CC BY
372022;7(4):322-333
XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY
ISSN 2500-1582 (print) ISSN 2500-1574 (online)
ЭКОЛОГИЯ
Научная статья УДК 628.35:574.655
001: 10.21285/2500-1582-2022-4-322-333
Перспективные технологии биоремедиации сточных вод золотодобывающих предприятий
Узбекистана
Светлана Семеновна Тимофеева1 , Ирина Владиславовна Дроздова2, Азизжон Азимжонович Бобоев3, Содик Олтиевич Хужжиев4, Мохигул Азамат кизи Фарманова5
12Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Россия 3Навоийский государственный горно-технологический университет, г. Навои, Узбекистан
4,5
Навоийский государственный педагогический институт, г. Навои, Узбекистан
1timofeeva@ex.istu.edu 2ibzhevskaya@mail.ru 3azizjon.boboyev@bk.ru 4Sodiq2014@mail.ru
5
Farmanova98@mail.ru
Аннотация. Всё возрастающие объемы добычи золота в Республике Узбекистан требуют увеличения расходов водных ресурсов. В то же время подразделения Навоийского ГМК расположены на засушливых, маловодных территориях с высоким (40-80 %) и экстремальным (более 80 %) дефицитом воды. В связи с этим для предприятия остро стоит проблема водоснабжения, водоотведения и совершенствования системы замкнутого водооборота с применением инновационных биотехнологических решений. Целью настоящей работы является обобщение современных данных об использовании на горнодобывающих предприятиях технологий биоремедиации сточных вод и оценка перспектив использования такой технологии на НГМК. В работе обобщены представленные в литературе данные об использовании биоремедиации на горных предприятиях России и других стран, а также данные собственных экспериментальных исследований очистительных функций растений Узбекистана. Указанные исследования проводились в условиях лабораторного моделирования с использованием сточных вод из прудков хвостохранилища ГМЗ-2 и ГМЗ-3 НГМК. Были изучены очистительные функции растений долины реки Заравшан: эйхорнии, пистии, азолы и ряски малой. В результате исследования установлено, что наиболее высокий очистительный потенциал имеет эйхорния: благодаря высокой активности цианидутилизирующего фермента бета-цианаланинсинтазы она накапливает металлы и метаболизирует цианиды. Пистия и азола оказались неустойчивыми к высокому уровню солесодержания, и их необходимо адаптировать путем дополнительного внесения органических веществ, в частности овечьего навоза. Следующим этапом должны стать полупромышленные испытания в условиях хвостохралища и разработка технического регламента.
Ключевые слова: биоремедиация, сточные воды, золотодобыча, хвостохранилище, водные растения, очистительный потенциал, цветные металлы, экологически чистая технология
Для цитирования: Тимофеева С. С., Дроздова И. В., Бобоев А. А., Хужжиев С. О., Фарманова М. А. Перспективные технологии биоремедиации сточных вод золотодобывающих предприятий Узбекистана // XXI век. Техносферная безопасность. 2022. Т. 7. № 4. С. 322-333. https://doi.org/10.21285/2500-1582-2022-4-322-333.
ECOLOGY
Original article
Promising technologies for bioremediation of wastewater from gold mining enterprises in Uzbekistan
Svetlana S. Timofeeva1EI, Irina V. Drozdova2, Azizzhon A. Boboev3, Sodik O. Khuzhzhiev4, Mokhigul A. Farmanova5
12Irkutsk National Research Technical University, Irkutsk, Russia 3Navoi State University of Mining and Technologies, Navoi, Uzbekistan
4,5
Navoi State Pedagogical Institute, Navoi, Uzbekistan
© Тимофеева С. С., Дроздова И. В., Бобоев А. А., Хужжиев С. О., Фарманова М. А., 2022
N/1
322
кВл
https://tb.istu.edu/jour/index
Тимофеева С. С., Дроздова И. В., Бобоев А. А. и др. Перспективные... Timofeeva S. S., Drozdova I. V., Boboev A. A., et al. Promising technologies...
1timofeeva@ex.istu.edu
2ibzhevskaya@mail.ru
3azizjon.boboyev@bk.ru
4Sodiq2014@mail.ru
5Farmanova98@mail.ru
Abstract. The ever-increasing volumes of gold mining in the Republic of Uzbekistan requires an increase in the cost of water resources. However, the subdivisions of the Navoi MMC are located in the arid, low-water areas with high (40-80 %) and extreme (more than 80 %) water shortages. Therefore, the problem of water supply, water disposal and improvement of the closed water circulation system with the use of innovative biotechnological solutions is acute for the enterprise. The purpose of this work is to summarize current data on the use of wastewater bioremediation technologies at mining enterprises and to assess the prospects for using this technology by Navoi Mining and Metallurgical Company. The article summarizes the data on the use of bioremediation at mining enterprises in Russia and other countries and data obtained from our own experimental studies of the cleansing functions of plants in Uzbekistan. These studies were carried out under the laboratory modeling conditions using wastewater from tailing ponds GMZ-2 and GMZ-3 NMMC. The cleansing functions of the plants of the Zarafshan river valley were studied: eichornia, pistia, azoles and duckweed. It was found that eichornia has the highest cleansing potential: due to the high activity of the cyanidutilizing enzyme beta-cyanoalanine synthase, it accumulates metals and metabolizes cyanides. Pistia and azola have proven to be tolerant to high salinity levels and need to be adapted by adding organic matter, including sheep manure. The next stage is semi-industrial testing in a tailing dump and development of technical regulations.
