Наукові доповіді Національного університету біоресурсів і природокористування України

Фіторемедіація ґрунтів, забруднених внаслідок військово-техногенного навантаження

Вадим Мельниченко
Завантажити статтю
Анотація

Військові конфлікти та техногенні аварії спричиняють значне забруднення ґрунтів важкими металами, нафтовими продуктами, пестицидами та іншими токсичними речовинами. Метою даної статті було висвітлення факторів впливу воєнно-техногенного навантаження на ґрунти та аналіз наявних методик щодо їх ремедіації. Узагальннено існуючі та перспективні методики фіторемедіації з оцінкою їх впливу на забруднення ґрунтів хімічними речовинами, які є типовими забруднювачами під час військових конфліктів. В результаті проведеного дослідження було підсумовано, класифіковано та порівняно групи забруднювачів, які є найбільш поширеними під час воєнних дій; проаналізовано вплив забруднювачів на родючий шар ґрунту та їх рухомість; проведено аналіз наявних методів ремедіації. Було встановлено, що наявні технології ремедіації ґрунтів, які можуть бути застосовані як окремо так і в комбінації, надають необхідний інструментарій для вирішення проблеми хімічного забруднення ґрунтів внаслідок попадання в них токсичних продуктів – похідних вибухових речовин та важких металів. Враховано ступінь економічної доцільності, що відповідно дозволило припустити, що саме фіторемедіація ґрунту може бути найбільш економічно доцільною за певних умов. Це відкриває широкі можливосі  щодо наступних досліджень, де застосування синергії екології, економіки та агробіології надасть змогу розробити механізми оптимізації методів фіторемедіації ґрунтів з врахуванням їх типу, профілю та цільовому призначенню. Запропоновано алгоритм дій щодо ремедіації ґрунтів внаслідок військово-техногенного навантаження, який включає в себе пов’язаний комплекс супутніх дій з зонування, розмінування, оцінки та повернення земель у промислове використання. Результати дослідження можна застосувати при очищенні промислових територій, що зазнали забруднення під час виробничих процесів або аварій

Ключові слова

ремедіація ґрунту, фіторемедіанти, техногенний вплив, деградація ґрунтів, хімічне забруднення ґрунтів, енергоємні речовини, пропеленти

ЦИТУВАТИ
Melnychenko, V. (2024). Phytoremediation of soils contaminated as a result of military and anthropogenic impact. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 20(4),72-84. https://doi.org/10.31548/dopovidi/3.2024.72
Використані джерела

[1] Agrilab. (2022). Damaged soil: How to restore soil fertility after bombings and fires? Retrieved from https://www.agrilab.ua/poshkodzhena-zemlya-yak-vidnovyty-rodyuchist-gruntu-pislya-bombarduvan-ta-pozhezh.

[2] Akhavan, J. (2011). The chemistry of explosives. London: Royal Society of Chemistry.

[3] Althoff, P.S., & Thien, S.J. (2005). Impact of M1A1 main battle tank disturbance on soil quality, invertebrates, and vegetation characteristics. Journal of Terramechanics, 42(3-4), 159-176. doi: 10.1016/j.jterra.2004.10.014.

[4] Anderson, R.C., & Walker, L.R. (2000). Ecosystems of disturbed ground. Journal of Vegetation Science, 11(4), article number 615. doi: 10.2307/3246595.

[5] Angurets, O., Khazan, P., & Kolesnikova, К., Kushch, M., Chernokhova, M., & Gavranek, M. (2023). Ukraine, environmental damage, environmental consequences of the war. Retrieved from https://cleanair.org.ua/wp-content/uploads/2023/03/cleanair.org.ua-war-damages-ua-version-04-low-res.pdf.

[6] Arthur, J.D., Mark, N.W., Taylor, S., Šimunek, J., Brusseau, M.L., & Dontsova, K.M. (2017). Batch soil adsorption and column transport studies of 2,4-dinitroanisole (DNAN) in soils. Journal of Contaminant Hydrology, 199, 14-23. doi: 10.1016/j.jconhyd.2017.02.004.

