Вадим Артамонов - Растения и чистота природной среды

• Название: Растения и чистота природной среды
• Автор: Вадим Артамонов
• Издательство: Наука
• Жанр: Экология
• Год: 1986

В книге рассматриваются основные источники загрязнения окружающей среды, влияние загрязнителей на растения, роль растений в индикации загрязненности окружающей среды, значение растительного мира в очистке атмосферы и гидросферы от токсических примесей, устойчивость растений к фитотоксикантам, некоторые проблемы озеленения территорий.

Для широкого круга читателей.

---

Тростник обыкновенный хорошо поглощает из воды ДДТ. Правда, при концентрации 2 мг/л этот пестицид подавляет процесс фотосинтеза на 30–36 %. Еще более сильное ингибирующее влияние оказывает на процесс фотосинтеза тростника гексахлоран. Он ослаблял интенсивность этого процесса на 47 %.

В США проведены эксперименты по очистке водоемов от гербицидов. Для этой цели использовались водяной гиацинт, уруть, рдест, а также зеленые водоросли.

Попадание пестицидов в водоемы происходит, в частности, в результате смыва их с полей осадками. Оказалось, что лесные насаждения, расположенные по берегам водоемов, интенсивно поглощают из поверхностных стоков эти вещества. Наилучшими показателями в этом отношении характеризуются сосновый и кленово-липовый лес.

Пятидесятиметровая полоса такого леса значительно снижает содержание в поверхностных стоках гексахлорциклогексана и хлорофоса.

Канцерогены

Одним из элементов естественной деградации канцерогенных полициклических ароматических углеводородов является их превращение с помощью живых организмов. В частности, в их разрушении участвуют микроорганизмы почвы и водоемов. Интенсивность и характер разложения бенз(а)пирена зависит от вида используемых для этой цели бактерий, а также от степени загрязненности почвы и воды данным канцерогеном.

Аналогичные превращения происходят с этим соединением в сточных водах нефтеперерабатывающих заводов, тепловых электростанций и в бытовых стоках. В этих условиях действуют те же культуры бактерий. Процесс может быть интенсифицирован при использовании культур, обладающих наибольшей активностью при очищении от канцерогенов почвы.

Удобрения

Одним из загрязнителей водоемов, как мы уже отмечали, являются удобрения. Крупные макрофиты (тростник, рогоз, камыш, аир, ежеголовник и др.) способны извлекать из воды в больших количествах биогенные элементы — азот, фосфор, калий, кальций, серу, железо и тем самым предупреждать и снижать степень евтрофикации водоемов. Например, густые заросли тростника, по данным П. Г. Кроткевича (1982), могут аккумулировать в урожае биомассы на 1 га до 6 т различных минеральных веществ, в том числе калия — 859, азота — 167, фосфора — 122, натрия — 451, серы — 277 и кремния — 3672 кг. К концу вегетации азот, фосфор, калий и другие элементы частично мигрируют из надземных в подземные органы растений, где они аккумулируются. Накопление биогенных элементов в подземных корневищах имеет важное значение в очищении воды от этих загрязнителей.

Тростник обыкновенный, рогоз узколистный и широколистный интенсивно поглощают как нитратный, так и аммонийный азот. Таким образом, заросли тростника и других макрофитов обладают способностью к деминерализации воды, что имеет очень важное значение для человека.

Огромное количество питательных веществ содержат стоки животноводческих помещений. В 1975 г. стоки от всех крупных животноводческих ферм страны содержали 2,2 млн т азота, 1 млн т фосфора, 2 млн т калия.

Ученые Кишиневского университета пришли к заключению, что многие водные растения способны обеззараживать стоки животноводческих ферм. Предварительно разбавив чистой водой пруды, они поселили в них ряску и роголистник. Эти растения активно поглощали из воды соединения азота и фосфора, являющиеся основными загрязнителями стоков животноводческих помещений. Очищенная таким образом вода используется затем для орошения полей.

В опытах П. Г. Кроткевича (1982) показано, что в 1 л исходной сточной жидкости животноводческого комплекса крупного рогатого скота содержится 1634 мг различных минеральных солей, а в односуточном фильтрате из сосуда с растениями ириса ложноаирового — 766 мг/л, т. е. растения изъяли 54 % солей. В сосуде с растениями рогоза узколистного из такого же раствора было поглощено 37 % солей. Растения интенсивно усваивали хлориды, сульфаты. В процессе удаления избытка азота и фосфора важная роль принадлежит фитопланктону. Однако усиленное размножение водорослей, сопровождаемое их отмиранием, может привести к вторичному загрязнению водоемов. В связи с этим следует обратить внимание на роль высших растений в очистке водоемов от солей. Сусак, например, способен накапливать 7,52 мг фосфора на 1 кг сухой массы. К тому же массовое развитие в водоемах высших растений снижает «цветение» водоемов или вообще его предотвращает. Эти растения очень удобны для очистки водоемов еще и по той причине, что их легко собирать и удалять.

