Подать статью
Стать рецензентом
EN
Том 281 Вып. 1
Страницы:
145-157
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
285
Просмотр полного текста
46
Процитировано
Scopus:
0
Crossref:
0
Меню статьи

Похожие статьи

Разработка подхода к комплексной оценке состояния нарушенных земель горными работами
2026 А. В. Резник, Н. А. Немова, Д. А. Новиков, Е. Ю. Зарубина, В. Л. Гаврилов, А. А. Колесников, Н. С. Косарев
Комбинированный метод восстановления загрязненных территорий нефтяного комплекса на основе электрохимической обработки с созданием геохимического барьера
2026 Н. С. Шулаев, В. В. Пряничникова, Р. Р. Кадыров
Кадастровый учет техногенных минеральных образований в России: генезис и проблемы развития
2026 В. В. Юрак, М. Н. Игнатьева, Б. В. Французов
Применение материала из бедных вермикулит-серпентиновых руд для рекультивации городских почв и агропочв в Арктической зоне России
2026 И. П. Кременецкая, А. Б. Хвостова, Н. В. Салтан, С. В. Дрогобужская, М. В. Слуковская, Т. К. Иванова, А. Г. Петрова, А. И. Новиков
Перспективы использования отходов содового производства в различных отраслях
2026 О. С. Кудряшова, Н. В. Митракова
Комплексная ресурсно-экологическая оценка возможности утилизации техногенных отходов
2026 Е. В. Колодежная, И. В. Шадрунова, О. Е. Горлова, Н. Н. Орехова