Keywords: bioremediation, wastewater, gold mining, tailings, aquatic plants, purification potential, non-ferrous metals, environmentally friendly technology
For citation: Timofeeva S. S., Drozdova I. V., Boboev A. A., Khuzhzhiev S. O., Farmanova M. A. Promising technologies for bioremediation of wastewater from gold mining enterprises in Uzbekistan. XXI vek. Tekhnosfernaya bezopasnost' = XXI century. Technosphere Safety. 2022;7(4):322-333. (In Russ.). https://doi.org/10.21285/2500-1582-2022-4-322-333.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время Узбекистан занимает лидирующие позиции по добыче и реализации золота на мировом рынке. В пустыне Кызылкум Навоийской области находится крупнейший в мире рудник Мурутау, занимающий второе место в мире по годовой добыче золота (более 60 т), и Навоийский ГМК. Подразделения НГМК расположены на засушливых, маловодных территориях с высоким (40-80 %) и экстремальным (более 80 %) дефицитом воды. Предприятие осуществляет водозабор из рек Амударья, Заравшан, Тусунсайского водохранилища и водозаборных артезианских скважин [1].
Анализ многолетней водохозяйственной ситуации в бассейне р. Заравшан показывает, что при существующих сельскохозяйственном производстве, технике, технологии и организации использования воды ресурсы реки оказались исчерпаны. Установлено, что в створе ниже г. Навои наблюдаются значительные превышения ПДК по общей минерализации, количеству меди, фенолов
и нефтепродуктов, а также азотных солей (нитратов, нитритов, солей аммония). Причиной загрязнения реки Зарафшан является нарастающая антропогенная нагрузка, обусловленная притоком населения, ростом промышленного производства и неправильным использованием водных ресурсов. Увеличивается водозабор на сельскохозяйственные, промышленные, коммунальные и другие нужды региона; работа гидромелиоративных систем неэффективна, промышленные и сточные воды очищаются некачественно, часто совершается сброс высокоминерализованных, загрязненных коллекторно-дре-нажных вод на территории Самаркандской и Навоийской областей [2].
В условиях аридного климата общее во-допотребление НГМК составляет примерно 121,3 млн м3, а сброс сточных вод 12,3 м3. В общем водоотведении преобладают нормативно-очищенные методом биологической очистки стоки - 60 %, остальную часть составляют условно чистые или недостаточно очищенные воды, сбрасываемые на рельеф.
https://tb.istu.edu/jour/index
kF3
323
3 3
Тимофеева С. С., Дроздова И. В., Бобоев А. А. и др. Перспективные... Timofeeva S. S., Drozdova I. V., Boboev A. A., et al. Promising technologies...
В перечне приоритетных потенциально опасных веществ в составе сточных вод выделяются взвешенные вещества, соли азота, сульфаты, хлориды, фосфаты, нефтепродукты, тяжелые металлы, БПК1 [2, 3]. На НГМК эффективно работает система повторного использования промышленных и очищенных коммунальных сточных вод на технологические нужды. В рамках производства золота используется примерно до 7 млн м3 в год.
Предприятие очень заинтересовано в совершенствовании системы замкнутого водооборота с применением современных биотехнологических решений и выделяет средства на проведение исследований в данном направлении с привлечением как уже известных специалистов, так и молодых ученых вузов г. Навои.
В последнее время традиционные методы очистки и доочистки сточных вод дополняются новыми перспективными технологиями биоремедиации, основанными на использовании водных растений. Эти технологии находят применение и для экологической реконструкции водных объектов [4-7].
Водоочистные системы, построенные на принципах биоремедиации, относят к классу новых водоохранных сооружений, представляющих собой болотоподобные системы, аналогичные естественному природному ландшафту. В таких сооружениях очистка происходит за счет накопления и метаболических превращений загрязнителей в биомассе растений и микробных сообществ, развивающихся в корневой зоне и иных субстратах в водной среде [8-11].
Подобные очистные системы называют constructed wetlands, биоплато, ФОС (фи-тоочистные системы или сооружения), БИС (биоинженерные сооружения). Системы могут различаться конструктивно, но имеют в основании одинаковый принцип: при прохождении через заросли растений, корне-
обитаемый слой и фильтрующую загрузку загрязненная вода очищается в ходе природных процессов до экологически приемлемого состояния, что позволяет безопасно сбрасывать ее в водоемы.
Такие технологии очистки достаточно эффективно применяются при обработке хозяйственно-бытовых сточных вод, поверхностных вод и сточных вод сельскохозяйственного и пищевого производства. Первые искусственные сооружения для очистки сточных вод, основанные на природных механизмах, были созданы в Австралии в начале XX в. Исследования в этой области в Европе начались в 1950-х, а в США - в 1970-х гг. [12-17]. После этого фитотехнологии для очистки сточных вод стали массово развиваться во многих странах благодаря доступности, низкой стоимости и относительно высокой эффективности. В настоящее время эта технология становится крайне популярной, и подобного рода сооружения строятся в разных климатических зонах от Норвегии до Австралии. Большой популярностью эти технологии пользуются в Китае и других странах Юго-Восточной Азии и Океании, Северной Америки и Европы. В геометрической прогрессии растет число научных исследований и публикаций, оценивающих возможности применения этой технологии для очистки сточных вод различных производств [8-22].
Целью настоящей работы является обобщение современных данных об использовании технологий биоремедиации сточных вод на горнодобывающих предприятиях и оценка перспектив использования такой технологии на НГМК.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ
В работе обобщены данные о реализации технологии биоремедиации на горных предприятиях в России и других странах,
URL: http://wash.earthforever.org/lib/uz/
1Вода - жизненно важный ресурс для Узбекистана [Электронный ресурс]. water_critical%20resource (16.11.2022).
