Методи покращення екологічного стану хімічно забрудненої системи ґрунт-рослина за впливу мілітарно-техногенних факторів на агроценози

Валентина Самохвалова, Олександр Вінюков, Ольга Бондарева, Віктор Зуза
Отримано: 20.03.2025 Доопрацьовано: 22.07.2025 Прийнято: 27.08.2025
Взято з Том 28, № 9, 2025 Сторінки: 9-23
Завантажити статтю Читати статтю

Анотація

Мета роботи – дослідити ефективність нових методів ремедіації in situ забруднених ґрунтів при комплексних мілітарно-техногенних впливах на систему ґрунт-рослина в зонах атмотехногенних викидів об’єкту виробництва електричної та теплової енергії (на прикладі ТОВ «ДТЕК Курахівська ТЕС» Донецької області). Використано системний підхід із залученням комплексу універсальних загальнонаукових методів; методів польових і чинних методів хіміко-аналітичних досліджень ґрунтів і тест-рослин агроценозів із визначенням показників елементного статусу системи ґрунт-рослина, індикаторних показників якості рослин за впливу хімічного забруднення та мілітарного впливу; використанням розроблених методів хімічної і біологічної ремедіації системи ґрунт-рослина; застосуванням камеральних методів статистичної обробки отриманих даних. Отримано нові знання з контролю хімічного забруднення ґрунтів і системи ґрунт-рослина за умов комплексного впливу мілітарного фактору і хімічного забруднення в зонах атмотехногенних викидів об’єкту виробництва електричної та теплової енергії. Отримано нові дані з аналізу ефективності використання розроблених інноваційних методів хімічної та біологічної ремедіації забруднених ґрунтів за нових умов мілітарно-техногенних впливів. Встановлено пріоритетне забруднення системи ґрунт-рослина рухомими формами сполук свинцю (Pb), кадмію (Cd), цинку (Zn), міді (Cu) та нікелю (Ni) за вибухів снарядів і ракет. Встановлено перевищення нормативних значень вмісту металів-токсикантів Cd, Pb, Cu у зерні та вегетативній масі тест-рослин Hordeum vulgare і Triticum aestivum L. Визначено переваги використання нового синтезованого хелатно-гуматного препарату Смарагд та біопрепарату Гаупсин БТ для ефективного поліпшення екологічного стану забрудненої системи ґрунт-рослина. Результати досліджень є підставою для подальшого впровадження розроблених методів у господарствах різних форм господарювання для відновлення здоров’я ґрунтів за умов мілітарно-техногенних впливів на ґрунтовий покрив, систему ґрунт-рослина; за проведення заходів ремедіації та екологічної реабілітації хімічно забруднених ґрунтів для покращення екологічного стану ґрунтів і мінімізації впливів хімічного забруднення і мілітарного фактору; у науково-дослідній практиці − для розробки методів і технологій ремедіації та екологічної реабілітації хімічно деградованих ґрунтів територій забруднення; контролю деградації за хімічного забруднення ґрунтів, сприяння забезпеченню продовольчої та екологічної безпеки

Ключові слова

ґрунт; хімічне забруднення; важкі метали; мілітарно-техногенні впливи; методи відновлення ґрунту

