Проаналізовано різні аспекти реакції рослин на дію кобальту. Розглянуто особливості надходження у рослини цього елемента та його розміщення в органах, тканинах і клітинах, процеси акумуляції та міграції речовин. Представлено результати досліджень щодо впливу кобальту на основні фізіологічні процеси рослин. Значну увагу приділено клітинно-генетичним механізмам стійкості рослин проти цього небезпечного токсичного елемента.

Індекс рубрикатора НБУВ: П032.342.9

Рубрики:

Інші елементи та їх сполуки у ґрунті

Шифр НБУВ: Ж44108 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проаналізовано й узагальнено новітні відомості та результати власних досліджень щодо ролі фітогормональної системи у регуляції росту і розвитку рослин за дії важких металів. Досліджено джерела надходження та ступінь токсичності важких металів. Представлено сучасний погляд на біосинтез, метаболізм, транспорт та сигналінг ауксинів, гіберелінів, цитокінінів, абсцизової та саліцилової кислот, жасмонатів, брасиностероїдів. Обговорено характер міжгормональної взаємодії. Наведено приклади захисних ефектів праймування та фоліарної обробки екзогенними гормонами за дії важких металів. Увагу приділено фітогормональній регуляції процесів росту та розвитку рослин. Досліджено фітогормони в регуляції росту і розвитку рослин за дії важких металів. Проаналізовано ефекти праймування та фоліарної обробки екзогенними гормонами за дії важких металів.

Наведено огляд теоретичної інформації та експериментальних досліджень кремнієвих речовин, задіяних у біогеохімічній системі "грунт - рослина". Розглянуто роботи, що описують значення кремнію та його речовин у ґрунтово-поглинаючому комплексі, фізіологію та оптимізацію живлення сільськогосподарських культур, оптимізацію екологічної складової у процесі їх вирощування. Показано значення кремнію у індукуванні механізмів внутрішньої фізіолого-біохімічної системи резистентності рослин проти стресів та як активатора захисту від ураження шкідливою мікробіотою. Показано обгрунтування необхідності детального вивчення впливу кремнійвмісних речовин на грунтово-біотичний комплекс агробіогеоценозів та виявлення фізіолого-біохімічних механізмів дії сполук кремнію у рослинному організмі.

Індекс рубрикатора НБУВ: П032.342.91

Рубрики:

Важкі метали у ґрунті

Шифр НБУВ: Ж23660 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Висвітлено екологічну небезпеку військових дій на території України. Наведено результати експериментальних досліджень вмісту валових форм важких металів у десяти пробах грунтів, відібраних на землях сільськогосподарського призначення Сумського та Охтирського р-нів Сумської обл. Три проби відібрано з місць падіння авіабомб, сім - із місць розбитої військової техніки. У результаті проведених досліджень встановлено перевищення фонового рівня за вмістом свинцю в усіх зразках грунту, середній вміст елементу на забруднених територіях у 5,4 раза перевищував фонове значення. Перевищення фонового рівня за вмістом цинку відмічено у дев'яти з десяти зразків грунту, середній вміст елементу на забруднених територіях у 3,9 раза перевищував фонове значення. Середній вміст кадмію на забруднених територіях у 1,4 раза перевищував фонове значення (перевищення відмічено у восьми пробах грунту). У восьми пробах грунту встановлено перевищення фонового значення валового вмісту міді, в середньому по досліду - вміст міді в 4,6 раза перевищує фонове значення. Перевищення фонового значення за вмістом нікелю та заліза відмічено лише в трьох пробах грунту, а середній вміст елементів в 1,2 і 1,1 раза перевищував фонове значення. Середній вміст марганцю на забруднених територіях у 4,8 раза був вищий за фонове значення (перевищення відмічено у шести пробах грунту). За результатами досліджень встановлено перевищення ГДК валового вмісту свинцю (у шести пробах грунту), цинку та марганцю (у двох пробах грунту), міді (у п'яти пробах грунту) з місць бойових дій. За вмістом валових форм кадмію та нікелю перевищення ГДК не виявлено. Значно вищий коефіцієнт варіації вмісту валових форм важких металів у зоні бойових дій, порівнюючи зі вмістом поза зоною бойових дій (фонове значення,) може свідчити про інтенсивність впливу негативного чинника на грунтовий покрив. Найвищий ступінь порушення грунтового покриву внаслідок бойових дій відмічено у місцях згорілої техніки (с. Косівщина, с. Старе Село, с. Низи Сумського р-ну Сумської обл.). За результатами кореляційного аналізу встановлено надзвичайно сильну залежність між умістом досліджуваних форм важких металів.

