Группа исследователей из Наньянского технологического университета Сингапура (NTU Singapore) и Совета национальных парков Сингапура (NParks) продемонстрировала, что некоторые виды растений могут помочь удалить токсичные тяжелые металлы и металлоиды из загрязненной почвы.
Фиторемедиация - это использование растений для извлечения и хранения загрязняющих веществ из почвы. В качестве первого шага, чтобы определить, обладают ли растения-кандидаты способностями к фиторемедиации, команда исследовала их образцы на предмет содержания тяжелых металлов и металлоидов. Обнаруженная высокая концентрация свидетельствует о способности поглощать загрязняющие вещества.
Исследование сингапурской исследовательской группы обнаружило, что существуют существующие тропические растения, которые потенциально могут сыграть роль в восстановлении загрязненных земель. Растения, изученные в ходе исследования, широко доступны и включают в себя виды, которые являются местными или натурализованными в Сингапуре. Таким образом, их можно вводить и удалять с участков земли с минимальным воздействием на экосистемы, что может привести к разработке устойчивого и экологически безопасного способа управления загрязняющими веществами в почве.
Выводы были опубликованы в рецензируемом научном журнале Environmental Pollution в феврале.
Профессор Лам Йенг Минг, председатель Школы материаловедения и инженерии НТУ, один из руководителей исследования, сказал: «В такой маленькой стране, как Сингапур, земля может быть перепрофилирована для поддержки новых планов развития, поэтому важно, чтобы у нас был экологичный и устойчивый способ восстановления загрязненных земель. Мы решили выяснить, как лучше использовать тропические растения для фиторемедиации, и с помощью передовых методов характеристики мы показали, как некоторые из этих видов тропических растений могут быть экологически чистым и буквально «зеленым» способом удаления загрязняющих веществ в почве. Фиторемедиация также имеет преимущества экономической эффективности, простоты управления, эстетических преимуществ, а также долгосрочной применимости и устойчивости. Эта стратегия предотвращает эрозию и выщелачивание металлов за счет стабилизации или накопления тяжелых металлов, что помогает снизить риск распространения загрязняющих веществ».
Команда провела полевое обследование и собрала образцы почвы и растений в период с марта 2019 года по январь 2020 года. Всего было изучено 46 видов растений в качестве потенциальных кандидатов на фиторемедиацию.
Среди них 12 видов растений, в том числе широко распространенный борщевик (Axonopus Compressus), гипераккумуляторы, такие как тормозной папоротник (Pteris vittata) и индийский щитолистник (Centella asiatica), были эффективны для накопления нескольких видов тяжелых металлов и металлоидов.
Элементы, исследованные в исследовании, представляли собой тяжелые металлы и металлоиды, потенциально токсичные для человека и животных, такие как кадмий, мышьяк, свинец и хром. Они встречаются в природе в почвах, но редко в токсичных количествах. Однако они могут накапливаться и достигать более высоких уровней в течение длительного периода времени, поскольку частицы тяжелых металлов из-за загрязнения воздуха (например, выбросы транспортных средств, строительные работы) имеют тенденцию накапливаться и оставаться в верхних слоях почвы.
Другие факторы, которые могут привести к высокому содержанию тяжелых металлов в почве, включают использование синтетических продуктов, таких как пестициды, краски, аккумуляторы, промышленные отходы и внесение в почву промышленного или бытового шлама.
Чтобы оценить, являются ли опасными уровни тяжелых металлов, команда использовала голландский стандарт, который обеспечивает значения для допустимого порога загрязнителей окружающей среды в почвах. Этот способ оценки также был принят государственными учреждениями Сингапура.
Доцент Тан Сви Нгин из Академической группы естественных наук и естественнонаучного образования в Национальном институте образования НТУ, который был соавтором исследования, сказал: «Наши результаты показали, что есть регионы, где уровни тяжелых металлов и металлоиды были относительно высоки и могли повлиять на окружающую среду и здоровье флоры и фауны в Сингапуре. Это потребует превентивных действий, таких как наш метод использования растений для удаления этих токсичных материалов, который будет использоваться для сведения к минимуму загрязнения тяжелыми металлами».
Исследователи NParks, участвующие в исследовании, представляют его Центр городской зелени и экологии. Среди них д-р Субхадип Гош, старший научный сотрудник, и г-н Мохамед Локман Мохд Юсоф, старший научный руководитель.
Разработка этого растительного решения для улучшения качества почвы является частью усилий Университета по смягчению нашего воздействия на окружающую среду, что соответствует стратегическому плану NTU 2025, которая направлена на разработку устойчивых решений для решения некоторых из насущных глобальных проблем человечества.
Выводы команды расширяют потенциал экологически безопасных методов
Фиторемедиация может служить более экологически чистой альтернативой существующим промышленным методам удаления тяжелых металлов из загрязненной почвы, которые включают такие методы, как промывка почвы и кислотное выщелачивание. Эти методы могут быть дорогостоящими и могут использовать агрессивные химикаты для удаления загрязняющих веществ из почвы.
В таких процессах также обычно требуется тяжелая техника для проведения раскопок и транспортировки почвы, и эти процедуры могут негативно повлиять на окружающую среду, влияя на здоровье и плодородие почвы. Эти методы также сопряжены с высоким риском воздействия тяжелых металлов на людей или животных.
Однако фиторемедиация является медленным и долгосрочным обязательством и требует разумного управления при удалении и утилизации образцов зараженных растений. Использование различных видов эффективных растений для проведения фиторемедиации в загрязненных почвах и при достаточном количестве циклов роста за счет повторных посадок может в конечном итоге привести к снижению уровня тяжелых металлов и металлоидов в почве.
Совместная исследовательская группа в настоящее время тестирует растения на участках земли в Сингапуре с высокой концентрацией тяжелых металлов, чтобы лучше определить эффективность растений в городских условиях.
Они также проверяют использование других неорганических частиц, которые входят в состав растений и которые могут способствовать росту растений и улучшать поглощение этими загрязняющими веществами растениями. Это сократит время, необходимое для поглощения тяжелых металлов, и, следовательно, ускорит время восстановления.