The use of vermicomposting technologies for organic waste disposal
One of the main threats to humanity is soil degradation, which is accompanied by a progressive decrease in fertility and crop yields. The significant regen erative biological potential of natural objects, including soil invertebrates and microorganisms, is still underutilized. Vermitechnologies are increasingly being used today to solve the problems of obtaining highly efficient organic products and restoring soil fertility. The main purpose of this review is to systematize contemporary ideas about the place and prospects of using vermitechnologies in the disposal of a number of toxic wastes of industrial, agricultural and municipal origin, as well as the prospects of using vermicompost. It is shown that vermicomposting is one of the simplest, most affordable and environmentally acceptable technologies for processing organic waste. As a result of numerous studies, a wide range of organic substances have been identified that can serve as a substrate for vermicomposting and raw materials for the production of vermicompost. These include waste from agricultural production of animal and vegetable origin, waste from the food industry, leaf litter and municipal waste. The properties of vermicompost as an optimal organic fertilizer containing a complete list of easily digestible organic and mineral components for plant growth and productivity increase are noted. The use of vermitechnologies to clean up the territory from oil and petroleum products is based on the ability of earthworms and related microorganisms to successfully clean up the soil. Preparations for soil purification have been developed, including strains of microorganisms isolated from oil-contaminated soils and from earthworm coprolites. It is shown that during the transformation of waste from sewage treatment plants, earthworms are able to extract heavy metals from sediment, accumulate them in their bodies and convert into bound forms inaccessible to plants. This process proceeds without the use of chemicals, which makes biological disposal environmentally safe. It does not lead to secondary pollution of surface reservoirs, groundwater and soils. Studies on the processing of sewage sludge by composting with earthworms Eisenia fetida have shown that worms can enhance microbial activity at the initial stage of processing and thereby accelerate the decomposition of granular dehydrated sludge. The possibility of neutralization and disinfection of precipitation by earthworms is confirmed by the numerous studies. The experience of processing sewage sludge in different countries shows that the resulting vermicompost meets the standards of organic fertilizers and can be used for growing forest and agricultural crops. A review of the conducted research has shown that the use of vermitechnologies makes it possible to use organic waste from industry, agriculture and housing and communal services as raw materials for the production of valuable organic fertilizers, the use of which will contribute to the restoration of soil fertility and crop yields. Waste disposal will have a beneficial effect on the environment, biodiversity and human health. The paper contains 94 References. The Authors declare no conflict of interest.
Keywords
earthworms,
vermicomposting,
utilization of production wastes,
oil products,
sewage sludgeAuthors
Korovin Andrey A. | North Caucasus Federal Agricultural Research Centre | abv20korovin@yandex.ru |
Golembovsky Vladimir V. | North Caucasus Federal Agricultural Research Centre | vvh26@yandex.ru |
Babenko Andrey S. | Tomsk State University | andrey.babenko.56@mail.ru |
Kurovsky Alexander V. | Tomsk State University | a.kurovskii@yandex.ru |
Всего: 4
References
Gliessman S. Evaluating the impact of agroecology // Agroecology and Sustainable Food Systems. 2020. Vol. 4 (8). PP. 973-974.
Бринчук М.М. Законы природы как основа нового мировоззрения // Астраханский вестник экологического образования. 2021. № 1 (61). С. 67-76.
Журавлева Е.В., Цедилин А.Н., Воронов С.И. Экологический принцип техносферного развития // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 35, № 11. С. 9-14.
Зеленская Т.Г., Коровин А.А., Безгина Ю.А., Окрут С.В., Лысенко И.О. Новые технологии в растениеводстве как условие экологической и продовольственной безопасности // Вестник АПК Ставрополья. 2022. № 1 (45). С. 32-36.
О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2022 году. Государственный доклад Минприроды России. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 2023. 686 с.
Государственный (национальный) доклад о состоянии и использовании земель в Российской Федерации в 2022 году. URL: https://rosreestr.gov.ru/upload/Doc/16-upr/doc_nation_report_2022.pdf.