Национальный отчет по управлению возвратными водами в республике Узбекистан [Электронный ресурс]. URL:
l^ttp7/пverbp.netЮтчет+по+управлению+возвратными+водами+в+Республике+Узбекистан.pdf (11.12.2022).
-у.
^taN
324
ш
https://tb.istu.edu/jour/index
Тимофеева С. С., Дроздова И. В., Бобоев А. А. и др. Перспективные... Timofeeva S. S., Drozdova I. V., Boboev A. A., et al. Promising technologies...
а также проведены экспериментальные исследования очистительных функций растений Узбекистана в условиях лабораторного моделирования с использованием сточных вод из прудков хвостохранилища ГМЗ-2 и ГМЗ-3 НГМК.
В экспериментах использовали водные растения, приведенные в базе данных PHYTOREM, созданной в г. Хал (Квебек, Канада) отделом по использованию экологических биотехнологий [17]. В этой базе собрана информация о наземных и водных растениях мира, обладающих фитореме-диционным потенциалом к тяжелым металлам, таким как алюминий, бериллий, кадмий, кобальт, марганец, медь, молибден, мышьяк, никель, палладий, платина, радий, ртуть, свинец, стронций, уран, хром, цезий и цинк.
Эта база данных была создана с использованием широкого компьютерного поиска опубликованных научных исследований и реферированных коммерческих услуг с применением поиска по ключевому слову и перекрестным ссылкам. В базе зарегистрировано 775 видов растений, принадлежащих к 76 семействам, 39 порядкам и 9 подклассам. В ней имеются не только сосудистые растения, дополнительно подразделяющиеся на цветковые, хвойные, папоротники и родственные им виды, но и другие организмы, например, бактерии, водоросли, лишайники, грибы и бриофиты (мхи и печеночники). В настоящее время эта база постоянно пополняется, так как ведутся исследования преимущественно местной флоры.
Ботаническими исследованиями установлено [18, 19], что флора реки Зарафшан в среднем течении представлена 331 видом водорослей, которые относятся к 5 отделам (Cyanophyta, Badllarюphyta! Dinophyta, Euglenophyta, Chlorophyta). Из них 29,3 % относятся к индикаторно-сапробным типам, по которым можно судить об уровне загрязнения воды.
22 видами гигрофитов из родов: Imperata, Erianthus, Cetaria, Digraphis, Juncus, Epipactis, Poligonum, Potentilla, Trifolium, Epilobium, Calystegia, Mentha, Plantago, Bidens, Taraxacum; 12 видами гидрофитов родов Salvinia, Typha, Sparganium, Alisma, Sagittaria, Butomus, Phragmites, Cyperus, Acorus, Batrachium, Nasturtium; и 16 видами гидатофитов из рода Chara.
В прибрежных зонах произрастают тростник южный (Phragmites australis (Cav.) Trin. Ex Steud.), остролистник (Typha angustifolia L., T. Latifolia L.), осока зонтичная (Butomus umbellatus L.), озерная складка (Scirpus lacustris L.), юрта колючая (Myriophyllum spicatum L.), роголистник темно-зеленый (Ceratophyllum demersum L.), водоросли (Potamogeton pectinatus L., P. Natans L., P. Perfoliatus L.), ползучий клевер (Trifolium L.) и водоросли (Chara vulgaris L., Ch. Fragilis Desv., Ch. Dominii Vilh.) и др.
В работе были изучены очистительные свойства растений, представленных на рис. 1.
Растения, использованные для экспериментов, были собраны в местах произрастания, выращены в лабораторных аквариумах с природной водой или под открытым небом в каналах или бетонных емкостях (рис. 2).
Эйхорния (Eichhornia crassipes (Solms.), Pontederiaceae) растет на поверхности воды. Гладкие глянцевые зеленоватые листья имеют овальную ложковидную форму и цельные края с четко выделяемым жилкованием. Расположенная у основания листа аэренхима обеспечивает взвешенное положение растения на поверхности воды.
Волоски мочковатого корня имеют дихотомическое ветвление. От основания стебля развиваются боковые корни первого порядка, сросшиеся с 15-20 листовыми оболочками. Боковые корешки второго порядка длиной 2,5 см располагаются на поверхности воды горизонтально.
https://tb.istu.edu/jour/index
kF3
325
5 5
Тимофеева С. С., Дроздова И. В., Бобоев А. А. и др. Перспективные... Timofeeva S. S., Drozdova I. V., Boboev A. A., et al. Promising technologies...
Рис. 1. Исследуемые растения: 1 - эйхорния (водный гиацинт), 2 - азолла каролинская, 3 - пистия, 4 - ряска малая
Fig. 1. Plants under study: 1 - eichornia (water hyacinth), 2 - Caroline azolla, 3 - pistia, 4 - small duckweed
Azolla сагоМшапа (Аzоllа саrоliniаnа (МШ.), Аzоllaсеае) - небольшой (1-5 см) поверхностноплавающий водный папоротник, длина которого достигает 0,7-1,8 см. Верхнюю часть спорофита покрывают два ряда мелких (0,5-1 мм) листочков, похожих на чешуйки, а в нижней части формируются корешки длиной 2,0-2,5 см. Строение листа достигло высокого развития: каждый лист состоит из двух сегментов. Верхний располагается на поверхности воды, нижний - под водой и служит для всасывания растворенных в воде веществ. Иногда у перезрелых растений в этой части располагаются споровые мешки [23]. Оптимальный период для размножения Азоллы Каролинской - с июля по сентябрь [24], так как в эти месяцы растение образует 250-300 г/м2 биомассы за сутки.
