Подать статью
Стать рецензентом
Том 281 Вып. 1
Страницы:
120-135
В печати

Поиск эффективных решений по восстановлению почвенно-растительного покрова на загрязненных территориях города Карабаш

Авторы:
В. А. Матвеева1
Д. О. Нагорнов2
Ю. М. Сальникова3
Об авторах
  • 1 — канд. техн. наук директор научного центра Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II ▪ Orcid
  • 2 — канд. техн. наук доцент Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II ▪ Orcid ▪ Scopus
  • 3 — инженер учебно-научной лаборатории Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II ▪ Orcid
Дата отправки:
2026-04-13
Дата принятия:
2026-06-25
Дата публикации онлайн:
2026-10-02

Аннотация

Деятельность предприятий цветной металлургии приводит к образованию в почвенном покрове близлежащих территорий устойчивых полиметаллических загрязнений, что при длительном негативном воздействии заканчивается деградацией почвенно-растительного покрова. С учетом масштабности проблемы проведена серия экспериментальных исследований по моделированию процесса произрастания растений на сильнозагрязненных тяжелыми металлами кислых почвах для поиска комплексного решения по восстановлению почвенно-растительного покрова. Эксперимент заключался в определении наиболее эффективных почвенных добавок для восстановления кислых почв Карабаша (Челябинская обл.), характеризующихся высоким уровнем загрязнения тяжелыми металлами. По результатам теоретических исследований в качестве почвоулучшающих добавок для эксперимента были выбраны известь, низинный торф, вермикулит, биочар и мелатонин. Представлены результаты лабораторных исследований состава и свойств почв до и после проведения эксперимента, а также результаты визуальной, количественной и химической оценки растительной биомассы. На основании экспериментальных исследований были определены наиболее эффективные почвенные добавки, которые позволяют не только снизить влияние тяжелых металлов на растения, но и повысить их фитомассу. Наилучшие результаты были получены при нейтрализации почвы известью, улучшении физико-механических свойств путем внесения вермикулита, повышении содержания органического вещества за счет низинного торфа и добавлении таких почвоулучшающих добавок широкого спектра действия, как биочар и мелатонин. Комплексное использование почвенных добавок позволило нейтрализовать сильнокислые почвы до pH 6,6-7,5, снизить концентрацию подвижной меди как основного поллютанта в четыре и более раз, а также создать устойчивую корневую систему и здоровую наземную часть растений.

Область исследования:
Геотехнология и инженерная геология
Ключевые слова:
ремедиация почвенно-растительный покров кислые почвы тяжелые металлы почвенные добавки известкование биочар мелатонин низинный торф вермикулит
Финансирование:

Работа выполнена в рамках Государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации «Исследование процессов комплексного освоения недр Земли и глубокой переработки георесурсов» (FSRW-2026-0003).

