожесть семян при загрязнении почвы углеводородами
312 Энергия прорастания семян растений при загрязнении почвы уг- 68леводородами
313 Показатели фитотоксичности загрязненной углеводородами почвы
314 Применение кластерного анализа для классификации растений по 75степени устойчивости к загрязнению почвы углеводородами
315 Накопление надземной и корневой биомассы растениями на за- 80грязненной углеводородами почве
32 Эффект прямого контакта семян с углеводородами
33 Онтимизация енособа экстракции углеводородов из загрязненно- 92го выщелоченного чернозема
34 Эффект фиторемедиации на почве, загрязненной углеводородами
341 Влияние вида растения, типа и концентрации углеводородного за- 99грязнителя на степень снижения их содержания в загрязненной почве
342 Механизмы фиторемедиации
3421 Поглощение углеводородов корнями растений
3422 Ризодеградация углеводородов
3423 Пути трансформации углеводородов почвенными микроорга- ПОнизмами (на примере 1-метилнафталина)Выводы ИЗ
Введение:
Актуальность нроблемы. В последние десятилетия на фоне увеличениядобычи, транспортировки, переработки и использования нефти и нефтепродуктов существенно возросли уровень и масштабы загрязнения природнойсреды нефтяными углеводородами (УВ). Наиболее интенсивному химическому загрязнению подвержены почвы. Особенно остро проблема загрязнения земель УВ стоит в Татарстане, где площадь нефтедобывающих территорий составляет 3492,8 тыс. га или 51,5% общей площади республики [122].Под воздействием аккумулированных в почве УВ происходит трансформация почвенных экосистем [141-145, 189]. Изменения свойств почв инепосредственное воздействие УВ приводят к угнетению или полному ингибированию роста и развития подавляющего большинства растений; почвыстановятся фитотоксичными [163]. Однако исследования устойчивости растений к поллютантам посвящены преимущественно эффекту неорганических(тяжелые металлы, нитраты) и растворимых в воде органических (пестициды) соединений. Имеющиеся данные в отношении действия УВ весьма противоречивы. Недостаточно изучено видовое и сортовое разнообразие растений; работ по загрязнению почвы нефтепродуктами явно недостаточно, изиндивидуальных УВ изз^чают преимущественно полиароматические УВ(ПАУ); наиболее подробно исследована нефть. Знание степени устойчивостирастений необходимо, для решения вопросов, с одной стороны, возможностиих возделывания на загрязненной почве, а с другой - использования для восстановления нарушенного почвенного плодородия (фиторемедиация).По сравнению с традиционными способами восстановления загрязненных УВ почв фиторемедиация является экологически более безопасной иэкономичной [72, 77]. Между тем эти исследования начаты сравнительно недавно, количество изученных растений и типов углеводородных поллютантов ограничено. В литературе приводятся данные о 30-40 видах растений, обладающих установленным эффектом фиторемедиации, из них 75% работ посвящены ПАУ. Это вызвано экспериментальными трудностями изученияраспределения жидких УВ в неоднородной по составу и свойствам почвенной среде, а также сложностей, связанных с их количественным анализом.Исследования широкого круга как культурных, так и дикорастущих растений в лабораторных и вегетационных экспериментах позволят дать важнуюинформацию, касающуюся их устойчивости в отношении углеводородныхполлютантов, и выяснить механизмы их влияния на свойства почв, загрязненных УВ. Целью работы являлась экспериментальная оценка устойчивости культурных и дикорастущих растений к загрязнению почвы жидкими УВ и выявление влияния устойчивых видов на снижение их содержания в почве (фиторемедиационный эффект).Для достижения цели решали следующие задачи:1. Количественно охарактеризовать всхожесть и энергию прорастаниясемян культурных и дикорастущих растений, накопление ими надземной икорневой биомассы в зависимости от типа углеводородных поллютантов, ихконцентрации, длительности загрязнения почвы и систематической принадлежности растений.2. Исследовать эффект прямого контакта покоящихся и прорастающихсемян с УВ разной химической природы.3. Создать автоматизированную базу данных по всхожести семян на загрязненных УВ почвах и провести на ее основе кластерный анализ для классификации растений по степени устойчивости к загрязнению.4. Установить значения показателей фитотоксичности загрязненнойпочвы: концентраций УВ, вызывающих 10%-ное (ЕСю), 25%-ное (ЕС25) и50%-ное (ЕСзо) снижение всхожести семян.5. Выявить вклад факторов (тип и концентрация углеводородного поллютанта, продолжительность загрязнения, влажность почвы, тип экстрагента,длительность экстракции и др.), влияющих на полноту извлечения УВ прианализе загрязненной почвы, и оптимизировать методику экстракции УВ.
