Methods for improving the ecological state of a chemically contaminated soil-plant system under the influence of military-technogenic factors on agrocoenoses

Abstract

The purpose of the study was to investigate the effectiveness of new methods of in situ remediation of contaminated soils under complex military and technogenic influences on the soil-plant system in areas of atmotechnogenic emissions from an electricity and heat production facility (using the example of DTEK Kurakhiv TPP LLC in Donetsk Oblast). A systematic approach was used with the involvement of a complex of universal general scientific methods; methods of field and current methods of chemical and analytical research of soils and test plants of agrocoenoses with the determination of indicators of the elemental status of the soil-plant system, indicators of plant quality under the influence of chemical pollution and military influence; using the developed methods of chemical and biological remediation of the soil-plant system; using desk methods of statistical processing of the obtained data. New knowledge was obtained on the control of chemical contamination of soils and the soil-plant system under the conditions of complex influence of the military factor and chemical pollution in the zones of atmotechnogenic emissions at the electric and thermal energy production facility. New data were obtained from the analysis of the effectiveness of using the elaborated innovative methods of chemical and biological remediation of contaminated soils under new conditions of military and technogenic impacts. Priority contamination of the soil-plant system with mobile forms of lead (Pb), cadmium (Cd), zinc (Zn), copper (Cu), and nickel (Ni) compounds during shell and rocket explosions has been established. Excess of the standard values of the content of toxic metals Cd, Pb, Cu in the grain and vegetative mass of test plants Hordeum vulgare and Triticum aestivum L was found. The advantages of using the new synthesised chelate-humate preparation Smaragd and the biological product Haupsin BT for effective improvement of the ecological state of the contaminated soil-plant system were determined. The findings were the basis for further implementation of the developed methods in various farms to restore soil health in the conditions of military-technogenic impacts on the soil cover, the soil-plant system; for carrying out remediation and environmental rehabilitation of chemically contaminated soils to improve the ecological state of soils and minimise the effects of chemical pollution and military factor; in research practice – to elaborate methods and technologies for the remediation and environmental rehabilitation of chemically degraded soils in areas of pollution; to control degradation for chemical contamination of soils, promote food and environmental safety.

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.