[7] ATSDR. (n.d.). Toxicological profile for dinitrotoluenes. Retrieved from https://wwwn.cdc.gov/TSP/ToxProfiles/ToxProfiles.aspx?id=847&tid=165.

[8] Averin, D. et al. (2024). The environmental consequences of the war against Ukraine . Preliminary twelve-month assessment (February 2022-February 2023). Mytholmroyd: Conflict and Environment Observatory.

[9] Beckmann, A., & Vykhor, B. (2022). Assessing the environmental impacts of the war in Ukraine. Retrieved from https://wwfcee.org/news/assessing-the-environmental-impacts-of-the-war-in-ukraine.

[10] Boretska, Iu., Dzhura, N., & Romaniuk, O. (2021). Phytoremediation of technogenically contaminated soils using energy crops. Ecological Sciences, 6, 72-76. doi: 10.32846/2306-9716/2021.eco.6-39.11.

[11] Certini, G., Scalenghe, R., & Woods, W.I. (2013). The impact of warfare on the soil environment. Earth-Science Reviews, 127, 1-15. doi: 10.1016/j.earscirev.2013.08.009.

[12] Commission Regulation (EU) No. 1881/2006 “On the Establishment of Maximum Levels of Certain Pollutants in Foodstuffs”. (2006, December). Retrieved from https://dpss.gov.ua/storage/app/sites/12/uploaded-files/sertifikati-na-eksport-z-ukrayini/metod-rekomend-aflotoksin-dod-4.pdf

[13] DeTata, D., Collins, P., & McKinley, A. (2013). An investigation into the fate of organic explosives in soil. Australian Journal of Forensic Sciences, 45(1), 71-84. doi: 10.1080/00450618.2012.691548.

[14] Dudar, V. (2023). Explosive remnants of war and its impact on the environment. Retrieved from http://www.openforest.org.ua/wp-content/uploads/2023/03/dudar_vybukhonebezpechni-zalyshky-dovkillia.pdf.

[15] Gorecki, S., Nesslany, F., Hubé, D., Mullot, J.-U., Vasseur, P., Marchioni, E., Camel, V., Noël, L., Le Bizec, B., Guérin, T., Feidt, C., Archer, X., Mahe, A., & Rivière, G. (2017). Human health risks related to the consumption of foodstuffs of plant and animal origin produced on a site polluted by chemical munitions of the First World War. Science of the Total Environment, 599-600, 314-323. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.04.213.

[16] Hebert, R.M., & Jackovitz, A. (2015). Wildlife toxicity assessment for picric acid (2,4,6-Trinitrophenol). In Wildlife toxicity assessments for chemicals of military concern (pp. 271-277). Amsterdam: Elsevier. doi: 10.1016/B978-0-12-800020-5.00015-6.

[17] Integrated Risk Information System. (1990). Nitroguanidine CASRN 556-88-7. Retrieved from https://iris.epa.gov/static/pdfs/0402_summary.pdf.

[18] Integrated Risk Information System. (2005). Perchlorate and perchlorate salts CASRN 7790-98- 9. Retrieved from https://iris.epa.gov/ChemicalLanding/&substance_nmbr=1007.

[19] Iverson, R.M., Hinckley, B.S., Webb, R.M., & Hallet, B. (1981). Physical effects of vehicular disturbances on arid landscapes. Science, 212(4497), 915-917. doi: 10.1126/science.212.4497.915.

[20] Lipcomb, J.C. (Ed.). (2013). Provisional peer-reviewed toxicity values for trinitrophenylmethylnitramine. Cincinnati: US Environmental Protection Agency.

[21] Monteil-Rivera, F., Halasz, A., & Groom, C., Zhao, J.-S., Thiboutot, S., Ampleman, G., & Hawari, J. (2009). Fate and transport of explosives in the environment: A chemist’s view. In Eds. G. Sunahara, G. Lutofo, R. Kuperman & J. Hawari Ecotoxicology of explosives and unexploded ordnance (pp. 5-33). Boca Raton: CRC Press.

