Оценка уровня химического загрязнения почв продуктами деструкции композиционного материала без связующего на основе древесного сырья

В данной работе выполнена оценка уровня химического загрязнения почв как индикатора неблагоприятного воздействия на окружающую природную среду продуктами деструкции композиционного материала (пластика) без применения связующих веществ (ПБС) на основе древесного сырья. В качестве невостребованного вторичного растительного сырья были рассмотрены древесные отходы в виде сосновых и березовых опилок. Для используемого сырья на основании химического анализа было установлено наличие в нем тяжелых металлов в незначительных значениях, наличие которого обусловлено влиянием внешних условий окружающей среды. Результаты оценки биоразлагаемости изучаемых ПБС по маркерным морфологическим признакам показали, что образцы на основе сосновых опилок можно отнести к полностью биоразлагаемому материалу, а на основе березовых опилок – к материалу с умеренной (частичной) степени биоразлагаемости. По результатам экспозиции за 84 сут в почво-грунте образцов ПБС, наблюдается миграция тяжелых металлов и мышьяка из деструктируемого биоразлагаемого материала в почвенный субстрат. Превышений ПДК (ОДК) по содержаниям элементов-загрязнителей I класса (свинец, кадмий, цинк, ртуть, мышьяк) и II класса опасности (медь, никель) в почво-грунте после испытаний на биоразлагаемость не зафиксировано. По суммарному показателю загрязнения исследуемый почво-грунт относятся к категории загрязнения «допустимая». Выполненные исследования показали, что окончательный выбор древесного сырья с целью получения композиционных материалов, должен определяться уровнем загрязнения самого исходного растительного сырья, используемого для получения композитов, а также уровнем возможного существующего химического загрязнения почв района предполагаемого к использованию изделий на их основе.

1. Мазурин И. М., Понуровская В. В., Колотухин С. П. Экологический тупик от сжигания мусора и возможные пути его преодоления // Электронное научное издание Альманах Пространство и Время. 2018. Т. 16, № 3-4. С. 7. DOI 10.24411/2227-9490-2018-12061.

2. Загоруйко М. Г., Павлов С. А., Башмаков И. А. Исследование аэродинамики при сжигании растительных отходов на изотермических моделях // Аграрный научный журнал. 2023. № 10. С. 168–173. DOI 10.28983/asj.y2023i10pp168-173.

3. Зырянов М. А., Медведев С. О., Мохирев А. П. Повышение ресурсного потенциала древесного сырья // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2024. № 4(400). С. 193–201. DOI 10.37482/05361036-2024-4-193-201.

4. Биоразлагаемые композиционные материалы на основе поликапролактона с наполнением соломой зерновых культур / Е. Н. Подденежный, Н. Е. Дробышевская, А. А. Бойко [и др.] // Вестник Гомельского государственного технического университета им. П. О. Сухого. 2024. № 2(97). С. 27–33. DOI 10.62595/1819-5245-2024-2-27-33.

5. Composite Material Based on Polypropylene and Modified Natural Fillers / I. Fayzullin, A. Gorbachev, S. Volfson [et al.] // Polymers. 2024. Vol. 16, No. 12. P. 1703. DOI 10.3390/polym16121703.

6. Получение биокомпозитов с полимерной фазой пластифицированных ацетатов целлюлозы с различной степенью ацетилирования / А. Е. Шкуро, В. В. Глухих, К. А. Усова [и др.] // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2023. № 4(394). С. 155–168. DOI 10.37482/0536-1036-2023-4-155-168.

7. Просвирников Д. Б. Моделирование свойств древесно-композиционных материалов методом параметрической идентификации // Системы. Методы. Технологии. 2020. № 4(48). С. 107–118. DOI 10.18324/2077-5415-2020-4-107-118.

8. Артемов А. В., Бурындин В. Г., Ершова А. С. Исследование влияния гидрофобизирующей и антисептической добавки в виде гидролизного лигнина на эксплуатационные свойства пластиков без добавления связующих на основе древесного пресс-сырья // Хвойные бореальной зоны. 2024. Т. 42, № 2. С. 63–72. DOI 10.53374/1993-0135-2024-2-63-72.

9. Eskin V. D. Sheet materials without binders based on waste from the woodworking industry // Молодежь. Общество. Современная наука, техника и инновации. 2023. No. 22. P. 282–284.

10. Методика для оценки степени биоразлагаемости пластиков на основе лигноцеллюлозосодержащего сырья без добавления связующих веществ / А. В. Артемов, А. С. Ершова, А. Е. Шкуро, В. Г. Бурындин // Лесотехнический журнал. 2024. Т. 14, № 1(53). С. 134–150. DOI 10.34220/issn.2222-7962/2024.1/8.

11. Артемова К. А. Биодеструкция растительных материалов и «биоразлагаемых» пластиков // Химия и химическая технология в XXI веке : материалы XXIII Междунар. науч.-практ. конф. студентов и молодых ученых имени выдающихся химиков Л. П. Кулёва и Н. М. Кижнера. В 2-х т. Томск, 16–19 мая 2022 года. Т. 2. Томск : Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2022. С. 310–312.

12. Исследование санитарно-гигиенических показателей биоразлагаемых материалов на основе древесного сырья / А. В. Артемов, А. В. Савиновских, В. Г. Бурындин, А. С. Ершова // Деревообрабатывающая промышленность. 2021. № 4. С. 75–83.