6. Оценить степень снижения содержания УВ в загрязненной ночве привыращивании растений и выявить пути реализации эффекта фиторемедиации.Научная новизна и теоретическая значимость.Впервые дана количественная оценка изменения всхожести и энергиипрорастания семян (44 вида культурных и дикорастущих растений) и накопления надземной и корневой биомассы (14 видов) в условиях загрязненияпочвы индивидуальными УВ (представителями алифатических и ароматических классов), их смесями и нефтепродуктом (керосином) в диапазоне концентраций 0,5-15 вес.% на выщелоченном черноземе Республики Татарстан(РТ). Впервые применен метод кластерного анализа в качестве основы дляклассификации растений по степени устойчивости к углеводородному загрязнению почвы. Впервые для исследованных растений установлены значения показателей фитотоксичности почвы, загрязненной УВ. Показано, чтопроникновение н-тридекана и 1-метилнафталина в семена является одним изфакторов, вызывающих депрессию их всхожести и энергии прорастания.Количественно охарактеризован фиторемедиационный эффект для растений кукурузы и эспарцета в выщелоченном черноземе. Показано, что в егооснове лежит стимуляция микробиологической активности почвы. Идентифицированы промежуточные и конечные продукты трансформации 1-МНмикробиоценозом выщелоченного чернозема.Практическая значимость и реализация результатов исследований.Классификация растений по степени устойчивости к углеводородномузагрязнению почв позволяет рекомендовать использование устойчивых культурных и дикорастущих растений для выращивания в качестве зеленых насаждений.Выявлены растения, сохраняющие способность к росту в условиях загрязнения и обладающие эффектом фиторемедиации.Создана автоматизированная база данных по всхожести семян растенийв условиях углеводородного загрязнения почвы, которую в дальнейшемможно расширять и использовать в качестве основы для изучения физиологических, биохимических и экологических факторов устойчивости растений.Оптимизирована методика извлечения УВ разной химической природы,позволяющая проводить экстракцию с полнотой извлечения более 75% безпредварительной подготовки образцов почвы в широком диапазоне концентраций УВ. Модифицирован метод учета численности углеводородокисляющихмикроорганизмов в загрязненном УВ вьщелоченном черноземе. Модификация заключалась в подборе оптимальных для данной почвы концентрацийиндивидуальных УВ в питательной среде.Апробация. Результаты исследований, изложенные в диссертации, былипредставлены и докладывались: на международной конференции "Современные проблемы загрязнения почв" (г. Москва, 2004), 6-й международной конференции "Intemat. Symp.& Exhibition on environmental contamination in Central & Eastern Europe and Commonwealth of Independent States" (r. Прага,2003), международной конференции "Современные методы экологогеохимической оценки состояния и изменений окружаюп],ей среды" (г. Новороссийск, 2003), 7-й и 8-й Пуп];инской школах-конференциях "Биология наука 21-го века" (г. Пуш;ино, 2003, 2004), V и VI Республиканских наз^ныхконференциях «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан(г. Казань, 2003, 2004), V и VI международных симпозиумах «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» (г. Пупдино, 2003,2005), международном конгрессе «Биотехнология: состояния и перспективы»(г. Москва, 2005), международной научно-практической конференции «Экология: фундаментальная и прикладная» (г. Екатеринбург, 2005), а также ежегодно - на итоговых научных конференциях КГУ. Работа Н.Л. Ларионовой «Восстановление городских почв и атмосферы,загрязненных углеводородами, с помоп];ью новых и нетрадиционных растений» удостоена именной стипендии Главы администрации г. Казани (2004).7Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 научныхработ, из них 2 статьи в центральных журналах, 13 в сборниках материалов итезисов докладов международных, всероссийских и республиканских конференций, симпозиумов, конгрессов.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трехглав, выводов, научно-практических рекомендаций, списка литературы (203источника, из них 104 иностранных) и приложения. Работа изложена на 135страницах машинописного текста, включает 1 фотографию, 22 рисунка и 20таблиц, а также 9 фотографий, 15 рисунков и 7 таблиц в приложении.Список сокращений, исиользуемых в работе. УВ - углеводороды; ТД- н-тридекан; ТтД - н-тетрадекан; 1-МН - 1-метилнафталин; ДТ - дизельноетопливо; АУ - ароматические углеводороды; ПАУ - полиароматические углеводороды; УОМ - углеводородокисляющие микроорганизмы.Работа выполнена в научно-исследовательской лаборатории почвеннорастительных систем и атмосферы в соответствии с планом госбюджетнойтемы НИР КГУ № 01200215629 "Развитие теории и прикладных аспектоввзаимодействия экзогенных веществ с компонентами природной среды" и врамках международного гранта МНТЦ #2419, Конкурсного центра по фундаментальным исследованиям в области естественных наук Е02-12.4-274 иведомственной научной программы Федерального Агентства образованияРоссии «Развитие системы научно-исследовательской работы молодых преподавателей и научных сотрудников, аспирантов и студентов» №. 34046.