Состояние мировых земельных и водных ресурсов для производства продовольствия и ведения сельского хозяйства. Системы на пределе. Сводный доклад 2021. Рим.
О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2022 году: Государственный доклад. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2023. 368 с.
Олива Т.В., Манохина Л.А., Колесниченко Е.Ю. Химико-экологическое качество воды и донных отложений реки Валуй Белгородской области // Успехи современного естествознания. 2020. № 12. С. 145-150.
Блинова Е.Г., Чеснокова М.Г. Биотехнологические аспекты анализа донных осадков и гидрохимический режим водотока // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2019. № 10. С. 75-80.
Губарев Д.И., Левицкая Н.Г., Деревягин С.С. Влияние изменений климата на деградацию почв в аридных зонах Поволжья // Аридные экосистемы. 2022. Т. 28, № 1 (90). С. 20-27.
Рамазанова Р.Х. Процессы почвообразования при глобальном изменении климата и меры по устойчивому развитию растениеводства в Казахстане // Почвоведение и агрохимия. 2022. № 1. С. 69-77.
Сушкова Т.Ю., Иванова Н.А. Эффективность использования земли в сельском хозяйстве региона // Экономика сельского хозяйства России. 2021. № 10. С. 39-44.
Garcia-Segura D., Castillo-Murrieta I.M., Martinez-Rabelo F. Macrofauna and mesofauna from soil contaminated by oil extraction // Geoderma. 2018. Vol. 332. PP. 180-189.
Zucca C., Fleiner R., Bonaiuti E. et al. Land degradation drivers of anthropogenic sand and dust storms // Catena. 2022. Vol. 219. PP. 106575.
Nassar S.E., Said R.M. Bioremediation assessment, hematological, and biochemical responses of the earthworm (Allolobophora caliginosa) in soil contaminated with crude oil // Environmental Science and Pollution Research. 2021. Vol. 28 (39). PP. 54565-54574.
Bigaliev A.B., Kozhakhmetova A.N. Oil pollution and associated heavy metals, radionuclides in the body of hydrobionts of the Kazakhstan zone of the Caspian Sea // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, Geo Assets Engineering. Vol. 2020331 (12). PP. 60-66.
Slyusarevsky A.V., Zinnatshina L.V., Vasilyeva G.K. Comparative environmental and economic analysis of methods for the remediation of oil-contaminated soils by in situ bioremediation and mechanical soil replacement // Ecology and Industry of Russia. 2018. № 22 (11). РP. 40-45.
Hаrtеnstеin R. Еаrthwоrm Biоtеchnоlоgy аnd Glоbаl Biоgеоchеmistry // Аdvаncеs in Еcоlоgicаl Rеsеаrch. 1986. Vоl. 15. РP. 379-409.
Cаnti M.G. Еаrthwоrm Аctivity аnd Аrchаеоlоgicаl Strаtigrарhy: А Rеviеw оf Рrоducts аnd Рrоcеssеs // Jоurnаl оf Аrchаеоlоgicаl Sciеncе. 2003. Vоl. 30. РP. 135-148.
Илькив Н. Биологизация земледелия: преграды и перспективы // АгроФорум. 2022. № 1. С. 24-30.
Stеwаrt А. Thе Еаrth Mоvеd: Оn thе Rеmаrkаblе Аchiеvеmеnts оf Еаrthwоrms // Рареrbаck Аlgоnquin Bооks. 2004. 204 р.
Занилов А.Х., Яхтанигова Ж.М. К органическому сельскому хозяйству через биологизацию // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. 2016. № 1 (9). С. 47-52.
Хакбердиев О.Э., Шамсиддинов Т.Ш. Деградация почв и влияние эрозии на агрохимические свойства почв // International Independent Scientific Journal. 2020. № 13-2 (13). С. 27-29.
Титов И.Н. Вермикультура: переработка органической фракции отходов // Твердые бытовые отходы. 2008. № 8. С. 18-25.
Bhat S.A., Singh S., Singh J. Bioremediation and detoxification of industrial wastes by earthworms: vermicompost as powerful crop nutrient in sustainable agriculture // Bioresource Technol. 2018. № 252. PP. 172-179.
