doi: 10.24412/0044-3913-2023-3-41-46

УДК 632.122.2:581.6

Н. С. ПОМЫТКИН, младший научный сотрудник

В.Ю. СТУПКО, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

А. В. БОБРОВСКИЙ, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник

Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук», Красноярский научно-исследовательский институт сельского хозяйства — обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, просп. Свободный, 66, Красноярск, 660041, Российская Федерация

Исследование проводили с целью обобщения опыта использования растений и микроорганизмов для восстановления почв при загрязнении их фосфорорганическими соединениями (ФОС), доля которых в общем объеме производимых в мире пестицидов достигает 40 %. Долго считали, что при использовании ФОС в последующем нет необходимости в мероприятиях по ремедиации среды, так как они, в сравнении с хлорорганическими пестицидами, быстрее разлагаются и менее токсичны. Недостаточный контроль привел к аккумуляции их значительных количеств в окружающей среде. Зафиксированы случаи отравления людей и животных. Ремедиация почвы путем механического изъятия пластов плодородного слоя экономически малоэффективна. В качестве альтернативы предложена биоремедиация. Этот метод дешевле, отличается высокой эффективностью и безопасностью для окружающей среды, возможностью применения на больших площадях. Основные пути распада ФОС – гидролиз, окисление и метаболизм внутри живых организмов. Продукты их разложении – фосфорная кислота и вещества, образующиеся при декомпозиции эфирных частей молекулы. Сроки и пути метаболизма ФОС зависят от физических условий среды, химического состава почв и выбранного агента ремедиации (растение, микрорганизмы). Основной источник поступления ФОС в пищу – вода рек и озер, очищению которых посвящены последние разработки в этой области. В качестве участников фиторемедиационного процесса рассматривают подсолнечник, пшеницу, ячмень, амарант, подорожник, рис, рапс, ряд травянистых культур. Концентрация ФОС при их использовании может быть снижена на 95 % менее чем за месяц. Генетически модифицированные растения дают возможность уменьшить уровень ФОС на 99 % за две недели. Эффективность фиторемедиации дополнительно увеличивается при инокуляции ризосферы растений бактериями, в том числе в подтопляемых системах, и внесении сурфактантов при ремедиации умеренно влажных почв.

Ключевые слова: фосфоророрганические соединения, фиторемедиация, биоремедиация, почвы, пестициды, аккумуляция.

Для цитирования: Помыткин Н. С., Ступко В. Ю., Бобровский А. В. Подходы к фиторемедиации при использовании фосфорорганических пестицидов // Земледелие. 2023. ¹ 3. С. 41–46. doi: 10.24412/0044–3913–2023–3–41–46.

Approaches to phytoremediation after using organophosphate pesticides

N. S.Pomytkin, V. Yu. Stupko, A. V. Bobrovskij

"Krasnoyarsk Science Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences", Krasnoyarsk Research Institute of Agriculture, prosp. Svobodnyi, 66, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation

Abstract. The study aimed to generalise the experience of using plants and microorganisms to restore soils contaminated with organophosphorus compounds (OPs), the share of which in the total volume of pesticides produced in the world reaches 40 %. For a long time, it was believed that when using OPs in the future, there is no need for measures to remediate the environment, since they, in comparison with organochlorine pesticides, decompose faster and are less toxic. Insufficient control has led to the accumulation of significant amounts in the environment. Cases of poisoning of people and animals have been recorded. Soil remediation by mechanical removal of fertile layer stratums is economically ineffective. Bioremediation has been proposed as an alternative. This method is cheaper, highly efficient, and environmentally friendly, and can be used over large areas. The main pathways for the OPs breakdown are hydrolysis, oxidation, and metabolism within living organisms. The products of their decomposition are phosphoric acid and substances formed during the decomposition of the essential partsof the molecule. The timing and pathways of OPs metabolism depend on the physical conditions of the environment, the chemical composition of soils, and the selected remediation agent (plant, microorganisms). The main source of OPs in food is the water of rivers and lakes, the purification of which is devoted to the latest developments in this area. Sunflower, wheat, barley, amaranth, plantain, rice, rapeseed, and a number of herbaceous crops are considered as participants in the phytoremediation process. The concentration of OPs when using them can be reduced by 95 % in less than a month. Genetically modified plants make it possible to reduce the level of OPs by 99 % in two weeks. The efficiency of phytoremediation further increases with the inoculation of the plant rhizosphere with bacteria, including in constructed wetlands, and with the introduction of surfactants during the remediation of moderately moist soils.

Keywords: organophosphorus compounds; phytoremediation; bioremediation; soils; pesticides; accumulation.

Author Details: N. S. Pomytkin, junior research fellow; V. Yu. Stupko, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow (e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.); A. V.Bobrovskij, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow.

For citation: Pomytkin NS, Stupko VYu, Bobrovskij AV [Approaches to phytoremediation after using organophosphate pesticides]. Zemledelie. 2023; (3): 41–46. Russian. doi: 10.24412/0044–3913–2023–3–41–46.