Рис. 2. Культивирование эйхорнии и пистии под открытым небом
Fig. 2. Cultivation of eichornia and pistia in the open air
-v.
326
Ш
https://tb.istu.edu/jour/index
Тимофеева С. С., Дроздова И. В., Бобоев А. А. и др. Перспективные... Timofeeva S. S., Drozdova I. V., Boboev A. A., et al. Promising technologies...
Пистия (Pistia stratiotes L., Araceae) в условиях интродукции имеет длину 20-40 см, стебель растения укороченный (5-8 см), листья плосковеслообразные длиной 1522 см. Листья, отрастающие от розетки корня, образуют толстый пучок с зеленой верхней частью и имеют в продольном разрезе глубокие линейные следы. Вся поверхность листовой пластинки покрыта густыми многоклеточными прозрачными волосками. Нижняя часть листьев имеет светло-зеленую окраску, от которой берут начало 9-12 тонких нитевидных волокон. Аэренхима листьев развита хорошо, что обеспечивает растению возможность находиться во взвешенном состоянии на поверхности воды. Мочковатые корни пистии покрыты множеством прозрачных реснитчатых волосков и имеют длину 30-60 см.
Ряска малая (Lemna minor (L.), Lemna-ceae) - водное растение небольшого размера с листевидными стеблями длиной 2-4,5 мм и шириной 2-3 мм. Под каждым листочком располагается тонкий корешок, длина которого до 5-7 см. Тело растения состоит из 3-6 листочков, пучками плавающих на поверхности воды.
В условиях лабораторного моделирования в аквариумы вносили по 15 литров исследуемой сточной воды из прудков хвостохранилища ГМЗ-2 и ГМЗ-3 (рис. 3) и водные растения из расчета от 1 до 10 г/л, экспонировали на свету и через определенные промежутки времени отбирали пробы воды для анализа остаточного содержания исследуемых компонентов сточных вод. Состояние водных растений оценивали по внешнему виду, движению хлоропла-стов, содержанию хлорофилла, а также активности ферментов из класса оксидо-редуктаз.
Анализ химического состава сточных вод выполняла аккредитованная лаборатория водных проблем при ЦНИЛ НГМК. В табл. 1 приведен усредненный химический состав сточных вод.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Природные процессы самовосстановления и самоочищения миллионы лет обеспечивали жизнеспособность природной среды, но теперь не могут справиться с колоссальной нагрузкой, поэтому необходимо создавать специальные условия для их реализации. Комплекс методов очистки вод и почв, основанный на использовании биохимического потенциала микроорганизмов (бактерий, грибов), водорослей и высших водных растений, получивший
Рис. 3. Место отбора проб сточных вод хвостового хозяйства ГМЗ-3
Fig. 3. Sampling site for wastewater from the tailings facility GMZ-3
название биоремедиация, в последние годы стал изучаться с целью применения в горнодобывающей промышленности.
Технология биоремедиации отработана для условий северных территорий России -для Оленегорского горно-обогатительного комбината (АО «Олкон») в Мурманской области, который разрабатывает месторождения Заимандровского железорудного района. Добыча горной массы ведется открытым и комбинированным способом с использованием широкого набора взрывчатых веществ на основе азотистых соединений, содержание которых в сбрасываемых шахтных и карьерных водах может достигать более 1 % [20]. Для очистки сточных
https://tb.istu.edu/jour/index
kF3
327
Г -
Тимофеева С. С., Дроздова И. В., Бобоев А. А. и др. Перспективные... Timofeeva S. S., Drozdova I. V., Boboev A. A., et al. Promising technologies...
Таблица 1. Химический состав сточных вод ГМЗ-З Table 1. Chemical composition of GMZ-3 wastewater
№ Образцы рН NaCN SiO2 Ca Mg Na K Fe Cu Zn Pb Mn Ni
мг/дм3
1 Фильтрат хвостов KEMIKS ГМЗ-З 9,4 < 10,0 38,3 801,6 < 10,0 1 465 72,0 24,4 14,0 1,65 0,14 0,08 1,6
2 Вода хвостового хозяйства ГМЗ-З 7,3 < 10,0 5,0 531,0 534,7 1 133 209,0 0,06 2,8 < 0,1 0,16 0,03 8,4
№ Образцы Co Cr Al Cl CO3 HCO3 no2 NO3 SCN As взвеш. в-ва SO4
мг/дм3 г/дм3
1 Фильтрат хвостов KEMIKS ГМЗ-3 0,26 0,05 < 10,0 1 276,2 364,7 < 5,0 0,38 6,7 1 299,4 < 2,0 1,5 3,1
2 Вода хвостового хозяйства ГМЗ-3 2,1 0,06 < 10,0 779,9 < 5,0 210,1 0,24 6,6 340,0 < 2,0 < 0,05 5,2
вод предложены и внедрены конструкции плавающих фитомодулей с использованием некоторых видов местных водных растений [21, 22]. Предложены конструкции для фиксирования водных растений в фитоочистных сооружениях: фитома-ты, садковые фитомодули и фитотубусы, а также комбинации растительных фито-ценозов для очистки сточных вод горных предприятий.