This article focuses on studying biotechnologies for remediation of soils contaminated with heavy metals to determine further the most effective methods for cleaning soils from the action of toxicants with their subsequent implementation in practice. The soil restoration methods were analyzed, their advantages and disadvantages were identified, making it possible to establish that biological methods are the safest and most environmentally friendly. The expediency of using biological methods lies in the possibility of breeding strains of microorganisms that destroy soil toxicants. However, the efficiency of microbial cultures is not equally high due to a narrow range of favorable conditions for functioning, the risk of manifestation of the phenomenon of degeneration of microorganisms until the required level of soil purification is achieved. This confirms the prospects for the further development of this direction and the search for ways to eliminate certain disadvantages of biological methods. For an integrated biotechnological solution to soil remediation, a scheme of aerobic plants was developed, which is characterized by two stages: aerobic soil cultivation with biocomposite and a phytoremediation stage for additional purification and control of the content of toxicants in the soil.

Представлено результати просторового розподілу вмісту важких металів в окремих компонентах ландшафту Ківерцівського національного природного парку "Цуманська пуща". Наведено кількісні показники вмісту важких металів, які відображають інтенсивність, характер і особливості їх накопичення в грунтових горизонтах. Концентрації мікроелементів коливаються залежно від літологічного типу відкладів, їх фаціальної приналежності та локалізації в річковому басейні. Вміст нікелю, кобальту, свинцю, хрому, ванадію, марганцю і міді, хоча і характеризується значними відхиленнями від середніх концентрацій, однак не перевищує їх розрахункових аномальних значень. Більшість досліджуваних важких металів у грунтах перевищує регіональний геохімічний фон. Найбільше накопичення міді та цинку відбувається в лісових підстилках, а в мінеральній частині профілю має слабо виражений елювіально-ілювіальний характер. Вміст нікелю, кобальту та марганцю збільшується з глибиною із накопиченням у грунті цих елементів, що характерні для хімічного складу воднольодовикових відкладів. Чітко простежується бар'єрна роль лісових підстилок, що перешкоджають надходженню свинцю в нижчезалягаючі грунтові горизонти. Встановлена залежність вмісту важких металів у рослинах Ківерцівського національного природного парку від рівня техногенного навантаження та властивостей грунтового покриву території. З підвищенням вмісту важких металів у грунті зростає акумуляція їх рослинами. Однак з віддаленням від джерел забруднення вміст важких металів у рослинах зменшується на 10 - 20 мг/кг. На підставі вивчення найбільш поширених видів рослин, що виростають на грунтах різного механічного складу, встановлено, що найбільшу кількість мікроелементів містять рослини, що виростають на дерново-підзолистих піщано-супіщаних грунтах, а найменшу - на торфово-болотних грунтах та торфовищах. Основна частина перевищень фонових значень за елементами виявлена на пробних площах північно-західного напрямку. Всі досліджуваані рослини максимально накопичували марганець, мідь, хром і мінімально цинк та талій, що узгоджується із закономірностями міграції цих елементів у грунті. Основними напрямами подальших досліджень є вивчення розподілу важких металів у різних генетичних типах грунтів; встановлення еталонного вмісту елементів у геохімічних ландшафтах для простеження інтенсивності міграції та характеру розподілу елементів; проведення біогеохімічного районування.