Фахруденова И.Б., Хамитова А.С., Сергазина С.М., Мустафина Ш.А. Вермитехнологии как основа экологического земледелия // Международный вестник ветеринарии. 2020. № 4. С. 106-110.
Степанова Д.И. Биотехнологические основы повышения урожайности и качества овощных культур в условиях защищенного грунта Якутии: монография / Д.И. Степанова, М.Ф. Григорьев, А.И. Григорьева. Якутск: Издательский дом СВФУ, 2022. 92 с.
Гиляров М.С., Стриганова Б.Р. Роль почвенных беспозвоночных животных в разложении растительных остатков и круговороте веществ // Зоология беспозвоночных. Почвенная зоология. 1978. Т. 5. С. 8-69.
Куровский А.В., Бабенко А.С. Биогеохимическая роль дождевых червей в почвенных экосистемах. Краткая история исследований и современные представления // Вестник Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Серия: Биологические науки. 2022. № 3 (140). С. 116-129.
Суханова И.М., Газизов Р.Р., Биккинина Л.М.Х., Яппаров И.А. Технология вермикомпостирования как одно из решений экологических проблем // Агрохимический вестник. 2015. № 6. С. 26-28.
Singh S., Singh J., Kandoria A. et al. Bioconversion of different organic waste into fortified vermicompost with the help of earthworm: A comprehensive review // International Journal of Recycling of Organic Waste in Agriculture. 2020. № 9 (4). PP. 423-439.
Олива Т.В., Колесниченко Е.Ю., Панин С.И., Андреева Н.В. Экологические аспекты производства и применения вермикомпоста // Актуальные вопросы сельскохозяйственной биологии. 2022. № 4 (26). С. 41-46.
Пташкина-Гирина О.С., Телюбаев Ж.Б., Шерьязов С.К. Переработка отходов животноводства для использования их в качестве удобрения // Вестник ИрГСХА. 2017. № 80. С. 184-190.
Нафиков М.М., Нигматзянов А.Р. Особенности производства продукции и переработки сырья агропромышленного комплекса по безотходной технологии // Экологический вестник Северного Кавказа. 2019. Т. 15, № 3. С. 55-61.
Кузубов А.А., Шашло Н.В. Модели использования отходов аграрных предприятий в обеспечении энергетической и экологической безопасности // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2021. Т. 14, № 3 (70). С. 168-176.
Garg V.K., Suthar S., Yadav P. Management of food industry waste employing vermicomposting technology // Bioresource Technol. 2012. Vol. 126. PP. 437-443.
Sanchez-Hernandez J.C., Sáez J.A., Vico A., Moreno J., Moral R. Evaluating earthworms' potential for remediating soils contaminated with olive millwaste sediments // Applied Sciences (Switzerland) 2020. Vol. 10 (7). 2624.
Колесников Г.Н., Гаврилов Т.А., Станкевич Т.Б. Повышение эффективности переработки органических отходов сельского и лесного хозяйства // Journal of Advaned Research in Technical Science. 2020. № 21. С. 89-94.
Петроченко К.А., Куровский А.В., Бабенко А.С., Якимов Ю.Е. Вермикомпост на основе листового опада - перспективное кальциевое удобрение // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2015. № 2 (30). С. 20-34.
Nawal M., Kadi K., Casini S., Lekmine S., Amari A. Effects of single and combined olive mill wastewater and olive mill pomace on the growth, reproduction, and survival of two earthworm species (Aporrectodea trapezoides, Eisenia fetida) // Applied Soil Ecology. 2021. № 168 (1). Art. no. 104123.
Григорьев М.Ф., Степанова Д.И., Григорьева А.И., Сагиндыкова Э.У., Сидоров А.А. Возможности производства вермикомпостов для улучшения почвосмесей закрытого грунта // International agricultural journal. 2023. № 2. С. 685-693.
Nadana G.R.V., Selvaraj K., Sivakumar P., Palanichelvam K. Coelomic fuid of earthworms extruded by cold stress method has commercially signifcant compounds and trigger seed germination in Vigna radiata L. // Environmental Technology and Innovation. 2020. Vol. 19. 100814.
