Акумуляція важких металів трав’яними рослинами в умовах зростання на золошлаковідвалах

  • У. Й. Семак
  • M. M. Миленька
Ключові слова: полютанти, важкі метали, рослинність техногенних екотопів, індекси біоакумуляції, фіторемедіація.

Анотація

Накопичення та зберігання золошлаковідвалів викликає низку екологічних проблем, серед яких трансформація природних геохімічних циклів, зміна природного радіоактивного фону через підвищення концентрації важких металів та радіоактивних ізотопів у продуктах спалювання вугілля. Рослинні організми є високоінформативними біоіндикаторами забруднення важкими металами. Крім того, рослинність відіграє пріорітетну роль у відновленні та рекультивації забруднених важкими металами ґрунтів. Використання рослин у фіторемедіації є перспективним, екологічно стійким рішенням для відновлення територій, що зазнали забруднення важкими металами. Слід зазначити, що ключова роль у відновленні таких земель належить саме місцевим аборигенним видам. У представленому дослідженні показано первинне дослідження на обмеженій кількості зразків здатності аборигенних видів рослин до акумуляції важких металів та стійкості до них в умовах золошлаковідвалів. Аналіз накопичення важких металів через коефіцієнт біоакумуляції показав що найвищу акумулюючу здатність у досліджуваних видах виявляє цинк. Здатність аналізованих важких металів до біоакумуляції зменшується у порядку: Zn > Fe > Cu > Mn > Cd > Ni > Pb. Попередня оцінка індексації біогеохімічної активності досліджуваних видів показала дещо вищі рівні біохімічної активності Anthemis arvensis L., аніж Achillea millefolium L., проте ці дані потребують підтвердження статистичним аналізом Визначення індексу транслокації елементів відобразило високу рухливість цинку та кадмію, що характеризується високою інтенсивністю переходу цих елементів у надземну біомасу. Завдяки здатності накопичувати важкі метали в коренях, досліджувані види рослин можна використовувати для фітостабілізації, однак аналіз потенціалу до акумуляції потребує масштабування експерименту із залученням більшої кількості зразків та проведення статистичної обробки даних Для широкого впровадження методів біомоніторингу та розвитку технологій фіторекультивації із застосуванням місцевих видів необхідні подальші дослідження як із обраними видами, так і з іншими місцевими видами. Представлене дослідження відображає первинні результати біоіндикації з використанням двох видів аборигеннної флори, а також висвітлює перспективи використання досліджуваних видів у фіторемедіації забруднених важкими металами території золошлаковідвалів.

