ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕЛОКРЫЛЬНИКА БОЛОТНОГО В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА ДЛЯ ФИТОРЕМЕДИАЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МЕТАЛЛОВ НА ПРИМЕРЕ АО «КАРЕЛЬСКИЙ ОКАТЫШ»

По результатам оценки работы фитоочистных сооружений предприятия АО «Карельский окатыш» установлена их недостаточная эффективность в отношении удаления основных металлов-загрязнителей (Fe, Mn и Ni). Среди растений, отобранных с фитоматов, выявлена способность к аккумуляции указанных металлов у сабельника болотного (Comarum palustre L.) и рогоза широколистного (Typha latifolia L.). Коэффициенты биоаккумуляции для них составили BAFFe = 5860, BAFMn = 13764, BAFNi = 1242 и BAFFe = 5150, BAFMn = 19587, BAFNi = 766 соответственно. Для повышения эффективности работы фитоочистных сооружений авторы предлагают увеличить биоразнообразие используемых растений за счет внедрения белокрыльника болотного (Calla palustris L.) как автохтонного для северных территорий вида. По результатам модельного эксперимента установлены высокий токсикологический порог и фиторемедиационный потенциал данного вида растений в отношении указанных металлов. При этом в абсолютном выражении белокрыльник болотный лучше всего аккумулировал Fe, в относительном — Ni. По сравнению с контролем за четыре недели эксперимента концентрация Fe в тканях растения увеличилась на 1300 мг/кг сухого веса в растворе с концентрацией 5 мг/дм³. Концентрация Ni возросла более чем в 300 раз в растворе с концентрацией 0,5 мг/дм³.

1. Дмитриева Д. М., Чанышева А. Ф. Вклад добывающих компаний в устойчивое развитие минерально-сырьевой базы Арктического региона: новый подход к оценке и взаимодействию ключевых акторов // Север и рынок: формирование экон. порядка. — 2024. — Т. 27, № 2. — С. 71—87. — DOI: 10.37614/2220-802X.2.2024.84.006.

2. Romasheva N. V., Babenko M. A., Nikolaichuk L. A. Sustainable Development of the Russian Arctic Region: Environmental Problems and Ways to Solve Them. Mining Informational and Analytical Bull., 2022, vol. 10, no. 2, pp. 78—87. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_102_0_78.

3. Кашулин Н. А., Беккелунд А., Даувальтер В. А. Долговременные изменения химических параметров и цветение вредоносных водорослей в арктическом озере Имандра // Арктика: экология и экономика. — 2021. — Т. 11, № 3. — С. 327—340. — DOI: 10.25283/2223-4594-2021-3-327-340.

4. Matveeva V. A., Alekseenko A. V., Karthe D., Puzanov A. V. Manganese pollution in mining-influenced rivers and lakes: Current state and forecast under climate change in the Russian Arctic. Water, 2022, vol. 14, no. 7. DOI: 10.3390/w14071091.

5. Базова М. М., Кошевой Д. В. Оценка современного состояния качества вод Норильского промышленного района // Арктика: экология и экономика. — 2017. — № 3 (27). — С. 49—60. — DOI: 10.25283/2223-4594-2017-3-49-60.

6. Харько П. А., Данилов А. С. Оценка эффективности нейтрализации и очистки кислых вод от металлов золой при использовании альтернативного топлива из коммунальных отходов // Зап. Гор. ин-та. — 2024. — EDN: CGGRHJ.

7. Сверчков И. П., Поваров В. Г. Количественное определение форм серы в донных отложениях для экспресс-оценки влияния промышленных объектов на водные экосистемы // Зап. Гор. ин-та. — 2024. — Т. 267. — С. 372—380. — EDN: PUUADY.

Sverchkov I. P., Povarov V. G. Quantitative determination of sulfur forms in bottom sediments for rapid assessment of the industrial facilities impact on aquatic ecosystems. J. of Mining Institute, 2024, vol. 267, pp. 372—380. EDN: PUUADY. (In Russian).

8. Sun Y., Zhou S., Pan S.-Y., Zhu S., Yu Y., Zheng H. Performance evaluation and optimization of flocculation process for removing heavy metal. Chemical Engineering J., 2019, p. 123911. DOI: 10.1016/j.cej.2019.123911.

9. Зубкова О. С., Алексеев А. И., Залилова М. М. Исследования совместного применения углеродсодержащих и алюминий-содержащих соединений для очистки сточных вод // Изв. вузов. Химия и хим. технология. — 2020. — Т. 63 (4). — С. 86—91. — DOI: 10.6060/ivkkt.20206304.6131.