Завалин А.А. Биопрепараты, удобрения и урожай. М.: Изд-во ВНИИА, 2005. 302 с.
Завалин А.А., Алферов А.А., Чернова Л.С. Ассоциативная азотфиксация и практика применения биопрепаратов в посевах сельскохозяйственных культур // Агрохимия. 2019. № 8. С. 83-96.
Брескина Г.М., Чуян Г.М. Роль биопрепаратов и азотных удобрений в формировании продуктивности гречихи в условиях Курской области // Российская сельскохозяйственная наука. 2021. № 2. С. 39-42.
Накаряков А.М., Завалин А.А. Влияние биопрепаратов и удобрений на урожайность и качество зерна озимой пшеницы на светло-серой лесной почве // Плодородие. 2021. № 4 (121). С. 26-30.
Цыкора А.А., Каменев Р.А., Каменева В.К. Влияние минеральных удобрений и бактериальных препаратов на урожайность озимого ячменя в условиях Pостовской области // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. 2021. № 4 (67). С. 99-103.
Терещенко Н.Н., Кравец А.В., Акимова Е.Е., Минаева О.М., Зотикова А.П. Эффективность применения микроорганизмов, изолированных из копролитов дождевых червей, для увеличения урожайности зерновых культур // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2013. № 5 (234). С. 10-17.
Глязнецова Ю.С., Лифшиц С.Х., Зуева И.Н., Чалая О.Н. Проблемы рекультивации нефтезагрязненных территорий // Проблемы региональной экологии. 2021. № 5. С. 109-112.
Лифшиц С.Х., Глязнецова Ю.С., Чалая О.Н., Зуева И.Н. Особенности трансформации нефтезагрязнения в мерзлотных почвах техногенных объектов Якутии // Лесной вестник. 2023. Т. 27, № 2. С. 112-120.
Зволинский В.П., Батовская Е.К., Бондаренко А.Н. Экология нефтезагрязненных почв европейской части России // Земледелие. 2007. № 4. С. 13-14.
Поляк Ю.М., Бакина Л.Г. Оценка биоразнообразия микробоценозов нефтезагрязненных почв на разных этапах их восстановления // Почвы и окружающая среда: сборник научных трудов Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 55-летию Института почвоведения и агрохимии СО РАН. Новосибирск: ИПА СО РАН, 2023. С. 565-568.
Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Григориади А.С. Влияние загрязнения почв нефтью на физиологические показатели растений и ризосферную микробиоту // Агрохимия. 2009. № 7. С. 71-80.
Бородулина Т.С., Полонский В.И. Влияние нефтезагрязнения почвы на физиологические характеристики растений пшеницы // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2010. № 5. С. 50-55.
Кобзев Е.Н., Петрикевич С.Б., Шкидченко А.Н. Исследование устойчивости ассоциации микроорганизмов-нефтедеструкторов в открытой системе // Прикладная биохимия и микробиология. 2001. Т. 37, № 4. С. 413-417.
Baran S., Bielinska E.J., Oleszzczuk P. Enzymatic activity in an airfield soil polluted with polycyclic aromatic hydrocarbons // Geoderma. 2004. Vol. 118, № 3. PP. 221-232.
Киреева Н.А., Тарасенко Е.М., Шамаева А.А., Новоселова Е.И. Влияние нефтепродуктов на активность липазы серой лесной почвы // Почвоведение. 2006. № 8. С. 1005-1011.
Полонский В.И., Борцова И.Ю., Полонская Д.Е. и др. Влияние низких уровней нефтезагрязнения почвы на активность оксидоредуктаз // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2011. № 6. С. 90-94.
Гирич И.Е., Алешина Н.Ю., Карасев С.Г. и др. Биоремедиация черноземной почвы, загрязненной нефтью // Биотехнология. 2005. № 2. С. 67-72.
Рахимова Э.Р., Осипова А.Л., Зарипова С.К. Очистка почвы от нефтяного загрязнения с использованием денитрифицирующих углеводородокисляющих микроорганизмов // Прикладная биохимия и микробиология. 2004. Т. 40, № 6. С. 649-653.