  1. Addendum No. 122-12/805 “On Appendix to the Medical and Biological Requirements and Sanitary Standards for the Quality of Food Raw Materials and Food Products”. (1991, November). Retrieved from https://zakononline. ua/documents/show/154506___154506.
  2. Baliuk, S.A., Kucher, A.V., & Plisko, I.V. (Ed.) (2024). Conceptual approaches to the restoration of soils damaged by the armed aggression. Kyiv: Agrarna Nauka. doi: 10.31073/978-966-540-604-4.
  3. Biliavska, L., Iutynska, G., Loboda, M., Ropotilov, B., & Skrotskyi, S. (2024). Diagnostics and bioremediation of soils affected by military operations in Ukraine. Biological Systems: Theory and Innovation, 15(3), 6778. doi: 10.31548/biologiya/3.2024.67.
  4. Cavazzoli, S., Selonen, V., Rantalainen, A.-L., Sinkkonen, A., Romantschuk, M., & Squartini, A. (2022). Natural additives contribute to hydrocarbon and heavy metal co-contaminated soil remediation. Environmental Pollution, 307, article number 119569. doi: 10.1016/j.envpol.2022.119569.
  5. Cavazzoli, S., Squartini, A., Sinkkonen, A., Romantschuk, M., Rantalainen, A. L., Selonen, V., & Roslund, M.I. (2023). Nutritional additives dominance in driving the bacterial communities succession and bioremediation of hydrocarbon and heavy metal contaminated soil microcosms. Microbiological Research, 270, article number 127343. doi: 10.1016/j.micres.2023.127343.
  6. Chaika, T., & Korotkova, I. (2023). Directions and reproduction soil fertility technologies in the post-war period in Ukraine. Agrobiology, 1, 142-156. doi: 10.33245/2310-9270-2023-179-1-142-156.
  7. Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/ show/995_030#Text.
  8. Dospekhov, B.A. (1985). Methodology of field experience. Agropromizdat.
  9. DSTU 3768:2019. (2019). Wheat. Specifications. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/docpage.html?id_doc=82765.
  10. DSTU 4287:2004. (2005). Soil quality. Sampling. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/ doc-page?id_doc=54569.
  11. DSTU 4770.1:2007. (2009). Soil quality. Determination of manganese mobile compounds content in soil in buffered ammonium-acetate extract with pH 4,8 by atomic-absorption spectrophotometry. Retrieved from https://online. budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=58849.
  12. DSTU 7607:2014. (2014). Soil quality. Determination of the content of mobile cadmium compounds in a onenormal hydrochloric acid extract by atomic absorption spectrophotometry. Retrieved from https://zakon.rada.gov. ua/rada/show/v1485731-14#Text.
  13. DSTU 7670:2014. (2015). Raw materials and food-stuffs. Preparation of samples. Mineralization for determination of toxic elements. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=85544.
  14. DSTU 7831:2015. (2016). Soil quality. Determination of copper mobile compounds content in normal solution of hydrochloric acid extract of by atomic-absorption spectrophotometry. Retrieved from https://online.budstandart. com/ua/catalog/doc-page?id_doc=62712.
  15. DSTU 7832:2015. (2016). Soil quality. Determination of lead mobile compounds content in normal solution of hydrochloric acid extract of by atomic-absorption spectrophotometry. Retrieved from https://online.budstandart. com/ua/catalog/doc-page?id_doc=62714.
  16. DSTU 7853:2015. (2016). Soil quality. Determination of zinc mobile compounds content in normal solution of hydrochloric acid extract of by atomic-absorption spectrophotometry. Retrieved from https://online.budstandart. com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=62735.
  17. DSTU ISO 10381-1:2004. (2006). Soil quality. Sampling. Part 1. Guidelines for the design of sampling programs (ISO 10381-1:2002, IDT). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=58984.
  18. DSTU ISO 10381-2:2004. (2006). Soil quality. Sampling. Part 2. Guidance on sampling methods (ISO 10381-2:2002, IDT). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=58855.
  19. DSTU ISO 10381-5:2009. (2011). Soil quality. Sampling. Part 5. Guidelines for the investigation of urban and industrial sites for soil contamination (ISO 10381-5:2005, IDT). With amendment. Retrieved from https://online. budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=77011.
  20. DSTU ISO 11047:2005. (2007). Soil quality. Determination of cadmium, chromium, cobalt, copper, lead, manganese, nickel and zinc in the extract obtained after soil treatment with aqua regia. Flame and electrothermal atomic absorption spectrometry methods. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_ doc=51731.
  21. DSTU 3769-98. (1998). Barley. Specifications. With amendment (IPS No. 6-99). Retrieved from https://online. budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=72396.
  22. Fateyev, A.I., & Samokhvalova, V.L. (2019). Diagnostics of the chemical elements state of the soil-plant system. Kharkiv: KP “Miskdruk”.
  23. Fernández-Lopez, C., Temple, T., Persico, F., Coulon, F., & Ortega-Calvo, J.J. (2024). Remediation of soils polluted by military activities. In Soil remediation science and technology (pp. 161-190). Springer, Cham. doi: 10.1007/698_2023_1067.
  24. Galkin, M.B., Strashnova, I.V., & Andryushchenko, A.V. (2024). The use of microorganisms in bioremediation of soils contaminated as a result of hostilities. Microbiology and Biotechnology, 2(61), 28-55. doi: 10.18524/23074663.2024.2(61).310553.
  25. ISO 18400-102:2017. (2017). Soil Quality-Sampling. Part 102: Selection and application sampling techniques. Retrieved from https://www.iso.org/standard/62843.html.
  26. Korotkova, I.V., & Chaika, T.O. (2022). The role of humic preparations and their mixtures with mineral fertilizers in winter wheat growing technologies. Poltava: Publishing house of PP “Astraya”.
  27. Korsun, S.G. (2024). What is behind the buzzword bioremediation, or How BTU-CENTER biotechnologists developed methods for restoring soils damaged by military operations. Retrieved from https://latifundist.com/ blog/read/3060-shcho-kriyetsya-za-modnim-slovom-bioremediatsiya-abo-yak-biotehnologi-btu-tsentrrozroblyali-sposobi-vidnovlennya-gruntiv-porushenih-voyennimi-diyami.
  28. Korsun, S.G., Klymenko, I.I., Bolokhovskaya, V.A., & Bolokhovskiy, V.V. (2019). Influence of liming and biological preparations on the translocation of heavy metals in the soil-plant system for polluting ecotops of lead, cadmium, zinc. Agroecological Journal, 1, 29-35. doi: 10.33730/2077-4893.1.2019.163245.
  29. Kumar, M., et al. (2022) Mobilization of contaminants: Potential for soil remediation and unintended consequences.

