Военная деятельность играет важную роль в обеспечении безопасности страны, однако она также оказывает значительное негативное воздействие на окружающую среду. Одной из наиболее серьезных экологических проблем является загрязнение почв тяжелыми металлами на военных полигонах. Это явление представляет собой угрозу не только для экосистем, но и для здоровья людей, проживающих вблизи таких объектов.
Загрязнение почв тяжелыми металлами на военных полигонах происходит вследствие различных факторов. Во-первых, использование боеприпасов и взрывчатых веществ ведет к выбросу в почву токсичных элементов, таких как свинец, ртуть, кадмий и другие тяжелые металлы. Эти вещества обладают высокой токсичностью и способны накапливаться в почве, растениях и организмах животных, вызывая серьезные заболевания.
Во-вторых, хранение и утилизация военной техники и оборудования также способствуют загрязнению почвы. Металлы, используемые в производстве танков, самолетов и другой техники, могут проникать в грунтовые воды и распространяться на большие расстояния, оказывая губительное влияние на биоразнообразие региона.
Кроме того, полигоны часто становятся местом захоронения отходов, содержащих опасные химические соединения. Эти отходы могут просачиваться в подземные водоносные горизонты, заражая источники питьевой воды и создавая опасность для местного населения.
Решение есть! Фиторемедиация с использованием мискантуса гигантского
Фиторемедиация с использованием мискантуса гигантского является перспективным методом очистки загрязненных почв на заброшенных военных полигонах.
Данное растение отличается быстрыми темпами роста и высокой адаптивностью к разнообразным климатическим и почвенным условиям. Его способность эффективно поглощать значительные объемы тяжелых металлов из почвы делает его особенно ценным инструментом для фиторемедиации. Глубокая корневая система позволяет мискантусу гигантскому извлекать загрязнители из глубинных слоев почвы, где они могут оставаться незамеченными другими видами растений.
Главной особенностью гигантеуса является преимущественное накопление тяжелых металлов в корнях, тогда как его надземная часть остается относительно чистой. Это свойство открывает широкие возможности для многоцелевого использования растения. Надземная масса может применяться в качестве сырья для производства биотоплива, бумаги, строительных материалов, что повышает экономическую привлекательность данного метода очистки.
Зарубежные исследования
В 2019 году группа учёных из Казахстана, Украины, Чехии и США провела исследование, направленное на изучение возможностей выращивания мискантуса гигантского на территориях бывших военных объектов, где почва загрязнена тяжёлыми металлами, включая мышьяк (As), свинец (Pb), цинк (Zn), кобальт (Co), никель (Ni), хром (Cr), медь (Cu), ванадий (V), марганец (Mn), стронций (Sr) и уран (U). Исследование также включало оценку поведения растения на искусственно загрязнённой почве с высоким содержанием цинка и свинца.
Результаты исследования подтвердили высокую устойчивость мискантуса к
тяжёлым металлам (индекс толерантности ≥ 1). Большая часть металлов
накапливалась в корневой системе растения, что существенно снижает риск
их распространения через пищевую цепь.
Ученые продемонстрировали, что мискантус гигантский эффективно извлекает
девять высокотоксичных элементов (As, Pb, Zn, Co, Ni, Cr, Cu, V, U) и
способен накапливать менее опасные элементы, такие как марганец и
стронций.
В 2023 году мискантус гигантский был включен в проект NATO MYP G6094 «Снижение последствий изменения климата с помощью передовых фитотехнологий для земель военного назначения (MilClimATech)», партнерами которого выступили:
- Львовский национальный политехнический университет (ЛНПУ), Украина;
- Университет прикладных наук Циттау/Герлиц - Институт процесс-технологии, процесс-автоматизации и измерительной техники (ИПМ), Германия;
- Кластер "WASTen", Чешская Республика;
- Национальный университет жизни и экологических наук (НУЛИС), Украина;
- Колледж Хендрикс (HC), США;
- Королевский военный колледж (RMC), Канада;
- KazNU - Кафедра биотехнологии, Факультет биологии и биотехнологии, аль-Фараби Казахский национальный университет, Казахстан;
- KAES - Канзасская сельскохозяйственная опытная станция, Канзасский университет штата (KSU), Соединенные Штаты;
- I2E3 - Институт инноваций в экоматериалах, экопродуктах и экоэнергетике, Университет Квебека в Труа-Ривьере (UQTR), Канада.