[22] Müller, C.R., de Araújo Pedron, F., Barbosa, B.W., Rodrigues, M.F., Gubiani, P.I., Dalmolin, R.S.D., & Schenato, R.B. (2022). Soil degradation after the traffic of a military combat vehicle leopard 1a5br. Ciência e Natura, 43, article number e87. doi: 10.5902/2179460x62685.

[23] Pennington, J.C., & Brannon, J.M. (2002). Environmental fate of explosives. Thermochimica Acta, 384(1-2), 163-172. doi: 10.1016/s0040-6031(01)00801-2.

[24] Pichtel, J. (2012). Distribution and fate of military explosives and propellants in soil: A review. Applied and Environmental Soil Science, 2012, article number 617236. doi: 10.1155/2012/617236.

[25] Reuveny, R., O’Keef, M.A.S., & Li, Q. (2010). The effect of warfare on the environment. Journal of Peace Research, 47(6), 749-761. doi: 10.1177/0022343310382069.

[26] Rock, S., Pivetz, B., Madalinski, K., Adams, N., & Wilson, T. (2000). Introduction to phytoremediation. Washington: U.S. Environmental Protection Agency.

[27] Ryu, H., Han, J.K., Jung, J.W., Bae, B., & Nam, K. (2007). Human health risk assessment of explosives and heavy metals at a military gunnery range. Environmental Geochemistry and Health, 29(4), 259-269. doi: 10.1007/s10653-007-9101-5.

[28] Sijimol, M.R., Jyothy, S., Pradeepkumar, A.P., Chandran, M.S.S., Ghouse, S.S., & Mohan, M. (2015). Review on fate, toxicity, and remediation of perchlorate. Environmental Forensics, 16(2), 125-134. doi: 10.1080/15275922.2015.1022914.

[29] Technical Fact Sheet Perchlorate. (2014). Retrieved from https://19january2017snapshot.epa.gov/sites/production/files/2014-03/documents/ffrrofactsheet_contaminant_perchlorate_january2014_final.pdf.

[30] Temple, T., Ladyman, M., Mai, N., Galante, E., Ricamora, M., Shirazi, R., & Coulon, F. (2018). Investigation into the environmental fate of the combined Insensitive High Explosive constituents 2,4-dinitroanisole (DNAN), 1-nitroguanidine (NQ) and nitrotriazolone (NTO) in soil. Science of the Total Environment, 625, 1264-1271. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.12.264.

[31] Tsytsiura, Ya.G., Shkatula, Yu.M., Zabarna, T.A., & Pelekh, LV. (2022). Innovative approaches to phytoremediation and phytorecultivation in modern farming systems. Vinnytsia: Druk LLC.

[32] UNCG. (2022). Almost a third part of Ukrainian crops could be abandoned or inaccessible. Retrieved from https://uncg.org.ua/en/almost-a-third-ua-crops/.

[33] Urbansky, E.T. (2002). Perchlorate as an environmental contaminant. Environmental Science and Pollution Research, 9(3), 187-192. doi: 10.1007/bf02987487.

[34] US Army Corps of Engineers, Environmental Research and Development Center. (2006). Distribution and fate of energetics on dod test and training ranges: Final report. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/265599081_Distribution_and_Fate_of_Energetics_on_DoD_Test_and_Training_Ranges_Final_Report.

[35] Walker, L. (1999). Ecosystems of disturbed ground. Amsterdam: Elsevier Science & Technology Books.

[36] Williams, M. (2015). Wildlife toxicity assessment for nitrocellulose. In Wildlife toxicity assessments for chemicals of military concern (pp. 217-226). Amsterdam: Elsevier. doi: 10.1016/B978-0-12-800020-5.00011-9.

[37] Yost, S. L., Pennington, J.C., Brannon, J.M., & Hayes, C.A. (2007). Environmental process descriptors for TNT, TNT-related compounds and picric acid in marine sediment slurries. Marine Pollution Bulletin, 54(8), 1262-1266. doi: 10.1016/j.marpolbul.2007.03.019.

[38] Zhao, Q.J. (Ed.). (2020). Provisional peer-reviewed toxicity values for picric acid (2,4,6-Trinitrophenol) and ammonium picrate. Washington: US Environmental Protection Agency.