Search academic texts

Registration Number

0825U004166, PhD dissertation

Status

Доктор філософії

Date

05-12-2025

popup.evolution

o

Title

Ecological safety of biosorption technology of soil remediation

Author

Polina Skvortsova,

popup.head Yelizaveta Chernysh
popup.head Iryna Ablieieva
popup.opponent Vira Sabadash
popup.opponent Ganna Trokhymenko
popup.review Inna Trunova
popup.review Serhii Vakal

Description

У зв’язку із посиленням проблеми забруднення ґрунтів хімічними речовинами, зростає кількість досліджень, пов’язаних з розвитком та удосконаленням екологічно безпечних та економічно вигідних технологій відновлення ґрунтів. Застосування традиційних фізичних та хімічних методів відновлення ґрунтів мають певні недоліки, що характерні високою вартістю, енерговитратністю та можливість повторного забруднення екосистем. З огляду на це, популярності набувають біохімічні методи захисту навколишнього середовища, особливо біосорбційна технологія. Саме тому, дисертаційна робота спрямована на обґрунтування, розроблення та впровадження найбільш оптимальної біосорбційної технології для усунення екологічних ризиків, що пов’язані з хімічним забрудненням ґрунту. Метою дослідження є обґрунтування екологічної безпеки біосорбційної технології ремедіації ґрунтів, забруднених хімічними речовинами, із застосуванням розробленого біокомпозиту на основі дигестату та фосфогіпсу. Вперше теоретично обґрунтовано синергетичний ефект від застосування фосфогіпсу та анаеробного дигестату у складі біокомпозиту, що володіє біосорбційними властивостями по відношенню до йонів важких металів та радіонуклідів. З метою підвищення рівня екологічної безпеки ґрунтів під час застосування біосорбційної технології теоретично обґрунтовано механізми комплексоутворення важких металів з флуоресцентними компонентами розчиненої органічної речовини дигестату та експериментально підтверджено низький ступінь фітотоксичності біокомпозиту за результатами фітотестування, що дозволило встановити оптимальні субстрати для його одержання. Розроблено методологічні засади до оцінки екологічної безпеки ґрунтів внаслідок застосування біосорбційної технології на основі біокомпозиту з анаеробного дигестату та фосфогіпсу шляхом Байєсівського підходу до аналізу екологічного ризику ґрунтів, забруднених важкими металами. Набули подальшого розвитку науково-методологічні засади щодо оцінювання еколого-економічної ефективності біосорбційної технології, що дозволяє обґрунтувати доцільність застосування технології у комплексній системі відновлення ґрунтів, порушених внаслідок воєнних дій. Вдосконалено науковий підхід до розроблення та впроваження технологічного рішення щодо біосорбційної технології з використанням біокомпозиту на основі фосфогіпсу та анаеробного дигестату. Проаналізовано механізми комплексоутворення важких металів з розчиненою органічною речовиною дигестату та встановлено, що гуміноподібні речовини найкраще зв’язуються з іонами Cu2+ та Zn2+, а фульвоподібні речовини – з іонами Cr3+ та Pb2+; поєднання фульвоподібних і білковоподібних речовин знижує стабільність зв’язування всіх іонів важких металів; стабільні комплекси розчиненої органічної речовини з іонами Fe3+ утворюються незалежно від домінуючих органічних компонентів; константа умовної стабільності білковоподібних і гуміноподібних компонентів вище за pH, близького до нейтрального, ніж при кислому pH. Теоретичне моделювання та аналіз флуоресцентних компонентів та органічних функціональних груп, що зв’язують важкі метали, дозволили припустити, що курячий послід буде кращою сировиною для анаеробного зброджування, ніж осад стічних вод, якщо метою є отримання дигестату з високим вмістом гумінових речовин і гарними властивостями зв’язування важких металів. На підставі одержаних результатів фітотестування було встановлено, що обидва види дигестату (на основі курячого посліду та осаду стічних вод) як оброблені фосфогіпсом, так і необроблені є екологічно безпечними, оскільки індекс проростання насіння перців був вищий 50 %. Обґрунтовано можливість використання даних видів субстратів у складі біокомпозиту без токсичного впливу на ґрунт та безпосередньо рослинну продукцію. Оцінено рівень екологічного ризику для трьох сценаріїв розвитку подій: для сценарію 1 (забруднений п’ятьма важкими металами (Zn, Ni, Cd, Cu та Pb) ґрунт у місцях горіння військової техніки) індекс потенційного екологічного ризику склав 155,64±23,17, що відповідає помірному рівню ризику; для сценаріїв 2 та 3 (у разі застосування біокомпозиту на основі курячого посліду та осаду стічних вод відповідно) індекс потенційного екологічного ризику склав 50,55±7,99 та 58,33±9,14, що відповідає низькому рівню ризику. У результаті застосування Байєсівського підходу до оцінки екологічного ризику з урахуванням розробленої системи якісних показників, встановлено зниження рівня ризику від високого до середнього. Таким чином, встановлено, що запропонована біосорбційна технологія має значний потенціал до очищення ґрунтів від важких металів за рахунок зв’язувальних властивостей органічної речовини дигестату та сорбційної здатності фосфогіпсу і поживному середовищу для підвищення мікробної активності.

Registration Date

2025-11-26

popup.nrat_date

2025-11-26