Перейти к тому 281

Литература

  1. Копцик Г.Н. Современные подходы к ремедиации почв, загрязненных тяжелыми металлами (обзор литературы) // Почвоведение. 2014. № 7. С. 851-868. DOI: 10.7868/S0032180X14070077
  2. Barsova N., Yakimenko O., Tolpeshta I., Motuzova G. Current state and dynamics of heavy metal soil pollution in Russian Federation – A review // Environmental Pollution. 2019. Vol. 249. P. 200-207. DOI: 10.1016/j.envpol.2019.03.020
  3. Чукаева М.А., Кошенкова А.А., Малыгин Н.А. и др. Биогеохимическая оценка загрязнения тяжелыми металлами почвенно-растительного покрова Канонерского острова // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2025. Т. 80. № 1. С. 170-184. DOI: 10.55959/MSU0579-9414.5.80.1.13
  4. 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
  5. Баркан В.Ш., Лянгузова И.В. Содержание тяжелых металлов в доминантных видах мхов как индикатор аэротехногенной нагрузки // Экология. 2018. № 2. С. 119-126. DOI: 10.7868/S0367059718020051
  6. Юркевич Н.В., Ельцов И.Н., Гуреев В.Н. и др. Техногенное воздействие на окружающую среду в Российской Арктике на примере Норильского промышленного района // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332. № 12. С. 230-249. DOI: 10.18799/24131830/2021/12/3207
  7. Рыкова Т.В. Лесоводственно-экологическая оценка устойчивости сосновых экосистем к загрязнению среды тяжелыми металлами: Автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. М.: Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства, 2024. 16 с.
  8. 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
  9. Шабанов М.В., Маричев М.С. Геохимические аномалии тяжелых металлов в почвах природных и антропогенных ландшафтов (на примере Красноуральского промузла) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. № 6. С. 230-239. DOI: 10.18799/24131830/2022/6/3545
  10. Петухов А.С., Кремлева Т.А., Левчук Е.Д. и др. Накопление тяжелых металлов в почвах и листьях березы повислой (Betula pendula) в условиях загрязнения городской среды // Теоретическая и прикладная экология. 2025. № 1. С. 83-91. DOI: 10.25750/1995-4301-2024-4-083-091
  11. Хохряков А.В, Студенок Г.А., Фролов С.Г., Рыбников П.А. Территориальный эколого-технологический подход к обращению с объектами накопленного вреда окружающей среде как структурообразующий элемент системы обеспечения техносферной безопасности горнопромышленных регионов // Известия Уральского государственного горного университета. 2024. Вып. 2 (74). С. 132-141. DOI: 10.21440/2307-2091-2024-2-132-141
  12. Нуреев Р.Р., Пашкевич М.А., Харько П.А. Оценка воздействия отходов обогащения медных руд на поверхностные и подземные воды // Геология и геофизика Юга России. 2022. Т. 12. № 4. С. 169-179. DOI: 10.46698/VNC.2022.37.95.013
  13. Пашкевич М.А., Алексеенко А.В., Нуреев Р.Р. Формирование экологического ущерба при складировании сульфидсодержащих отходов обогащения полезных ископаемых // Записки Горного института. 2023. Т. 260. С. 155-167. DOI: 10.31897/PMI.2023.32
  14. Залесов С.В., Бачурина А.В., Бачурина С.В. Состояние лесных насаждений, подверженных влиянию промышленных поллютантов ЗАО «Карабашмедь», и реакция их компонентов на проведение рубок обновления. Екатеринбург: Уральский государственный лесотехнический университет, 2017. 276 с.
  15. Сальникова Ю.М., Стрелкова Ю.Ю. Поиск эффективных решений по восстановлению растительного покрова на загрязненных почвах города Карабаш // Геология в развивающемся мире: Сборник научных трудов по материалам XVII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, 10-12 апреля 2024, Пермь, Россия. Пермь: Пермский государственный национальный исследовательский университет, 2024. С. 586-590.
  16. Горбунова В.Д., Менщиков С.Л. Макроэлементный состав листьев березы повислой (Betula pendula Roth) в градиенте аэротехногенного загрязнения АО «Карабашмедь» // Лесной вестник. 2023. № 5. С. 170-178. DOI: 10.18698/2542-1468-2023-5-170-178
  17. Окорков В.В. К теории химической мелиорации кислых почв // Агрохимия. 2019. № 9. С. 3-17. DOI: 10.1134/S0002188119090096
  18. Sánchez-Castro I., Molina L., Prieto-Fernández M.-Á., Segura A. Past, present and future trends in the remediation of heavy-metal contaminated soil – Remediation techniques applied in real soil-contamination events // Heliyon. 2023. Vol. 9. Iss. 6. № e16692. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e16692
