Содержание металлов в биомассе растений и в материалах на их основе

Проведена оценка биомассы растений на содержание металлов-экотоксикантов деревьев городской среды (береза, осина, яблоня) и биомассы крупяных культур и технической целлюлозы из нее. В качестве биомассы крупяных культур исследовали плодовые оболочки гречихи и солому овса (Челябинская область, 2018 г.), плодовые оболочки и солому риса (Краснодарский край, 2019 г.). Определение содержания металлов проводили титриметрическим методом, методами оптической эмиссионной спектрометрии (ICP-OES) и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS). Способ делигнификации окислительно-органосольвентный. Установлено, что поверхность листьев деревьев, расположенных вдоль автодорог, сорбирует соединения свинца с превышением 1,1–2,6 долей ПДК, соединения Cu – в 6,8–14,2 раза; для цинка концентрации – ниже значений ПДК. При горячей экстракции биомассы листьев установлено, что превышение содержания растворимых соединений свинца составляет 2,6–2,7 долей ПДК, для соединений цинка концентрации – ниже значений ПДК. Накопление соединений меди не обнаружено. При делигнификации недревесного растительного сырья за счет эффекта накопления больше всего концентрированию подвержены соединения Fe, Zn, Pb, Sr, As, Cr, Cd. Наибольшее количество поллютантов содержится в плодовых оболочках гречихи, а также в технической целлюлозе из них; при делигнификации плодовых оболочек риса для всех поллютантов концентрация снижается. Бόльшее содержание тяжелых металлов, как в биомассе крупяных злаков, так и в целлюлозе из нее, наблюдается в растениях Челябинской области, по сравнению с Краснодарским краем. Эффективнее удаляются минеральные компоненты и металлы из сырья с изначально высоким содержанием золы (плодовые оболочки и солома риса). Видимо, большая часть тяжелых металлов входит в состав минерального компонента, а не в состав клеточной стенки. Целлюлозосодержащие материалы, полученные из плодовых оболочек и соломы крупяных культур, не следует рекомендовать для пищевого применения без дополнительных исследований.

1. Быкова О.В., Герасимова А.Д., Сафонова М.Е. Утилизация отходов лесопарковых зон для получения древесных и растительных пластиков // Международный конкурс научно-исследовательских проектов молодых ученых и студентов: матер. X Евраз. экон. форума молодежи. Екатеринбург: УРГЭУ, 2019. С. 22–26.

2. Вураско А.В., Симонова Е.И., Первова И.Г., Минакова А.Р. Ресурсосберегающая технология получения технической целлюлозы из недревесного растительного сырья и области ее применения // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. 2018. № 2 (30). С. 21–32.

3. Вураско А.В., Шаповалова И.О., Петров Л.А., Стоянов О.В. Применение плодовых оболочек риса в качестве углерод-кремнеземных пористых материалов для каталитических систем: [обзор] // Вестник Технологического университета. 2015. Т. 18. № 11. С. 49–56.

4. Ершова А.С., Сафонова М.Е., Артёмов А.В., Савиновских, А.В., Бурындин, В.Г. Исследование влияния хвои лиственницы сибирской на свойства древесного пластика без связующего // Научное творчество молодежи – лесному комплексу России: матер. XV Всерос. науч.-техн. конф. Екатеринбург: УГЛТУ, 2019. С. 531–534.

5. Змеева А.И., Герасимова, А.Д. Получение древесного пластика без связующего на основе древесных отходов и опавшей листвы // Научное творчество молодежи – лесному комплексу России: матер. XV Всерос. науч.-техн. конф. Екатеринбург: УГЛТУ, 2019. С. 534–537.

6. Маслакова Т.И., Первова И.Г., Желновач А.В., Маслаков П.А., Симонова Е.И., Вураско А.В. Сорбционные и физико-химические характеристики целлюлозосодержащих сорбентов, модифицированных гетарилформазанами // Сорбционные и хроматографические процессы. 2017. Т. 17, № 3. С. 398–406.

7. Материалы из нетрадиционных видов волокон: технологии получения, свойства, перспективы применения : моногр. / Смирнова Е.Г., Лоцманова Е.М., Журавлева Н.М., Резник А.С., Вураско А.В., Дрикер Б.Н., Минакова А.Р., Симонова Е.И., Сиваков В.П., Первова И.Г., Маслакова Т.И., Казаков Я.В., Севастьянова Ю.В., Коптяев В.В., Дернова Е.В., Канарский А.В., Дулькин Д.А., Щербак Н.В., Дубовый В.К.; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Уральский государственный лесотехнический университет. Екатеринбург, 2020. 252 с.

8. Попова Л.Ф., Корельская Т.А. Роль почвы в накоплении тяжелых металлов и элементов питания растениями в условиях промышленного города // Вестник Поморского университета. 2005. № 2. С. 48–55. (Серия: Естественные и точные науки).

9. Шаповалова И.О., Симонова Е.И., Циликова А.О., Вураско А.В. Получение и свойства технической целлюлозы из рисовой шелухи, полученной в лабораторной реакторной системе LR-2.ST // Fundamental science and technology – promising developments X: Proceedings of the Conference. North Charleston, 12–13.12.2016, Vol. 1. North Charleston, SC, USA: Create Space, 2016. P. 105–107.

10. Shapovalova I., Vurasko A., Petrov L., E. Kraus, L. Heinrich, H. Michael and Stoyanov O. Hybrid composites based on technical cellulose from rice husk // Journal of Applied Polymer Science, Version of Record online. 29 sep 2017. DOI: 10.1002/app.45796 (1–9 pp.).