Жоба туралы қысқаша ақпарат
(2023-2025 ж.ж.)
Жобаның атауы: ЖТН АР 19679273 «Биоэнергетикалық «zero-waste» тәсілдің негізінде улы заттармен кешенді ластанған жерлерді фитотұрақтандыру технологиясын әзірлеу»
Өзектілігі. Қазақстанда, әлемнің көптеген басқа елдеріндегідей, өнеркәсіптік және ауыл шаруашылығының, мұнай-газ кешенінің жоғары қарқынымен дамуы жердің ауыр металдармен, пестицидтермен және мұнай өнімдерімен ластануына себепті, бұл елеулі экологиялық мәселе болып табылады. Бұндай кәсіпорындардың айналасындағы топырақ табиғи жағдайда әртүрлі улы элементтермен (УЭ) ластанудың поликомпонентті құрамына ие. Ауылшаруашылық топырақтарында ксенобиотиктердің жинақталуы және азық-түлік тізбегіне енуі азық-түлік қауіпсіздігіне үлкен қауіп төндіруде. Ортада екі немесе бірнеше ластаушы заттардың артық болу проблемасы инновациялық тәсілдердің қалыптастыруына негіз болады.
Өсімдіктердің ксенобиотиктерге бейімделуінің іргелі негіздерін, сондай- ақ топырақтың тұрақтылығын сақтау механизмдерін және оларды оңалту жолдарының зерттелуі фитотехнологияны дамытудағы маңызды міндет болып табылады. Соңғы жылдары антиоксидантты қорғаныс компоненттерінің белсенділік деңгейі мен өсімдіктердің УЭ-ге төзімділік арасындағы байланыстың анықталуына назар аударылды, бұл ластанған жерлерді фиторемедиациялау үшін өсімдіктердің төзімді түрлерін таңдау кезіңде маңыздылығы зор. Өсімдіктердің көмегімен топырақты қалпына келтіру кезеңінің ұзақтығы мен ластанған биомассаны жою қажеттілігіне байланысты көптеген ғалымдардың назары, қалдықтарды биоөнімдерге айналдыру арқылы жоюына бағытталған. Мұндай зерттеулер алғашқы даму сатысында, ал жануарлар мен өсімдіктер шикізатынан биоөнімдерді алу саласы әлемнің көптеген елдерінде белсенді дамуда. Зерттеу векторының биоэнергетика саласына ауысуына байланысты жетілдірілген биоөнімдерді алудың негізгі критерийлерінің бірі азық-түлік дақылдарын өсірумен кез келген бәсекелестікті азайту мақсатында тағамдық емес лигноцеллюлоза биомассасын пайдалану болып табылады.
Халықаралық және мемлекеттік стандарттар мен талаптардың болмауына байланысты энергетика өнеркәсібінде шикізат ретінде пайдалану үшін энергетикалық өсімдіктер биомассасының потенциалы мен сапасын бағалау шұғыл түрде қажеттілік етеді. Дегенмен, «zero-waste» технологиясы фитотехнологияға лигнин, целлюлоза және лигноцеллюлоза жоғары мөлшерлі биоэнергетикалық дақылдармен енгізілді. Бұл талшықтардың құрамы шикізатты ұтымды пайдалануын және шығындардың азайюын қамтамасыз ететін ластанған өсімдік биомассасынан биочар мен палп (талшық) өндірісінде шешуші рөл атқарады. Бұл тәсіл топырақты тазарту мәселесін тиімді шешуге және биоэнергетиканы дамыту үшін балама шикізат іздеуге мүмкіндік береді.
Жобаның мақстаы: «zero-waste» технологиясы шеңберінде ластанған биомассаны сапалы бағалауды ескертіп, топырақтың кешенді ластануы (пестицидтер/АЭ; мұнай көмірсутектері/АЭ) жағдайында өсімдік пен ризосфералық тотықтырғыш және антиоксидантты ферменттердің белсенділігіне байланысты Miscanthus × giganteus және Miscanthus sinensis физиологиялық және биохимиялық төзімділік механизмдерін бағалау.