Посилання

(1) Okedeyi, O.; Dube, S.; Awofolu, O.; Nindi, M. Assessing the enrichment of heavy metals in surface soil and plant (Digitaria eriantha) around coal-fired power plants in South Africa. Environmental science and pollution research international. 2013, 21(6), 4686–4696, doi.org/10.1007/s11356-013-2432-0.
(2) Strezov, V.; Cho, H. Environmental Impact Assessment from Direct Emissions of Australian Thermal Power Generation Technologies. Journal of Cleaner Production. 2020, 270 (5), 122515, doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.122515.
(3) Popov, O.; Iatsyshyn, A.; Kovach, V.; Artemchuk, V.; Kameneva, I.;, Radchenko, O.; Romanenko, Y. Effect of power plant ash and slag disposal on the environment and population health in Ukraine. Journal of Health and Pollution. 2021, 11(31), doi.org/10.5696/2156-9614-11.31.210910.
(4) WWF report. Europe’s dark cloud: How coal-burning countries are making their neighbours sick. [Online]. 2016. URL https://www.energyforhumanity.org/en/resources/downloads-en/wwf-reporteuropes-dark-cloud-coal-burning-countries-making-neighbours-sick/ (accessed 04 February 2021).
(5) Cipranic, I.; Markovic, R.; Đorđievski, S.; Stevanovic, Z.; Stevanovic, M. The impact of coal ash and slag dump on the quality of surface and ground waters – a case study. Journal of the Serbian Chemical Society. 2019, 84(5):527–530.
(6) Ковалів, Л.М. Екологічні проблеми теплових електростанцій. Науковий вісник НЛТУ України. 2013, № 23 (18), 57–56.
(7) Sushil, S.; Batra, V. Analysis of fly ash heavy metal content and disposal in three thermal power plants in India. Fuel. 2006, № 85, 2676–2679.
(8) Pandey, S.K.; Bhattacharya, T.; Chakraborty, S. Metal phytoremediation potential of naturally growing plants on fly ash dumpsite of Patratu thermal power station, Jharkhand, India. International journal of phytoremediation. 2016, 18(1), 87–93, doi.org/10.1080/15226514.2015.1064353.
(9) Mikic, M.; Urosevic, D.; Gardic, V.; Petrovic, B. Monitoring the quality of water, air and soil of the ash and slag landfill of TPP Gacko Cassette III, phases 1 and 2. Mining and Metallurgy Engineering. 2014, № 4, 105–124.
(10) Миленька, М.М. Біоіндикаційна оцінка екологічного стану Бурштинської урбоекосистеми. Екологічний вісник. 2016, №1 (95), 19–22.
(11) Неспляк, О.С. Екологічні особливості формування флори і рослинності золошлаковідвалів Бурштинської теплової електростанції та їх використання в рекультивації. Aвтореф. дис., Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара, Дніпропетровськ, 2011.
(12) Malizia, D.; Giuliano, A.; Ortaggi, G.; Masotti, A. Common plants as alternative analytical tools to monitor heavy metals in soil. Chemistry Central Journal. 2012, 6 (2), S6, doi.org/10.1186/1752-153X-6-S2-S6.
(13) Wu, B.; Peng, H.; Sheng, M.; Luo, H.; Wang, X.; Zhang, R.; Xu, F.; Xu, H. Evaluation of phytoremediation potential of native dominant plants and spatial distribution of heavy metals in abandoned mining area in Southwest China. Ecotoxicology and environmental safety. 2021, 220, 112368, doi.org/10.1016/j.
ecoenv.2021.112368.
(14) Yang, X.; Feng, Y., He, Z.L.; Stoffella, P.J. Molecular mechanisms of heavy metal hyperaccumulation and phytoremediation. J. Trace Elem. Med. Biol. 2005, 18: 339–353, doi.10.1016/j.jtemb.2005.02.007.
(15) Mehes-Smith, M.; Nkongolo, K.; Narendrula, R.; Cholewa, E. Mobility of heavy metals in plants and soil: a case study from a mining region in Canada. American Journal of Environmental Sciences. 2013, 9(6), 483–493.
(16) Kahangwa, C.; Nahonyo, C.; Sangu, G.; Kisetu Nassary, E. Assessing phytoremediation potentials of selected plant species in restoration of environments contaminated by heavy metals in gold mining areas of Tanzania. Heliyon. 2021. 7(9), doi.e07979. 10.1016/j.heliyon.2021.e07979.
(17) Maiti, S.K.; Kumar, A.; Ahirwal, J.; Das, R. Comparative study on bioaccumulation and translocation of metals in Bermuda grass (Cynodon dactylon) naturally growing on fly ash lagoon and topsoil. Applied ecology and environmental research. 2016, 14(1), 1–12, doi.org/10.15666/aeer/1401_001012.
(18) Singh, R.; Singh, D.P.; Kumar, N.; Bhargava, S.K.; Barman, S.C. (2010). Accumulation and translocation of heavy metals in soil and plants from fly ash contaminated area. Journal of environmental biology. 2010, 31(4), 421–430.
(19) Bislimi, K.; Halili, J.; Sahiti, H.; Bici, M.; Mazreku, I. (2021). Effect of Mining Activity in Accumulation of Heavy Metals in Soil and Plant (Urtica dioica L). Journal of Ecological Engineering. 2021, 22(1), 1-7, doi.org/10.12911/22998993/128691.
(20) Pandey, V.C. 2012. Phytoremediation of heavy metals from fly ash pond by Azolla caroliniana. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2012, 82, 8–12.
(21) Ali, H.; Khan, E.; Sajad, M.A. Phytoremediation of heavy metals – concepts and applications. Chemosphere. 2013, 91, 869–881, doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.01.075.
(22) Adams, A.; Raman, A.; Hodgkins, D. How do the plants used in phytoremediation in constructed wetlands, a sustainable remediation strategy, perform in heavy‐metal‐contaminated mine sites? Water and Environment Journal. 2013, 27, doi.10.1111/j.1747-6593.2012.00357.x.
(23) Bacchetta, G.; Cappai, G.; Carucci, A. Use of Native Plants for the Remediation of Abandoned Mine Sites in Mediterranean Semiarid Environments. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2015, 94, 326–333, doi.org/10.1007/s00128-015-1467-y
(24) Dickinson, N.M.; Baker, A.J.; Doronila, A.; Laidlaw, S.; Reeves, R.D. Phytoremediation of inorganics: realism and synergies. International journal of phytoremediation. 2009, 11(2), 97–114, doi.org/10.1080/15226510802378368.
(25) Lorestandi, B.; Cheraghi, M.; Yousefi, N. Phytoremediation potential of native plants growing on a heavy metals contaminated soil of copper mine in Iran. World Academy of Science, Engineering and Technology. 2011, 77, 377–382.
(26) Stylianou, M.; Gavriel, I.; Vogiatzakis, I.N.; Zorpas, A.; Agapiou, A. Native plants for the remediation of abandoned sulphide mines in Cyprus: A preliminary assessment. Journal of environmental management. 2020, 274, 110531, doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.110531.
Опубліковано
2024-03-15
Як цитувати
Семак, У. Й., & МиленькаM. M. (2024). Акумуляція важких металів трав’яними рослинами в умовах зростання на золошлаковідвалах. Acta Biologica Ukrainica, (1), 13-19. https://doi.org/10.26661/2410-0943-2024-1-02
Розділ
СТАТТІ