Подать статью
Стать рецензентом
EN
Том 281 Вып. 1
Страницы:
1-13
В печати
Научная статья
Геотехнология и инженерная геология

Использование отходов производства для рекультивации кислых, загрязненных тяжелыми металлами почв арктических территорий

Авторы:
М. А. Чукаева1
Я. В. Пухальский2
Об авторах
  • 1 — канд. техн. наук старший научный сотрудник Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II ▪ Orcid
  • 2 — научный сотрудник НОЦ инновационного растениеводства «Зимний сад» Ленинградский государственный университет им. А.С.Пушкина ▪ Orcid
Дата отправки:
2026-04-09
Дата принятия:
2026-06-25
Дата публикации онлайн:
2026-09-02

Аннотация

В работе изучено влияние мелиорантов на основе отходов производства на эффективность фиторемедиации нарушенных земель. C этой целью в техногенных пустошах Арктического региона были отобраны поверхностные пробы почв, которые отличались кислой реакцией среды, полиметаллическим загрязнением и тяжелым физико-механическим составом. Для их нейтрализации использовалась известь и отходы производства: металлургический шлак, зола от целлюлозно-бумажного комбината (ЦБК) и зола от сжигания альтернативного топлива на основе твердых коммунальных отходов (ТКО). Для оценки эффективности нейтрализации и детоксикации почв в результате внесения различных доз мелиорантов определяли pH водной и солевой вытяжек исходной почвы и полученных почвосмесей и содержание в них подвижных и водорастворимых форм тяжелых металлов. Для интегральной оценки пригодности почвосмесей для фиторемедиации проводился вегетационный эксперимент с выращиванием горчицы сарептской (Brassica juncea), последующей оценкой биометрических показателей ее наземной биомассы и определением интенсивности аккумуляции тяжелых металлов побегами и корнями растений. Горчица проявила высокую толерантность к полиметаллическому загрязнению, хорошую всхожесть и выживаемость. Выявлено, что основным механизмом снижения опасности загрязненных почв является фитостабилизация. Установлен высокий потенциал изученных отходов производства в сравнении с традиционным мелиорантом для нейтрализации кислых почв, загрязненных тяжелыми металлами. Отмечено снижение кислотности почв, улучшение их физико-механических свойств и элементного состава. Для получения продуктивных почвосмесей экспериментально установлены диапазоны доз внесения изученных отходов производства в кислые почвы, загрязненные тяжелыми металлами, а также длительность периода обработки: 16-33 г/кг шлака с предварительной нейтрализацией за 8 недель; 7-14 г/кг золы ТКО и 20-39 г/кг золы ЦБК с предварительной нейтрализацией за 3-4 недели. В дальнейшем предполагается изучение влияния дополнительного внесения в загрязненные почвы гуминовых и фульвокислот.

Область исследования:
Геотехнология и инженерная геология
Ключевые слова:
фиторемедиация фитотоксичность кислая почва тяжелые металлы горчица сарептская (Brassica juncea) отходы производства шлак зола Арктическая зона
Финансирование:

Работа выполнена в рамках Государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ (FSRW-2024-0005 «Новые подходы к проведению экологического мониторинга арктических экосистем, подверженных влиянию объектов минерально-сырьевого комплекса, и разработка технологий их комплексного восстановления»).