  19. Qayyum S., Khan I., Ke Meng et al. A review on remediation technologies for heavy metals contaminated soil // Central Asian Journal of Environmental Science and Technology Innovation. 2020. Vol. 1. P. 21-29. DOI: 10.22034/CAJESTI.2020.01.03
  20. Wei Liu, Chenchen Zhao, Yanli Yuan et al. Physicochemical Properties, Metal Availability, and Bacterial Community Structure in Cadmium-Contaminated Soil Immobilized by Nano-Montmorillonite // Frontiers in Environmental Science. 2022. Vol. 10. № 908819. DOI: 10.3389/fenvs.2022.908819
  21. Рудзиш Э., Петрова Т.А. Оценка применимости осадка сточных вод в качестве добавки к почве для рекультивации земель, образованных при добыче полезных ископаемых // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 10-2. С. 127-134. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_102_0_127
  22. Smirnov Yu.D., Suchkov D.V., Danilov A.S., Goryunova T.V. Artificial soils for restoration of disturbed land productivity // Eurasian Mining. 2021. № 2. P. 92-96. DOI: 10.17580/em.2021.02.19
  23. Pukalchik M., Mercl F., Terekhova V., Tlustoš P. Biochar, wood ash and humic substances mitigating trace elements stress in contaminated sandy loam soil: Evidence from an integrative approach // Chemosphere. 2018. Vol. 203. P. 228-238. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2018.03.181
  24. Menhas S., Xijia Yang, Hayat K. et al. Pleiotropic melatonin-mediated responses on growth and cadmium phytoextraction of Brassica napus: A bioecological trial for enhancing phytoremediation of soil cadmium // Journal of Hazardous Materials. 2023. Vol. 457. № 131862. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2023.131862
  25. Бондаренко Н.А., Степанов А.Ф., Прохорова Н.А. Партерные газоны для Сибири // Вестник Омского государственного аграрного университета. 2016. № 1 (21). С. 15-21.
  26. Тимошкин О.А., Тимошкина О.Ю., Тимощук Е.В. Оценка травосмесей газонного типа в условиях лесостепи Среднего Поволжья // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2021. Т. 22. № 5. С. 706-714. DOI: 10.30766/2072-9081.2021.22.5.706-714
  27. Lu-Lu He, Dao-You Huang, Quan Zhang et al. Meta-analysis of the effects of liming on soil pH and cadmium accumulation in crops // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2021. Vol. 223. № 112621. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2021.112621
  28. Петрова А.Г., Слуковская М.В., Мосендз И.А. и др. Оценка эффективности вермикулит-лизардитовых материалов для снижения подвижности потенциально токсичных металлов в торфяной почве // Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. Апатиты: Геологический институт КНЦ РАН, 2022. № 19. С. 290-295. DOI: 10.31241/FNS.2022.19.053
  29. Parmar S., Singh V., Sharma V.K. et al. Effect of Vermiculite Soil Amendment on Immobilization of Selected Heavy Metals of Rhizospheric Zone of Maize // Communications in Soil Science and Plant Analysis. 2022. Vol. 53. Iss. 3. P. 384-395. DOI: 10.1080/00103624.2021.2017444
  30. Михайлов А.В., Пиирайнен В.Ю., Боброва Е.М., Смирнов А.И. Анализ перспектив использования торфяных почвоулучшителей для рекультивации нарушенных земель // Горная промышленность. 2025. № 2. С. 124-130. DOI: 10.30686/1609-9192-2025-2-124-130
  31. Кирдей Т.А. Влияние гумусовых кислот низинного торфа на ремедиационные свойства растений пшеницы при комплексном загрязнении тяжелыми металлами // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021. Т. 11. № 2. С. 228-235. DOI: 10.21285/2227-2925-2021-11-2-228-235
  32. Sijia Deng, Xinwei Lu, Xiuduan Chen et al. Research on biochar remediation of heavy metal contaminated soil based on CiteSpace visual analysis // Clean Technologies and Environmental Policy. 2024. Vol. 26. Iss. 9. P. 2801-2817. DOI: 10.1007/s10098-024-02767-5
  33. Yining Gao, Pan Wu, Paramsothy Jeyakumar et al. Biochar as a potential strategy for remediation of contaminated mining soils: Mechanisms, applications, and future perspectives // Journal of Environmental Management. 2022. Vol. 313. № 114973. DOI: 10.1016/j.jenvman.2022.114973
