Лечим землю коноплей

Стремление человечества к переходу  на углерод-нейтральную устойчивую экономику в условиях изменения климата, требует дополнительного производства биомассы для производства крахмала, сахара, лигноцеллюлозы, масла и белка (Loeffler et al., 2017). Для этого, в свою очередь, нужны дополнительные земли, в том числе, те, что ранее находились рядом или непосредственно под промышленными объектами. Часто такие территории  обычно загрязнены тяжелыми металлами (ТМ).

Эти элементы накапливаются в окружающей среде в результате выбросов и атмосферных осаждений в результате промышленной деятельности, удаления металлических отходов, добычи полезных ископаемых, сбросов из лакокрасочной промышленности, разливов из нефтехимической промышленности, внесения удобрений и пестицидов и других (Wuana and Okieimen, 2011, Tóth et al., 2016). ТМ имеют время пребывания в почве тысячи лет, не могут быть биоразлагаемы, но могут накапливаться в организмах (Roy et al., 2005). Загрязненные земли деградируют и, как правило, больше не могут использоваться для традиционной сельскохозяйственной деятельности из-за риска попадания ТМ в пищевую и кормовую цепочку и могут оказаться неиспользованными из-за законодательства о безопасности и отсутствия альтернативных видов использования (FAO, 2018).

В Европе загрязненные ТМ земли составляют 37,7% от общей площади земель (EEA, 2012) и для перевода на сельскохозяйственные цели требуют преобразования. До недавнего времени для этого применяли довольно дорогостоящие технологии и препараты. В настоящее время для этих целей используют фиторемедиацию -  устойчивую и недорогую стратегию рекультивации почвы с использованием растений для очистки почвы от ТМ и органического загрязнения (Cristaldi et al., 2017).  При этом используется способность растения, например, конопли (Cannabis sativa L.), расти на разных типах почв и, переносить загрязнение тяжелыми металлами, поглощать и накапливать токсиканты в биомассе.

Конопля дает высокие урожаи биомассы и может быть экономически оценена с несколькими возможными промышленными непищевыми приложениями: в частности  волокном для производства бумаги, текстиля, веревок и биокомпозитов. Однако потенциал фиторемидации ее пока изучен мало.

Для оценки потенциала конопли учеными Гентского университета были выращены растения шести сортов на супесчаной почве, взятой с сельскохозяйственного участка (50°26'16,1"N; 3°00'53,3"E), расположенного примерно в 0,5 км от бывшего завода по выплавке тяжелых металлов Metaleurop Nord на севере Франции (один из наиболее сильно загрязненных Cd, Pb и Zn участков в Европе).  Исследования показали, что поглощение ТМ коноплей лишь незначительно влияет на выход биомассы (снижает массу листьев), но не влияет на качество волокна по сравнению с коноплей, выращенной на незагрязненной земле (Linger et al., 2002b, Pietrini et al., 2019). 

Оданко, чтобы понять, можно ли использовать биомассу конопли и при каких уровнях загрязнения почвы ТМ, нужно изучить поглощение и транслокацию HMs растением в различные части растения. До сих пор было сделано лишь несколько работ по фиторемедиации коноплей, посвященных концентрациям ТМ в различных частях растений, включая волокна. В них сообщалось, что ТМ поглощаются различными частями растений, и что для промышленного использования рекомендуется соблюдать осторожность (Linger et al., 2002; Angelova et al., 2004).

В исследованиях, проведенных на почвах Metaleurop Nord, было показано, что изученные части растений характеризуются разным поглощением Cd, Pb и Zn. Невозможно было утверждать, что одна часть растения накапливает наибольшее количество всех элементов. В то время как концентрации Cd, казалось, были самыми высокими в волокнах, концентрации Pb и Zn следовали тенденции листья>костра>>волокна. Все 6 сортов показали концентрации ТМ в волокнах намного ниже пределов токсичности OEKO-TEX для текстильных изделий, но у двух сортов — USO 31 и Bialobrezskie — концентрации свинца и кадмия в волокнах находились на уровне 0,59 мг/кг и 1,6 мг/кг, соответственно. Это позволяет предположить возможность возделывания промышленной конопли для текстильного производства на загрязненных ТМ землях.

Источник