Күтілетін нәтижелер: Биоэнергетикалық өнеркәсіб үшін Miscanthus тұқымдас өсімдіктердің контаминацияланған биомассасының физико-биохимиялық төзімділік қасиеттерін және энергетикалық потенциалын ескертіп ксенобиотиктермен кешенді ластанған топырақты фитотұрақтылық технологиясы.
Жобаның ғылыми жетекшісі: Институттың ж.ғ.қ., б.ғ.д., проф. Нуржанова А.А.
Зерттеу тобының мүшелері: PhD, ас. проф. Бержанова Р.Ж., PhD Мамирова А.А., НС Нурмагамбетова А.С., МНС Жумашева Ж.Е., лаборант Боранбай М.
2018-2022 жылдардағы жоба орындаушыларының жарияланымдары мен патенттерінің тізімі:
1 Nurzhanova A., Pidlisnyuk V., Abit K., Nurzhanov C., Kenessov, B., Stefanovska T., Erickson L., 2019. Comparative assessment of using Miscanthus x giganteus for remediation of soils contaminated by heavy metals: a case of military and mining sites. Environmental Science and Pollution Research, 2019. Vol.26, pp.13320-13333, https://doi.org/10.1007/s11356-019-04707-z
WoS:Q2, IF 5.053, percentile 80%, FWCI 1.45
- Pidlisnyuk, V., Mamirova, A., Pranaw, K., Shapoval, P. Y., Trögl, J., Nurzhanova, A. Potential role of plant growth-promoting bacteria in Miscanthus × giganteus phytotechnology applied to the trace elements contaminated soils. // International Biodeterioration & Biodegradation. — 2020. – Vol. 155. — P. 105103. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2020.105103
WoS: Q1, IF 4.32, percentile 87%, FWCI 0.61
- Nurzhanova A., Mukasheva T., Berzhanova R., Kalugin S., Omirbekova A., Mikolasch A. Optimization of microbial assisted phytoremediation of soils contaminated with pesticides // Int. J. Phytoremediation. Taylor & Francis, 2021.Vol. 23 (5): 482–491. https://doi.org/10.1080/15226514.2020.1825330
WoS:Q2, IF 4.003. percentile 84%, FWCI 0.39
- Nurzhanova A., Mamirova A., Trögl J., Nebeská D., Pidlisnyuk V.V. Plant–Microbe Associations in Phytoremediation // Phytotechnology with Biomass Production: Sustainable Management of Contaminated Sites / ed. Erickson L.E., Pidlisnyuk V.V. CRC press Taylor & Francis Group, — 2021. — P. 123–140. Web of Science database
- Mamirova, A., Pidlisnyuk, V., Amirbekov, A., Ševců, A., & Nurzhanova, A. (2021). Phytoremediation potential of Miscanthus sinensis And. in organochlorine pesticides contaminated soil amended by Tween 20 and Activated carbon. // Environmental Science and Pollution Research. — 2021. – Vol. 28, Is. 13. – P. 16092–16106. https://doi.org/10.1007/s11356-020-11609-y
WoS:Q2, IF 5.053, percentile 80%, FWCI 1.67
- Tarla D.N., Erickson L.E., Hettiarachchi G.M., Amadi S.I., Galkaduwa M., Davis L.C., Nurzhanova A., Pidlisnyuk V. Phytoremediation and Bioremediation of Pesticide-Contaminated Soil // Appl. Sci. – 2020. – Vol. 10 (4) – P.1217-13333. https://doi.org/10.3390/app10041217
WoS:Q2, IF 2.838, percentile 79%, FWCI 1.33
- Sailaukhanuly Y, Nurzhanov Ch., Nurzhanova A., Carlsen L. Evaluation of the potential cancer risk of obsolete organochlorine pesticides in abandoned storehouses throughout the Almaty oblast, Kazakhstan // Int.J. Human and ecological risk assessment. – 2022. – Vol.28, Is.10. – P.1213-1227. https://doi.org/10.1080/10807039.2022.2136137 (
WoS:Q2, IF 4.997, percentile 61%, FWCI 0
- 8. Nurzhanova А., Muratova A., Berzhanova R., Pidlisnyuk V., Nurmagambetova A., Mamirova A. Rhizosphere microorganisms: increasing phytotechnology productivity and efficiency – a review //Доклады национальной академии наук Республики Казахстан. – 2022–№ 3. – С. 34-58.