Фитоочистные сооружения применимы и для очистки сточных вод хвостохра-нилищ. В частности, Тимофеевой С. С. разработаны и опробованы технологии фиторемедиации сточных вод золотоиз-влекательных фабрик (Бурятзолото, Ба-лейзолото, Восточная Сибирь; Ангренская ЗИФ, Узбекистан) и предприятий по добыче и переработке медных руд (Карабашский промузел, Южный Урал). При этом детально изучены механизмы детоксикации наиболее опасных компонентов сточных вод хвостохранилищ [4, 23-25].
В отличие от исследованных ранее объектов золотодобычи, хвостохранилища На-воийского ГМК находятся в зонах аридного климата, и качественный состав их сточных вод существенно отличается общим содер-
жанием соли, тяжелых металлов, цианидов и роданидов. Общее солесодержание (сухой остаток) исследуемой сточной воды составлял 8,1 - 8,7 г/л.
Для оценки перспективности и целесообразности внедрения биотехнологий для обезвреживания сточных вод ЗИФ в условиях лабораторного эксперимента изучили способность видов растительности, встречающихся в долине реки Заравшан, извлекать компоненты сточных вод.
В таблице 2 приведены результаты очистки основных компонентов сточных вод в условиях лабораторного эксперимента. В пластмассовые емкости объемом 10 л была внесена биомасса растений из расчета 500 г/м2 (рис. 3, 4); экспозиция длилась 10 суток.
Условия эксперимента: 10 л сточной воды, 500 г/м2 растений, исходная рН - 8,5, освещенность в течение суток варьировалась от 2000 до 5000 люкс, температура воздуха от 25 до 35 °С, воды от 21 до 26 °С, экспозиция длилась 10 суток. Исходное содержание анионов и катионов (мг/л) было следующим: цианид - 10; роданид - 300; хлорид - 780; карбонат - 5; нитрит и ни-
-у.
328
ш
https://tb.istu.edu/jour/index
Тимофеева С. С., Дроздова И. В., Бобоев А. А. и др. Перспективные ... Timofeeva S. S., Drozdova I. V., Boboev A. A., et al. Promising technologies...
трат - 6,8; сульфаты - 5,2; кальций - 531; магний - 534; натрий - 1133; калий - 209; железо - 0,06; медь - 2,8; цинк - 0,1; свинец - 16; никель - 8,4; кобальт - 2,1; хром - 0,06; алюминий - 10.
Как следует из приведенных данных,
наиболее высоким очистительным потенциалом обладает эйхорния: она накапливает металлы и метаболизирует цианиды. Ранее нами было доказано, что именно это растение характеризуется наличием бета-цианаланинсинтазы и бета-циана-
Рис. 3. Лабораторные испытания очистительного потенциала водных растений в лаборатории водных проблем ЦНИЛ НГМК
Fig. 3. Laboratory tests of the cleansing potential of aquatic plants in the laboratory of water problems of the Central Scientific Research Laboratory of NMMC
Рис. 4. Состояние исследованных растений через сутки и через 10 суток Fig. 4. The state of the plants one day and 10 days after the experiment
https://tb.istu.edu/jour/index
kF3
329
9 9
Тимофеева С. С., Дроздова И. В., Бобоев А. А. и др. Перспективные... Timofeeva S. S., Drozdova I. V., Boboev A. A., et al. Promising technologies...
Таблица 2. Эффективность очистки сточной воды из хвостохранилища ГМЗ-З, % Table 2. Efficiency of wastewater treatment from the tailing dump GMZ-3, %
Растение цианид роданид хлорид карбонат нитрат сульфат Cr Al
эйхорния 93,4 78,7 95,1 100,0 56,5 71,2 4,2 86,1
пистия 68,4 68,6 87,5 100,0 53,8 73,2 2,3 67,3
ряска 65,4 65.7 56,7 98,0 45,5 65,7 1,3 56,3
азола 36,8 68,9 76,5 96,9 43,9 69,3 0,7 64,4
Растение Са Mg Na K Fe Cu Zn Mn Pb Ni Co
эйхорния 9,2 31,9 75,5 85,1 83,4 72,1 70,2 15,3 25,4 77,6 12,3
пистия 11,3 31,4 74,4 84,3 73,4 65,3 67,5 12,3 14,4 65,6 3,6
ряска 13,2 29,6 65,5 36,6 71,3 56,6 81,3 6,7 5,5 30,6 4,5
азола 8,6 28,3 5,3 47,4 48,5 38,5 65,4 0,9 3,4 4,5 0,6
ланингидратазы [4]. Пистия и азола оказались неустойчивыми к высокому уровню солесодержания, поэтому их необходимо адаптировать путем дополнительного внесения органических веществ, в частности овечьего навоза. Из числа испытанных растений наиболее высокие показатели фито-ремедации продемонстрировали эйхорния (E. Crassipes Solms.) и ряска (L. Minor L.),
другие виды растений можно использовать при комплексной очистке в качестве вспомагательных.
Следующим этапом станут полупромышленные испытания в условиях хвостохрали-ща с оценкой локализации макро- и микроэлементов в тканях растений; разработка технического регламента процесса.
Список источников
1. Кулматов Р. А., Нигматов А. Н., Расулов А. Б. Современные экологические проблемы трансграничной реки Зарафшан // География жэне геоэкология мэселелерк Вопросы географии и геоэкологии. 2014. № 2. С. 38-49.
2. Соколов В. И. Водное хозяйство Узбекистана -настоящее, прошлое, будущее. Ташкент: Изд-во «Библиотека Водника», 2015. 57 с. [Электронный ресурс]. URL: http://cawater-info.net/library/rus/watlib/ watlib-01-2015.pdf (12.10.2022).