Перейти к тому 281

Литература

  1. Лебедев Я.О., Кобец Д.А., Мельниченко Т.Н. Оценка геохимического состояния почв Арктической зоны (с.п. Хатанга, Красноярский край) // Вестник Евразийской науки. 2025. Т. 17. № 4. № 28NZVN425.
  2. Пономарев А.Б., Захаров А.В., Татьянников Д.А., Шаламова Е.А. Геотехнический мониторинг в условиях городского строительства // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2023. № 5. С. 17-22.
  3. Никитин Д.А. Биологическая активность почв и почвоподобных тел Западной части Арктической зоны Российской Федерации // Почвоведение. 2025. № 12. С. 1692-1706. DOI 10.7868/S3034561825120049
  4. Lipina S., Zaikov K., Lipina A. et al. Roadmaps of Environmental Safety of Promising Coal Deposits in Far North Regions // International Journal of Engineering, Transactions C: Aspects. 2026. Vol. 39. Iss. 3. Р. 576-584. DOI: 10.5829/ije.2026.39.03c.02
  5. Соколов Ю.И. Арктика: к проблеме накопленного экологического ущерба // Арктика: экология и экономика. 2013. № 2 (10). С. 18-27.
  6. Шевчук А.В., Шумихин О.В. Эколого-экономические аспекты ликвидации накопленного экологического ущерба в Арктике // Вестник Московского университета. Серия 6. Экономика. 2019. № 4. С. 95-106.
  7. Данилов А.С., Кремчеев Э.А., Лозовая А.С., Гайдак В.О. Мониторинг загрязнения почв Мончегорска: причины и последствия // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2025. № 9. С. 53-66. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_9_0_53
  8. Иванова Л.А., Слуковская М.В., Красавцева Е.А. Оценка эффективности использования осадка сточных вод для рекультивации нарушенных территорий в Кольской субарктике (на примере песчаного карьера) // Записки Горного института. 2024. Т. 267. С. 444-452.
  9. Быкова М.В., Малюхин Д.М. Оценка потенциала техногенных почвогрунтов на основе осадка сточных вод для рекультивации нарушенных земель горнодобывающей промышленности // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2025. № 9. С. 36-52. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_9_0_36
  10. Пухальский Я.В., Воробьев Н.И., Лоскутов С.И. и др. Нейросетевой когнитивный анализ аккумуляции тяжелых металлов растениями бархатцы // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2024. Т. 515. № 2. С. 304-314. DOI: 10.31857/S2686739724040161
  11. Слуковская М.В., Кременецкая И.П., Мосендз И.А. и др. Ремедиация антропогенно-нарушенных территорий с использованием серпентинсодержащих отходов // Труды Кольского научного центра РАН. 2018. Т. 9. № 6. С. 45-51. DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.PRIL.45-51
  12. Вараксин Г.С., Кузнецова Г.В., Евграфова С.Ю., Шапченкова О.А. Опыт биологической рекультивации техногенных ландшафтов в Норильском промышленном районе // Сибирский экологический журнал. 2014. № 6. С. 1039-1047.
  13. Копцик Г.Н., Копцик С.В., Смирнова И.Е. Альтернативные технологии ремедиации техногенных пустошей в Кольской Субарктике // Почвоведение. 2016. № 11. С. 1375-1391. DOI: 10.7868/S0032180X16090082
  14. Коротков В.Н., Копцик Г.Н., Смирнова И.Е., Копцик С.В. Восстановление растительности на техногенных пустошах в окрестностях Мончегорска (Мурманская область, Россия) // Russian Journal of Ecosystem Ecology. 2019. Т. 4 (1). 18 p. DOI: 10.21685/2500-0578-2019-1-4
  15. Naz M., Zhicong Dai, Hussain S. et al. The soil pH and heavy metals revealed their impact on soil microbial community // Journal of Environmental Management. 2022. Vol. 321. № 115770. DOI: 10.1016/j.jenvman.2022.115770
  16. Bykowa E., Banikevich T. Relationship Between the Integral Indicator of Soil Quality and the Cadastral Value of Agricultural Lands // Land. 2025. Vol. 14. Iss. 5. № 941. DOI: 10.3390/land14050941
  17. Wenyika P., Enesi R.O., Gorim L.Yu., Dyck M. Effects of liming on soil physical and chemical properties in Europe and North America: A review // Agrosystems, Geosciences and Environment. 2025. Vol. 8. Iss. 3. № e70175. DOI: 10.1002/agg2.70175
  18. Uwiringiyimana E., Hong-wei Lai, Ni Ni et al. Comparative efficacy of alkaline slag, biomass ash, and biochar application for the amelioration of different acidic soils // Plant and Soil. 2024. Vol. 504. Iss. 1-2. Р. 47-61. DOI: 10.1007/s11104-024-06678-8
  19. Матвеева В.А., Лукьянова А.В. Оценка эффективности использования флюсового известняка Сокольско-Ситовского месторождения в качестве мелиоранта для нейтрализации кислых почв // Геология и геофизика Юга России. 2023. Т. 13. № 3. С. 153-166. DOI: 10.46698/VNC.2023.26.57.012