  34. Iqbal N., Tanzeem-ul-Haq H.S., Gull-e-Faran et al. Soil Amendments and Foliar Melatonin Reduced Pb Uptake, and Oxidative Stress, and Improved Spinach Quality in Pb-Contaminated Soil // Plants. 2023. Vol. 12. Iss. 9. № 1829. DOI: 10.3390/plants12091829
  35. Xie Zhiming, Ghafoor A, Munir M. et al. Reclaiming multi-contaminated soil: melatonin alleviates cadmium and microplastic toxicity to restore rice growth and yield // RSC Advances. 2026. Vol. 16. Iss. 10. P. 8558-8572. DOI: 10.1039/d5ra10106a
  36. Meng Na, Chenyang Zhang, Shangqi Xu et al. Melatonin application enhances the remediation of cadmium-contaminated soils by Cinnamomum camphora // Science of The Total Environment. 2025. Vol. 968. № 178912. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2025.178912
  37. Fayuan Wang, Shuqi Zhang, Peng Cheng et al. Effects of Soil Amendments on Heavy Metal Immobilization and Accumulation by Maize Grown in a Multiple-Metal-Contaminated Soil and Their Potential for Safe Crop Production // Toxics. 2020. Vol. 8. Iss. 4. № 102. DOI: 10.3390/toxics8040102
  38. Sánchez N., Merbach I., Drabesch S. et al. Bioavailability and phyto-extractability of metals in a peat-amended agricultural soil under climate stress // Journal of Environmental Management. 2025. Vol. 394. № 127167. DOI: 10.1016/j.jenvman.2025.127167
  39. Xinyi Nie, Xianhuai Huang, Man Li et al. Advances in Soil Amendments for Remediation of Heavy Metal-Contaminated Soils: Mechanisms, Impact, and Future Prospects // Toxics. 2024. Vol. 12. Iss. 12. № 872. DOI: 10.3390/toxics12120872
  40. Кременецкая И.П., Слуковская М.В., Иванова Л.А. и др. Агрохимическая оценка влияния вермикулита на снижение подвижности ионов аммония // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство. 2025. Т. 20. № 4. С. 606-617. DOI: 10.22363/2312-797X-2025-20-4-606-617
  41. Данилова Е.Д., Злобин И.Е., Ефимова М.В. Кратковременная предобработка мелатонином повышает устойчивость растений ячменя к последующему действию кадмия // Физиология растений. 2023. Т. 70. № 5. С. 484-493. DOI: 10.31857/S0015330323600225
  42. Холодова В.П., Васильев С.В., Ефимова М.В. и др. Экзогенный мелатонин защищает растения рапса от токсического действия избытка меди // Физиология растений. 2018. Т. 65. № 6. С. 463-471. DOI: 10.1134/S0015330318060088
  43. Moustafa-Farag M., Elkelish A., Dafea M. et al. Role of Melatonin in Plant Tolerance to Soil Stressors: Salinity, pH and Heavy Metals // Molecules. 2020. Vol. 25. Iss. 22. № 5359. DOI: 10.3390/molecules25225359
  44. Дикарев А.В., Дикарев В.Г., Дикарева Н.С. Исследование продуктивности, морфометрических и физиолого-биохимических показателей контрастных по устойчивости к свинцу сортов ярового двурядного ячменя // Агрохимия. 2019. № 10. С. 72-84.
  45. Петрова Т.А., Рудзиш Э. Метод оценки эффективности мелиорантов при рекультивации нарушенных земель // Вестник Евразийской науки. 2021. Т. 13. № 6. 12 с.
  46. Скугорева С.Г., Фокина А.И., Домрачева Л.И. Токсичность тяжелых металлов для растений ячменя, почвенной и ризосферной микрофлоры // Теоретическая и прикладная экология. 2016. № 2. С. 32-45.
  47. Чукаева М.А., Петров Д.С., Малыгин Н.А. Использование белокрыльника болотного в условиях Севера для фиторемедиации промышленных сточных вод от металлов на примере АО «Карельский окатыш» // Арктика: экология и экономика. 2025. Т. 15. № 3. С. 116-126. DOI: 10.25283/2223-4594-2025-3-116-126
  48. Flávio José Rodrigues Cruz, Raphael Leone da Cruz Ferreira, Susana Silva Conceição et al. Copper Toxicity in Plants: Nutritional, Physiological, and Biochemical Aspects // Advances in Plant Defense Mechanisms. IntechOpen, 2022. DOI: 10.5772/intechopen.105212

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
Статистическое моделирование миграции металлов в почвах нефтегазоконденсатных месторождений севера Западной Сибири
2026 А. Ю. Опекунов, М. Г. Опекунова, С. Ю. Кукушкин
Использование отходов производства для рекультивации кислых, загрязненных тяжелыми металлами почв арктических территорий
2026 М. А. Чукаева, Я. В. Пухальский
Разработка эффективных техногенных почвогрунтов путем оптимизации состава промышленных отходов и осадков сточных вод
2026 Т. К. Иванова, Е. А. Красавцева
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
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