Особлива роль гумусових речовин в поглинанні й утриманні важких металів є актуальним напрямом досліджень. Мета роботи - виявити зв'язок між вмістом у грунті рухомих форм деяких важких металів та параметрами індикаторів гумусового стану грунту, зокрема дослідити роль активного гумусу в регулюванні рухомості важких металів у грунті. Досліджувані показники: загальний уміст гумусу (за Тюриним); уміст власне гумусових речовин і детриту (за Шпрингером); уміст активного і пасивного гумусу (за Соколовським); уміст власне гумусових речовин у складі пасивного гумусу. Досліджувано рухомі форми важких металів (екстракцією амонійно-ацетатним буфером рН 4,8): цинк; кадмій; нікель; кобальт; залізо; манган; свинець; мідь. Об'єкти: чорнозем типовий середньосуглинковий на території відділення "Михайлівська цілина" Українського природного степового заповідника (Сумська область); варіанти землекористування - абсолютна цілина; випалювана цілина; лісосмуга; переліг; рілля; чорнозем типовий важкосуглинковий на лесоподібному суглинку на території дослідного поля ХНАУ ім. В. В. Докучаєва (Харківська область); варіанти - переліг; лісосмуга; рілля. Проведено кореляційний аналіз для виявлення залежності вмісту рухомих форм важких металів від параметрів гумусового стану у шарах грунту 0 - 10 і 10 - 20 см. Згідно з коефіцієнтами кореляції уміст рухомих форм важких металів у грунті визначається якістю і співвідношенням компонентів його органічної частини. У шарі 0 - 10 см грунту Михайлівської цілини в усіх досліджуваних варіантах землевикористання з окремими складовими гумусу найбільш тісно пов'язаний уміст рухомих форм мангану, міді, цинку, кадмію, заліза, у грунті Роганського стаціонару - міді, цинку, кобальту і свинцю. У шарі 10 - 20 см у деяких випадках починає проявлятися роль тих показників гумусового стану, які в шарі 0 - 10 см характерного впливу практично не виявляли. Із зразків грунту, з яких було вилучено активний гумус, екстраговано значно більшу кількість важких металів, ніж із звичайних зразків, чим аргументовано, що активний гумус стримує перехід важких металів у грунтовий розчин, тобто, знижує рухомість важких металів і доступність рослинам. Цей феномен названо блокувальною функцією активного гумусу.

Розроблено метод оцінювання витрат із детоксикації грунтів при точному землеробстві. Математична модель оцінювання побудована на основі уявного повного факторного експерименту при експертних оцінках ситуацій, які плануються. Перевагою запропонованого методу є системний підхід до рішення вказаної задачі, що зменшує ризик отримання невдалого результату.

Індекс рубрикатора НБУВ: П032.342.91 с

Рубрики:

Важкі метали у ґрунті

Шифр НБУВ: Ж70736 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Фактори забруднення, що виникають у нашому середовищі, впливають на якість життя людей, а також на життєдіяльність рослинного і тваринного світу. Забруднення навколишнього середовища відбувається в різних його складових, таких як: повітря, вода, uрунт. Такий негативний вплив може бути комплексним і відбуватися одночасно у повітряному, водному і едафічному середовищах. Його можна виявити за рівнем хронічного ефекту забруднення, рівень гострої токсичності якого буде проявлятися внаслідок акумуляції. Небезпечна концентрація полютанта визначається його типом і токсичними властивостями. Хоча відомо, що деякі органічні забруднювачі можуть мати токсичні та канцерогенні ефекти у мінімальній концентрації, і діяти на клітинному рівні, оскільки біохімічна деградація органічної речовини відбувається досить повільно. Іони важких металів потрапляють у ланцюги живлення з грунту і рослин, досягаючи гострих токсичних рівнів у метаболізмі людини та тварин. З цієї причини дуже важливо видаляти з грунту сполуки та іони важких металів за допмогою методу біоремедіації, крім звичайних методів, оскільки останні є досить ефективними. У цьому дослідженні узагальнено методи, що застосовуються для біоремедіації, та проаналізовано доцільність їх використання для видалення деяких важких металів з грунту. Також проаналізовано визначення рівня токсичності важких металів у рослинах, які використовуються для фіторемедіації. Наведено сучасні методи фіторемедіації, які можуть бути застосовані для очищення грунтів та ефективність використання з цією метою певних видів рослин.