13. Оценка воздействия биоразлагаемых материалов на основе растительного недревесного сырья на элементы окружающей среды / А. В. Артёмов, А. С. Ершова, А. В. Савиновских, В. Г. Бурындин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. 2022. № 1(45). С. 5–20. DOI 10.15593/2409-5125/2022.1.01.

14. Вураско А. В., Первова И. Г., Шаповалова И. О. Содержание металлов в биомассе растений и в материалах на их основе // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2021. № 234. С. 250– 266. DOI 10.21266/2079-4304.2021.234.250-266.

15. Анищенко Л. Н., Поцепай С. Н., Капошко Н. А. Ресурсные и эколого-химические показатели луговых лекарственных растений среднего Подесенья // Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК : материалы XIX Международной научной конференции, Брянск, 14–18 марта 2022 года. Часть I. Брянск : Брянский государственный аграрный университет, 2022. С. 210–223.

16. Pande A., Mun B.-G., Methela N. J., Rahim W., Lee D.-S., Lee G.-M., Hong J. K., Hussain A., Loake G. and Yun B.-W. Heavy metal toxicity in plants and the potential NO-releasing novel techniques as the impending mitigation alternatives. Frontiers in Plant Science. 2022. Р. 13. DOI 10.3389/fpls.2022.1019647.

17. Артемов А. В., Савиновских А. В., Бурындин В. Г. Влияние термообработки на биостойкость древесного пластика без добавления связующего // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии. 2022. № 4. С. 15–25. DOI 10.25686/2542-114X.2022.4.15.

18. Исследование упругих свойств композитов на основе ацетата целлюлозы и лигноцеллюлозных наполнителей / А. Е. Шкуро, В. В. Глухих, П. С. Захаров, Х. С. Абзальдинов // Промышленное производство и использование эластомеров. 2023. № 1. С. 32–36. DOI 10.24412/2071-8268-2023-1-32-36.

19. Артемов А. В., Савиновских А. В., Бурындин В. Г. Модуль упругости при изгибе как показатель физико-механических свойств древесных пластиков без добавления связующих // Системы. Методы. Технологии. 2021. № 1(49). С. 67–71. DOI 10.18324/20775415-2021-1-67-71.

20. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024665813 Российская Федерация. Оценка степени биоразлагаемости пластиков на основе лигноцеллюлозосодержащего сырья без добавления связующих веществ: № 2024664524: заявл. 27.06.2024: опубл. 05.07.2024 / А. В. Артемов, А. С. Ершова, С. П. Паршин [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "»Уральский государственный лесотехнический университет».

21. Математическое планирование экспериментов и анализ их результатов с применением компьютерных программ: учебное пособие / В. В. Глухих, А. Е. Шкуро, А. В. Артемов [и др.] ; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Уральский государственный лесотехнический университет. Екатеринбург: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный лесотехнический университет», 2023. 104 с. ISBN 978-5-94984-864-7.

22. Сазанов Ю. Н., Грибанов А. В. Термохимия лигнина (Обзор) // Журнал прикладной химии. 2010. Т. 83, № 2. С. 177–197.

23. Cure kinetics of lignin-novolac resins studied by isoconversional methods / J. M. Pérez, M. Oliet, M. V. Alonso, F. Rodríguez // Thermochimica Acta. 2009. Vol. 487, No. 1-2. P. 39–42. DOI 10.1016/j.tca.2009.01.005.

24. Плитные материалы и изделия из древесины и других одресневевших остатков без добавления связующих / В. Н. Петри [и др.]. М. : Лесная промышленность, 1976. 360 с.

25. Кузнецова Т. Ю., Ветчинникова Л. В., Титов А. Ф. Аккумуляция тяжелых металлов в различных органах и тканях березы в зависимости от условий произрастания // Труды Карельского научного центра Российской академии наук. 2015. № 1. С. 86–94. DOI 10.17076/eco27.

26. Physiological, biochemical changes, and phytotoxicity remediation in agricultural plant species cultivated in soils contaminated with copper and zinc / P. A. A. Ferreira, T. Tiecher, F. K. Ricachenevsky [et al.] // Plants Under Metal and Metalloid Stress: Responses, Tolerance and Remediation, 2018. P. 29–76. DOI 10.1007/978-981-13-2242-6_2.

27. Оценка качества почвогрунтов и их компонентов по показателям содержания неорганических веществ / А. С. Чепрасова, М. А. Севостьянов, Н. Г. Новикова [и др.] // Агрохимический вестник. 2023. № 3. С. 70–74. DOI 10.24412/1029-2551-2023-3-015.

28. Миколиз древесины, его продукты и их использование. I. Экологические аспекты микологического разрушения древесины / Г. Н. Кононов, А. Н. Веревкин, Ю. В. Сердюкова, В. Д. Зайцев // Лесной вестник. Forestry Bulletin. 2020. Т. 24, № 2. С. 81–87. DOI 10.18698/2542-1468-2020-2-81-87.

29. Плеханова И. О., Золотарева О. А. Оценка и нормирование экологического состояния почв, загрязненных тяжелыми металлами // Агрохимия. 2021. № 7. С. 83–94.

30. Касимов Н. С., Власов Д. В. Тяжелые металлы и металлоиды в почвах российских городов (по данным ежегодных докладов Росгидромета) // Вестник Московского университета. Серия 5: География. 2018. № 3. С. 14–22.