3. Сангирова У. Р. Особенности развития водного хозяйства на территории Узбекистана // Вестник науки и образования. 2019. № 19. С. 16-26.
4. Тимофеева С. С., Ульрих Д. В., Тимофеев С. С. Технологии фиторемедиации на техногенно-поврежденных территориях в условиях Восточной Сибири и Южного Урала // Безопасность в техносфере. 2016. № 6. C. 16-23. https://doi. org/10.12737/24721.
5. Ольшанская Л. Н., Собгайда Н. А., Русских М. Л., Валиев Р. Ш., Арефьева О. А. Фиторемедиционные энергосберегающие технологии в решении проблем загрязнения гидросферы // Инноватика и экспертиза. 2012. № 2. C. 166-172.
6. Вдовина И. В., Смирнова Т. П. Доочистка сточных вод горно-обогатительного комбината с использованием элементов природно-техногенных ландшафтов // Безопасность жизнедеятельности. 2014. № 11. С. 17-22.
7. Евдокимова Г. А., Иванова Л. А., Мозгова Л. П., Фокина Н. В. Плавающие биоплато для очистки
сточных карьерных вод от минеральных соединений азота в арктических условиях // Экология и промышленность России. 2015. Т. 19. № 9. C. 35-41. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2015-9-35-41.
8. Yan A., Wang Y., Tan S. N., Mohd Y., Ghosh S., Chen Z. Phytoremediation: a promising approach for revegetation of heavy metal-polluted land // Frontiers of Plant Science. 2020. Vol. 11. https://doi.org/10.3389/ fpls.2020.00359.
9. Kurade M. B., Ha Y.-H., Xiong J.-Q., Govindwar S. P., Jang M., Jeon B.-H. Phytoremediation as a green biotechnology tool for emerging environmental pollution: a step forward towards sustainable rehabilitation of the environment // Chemical Engineering Journal. 2021. Vol. 415. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129040.
10. Chen L., Beiyuan J., Hu W., Zhang Z., Duan Ch., Cui Q. [et al.] Phytoremediation of potentially toxic elements (PTE's) contaminated soils using alfalfa (Medicago sativa L.): a comprehensive review // Chemosphere. 2022. Vol. 293. https://doi. org/10.1016/j.chemosphere.2022.133577.
11. Zihan Wei, Haiping Gu, Quyet Van Le, Wanxi Peng, Su Shiung Lam, Yafeng Yang Perspectives on phytoremediation of zinc pollution in air, water and soil // Sustainable chemistry and pharmacy. 2021. Vol. 24. https://doi.org/1016/j.scp.2021.100550/.
12. Vergani L., Mapelli F., Zanardini E., Terzaghi E., Raspa G., Borin S. [et al]. Phyto-rhizoremediation of polychlorinated biphenyl contaminated soils: An outlook on plant-microbe beneficial interactions // Science of
-v.
330
Ш
https://tb.istu.edu/jour/index
Тимофеева С. С., Дроздова И. В., Бобоев А. А. и др. Перспективные ... Timofeeva S. S., Drozdova I. V., Boboev A. A., et al. Promising technologies...
the total environment. 2017. Vol. 575. P. 1395-1406. https://doi.Org/10.1016/j.scitotenv.2016.09.218.
13. Corso Dal G., Fasani E., Manara A., Visioli G., Furini A. Heavy metal pollutions: state of the art and innovation in phytoremediation // International Journal of molecular sciences. 2019. No. 20. https://doi. org/10.3390/ijms20143412.
14. Dhanwal P., Kumar A., Dudeja S., Chhokar V., Beniwal V. Recent advances in phytoremediation technology // Advances in environmental biotechnology. Singapore: Springer, 2017. P. 227-241. https://doi. org/10.1007/978-981-10-4041-2_14.
15. Sakakibara M., Harada A., Sano S., Hori R. S. Heavy metals tolerance and accumulation in Eleocharis acicularis, a heavy metal hyperaccumulating aquatic plant species // Geo-Pollution Science. 2009. No. 5. P. 1-9.
16. Suman J., Uhlik O., Viktorova J., Macek T. Phytoextraction of heavy metals: a promising tool for clean-up of polluted environment? // Frontiers in Plant Science. 2018. Vol. 9. https://doi.org/10.3389/ fpls.2018.01476.
17. Dhaliwal S. S., Singh J., Taneja P. K., Mandal A. Remediation techniques for removal of heavy metals from the soil contaminated through different sources: a review // Environmental Science and Pollution Research. 2020. No. 27. P. 1319-1333. https://doi. org/10.1007/s11356-019-06967-1.
18. Ташпулатов Й. Ш. Альгофлора среднего течения реки Заравшан и ее взаимосвязь с индикаторно-сапробными видами // Самарский научный вестник. 2016. № 2. C. 63-66.
19. Мустафаева З. А., Мирзаев У. Т. Холмурадо-ва Т. Н. Современное состояние водных биоценозов водоемов бассейна реки Зарафшан // Восточно-Европейский научный журнал. 2017. № 3. [Элек-
тронный ресурс]. URL: https://eesa-journal.com/ biologicheskie-nauki/sovremennoe-sostoyanie-vodnyx-biocenozov-vodoemov-bassejna-reki-zarafshan/ (12.11.2022).
20. Mattila K., Zaitsev G., Langwaldt J. Biological removal of nutrients from mine waters. Final report. Rovaniemi: Finnish Forest Research Institute, 2007. 99 p.