Наведено наукове обґрунтування вдосконалення моніторингу забруднення ґрунтів важкими металами урбанізованих територій Приазов'я з використанням комплексу хіміко-аналітичних і біодіагностичних методів. Дослідження проведено в 2012 - 2018 рр. на території міст Бердянськ і Маріуполь. Установлено, що регіональною особливістю ґрунтів Приазов'я є високий вміст рухомих форм важких металів, обумовлений як природними, так і техногенними чинниками. На підставі статистичної обробки інформації про вміст рухомих форм важких металів розраховано їх фоновий вміст для автоморфних ґрунтів на лесових відкладах. Для загальної характеристики рівня техногенного забруднення на території міст запропоновано визначати урбанізований фон рухомих форм важких металів. Сформовано репрезентативну мережу моніторингових ділянок, представлену землями різного функціонального призначення, ґрунтами різної буферності та ступеня техногенного забруднення. Встановлено, що наслідки господарської діяльності простежуються у стані ґрунтів за п'ятирічний період, причому може спостерігатися як концентрація важких металів, так і їх розсіювання. За такий термін унаслідок інтенсивної діяльності підприємств чорної металургії й інших джерел емісії важких металів у Маріуполі на землях промисловості, в житлових кварталах і парках міста рівень сумарного забруднення збільшився на 8 - 18 %. У промислових зонах Бердянська відбувається поступове зниження рівня забруднення ґрунтів, а в зонах житлової забудови, культурно-адміністративних місцях та, особливо, об'єктах рекреації - накопичення важких металів у ґрунті. Для покращення оцінки ступеня небезпеки техногенного забруднення розроблено методичний підхід до визначення фітотоксичності ґрунту з використанням двох тест-культур (Zea mays L. та Raphanus sativus L.) і врахуванням ступеня дисбалансу їх росту. На більшості моніторингових площадок поблизу промислових підприємств і на території міської забудови спостерігається фітотоксичний ефект на рівні 30 % пригнічення ростових процесів. Доведено, що для ґрунтів урболандшафтів недостатньо оцінювати рівень забруднення тільки за перевищенням вмісту важких металів, а необхідно доповнювати методи хіміко-аналітичних досліджень методами біотестування, зокрема даними фітотоксичності. На підставі досліджень сформульовано основні методичні підходи до організації моніторингу ґрунтів урбанізованих територій.

Проаналізовано закономірності розподілу важких металів (ВМ) у техногенно-забруднених грунтах (ТЗГ) урбанізованих територій на прикладі м. Бровари Київської області. Встановлено фізико-хімічні властивості умовно чистих та ТЗГ. Вивчено особливості геохімічного розподілу важких металів у грунтовому покриві міста, що зазнають впливу промислових підприємств. За геохімічними критеріями визначено техногенні асоціації ВМ у грунтах, які представлені такими елементами: мідь >> свинець >> цинк >> кобальт >> хром >> ванадій >> молібден >> марганець >> нікель. Рівень валового вмісту сполук хімічних елементів у грунтах різних зон міста є неоднорідним. Максимум техногенного навантаження зафіксовано в урбаноземах зони транспортної інфраструктури та зони виробничих і комунально-складських об'єктів. За показниками вмісту ВМ у грунтах техногенно-антропогенних зон міста основними полютантами є мідь і свинець, у той час як найбільш небезпечними забруднювачами грунтів усіх функціональних зон міста є рухомі форми цинку та нікелю. Наведено еколого-геохімічну оцінку за сумарним показником забруднення з використанням методик Ю. Є. Саєта. Значення цього показника поверхневого шару грунту м. Бровари (0 - 10 см) коливається від 30 до 106, середній показник - 65, що відповідає небезпечному рівню забруднення грунтового покриву. Зони транспортної інфраструктури та зони виробничих і комунально-складських об'єктів мають високі ступені забруднення, а в житловій зоні домінує допустимий рівень забруднення. Досліджувані грунти міста характеризуються свинцевою геохімічною спеціалізацією. Встановлено також досить високі рівні цинку, мангану, кобальту та хрому. Проаналізовано основні чинники, що впливають на рівні концентрації та міграцію ВМ у грунтах міста. Встановлено зв'язок вмісту ВМ та об'єктів промислового виробництва м. Бровари, що виступають факторами антропогенного навантаження на природні компоненти урбанізованого середовища.