  20. Vilasini P.P., Thangasamy L., Balu S., Achyutha Kumar Reddy M. Utilization of pond ash and lime kiln dust for the amelioration of expansive soil subgrade // Progress in Engineering Science. 2025. Vol. 2. Iss. 3. № 100113. DOI: 10.1016/j.pes.2025.100113
  21. Ковшов С.В. Влияние биогумуса на основе отходов птицеводства на физико-химические свойства дерново-подзолистых почв и выращиваемых растений // Устойчивое развитие горных территорий. 2023. Т. 15. № 2 (56). С. 326-337. DOI: 10.21177/1998-4502-2023-15-2-326-337
  22. Povarov V.G., Cheremisina O.V., Alferova D.A. Determination of Energy Interaction Parameters for the UNIFAC Model Based on Solvent Activity Coefficients in Benzene–D2EHPA and Toluene–D2EHPA Systems // Chemistry. 2026. Vol. 8. Iss. 1. № 2. DOI: 10.3390/chemistry8010002
  23. Титова К.О., Петрушкова А.И., Юдина Н.А. Комплексный анализ и сравнение современных технологий утилизации отходов с получением энергии в России // Учет и контроль. 2025. Т. 3. № 12. С. 155-168. DOI: 10.36871/u.i.k.2025.12.03.017
  24. Дука А.А., Пашкевич М.А., Сверчков И.П. Влияние совместной термической утилизации углесодержащих и сельскохозяйственных отходов на плавкость золы // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2025. № 9. С. 67-85. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_9_0_67
  25. Sverchkov I., Chukaeva M., Matveeva V. Influence of preparation and combustion parameters of coal-water slurries on gas emission chemistry // Environmental Science and Pollution Research. 2022. Vol. 29. Iss. 29. Р. 44042-44053. DOI: 10.1007/s11356-022-19038-9
  26. Xiaoe Yang, Ying Feng, Zhenli He, Stoffella P.J. Molecular mechanisms of heavy metal hyperaccumulation and phytoremediation // Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2005. Vol. 18. Iss. 4. Р. 339-353. DOI: 10.1016/j.jtemb.2005.02.007
  27. Espada J.J., Rodríguez R., Delgado A. et al. Assessing Environmental Sustainability of Phytoremediation to Remove Copper from Contaminated Soils // Sustainability. 2024. Vol. 16. Iss. 6. № 2441. DOI: 10.3390/su16062441
  28. Холопцева Е.С., Казнина Н.М., Батова Ю.В., Титов А.Ф. Физиолого-биохимические показатели растений горчицы сарептской при раздельном и одновременном действии избытка цинка и низкой температуры // Труды Карельского научного центра РАН. 2025. № 3. С. 32-42. DOI: 10.17076/eb2079
  29. Rahman L., Whitelaw-Weckert M.A., Orchard B. Consecutive applications of brassica green manures and seed meal enhances suppression of Meloidogyne javanica and increases yield of Vitis vinifera cv Semillon // Applied Soil Ecology. 2011. Vol. 47. Iss. 3. P. 195-203. DOI: 10.1016/j.apsoil.2010.12.006
  30. Bortoloti G.A., Baron D. Phytoremediation of toxic heavy metals by Brassica plants: A biochemical and physiological approach // Environmental Advances. 2022. Vol. 8. № 100204. DOI: 10.1016/j.envadv.2022.100204
  31. Haribabu T.E., Latha S., Lavanya G. et al. Phytoextraction of Heavy Metals: Assessing the Potential of Brassica juncea in Heavy Metals (Copper and Cadmium) from Contaminated Soils // Asian Journal of Chemistry. 2024. Vol. 36. №. 12. P. 2961-2966. DOI: 10.14233/ajchem.2024.32542
  32. Aryal M. Phytoremediation strategies for mitigating environmental toxicants // Heliyon. 2024. Vol. 10. Iss. 19. № e38683. DOI: 10.1016/j.heliyon.2024.e38683
  33. Jouichat H., Khiari L., Gallichand J., Ismail M. Modeling temporal variation of soil acidity after the application of liming materials // Soil and Tillage Research. 2024. Vol. 240. № 106050. DOI: 10.1016/j.still.2024.106050
  34. Чукаева М.А., Матвеева В.А. Заявка на изобретение № 2026105903 РФ. Состав для рекультивации кислых почв, загрязненных тяжелыми металлами. Заявл. 05.03.2026.
  35. Page V., Feller U. Heavy Metals in Crop Plants: Transport and Redistribution Processes on the Whole Plant Level // Agronomy. 2015. Vol. 5. Iss. 3. P. 447-463. DOI: 10.3390/agronomy5030447
  36. Xinyang Li, Jiawen Zhou, Tong Zhou et al. Potential mobilization of cadmium and zinc in soils spiked with smithsonite and sphalerite under different water management regimes // Journal of Environmental Management. 2022. Vol. 324. № 116336. DOI: 10.1016/j.jenvman.2022.116336
Статистика
Просмотр аннотаций
0
Просмотр полного текста
0
Процитировано
Scopus:
0
Crossref:
0
Меню статьи