Bodour A.A., Guerrero-Barajas C., Jiorle B.V. et al. Structure and characterization of flavolipids, a novel class of biosurfactants produced by Flavobacterium sp. strain MTN11 // Applied and Environmental Microbiology. 2004. Vol. 70, № 1. PP. 114-120.
Ветрова А.А., Нечаева И.А., Игнатова А.А. и др. Влияние катаболических плазмид на физиологические параметры бактерий рода Pseudomonas и эффективность биодеструкции нефти // Микробиология. 2007. Т. 76, №. 3. С. 354-360.
Злотников К.М., Злотников А.К., Садовникова Л.К. и др. Биопрепарат Альбит для рекультивации загрязненных нефтью почв // Вестник РАСХН. 2007. № 1. С. 65-67.
Арчегова И.Б., Хабибуллина Ф.М., Щубаков А.А. Оптимизация очистки почвы и водных объектов от нефти с помощью биосорбентов // Сибирский экологический журнал. 2012. № 6. С. 769-776.
Писарчук А.Д., Терещенко Н.Н., Лушников С.В. Эффективность применения углеводородокисляющих бактерий Pseudomonas putida и сорбента на основе модифицированного вермикомпоста для детоксикации нефтезагрязненной почвы // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2011. № 3 (15). С. 180-182.
Смольникова В.В. Выживание дождевых червей в условиях нефтяного загрязнения // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. 2011. № 1. С. 95-99.
Wang Z., Chen Z., Niu Y., Ren P., Hao M. Feasibility of vermicomposting for spent drilling fluid from a nature-gas industry employing earthworms Eisenia fetida // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2021. Vol. 214. Art. no. 111994.
Зеленская Т.Г., Безгина Ю.А., Коровин А.А., Смольникова В.В., Степаненко Е.Е. Потенциальные возможности вермиремедиации почв, загрязненных нефтепродуктами // Агрохимический вестник. 2022. № 4. С. 65-72.
Стом Д.И., Потапов Д.С., Балаян А.Э., Матвеева О.Н. Трансформация нефти в почве микробиологическим препаратом и дождевыми червями // Почвоведение. 2003. Т. 36. С. 359-361.
Geissen V., Gomez-Rivera P., Lwanga E., Mendoza R., Narcias A.T., Marcias E.B. Using earthworms to test the efficiency of remediation of oil-polluted soilin tropical Mexico // Ecotoxicology and environmental safety. 2008. Vol. 71. PP. 638-642.
Javed F., Hashmi I. Vermiremediation-Remediation of Soil Contaminated with Oil Using Earthworm (Eisenia fetida) // Soil and Sediment Contamination. 2021. Vol. 30 (6). PP. 639-662.
Rajadurai M., Karmegam N., Kannan S., Yuvaraj A., Thangaraj R. Vermiremediation of engine oil contaminated soil employing indigenous earthworms, Drawida modesta and Lampito mauritii // Journal of Environmental Management. 2022. Vol. 301. 113849.
Чачина С.Б., Чачина Е.П., Тихонов В.М. Биоремедиация почв, загрязненных нефтешламом 50 г/кг, с использованием биопрепаратов и вермикультуры дождевых червей // Экологические проблемы региона и пути их разрешения. Материалы XV Международной научно-практической конференции. Омск, 2021. С. 24-28.
Мухортов Д.И., Ускова В.В. Оптимизация параметров вермикомпостирования осадков сточных вод, различающихся по токсичности // Вестник Марийского государственного технического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. 2008. № 2. С. 60-71.
Ветчинников А.А., Титова В.И., Баранов А.И. Оценка возможности использования донных отложений пруда для рекультивации техногенно нарушенных почв // Агрохимический вестник. 2018. № 2. С. 50-53.
Baran A., Tarnawski M., Urbaniak M. An assessment of bottom sediment as a source of plant nutrients and an agent for improving soil properties // Environmental Engineering and Management Journal. 2019. Vol. 18 (8). PP. 1647-1656.