21. Пат. № 189759, Российская Федерация, МПК C02F 3/32 (2006.01). Модуль фитосистемы для биологической очистки промышленных сточных вод от минеральных загрязнителей / Л. А. Иванова, В. А. Мязин, Е. В. Корнейкова, Н. В. Фокина, В. В. Редькина, Г. А. Евдокимова; заявитель и патентообладатель ИППЭС КНЦ РАН. Заявл. 17.09.2018; опубл. 03.06.2019. Бюл. № 2018133048.
22. Пат. № 2560631, Российская Федерация, МПК C02F 3/32 (2006.01). E02B 15/04 (2006.01). Устройство для биологической очистки сточных карьерных вод / Г. А. Евдокимова, Л. А. Иванова, В. А. Мязин; заявитель и патентообладатель ИППЭС КНЦ РАН. Заявл. 30.05.2014; опубл. 20.08. 2015. Бюл. № 2014122204/13.
23. Тимофеева С. С., Краева В. З., Меньшикова О. А. Роль водорослей и высших водных растений в обезвреживании цианидсодержащих сточных вод // Водные ресурсы. 1985. № 6. С. 111-116.
24. Тимофеева С. С., Меньшикова О. А. Использование макрофитов для интенсификации биологической очистки роданидсодержащих сточных вод // Водные ресурсы. 1985. № 6. С. 80-85.
25. Timofeeva S. S., Stom D. J. Present and perspectives of using hydrobotanic treatment for sewage waters // Acta Hydrochimica et Hydrobiologica. 1986. Vol. 16. No. 3. P. 299-312. https://doi. org/10.1002/aheh.19880160310.
References
1. Kulmatov R. A., Nigmatov A. N., Rasulov A. B. Modern environmental problems of the transboundary river Zarafshan. Issues of Geography and Geoecology. 2014;2:38-49. (In Russ.).
2. Sokolov V. I. Water management of Uzbekistan: present, past, future. Tashkent: Biblioteka Vodnika; 2015. 57 p. Available from: http://cawater-info.net/ library/rus/watlib/watlib-01-2015.pdf [Accessed 12'th October 2022]. (In Russ.).
3. Sangirova U. R. Features of the development of water management in Uzbekistan. Vestnik nauki i obrazovaniya. 2019;19:16-26. (In Russ.).
4. Timofeeva S. S., Timofeev S. S., Ulrikh D. V. Phytoremediation technologies application in industrially polluted territories in environments of East Siberia and South Ural. Safety in technosphere. 2016;6:16-23. (In Russ.). https://doi.org/10.12737/24721.
5. Ol'shanskaya L. N., Sobgaida N. A., Russkikh M. L., Valiev R. Sh., Aref'eva O. A. Phytoremediation Energy Saving Technologies in Solving the Problems of Hydrosphere Pollution. Innovatics and Expert Examination. 2012;2:166-172. (In Russ.).
6. Vdovina I. V., Smirnova T. P. Post-treatment of
wastewater from a mining and processing plant using elements of natural and technogenic landscapes. Bezopasnost' zhiznedeatel'nosti = Life safety. 2014;11:17-22. (In Russ.).
7. Yevdokimova G. A., Ivanova L. A., Mozgova L. P., Fokina N. V. Floating bioplateaus for the purification of waste quarry water from mineral nitrogen compounds in Arctic conditions. Ekologia i promyshlennost Rossii = Ecology and Industry of Russia. 2015;19(9):35-41. (In Russ.). https://doi.org/10.18412/1816-0395-2015-9-35-41.
8. Yan A., Wang Y., Tan S. N., Mohd Y., Ghosh S., Chen Z. Phytoremediation: a promising approach for revegetation of heavy metal-polluted land. Frontiers of Plant Science. 2020;11. https://doi.org/10.3389/ fpls.2020.00359.
9. Kurade M. B., Ha Y.-H., Xiong J.-Q., Govindwar S. P., Jang M., Jeon B.-H. Phytoremediation as a green biotechnology tool for emerging environmental pollution: a step forward towards sustainable rehabilitation of the environment. Chemical Engineering Journal. 2021;415. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129040.
10. Chen L., Beiyuan J., Hu W., Zhang Z., Duan Ch.,
https://tb.istu.edu/jour/index
kF3
331
1
1 1
Тимофеева С. С., Дроздова И. В., Бобоев А. А. и др. Перспективные... Timofeeva S. S., Drozdova I. V., Boboev A. A., et al. Promising technologies...
Cui Q. [et al.] Phytoremediation of potentially toxic elements (PTE's) contaminated soils using alfalfa (Medicago sativa L.): a comprehensive review. Chemosphere. 2022;293. https://doi.org/10.1016/j. chemosphere.2022.133577.
11. Zihan Wei, Haiping Gu, Quyet VanLe, Wanxi Peng, Su Shiung Lam, Yafeng Yang Perspectives on phytoremediation of zinc pollution in air, water and soil. Sustainable chemistry and pharmacy. 2021;24. https://doi.org/1016Zj.scp.2021.100550/.
12. Vergani L., Mapelli F., Zanardini E., Terzaghi E., Raspa G., Borin S. [et al]. Phyto-rhizoremediation of polychlorinated biphenyl contaminated soils: An outlook on plant-microbe beneficial interactions. Science of the total environment. 2017;575:1395-1406. https://doi. org/10.1016/j.scitotenv.2016.09.218.
13. Corso Dal G., Fasani E., Manara A., Visioli G., Furini A. Heavy metal pollutions: state of the art and innovation in phytoremediation. International Journal of molecular sciences. 2019;20. https://doi.org/10.3390/ ijms20143412.