Проаналізовано й узагальнено новітні дані літератури щодо впливу важких металів (ВМ) на гормональну систему рослин. ВМ є природними складовими земної кори. Однак, через незбалансовану, екологічно небезпечну діяльність людини забруднення ВМ грунтів і водних ресурсів набуло значних масштабів. Есенціальні та чужорідні для рослин ВМ у підвищених концентраціях негативно впливають на ріст, накопичення біомаси, поглинання мінеральних речовин, фотосинтез, дихання, водний статус. Рослинні гормони ауксини, гібереліни, цитокініни, абсцизова та саліцилова кислоти, етилен, жасмонати і брасиностероїди регулюють процеси росту і розвитку від початку проростання насіння до його дозрівання, відіграють ключову роль в адаптації до абіотичних і біотичних стресорів. Фітогормони виконують роль сигнальних молекул, стимулюють реакції-відповіді на негативні впливи. За дії ВМ у процесах біосинтезу, транспортування, локалізації і кон'югації рослинних гормонів відбуваються суттєві зміни. Толерантність рослин формується в результаті прямої або опосередкованої дії фітогормонів. Наголошено, що в реакції-відповіді на високі концентрації ВМ задіяні перехресні шляхи гормональної сигналізації. Обговорено участь окремих класів фітогормонів в адаптації рослин до дії ВМ, роль у запобіганні згубному впливу активних форм кисню, що продукуються за високих рівнів забруднення, взаємодія між різними гормонами, їх вплив на компоненти транскриптому і протеому. Наведено приклади успішного використання екзогенних фітогормонів для стимулювання стійкості рослин до дії ВМ. Зазначено, що вивчення гормональної системи рослин поглиблює розуміння механізмів поглинання, транспорту та детоксикації ВМ.

Разработан оригинальный алгоритм классификации участков загрязненной обширной области почвы. Рассматривая эти участки как класс, алгоритм позволяет по степени загрязнения разделить их на два подкласса. Эффективность алгоритма подтверждается результатами компьютерного эксперимента.

Встановлено, що застосування вапнування та комплексу біопрепаратів граундфікс, органік-баланс та липосам є вагомими чинниками впливу на рухомість свинцю, кадмію, цинку у сірому лісовому грунті та їх транслокацію в системі "грунт - рослина" за різних рівнів забрудненості грунту полютантами. Проведення вапнування сірого лісового грунту забезпечило зниження коефіцієнта рухомості свинцю від 14,0 - 52,3 до 13,2 - 43,3, кадмію - від 14,2 - 78,6 до 7,7 - 76,0, цинку - від 9,2 - 38,0 до 4,9 - 36,1 %. Внесення біопрепаратів граундфікс, органік-баланс та липосам за нейтральної реакції грунтового середовища (на провапнованих фонах) знижувало темпи транслокації свинцю, кадмію і цинку в системі "грунт - рослина" на 1,0 - 4,3; 0,1 - 0,4; 1,6 - 138 мг/кг сухої речовини вегетативної маси відповідно та забезпечувало додаткове нагромадження сухих речовин рослинами кукурудзи у фазі 3 - 5 листків на 5 - 18 %, залежно від фону забрудненості важкими металами.

Досліджено прикладні аспекти рекультивації грунтів, зокрема процес зв'язування важких металів та інтенсифікації вирощування грунтового мікробіома з використанням різних органічно-мінеральних композицій: біогенний композит, який є продуктом анаеробного перетворення осадів стічних вод і фосфогіпсу; органічно-мінеральний компост на основі суміші фосфогіпсу, суперфосфату і гумусу великої рогатої худоби; та комбінацію суміші гумату натрію і суперфосфату. Проведена інтеграція теоретичних і експериментальних принципів в синергетичний аналіз взаємозв'язків у системі "об'єкт - предмет дослідження" при вивченні динаміки змін форм знаходження важких металів у грунті. Відсотковий вміст мобільних форм важких металів, що виділяються екстрагентом від їх питового вмісту до і після обробки грунту органічно-мінеральними композиціями визначено з використанням спектрофотометричного методу. Здійснено порівняння ефективності обробки грунту. Використання методів математичної статистики дозволило довести кореляційний зв'язок між динамікою значень окислювальної здатності біомаси для біома грунту і швидкостю окислення субстрату для різного вмісту біокомпозиту.

Індекс рубрикатора НБУВ: П032.342.91 + П241.21-272 + П241.32-272

Рубрики:

Важкі метали у ґрунті

Качанна капуста

Буряк (столовий)

Шифр НБУВ: РА439868 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Створено методи грубого та тонкого оцінювання стану області грунту забрудненої важкими металами при точному землеробстві. Для грубого оцінювання розроблено конструкцію узагальненого параметра, що враховує всі фактори забруднення. При тонкому оцінюванні ступеня забруднення розроблено принцип побудови математичної моделі об'єкта та кваліметричної шкали.