Межевова А.С. Практическое применение осадка сточных бытовых вод на примере возделывания сафлора красильного // Мелиорация и гидротехника. 2022. Т. 12, № 2. С. 53-67.
Ганин Г.Н. Влияние земляных червей на содержание тяжелых металлов и мышьяка в осадке сточных вод при его компостировании // Теоретические и прикладные аспекты современной науки. 2015. № 7-1. С. 95-101.
Ибрагимова Д.В., Гусельникова М.В., Наконечный Н.В. Использование нетрадиционных органических отходов при вермикомпостировании в закрытом грунте в условиях города Сургута // Самарский научный вестник. 2021. Т. 10, № 1. С. 80-85.
Коровин А.А., Зеленская Т.Г., Степаненко Е.Е., Окрут С.В., Хасай Н.Ю. Биоремедиация донных отложений рек как способ повышения плодородия почв // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2022. Т. 15, № 2 (73). С. 71-78.
Коровин А.А., Голембовский В.В., Суров А.И. Получение вермикомпоста из отходов сельскохозяйственного производства и иловых осадков сточных вод // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2023. № 11 (229). С. 39-44.
Lv B., Xing M., Yang J. Exploring the effects of earthworms on bacterial profiles during vermicomposting process of sewage sludge and cattle dung with high-throughput sequencing // Environmental Science and Pollution Research. 2018. Vol. 25. PP. 12528-12537.
Yadav A., Garg V.K. Industrial wastes and sludges management by vermicomposting // Rev Environmental Science Biotechnology. 2011. Vol. 10. PP. 243-276.
Žaltauskaitė J., Kniuipytė I., Praspaliauskas M. Earthworm Eisenia fetida potential for sewage sludge amended soil valorization by heavy metal remediation and soil quality improvement // Journal of Hazardous Materials. 2022. Vol. 424. 127316.
Hait S., Tare V. Optimizing vermistabilization of waste activated sludge using vermicompost as bulking material // Waste management. 2011. Vol. 31 (3). PP. 502-511.
Ludibeth S.-M., Marina I.-E., Vicenta E.M. Vermicomposting of Sewage Sludge: Earthworm Population and Agronomic Advantages // Compost Science & Utilization. 2012. Vol. 20 (1). PP. 11-17.
Rodríguez-Canché L.G., Cardoso Vigueros L., Maldonado-Montiel T., Martínez-Sanmiguel M. Pathogen reduction in septic tank sludge through vermicomposting using Eisenia fetida // Bioresource technology. 2010. Vol. 101 (10). PP. 3548-3553.
Villar I., Alves D., Pérez-Díaz D., Mato S. Changes in microbial dynamics during vermicomposting of fresh and composted sewage sludge // Waste management. 2016. Vol. 48. PP. 409-417.
Elvira C., Sampedro L., Benitez E., Nogales R. Vermicomposting of sluges from paper mill and diary industries with Eisenia andrei: a pilot-scale study // Bioresource Technology. 1998. Vol. 63. PP. 205-211.
Nafez A.H., Nikaeen M., Kadkhodaie S., Hatamzadeh M., Moghim S. Sewage sludge composting: quality assessment for agricultural application // Environmental Monitoring and Assessment. 2015. Vol. 187. 709.
He Xin & Zhang, Yaxin & Shen, Maocai & Tian, Ye & Zheng, Kaixuan & Zeng, Guangming. Vermicompost as a natural adsorbent: evaluation of simultaneous metals (Pb, Cd) and tetracycline adsorption by sewage sludge-derived vermicompost // Environmental Science and Pollution Research. 2017. Vol. 24. PP. 8375-8384.
Huang K., Li F., Fu X., Chen X. Feasibility of a novel vermitechnology using vermicast as substrate for activated sludge disposal by two epigeic earthworm species // Agricultural Sciences. 2013. Vol. 4. PP. 529-535.
Zhang J., Sugir M., Li Y., Yuan L., Zhou M., Lv P., Yu Z., Zhou D. Effects of vermicomposting on the main chemical properties and bioavailability of Cd/Zn in pure sludge // Environmental Science and Pollution Research. 2019. Vol. 26. PP. 20949-20960.