10. Chakraborty R., Asthana A., Singh A. K., Jain B., Susan A. B. H. Adsorption of heavy metal ions by various low-cost adsorbents: A review. Intern. J. of Environmental Analytical Chemistry, 2020, pp. 1—38. DOI: 10.1080/03067319.2020.1722811.

11. Антонинова Н. Ю., Собенин А. В., Усманов А. И., Шепель К. В. Оценка возможности использования отходов железо-магниевого производства для очистки сточных вод от тяжелых металлов (Cd2+, Zn2+, Co2+, Cu2+) // Зап. гор. ин-та. — 2023. — Т. 260. — С. 257—265. — DOI: 10.31897/PMI.2023.34.

12. Abdullah N., Yusof N., Lau W. J., Jaafar J., Ismail A. F. Recent trends of heavy metal removal from water/wastewater by membrane technologies. J. of Industrial and Engineering Chemistry, 2019, vol. 76, pp. 17—38. DOI: 10.1016/j.jiec.2019.03.029.

13. Qasem N. A. A., Mohammed R. H., Lawal D. U. Removal of heavy metal ions from wastewater: a comprehensive and critical review. Clean Water, 2021, vol. 4, pp. 1—15. DOI: 10.1038/s41545-021-00127-0.

14. Maarof H. I., Daud W. M. A. W., Aroua M. K. Recent trends in removal and recovery of heavy metals from wastewater by electrochemical technologies. Reviews in Chemical Engineering, 2017, vol. 33 (4), pp. 359—386. DOI: 10.1515/REVCE-2016-0021.

15. Опекунов А. Ю., Коршунова Д. В., Опекунова М. Г. и др. Анализ эффективности геохимических барьеров как основа применения природоподобных технологий очистки воды // Зап. Гор. ин-та. — 2024. — Т. 267. — С. 343—355. — EDN: KKNLQG.

16. Пашкевич М. А., Коротаева А. Э. Оценка эффективности процесса фитоэкстракции при очистке карьерных сточных вод // Гор. информ.-аналит. бюл. — 2022. — № 6—1. — С. 349—360. — DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_349.

17. Sergeev V., Balandinsky D., Romanov G., Rukin G. Sorption treatment of water from chromium using biochar material. Arab J. of Basic and Applied Sciences, 2023, vol. 30 (1), pp. 299—306. DOI: 10.1080/25765299.2023.2207407.

18. Ильин Г. В., Усягина И. С., Макаров М. В. и др. Биосорбция техногенных радионуклидов баренцевоморской литоральной водорослью Fucus vesiculosus L. // Арктика: экология и экономика. — 2024. — Т. 14, № 4. — С. 536—548. — DOI: 10.25283/2223-4594-2024-4-536-548.

19. Yang B., Lan C. Y., Yang C. S., Liao W. B., Chang H., Shu W. S. Long-term efficiency and stability of wetlands for treating wastewater of a lead/zinc mine and the concurrent ecosystem development. Environmental Pollution, 2006, vol. 143, pp. 499—512. DOI: 10.1016/j.envpol.2005.11.045.

20. Hancock M. Artificial floating islands for nesting Black-throated Divers Gavia arctica in Scotland: construction, use and effect on breeding success. Bird Study, 2010, vol. 1 (2), pp. 165—175.  DOI: 10.1080/00063650009461172.

21. Kristanti R. A., Hadibarata T. Phytoremediation of contaminated water using aquatic plants, its mechanism and enhancement. Current Opinion in Environmental Science & Health, 2023, vol. 32, p. 100451. DOI: 10.1016/j. coesh.2023.100451.

22. Иванова Л. А., Мязин В. А., Корнейкова М. В. и др. Пора очищать Арктику. Создание фитоочистной системы для доочистки сточных вод горнорудных предприятий от минеральных соединений азота. — Апатиты: Изд-во Кольского науч. центра, 2021. — 88 с.

23. Enochs B., Meindl G., Shidemantle G., Wuerthner V., Akerele D., Bartholomew A. et al. Short and longterm phytoremediation capacity of aquatic plants in Cu-polluted environments. Heliyon, 2023, vol. 9, p. e12805. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e12805.

24. Kristanti R. A., Hadibarata T. Phytoremediation of contaminated water using aquatic plants, its mechanism and enhancement. Current Opinion in Environmental Science & Health, 2023, vol. 32, p. 100451. DOI: 10.1016/j.coesh.2023.100451.

25. Wibowo Y. G., Nugraha A. T., Rohman A. Phytoremediation of several wastewater sources using Pistia stratiotes and Eichhornia crassipes in Indonesia. Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management, 2023, vol. 20, p. 100781. DOI: 10.1016/j.enmm.2023.100781.

