Використання біосорбентів на основі рослинних відходів для очищення ґрунтів, забруднених важкими металами

Abstract

Бакалаврська робота присвячена дослідженню можливості використання біосорбентів на основі рослинних відходів для очищення ґрунтів, забруднених важкими металами. Актуальність теми зумовлена зростанням антропогенного навантаження на ґрунтовий покрив, накопиченням токсичних елементів у верхніх горизонтах ґрунту та необхідністю пошуку екологічно безпечних і економічно доступних методів ремедіації забруднених територій. У роботі розглянуто основні джерела надходження важких металів у ґрунти, зокрема промислові викиди, транспорт, використання мінеральних добрив і пестицидів, накопичення промислових та побутових відходів. Охарактеризовано вплив Pb, Cd, Cu, Zn, Ni та Cr на ґрунтові екосистеми, рослинність, мікроорганізми та здоров’я людини. Встановлено, що важкі метали є стійкими забруднювачами, які не розкладаються у природному середовищі, можуть накопичуватися у ґрунті, переходити у рослини та включатися у харчові ланцюги. Метою бакалаврської роботи є дослідження ефективності використання біосорбентів на основі рослинних відходів для зниження рухомості важких металів у забруднених ґрунтах та розроблення практичних рекомендацій щодо їх застосування. Об’єктом дослідження є ґрунти, забруднені важкими металами. Предметом дослідження є процес біосорбційного зниження рухомості Pb, Cd, Cu, Zn, Ni та Cr у ґрунтовому середовищі за допомогою рослинних відходів. У роботі як біосорбенти розглянуто лушпиння соняшника, деревну тирсу, солому, шкаралупу волоських горіхів, кавову гущу та кукурудзяні качани. Проведено аналіз їхнього складу, властивостей, доступності та можливості використання для очищення ґрунтів. Підготовка біосорбентів включала очищення сировини, промивання, сушіння, подрібнення, просіювання та, за потреби, термічну або хімічну обробку. 5 Експериментальна частина роботи передбачала внесення біосорбентів у забруднений ґрунт у дозах 1 %, 3 % та 5 % від маси сухого ґрунту. Тривалість контакту становила 30 діб, вологість підтримувалася на рівні 60 % від повної вологоємності. Ефективність біосорбції оцінювали за зниженням концентрації рухомих форм важких металів у ґрунті порівняно з контрольним варіантом. За результатами дослідження встановлено, що всі досліджувані рослинні біосорбенти сприяли зменшенню вмісту рухомих форм важких металів у ґрунті. Найвищу середню ефективність показала шкаралупа волоських горіхів — 37,0 %. Кавова гуща забезпечила середнє зниження концентрації металів на 33,5 %, лушпиння соняшника — на 30,2 %, кукурудзяні качани — на 26,5 %, деревна тирса — на 23,5 %, а солома — на 17,2 %. Найбільш інтенсивне зниження спостерігалося для кадмію та свинцю. Екологічна ефективність використання біосорбентів полягає у зменшенні рухомості та біодоступності важких металів, зниженні ризику їх надходження у рослини, обмеженні міграції токсичних елементів у ґрунтові та поверхневі води, а також у повторному використанні рослинних відходів. Економічна доцільність застосування біосорбентів обумовлена доступністю сировини, низькою вартістю підготовки та можливістю локального використання на слабко й помірно забруднених територіях. На основі отриманих результатів розроблено практичні рекомендації щодо застосування біосорбентів. Рекомендовано використовувати їх у дозі 3–5 % від маси сухого ґрунту з внесенням у верхній шар ґрунту на глибину 15–20 см. Найбільш перспективними матеріалами для практичного використання є шкаралупа волоських горіхів, кавова гуща та лушпиння соняшника. Практичне значення роботи полягає у можливості використання результатів дослідження для розроблення екологічно безпечних технологій очищення ґрунтів, забруднених важкими металами. Запропонований підхід може бути застосований для ремедіації слабко та помірно забруднених територій, а також як складова комплексних природоохоронних заходів.