Следует, однако, иметь в виду, что несмотря на перетекание к осени элементов минерального питания в корневища, значительная их доля остается в надземной части. Если растения оставить в водоеме, то содержащиеся в надземной части вещества в результате микробного разложения тканей и выщелачивания вновь окажутся в водоеме, произойдет его вторичное загрязнение. В связи с этим ученые рекомендуют всю надземную массу высших водных растений удалять до начала оттока питательных веществ в подземные органы.

Важное значение в очистке поверхностных стоков от удобрений имеет лесная растительность. После пропускания воды, обогащенной азотсодержащими соединениями, через пятиметровую площадку в березовом насаждении количество аммонийного азота уменьшилось в среднем на 0,9 мг/л, а нитратного азота — на 0,4 мг/л. После же пропускания такой воды по десятиметровой площадке содержание этих компонентов уменьшилось еще более сильно. Пятиметровая площадка соснового насаждения сокращает содержание аммонийного азота на 2,7 мг/л, а нитратного несколько больше. Лесная растительность вызывает также значительное уменьшение содержания в воде фосфатов.

Тяжелые металлы

Как уже отмечалось, большую опасность для живых организмов представляет накопление в окружающей среде тяжелых металлов. Оказалось, что некоторые микроорганизмы могут обезвреживать эти вещества. Так, например, со сточными водами предприятий химической, металлургической, электрохимической, кожевенной, текстильной и других отраслей промышленности в водоемы могут поступать соли хромовых кислот — хроматы и бихроматы. Они губительно воздействуют на все живые организмы, в том числе и на бактерий. Существующие способы обеззараживания сточных вод от хрома: химический, электрокоагуляционный, ионообменный основаны на переводе хрома из шестивалентного в трехвалентное состояние, в результате чего получается нерастворимая, выпадающая в осадок гидроокись хрома. Эти способы требуют дорогостоящего оборудования, больших капитальных затрат и сложны в эксплуатации.

После длительных поисков ученым удалось найти такие микроорганизмы, которые обладают способностью к жизнедеятельности в растворах, содержащих высокие концентрации хрома, причем они не только сохраняют жизнеспособность, но и способны переводить хром из шестивалентного в трехвалентное состояние. Бактерии, названные в честь их первооткрывателя В. И. Романенко «дехроматиканс Романенко», переводят хром в трехвалентное состояние, вызывают выпадение его в осадок в виде гидроокиси. Так происходит освобождение сточных вод от ионов хрома.

Указанные бактерии были использованы для очистки промышленных вод гальванического цеха запорожского завода «Коммунар». В 1 л этих вод содержится 80 мг шестивалентного хрома. Проходя через активированный ил, населенный бактериями, этот раствор всего за полчаса полностью очищается от хрома. За 1 ч установка, действующая на заводе «Коммунар», обеспечивает очистку 50 м3 воды, содержащей хром. Капитальные затраты на внедрение биохимической очистки сточных вод в 3–5 раз меньше, чем при использовании химического метода, а эксплуатационные расходы — в 7 раз. Новый метод очистки сточных вод от хрома вызвал большой интерес у специалистов.

В связи с токсичностью мышьяка ученые исследовали его метаболизм в ряде растительных организмов. Оказалось, что морские водоросли обладают способностью детоксицировать арсенаты путем образования органических производных о-фосфатидилтриметиларсониумлактата.

Очень успешно извлекает из воды тяжелые металлы мох тортула пустынная (Torlula desertorum), широко распространенный в Таджикистане.

Избавиться от тяжелых металлов, содержащихся в воде, помогают и цветковые растения. Так, например, упоминавшийся выше водный гиацинт очень энергично поглощает из воды ионы свинца, кадмия, никеля, серебра, ртути и других металлов. Пропитанные этими веществами растения эйхорнии предполагается даже использовать для получения ценных металлов.

Установлено, что камыш, водяной орех, рдест красный активно извлекают из воды марганец, а ряска — медь и бор. Содержание марганца в различных видах макрофитов составляет в среднем 485 мг/кг воздушно-сухой массы. В отдельных видах растений наблюдается отклонение от этого среднего значения в пределах от 66 до 2900 мг (Кроткевич, 1982). Полностью погруженные в воду растения содержат в 2–3 раза больше марганца, чем полуводные и надводные.