  30. Science of the Total Environment, 839, article number 156373. doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.156373.

  31. Kurakhiv Thermal Power Plant. (2016). Retrieved from https://esu.com.ua/article-51781.
  32. Methods of soil and plant analysis. (1999). Kharkiv: National Center of Agricultural Sciences.
  33. Michael-Igolima, U., Abbey, S.J., & Ifelebuegu, A.O. (2022). A systematic review on the effectiveness of remediation methods for oil contaminated soils. Environmental Advances, 9, article number 100319. doi: 10.1016/j.envadv.2022.100319.
  34. Mu, Y., Zhang, C., Li, Y., Zhou,W., Li, Y., Zhao, G., & Su, P. (2024). Research progress on physical and chemical remediation methods for the removal of cadmium from soil. Separations, 11(10), article number 299. doi: 10.3390/separations11100299.
  35. Norrman, J., Söderqvist, T., Volchko, Y., Back, P.-E., Bohgard, D., Ringshagen, E., Svensson, H., Englöv, P., & Rosén, L. (2020). Enriching social and economic aspects in sustainability assessments of remediation strategies – Methods and implementation. Science of the Total Environment, 707, article number 136021. doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.136021.
  36. Patent for utility model No. 132724. (2019). Retrieved from https://sis.nipo.gov.ua/uk/search/detail/1281680/. [36] Patent for utility model No. 135145. (2019). Retrieved from https://sis.nipo.gov.ua/uk/search/detail/1365735/.
  37. Romantschuk, M., Lahti-Leikas, K., Kontro, M., Galitskaya, P., Talvenmäki, H., Simpanen S., Allen, J.A., & Sinkkonen, A. (2023). Bioremediation of contaminated soil and groundwater by in situ biostimulation. Frontiers in Microbiology, 14, article number 1258148. doi: 10.3389/fmicb.2023.1258148.
  38. Salam, M.M.A., Ruhui, W., Sinkkonen, A., Pappinen, A., & Pulkkinen, P. (2022). Effects of contaminated soil on the survival and growth performance of european (Populus tremula L.) and hybrid aspen (Populus tremula L. X Populus tremuloides Michx.) clones based on stand density. Plants, 11(15), article number 1970. doi: 10.3390/ plants11151970.
  39. Song, P.P., Xu, D., Yue, J.Y., Ma, Y.C., Dong, S.J., & Feng, J. (2022). Recent advances in soil remediation technology for heavy metal contaminated sites: A critical review. Science of the Total Environment, 838, article number 156417. doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.156417.
  40. State Ecological Inspectorate of Ukraine in Donetsk region. (2024). Retrieved from https://don.dei.gov.ua/ post/472.
  41. Wang, L., Rinklebe, J., Tack, F.M.G., & Hou, D. (2021). A review of green remediation strategies for heavy metal contaminated soil. Soil Use and Management, 37(4), 936-963. doi: 10.1111/sum.12717.
  42. Wu, Y.F., Li, X., Yu, L., Wang, T.Q., Wang, J.N., & Liu, T.T. (2022). Review of soil heavy metal pollution in China: Spatial distribution, primary sources, and remediation alternatives. Resources, Conservation and Recycling, 181, article number 106261 doi: 10.1016/j.resconrec.2022.106261.
  43. Zheng, W., Cui, T., & Li, H. (2022). Combined technologies for the remediation of soils contaminated by organic pollutants. A review. Environmental Chemistry Letters, 20, 2043-2062. doi: 10.1007/s10311-022-01407-y.
Samokhvalova, V., Vinyukov, O., Bondareva, O., & Zuza, V. (2025). Methods for improving the ecological state of a chemically contaminated soil-plant system under the influence of military-technogenic factors on agrocoenoses. Scientific Horizons, 28(9), 9-23. https://doi.org/10.48077/scihor9.2025.09