14. Dhanwal P., Kumar A., Dudeja S., Chhokar V., Beniwal V. Recent advances in phytoremediation technology. In: Advances in Environmental Biotechnology. Singapore: Springer; 2017, p. 227-241. https://doi.org/10.1007/978-981-10-4041-2_14.
15. Sakakibara M., Harada A., Sano S., Hori R. S. Heavy metals tolerance and accumulation in Eleocharis acicularis, a heavy metal hyperaccumulating aquatic plant species. Geo-Pollution Science. 2009;5:1-9.
16. Suman J., Uhlik O., Viktorova J., Macek T. Phytoextraction of heavy metals: a promising tool for clean-up of polluted environment? Frontiers in Plant Science. 2018;9. https://doi.org/10.3389/ fpls.2018.01476.
17. Dhaliwal S. S., Singh J., Taneja P. K., Mandal A. Remediation techniques for removal of heavy metals from the soil contaminated through different sources: a review. Environmental Science and Pollution Research.
Информация об авторах
С. С. Тимофеева,
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой промышленной экологии и БЖД,
Иркутский национальный исследовательский
технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия
И. В. Дроздова,
аспирант кафедры промышленной экологии и БЖД,
Иркутский национальный исследовательский
технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия
А. А. Бобоев,
старший преподаватель, Навоийский государственный горно-технологический университет, 210100, г. Навои, ул. Галаба, 27, Узбекистан
2020;27:1319-1333. https://doi.org/10.1007/s11356-019-06967-1.
18. Tashpulatov Y. S. Algoflora of the Zarafshan river middle stream and it's relationship with indicator-saprobic species. Samara Journal of Science. 2016;2:63-66. (In Russ.).
19. Mustafaeva Z. A., Mirzaev U. T., Kholmuradova T. N. The current state of aquatic biocenoses in water bodies of the Zarafshan River basin. East European Scientific Journal. 2017;3. Available from: https://eesa-journal.com/biologicheskie-nauki/sovremennoe-sostoyanie-vodnyx-biocenozov-vodoemov-bassejna-reki-zarafshan/ [Accessed 12'th November 2022]. (In Russ.).
20. Mattila K., Zaitsev G., Langwaldt J. Biological removal of nutrients from mine waters. Final report. Rovaniemi: Finnish Forest Research Institute; 2007, 99 p.
21. Ivanova L. A., Myazin V. A., Korneikova E. V., Fokina N. V., Red'kina V. V., Evdokimova G. A. Phytosystem module for biological treatment of industrial wastewater from mineral pollutants. Patent RF, No. 189759; 2018. (In Russ.).
22. Evdokimova G. A., Ivanova L. A., Myazin V. A. Device for biological treatment of waste quarry water. Patent RF, No. 2560631; 2014. (In Russ.).
23. Timofeeva S. S., Kraeva V. Z., Men'shikova O. A. The role of algae and higher aquatic plants in the neutralization of cyanide-containing wastewater. Water Resources. 1985;6:111-116. (In Russ.).
24. Timofeeva S. S., Men'shikova O. A. The use of macrophytes for the intensification of biological treatment of thiocyanate-containing wastewater. Water Resources. 1985;6:80-85. (In Russ.).
25. Timofeeva S. S., Stom D. J. Present and perspectives of using hydrobotanic treatment for sewage waters. Acta Hydrochimica et Hydrobiologica. 1986;16(3):299-312. https://doi.org/10.1002/ aheh.19880160310. (In Russ.).
Information about the authors
Svetlana S. Timofeeva,
Cand. Sci. (Eng.), Professor,
Head, Department of Industrial Ecology and Life
Safety,
Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., 664074 Irkutsk, Russia
Irina V. Drozdova,
Postgraduate Student, Department of Industrial Ecology and Life Safety, Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., 664074 Irkutsk, Russia
Azizzhon A. Boboev,
Senior Lecturer,
Navoi State University of Mining and Technologies, 27 Galaba St., 210100 Navoi, Uzbekistan
-v.
332
Ш
https://tb.istu.edu/jour/index
Тимофеева С. С., Дроздова И. В., Бобоев А. А. и др. Перспективные... Timofeeva S. S., Drozdova I. V., Boboev A. A., et al. Promising technologies...
С. О. Хужжиев,
кандидат биологических наук,
доцент кафедры биологии,
Навоийский государственный педагогический
институт,
210100, г. Навои, ул. Абу Али ибн Сино, 45, Узбекистан
М. А. Фарманова,
магистрант,
Навоийский государственный педагогический институт,
210100, г. Навои, ул. Абу Али ибн Сино, 45, Узбекистан
Вклад авторов
Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
Поступила в редакцию 8.11.2022. Одобрена после рецензирования 30.11.2022. Принята к публикации 7.12.2022.
Sodik O. Khuzhzhiev,
Cand. Sci. (Biol.),
Associate Professor, Department of Biology,
Navoi State Pedagogical Institute,
45 Ibn Sino St., 210100 Navoi, Uzbekistan
Mokhigul A. Farmanova,
Master's degree student,
Navoi State Pedagogical Institute,
45 Ibn Sino St., 210100 Navoi, Uzbekistan
Contribution of the author's
The authors contributed equally to this article.
Conflict of interests
The authors declare no conflict of interests.
All authors have read and approved the final manuscript.
The article was submitted 8.11.2022. Approved after reviewing 30.11.2022. Accepted for publication 7.12.2022.
https://tb.istu.edu/jour/index
kF3
333
3 3