9.Muratova A., Lyubun Y., Sungurtseva I., Turkovskaya O., Nurzhanova A. Physiological and biochemical characteristic of Miscanthus × giganteus grown in heavy metal – oil sludge co- contaminated soil // Journal of Environmental Sciences. – 2022. – Vol. 115.– P. 114-125.
WoS Q1. IF 6.796
2023 жылғы нәтижелер: AР 09259724 «Miscanthus x giganteus (гигант miscanthus) өнімділігін оңтайландыру және ПГПР көмегімен ауыр металдармен ластанған топырақтарды фиторемедиациялау» жобасы аяқталды.
Ризобактериялардың (PGPR) өсуін ынталандыратын биологиялық өнімді пайдалана отырып, биоэнергетикалық фиторемедиант Miscanthus x giganteus өсімдігінің өнімділігін арттыру арқылы ауыр металдармен ластанған топырақтарды фиторемедиациялау технологиясы әзірленді. Фиторемедиация процесін мақсатты бақылау үшін биоэнергетикалық өсімдігінің Miscanthus x giganteus биомасса шығымдылығын арттыру үшін микробтық препараттар жасалды: Rhizobium sp бактериясының концентрленген биомассасы негізіндегі №1 биологиялық препарат. Zn1-1 және ашытқы Trichosporon sp. CA1 паста түрінде; №2 биологиялық өнім – Pseudomonas sp. бактериясы негізіндегі сұйық түрі. CHA1.
Пайдалы модель алынды — Ауыр металдармен ластанған топырақтарды фиторемедиациялау әдісі» № 8240. 20.04.2023 ж.
Жарияланымдар (2023 ж.):
1 Muratova A., Golubev S., Romanova V., Nurzhanova A. Effect of Heavy-Metal-Resistant PGPR Inoculants on Growth, Rhizosphere Microbiome and Remediation Potential of Miscanthus × giganteus in Zinc-Contaminated Soil. // Microorganisms. – 2023. – Vol. 11.– P. 1516.
WoS Q2. IF 4.926/ Scopus, proc. 0.65
2 Nurzhanova A., Pidlisnyuk V., Berzhanova R., Nurmagambetova A., Terletskaya N., Omirbekova N., Berkinbayev G., Mamirova A. PGPR‑driven phytoremediation and physiobiochemical response of Miscanthus × giganteus to stress induced by the trace elements // Environmental Science and Pollution Research. – 2023.https://doi.org/10.1007/s11356-023-29031-/
WoS Q1. IF 5.8
- Nurzhanova A., Pidlisnyuk V., Berzhanova R., Muratova A., Erickson L., Mamirova A Improving Miscanthus × giganteus phytoremediation efficiency and adaptability to trace elements by application of PGPRs // International Phytotechnology Conference 23 — 26 May 2023. Hosted by International Phytotechnology Society and the US Dept of Energy- Argonne National Laboratory Chicago, Illinois, United States – P.85
4 Муратова А.Ю., Сунгурцева И.Ю., Турковская О.В, Нуржанова А.А Влияние бактеризации на ризосферный микробиом, физиолого-биохимические и ремедиационные свойства Мiscanthus × giganteus, выращенного в загрязненной тяжелыми металлами почве // X Съезд общества физиологов растений России Всероссийская научная конференция с международным участием «Биология растений в эпоху глобальных изменений климата» 18-23 сентября 2023 года, Уфа: УИБ УФИЦ РАН, 2023. – С.261.