26. Сорокина Г. А., Злобина Е. В., Бондарева Л. Г., Субботин М. А. Оценка возможности использования пистии телорезовидной (Pistia stratiotes) и ряски малой (Lemna minor) для фиторемедиации водной среды // Вестн. КрасГАУ. — 2013. — № 11. — С. 182—186. — EDN: SCVIVJ.

27. Fonseka W., Gunatilake S. K., Jayawardana J. M. C. K., Wijesekara H. Analyzing the Efficacy of Salvinia molesta and Pistia stratiotes as Phytoremediation Agent for Heavy Metals. KDU J. of Multidisciplinary Studies, 2023, vol. 5 (2), pp. 33—44. DOI: 10.4038/kjms.v5i2.75.

28. Минаева О. М., Акимова Е. Е., Минаев К. М. Поглощение ряда тяжелых металлов из водных растворов растениями водного гиацинта (Eichhornia crassipes (mart.) Solms) // Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. — 2009. — № 4 (8). — С. 106—111. — EDN: LAIZOB.

29. Rezania S., Ponraj M., Talaiekhozani A., Mohamad S. E., Md Din M. F., Taib S. M., Sairan F. M. Perspectives of phytoremediation using water hyacinth for removal of heavy metals, organic and inorganic pollutants in wastewater. J. of Environmental Management, 2015, vol. 163, pp. 125—133. DOI: 10.1016/j.jenvman.2015.08.018.

30. Chitimus A. D., Nedeff V., Sandu I., Radu C., Mosnegutu E., Sandu I. G., Barsan N. Absorption Capacity of Heavy Metals in the Case of Typha Latifolia Plant Species. Revista de Chimie, 2019, vol. 70 (8), pp. 3058—3061. DOI: 10.37358/RC.19.8.7487.

31. Chambers P. A., Lacoul A. P., Murphy A. K. J., Thomaz A. S. M., Lacoul P., Murphy K. J., Thomaz S. M. Global diversity of aquatic macrophytes in freshwater. Hydrobiologia, 2008, vol. 595, pp. 9—26. DOI: 10.1007/s10750-007-9154-6.

32. Wang G. X., Zhang L. M., Chua H., Li X. D., Xia M. F., Pu P. M. A mosaic community of macrophytes for the ecological remediation of eutrophic shallow lakes. Ecological Engineering, 2009, vol. 35 (4), pp. 582—590. DOI: 10.1016/j.ecoleng.2008.06.006.

33. Кучеров И. Б., Зверев А. А., Чиненко С. В. Ценотические позиции арк­тических и арктоальпийских видов растений в сообществах таежной зоны Европейской России // Растит. мир Азиат. России: Вестн. Центр. сибир. ботан. сада СО РАН. — 2023. — Т. 16, № 3. — С. 191—216. — DOI: 10.15372/RMAR20230301.

34. Dudas M., Slezak M., Hrivnak R. Distribution, ecology and vegetation affinity of bog arum (Calla palustris) in Slovakia. Biologia, 2021, vol. 76, pp. 2021—2029. DOI: 10.1007/s11756-021-00779-w.

35. Petrov D. S., Korotaeva A. E., Pashkevich M. A., Chukaeva M. A. Assessment of heavy metal accumulation potential of aquatic plants for bioindication and bioremediation of aquatic environment. Environ Monit Assess, 2023, vol. 195, no. 122. DOI: 10.1007/s10661-022-10750-0.

36. Rinaldi F., Kominkova D., Berchova K., Daguenet J., Pecharova E. Stable cesium (133Cs) uptake by Calla palustris from different substrates. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2017, vol. 139, pp. 301—307. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2017.01.048.

37. Патент № 2560631. Российская Федерация, МПК C02F 3/32 (2006.01), E02B 15/04 (2006.01). Устройство для биологической очистки сточных карьерных вод: № 2014122204/13: заявл. 30.05.2014: опубл. 20.08.2015 / Евдокимова Г. А., Иванова Л. А., Мязин В. А. — 10 с.

38. Иванова Л. А., Мязин В. А., Корнейкова М. В. Пути повышения эффективности доочистки сточных карьерных вод от минеральных соединений азота в условиях Кольского Севера // Тр. Ферсман. науч. сессии ГИ КНЦ РАН. — 2018. — № 15. — С. 456—459. — DOI: 10.31241/FNS.2018.15.116.

39. Alloway B. J. Micronutrient Deficiencies in Global Crop Production: An Introduction. Micronutrient Deficiencies in Global Crop Production. [S. l.], Springer, 2008, pp. 1—39. DOI: 10.1007/978-1-4020-6860-7.