Основная цель этого проекта - это экологическая регенерация бывших военных объектов, а также смягчение изменения климата путем внедрения передовой фитотехнологии с использованием мискантуса гигантского в течение многолетнего периода на сложно загрязненных военных землях в Украине (Немишаеве, Бородянка район, Киевская область и Долина, Ивано-Франковская область) с физико-химической конверсией биомассы с обеспечением валоризации побочных продуктов.
В 2024 году исполнители данного проекта предоставили промежуточные результаты, полученные в процессе разработки новых методов стимуляции роста мискантуса гигантского на загрязненных территориях и изучению взаимодействия микроорганизмов с растениями для повышения эффективности фиторемедиации.
В ходе исследования было установлено:
1. Внесение добавок дигестата и биоугля положительно повлияло на параметры роста культуры ;
В настоящее время исследования в данной области продолжаются. Окончательное завершение проекта запланировано до 26 сентября 2026 года.
Российская практика
В 2022 году компанией "АгроЭкоСистемы" был проведен лабораторный эксперимент по оценке потенциала мискантуса гигантского для биоремедиации объектов, загрязненных тяжелыми металлами в модельных условиях.
Данное исследование проводилось на водорастворимых солях металлов - хлориде никеля и нитрате свинца. В качестве начальной концентрации были выбраны концентрации в 10, 30 и 50 ПДК на указанные вещества.
В ходе эксперимента наблюдался устойчивый рост мискантуса гигантского во всем диапазоне концентраций загрязнений. При этом для концентраций 10 и 30 ПДК в течение 10 дней концентрация загрязнений снизилась до уровня ниже ПДК и в дальнейшем оставалась на том же уровне.
Для концентрации 50 ПДК после указанного снижения наблюдался рост концентрации, что, видимо, объясняется десорбцией ранее накопленного металла. При этом рост растений сохранялся. В дальнейшем произошло снижение концентрации загрязнений до уровня ниже ПДК.
Были рассчитаны фактические количества металлов в растениях.
Свинец:
- По коэффициенту биологического накопления в вариантах со свинцом, накопление в зеленой массе (в сухой массе) составило менее единицы, а накопление в корнях – 2,23 – 3,45.
- Концентрации свинца в зеленой массе при 30 и 50 ПДК близки (131 и 127 мг/кг соответственно), то есть поступление свинца в зеленую массу и его накопление ограничено корневой системой.
Никель:
- Обращает внимание близкие значения концентраций в вариантах 10 и 30 ПДК и в корнях и зеленой массе.
- При 50 ПДК происходит кратное повышение накопленных концентраций никеля, что сопровождалось отмиранием и высыханием большей части наземной части растений.
- При концентрации в растворе никеля в диапазоне от 30 до 50 ПДК растения не способны справиться с негативным действием соли никеля.
Таким образом, проведенный эксперимент по изъятию солей тяжелых металлов, осуществляемый в модельных условиях, доказал правильность выбора мискантуса гигантского в качестве культуры для фиторемедиации загрязненных почв.
В 2023 - 2024 г.г. ООО "АгроЭкоСистемы" и ООО "Первый Питомник" реализовали несколько совместных проектов по посадке мискантуса гигантского на бывших военных полигонах Московской области, в результате которых в полевых условиях будет оценена эффективность данной культуры для очищения почв от тяжелых металлов.
Подписывайтесь на канал и будьте в курсе последних новостей о культуре мискантусе гигантском — исследуем новые горизонты вместе!
Наш сайт: https://misc.farm
Телефон: +7 (495) 177-89-89
Email: info@misc.farm
Мы в соцсетях:
Telegram: https://t.me/miscant
Одноклассники: https://ok.ru/group/70000007152054
Rutube: https://rutube.ru/channel/37881605/