Оценка экологического риска побочных продуктов животноводства и птицеводства

Авторы

  • Дарья Олеговна Егорова Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал ПФИЦ УрО РАН, Пермь, Россия
  • Татьяна Денисовна Кирьянова Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал ПФИЦ УрО РАН, Пермь, Россия https://orcid.org/0000-0002-3161-6444
  • Адель Разилевна Мансурова Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия,
  • Дарья Андреевна Кочергина Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал ПФИЦ УрО РАН, Пермь, Россия
  • Марина Валентиновна Кузнецова Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал ПФИЦ УрО РАН, Пермь, Россия

DOI:

https://doi.org/10.17072/1994-9952-2026-2-200-212

Ключевые слова:

тяжелые металлы, экологический риск, побочные продукты животноводства и птицеводства

Аннотация

Одной из основных угроз экологическому благополучию являются отходы (в настоящее время – побочные продукты) агропромышленного комплекса, образующиеся и накапливающиеся в больших объемах. Решение данной проблемы видится в технологии рециклинга, позволяющего перерабатывать данные отходы в удобрения. Однако масштабное применение удобрений на основе компостированных побочных продуктов животноводства и птицеводства может приводить к загрязнению почв тяжелыми металлами и тем самым нести угрозу экологического риска для почвенных биомов. В настоящей работе исследованы побочные продукты трех животноводческих и одного птицеводческого хозяйства Пермского края. В их составе установлены щелочные, щелочноземельные и тяжелые металлы, при этом наибольшая загрязненность тяжелыми металлами характерна для образцов птицеводческого хозяйства. Проведен расчет индексов потенциального экологического риска. Для куриного помета данный показатель соответствует среднему уровню опасности, тогда как для побочных продуктов животноводческих хозяйств он оценивается как низкий. Полученные результаты свидетельствуют о том, что компосты на основе побочных продуктов животноводства могут рассматриваться как безопасный источник органических удобрений.

Биографии авторов

  • Дарья Олеговна Егорова, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал ПФИЦ УрО РАН, Пермь, Россия
    -р биол. наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории микробиологии техногенных экосистем
  • Татьяна Денисовна Кирьянова, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал ПФИЦ УрО РАН, Пермь, Россия
    научный сотрудник лаборатории микробиологии техногенных экосистем
  • Адель Разилевна Мансурова, Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия,
    магистрант
  • Дарья Андреевна Кочергина, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал ПФИЦ УрО РАН, Пермь, Россия
    лаборант лаборатории молекулярной биотехнологии, магистрант Пермского национального исследовательского политехнического университета
  • Марина Валентиновна Кузнецова, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал ПФИЦ УрО РАН, Пермь, Россия
    д -р мед. наук, профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной биотехнологии

Библиографические ссылки

Глеба О.В. Экологические проблемы животноводческой отрасли // АГРАРНОЕ И ЗЕМЕЛЬНОЕ ПРАВО. 2019. № 7. С. 67–72.

More S., Dhakate R. Geogenic and anthropogenic sources of heavy metals in soil: An ecological and health risk assessment in the granitic terrain of South India // CATENA. 2025. Vol. 254. Art. 108960. DOI: 10.1016/j.catena.2025.108960.

Zhang L. et al. Decoupling total accumulation from ecological and health risks: speciation stabilization of heavy metal(loid)s in soil-maize systems under 16-year application of various organic fertilizers // Environment International. 2025. Vol. 204. Art. 109830. DOI: 10.1016/j.envint.2025.109830.

Soleimani H. et al. Ecological risk assessment and heavy metals accumulation in agriculture soils irrigated with treated wastewater effluent, river water, and well water combined with chemical fertilizers // Heliyon. 2023. Vol. 9, № 3. Art. e14580. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e14580.

Islam M.S. et al. Spatial assessment and ecological risk evaluation of soil heavy metal contamination using multivariate statistical techniques // CATENA. 2025. Vol. 261. Art. 109550. DOI: 10.1016/j.catena.2025.109550.

Regulation (EC) No 1069/2009 of the European Parliament and of the Council of 21 October 2009 laying down health rules as regards animal by-products and derived products not intended for human consumption and repealing Regulation (EC) No 1774/2002 (Animal by-products Regulation).

Федеральный закон от 14.07.2022 № 248-ФЗ «О побочных продуктах животноводства и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

РД 52.18.286-91 «Методика выполнения измерений массовой доли водорастворимых форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия, кобальта, хрома, марганца) в пробах почвы атомно-абсорбционным анализом».

Hakanson L. An ecological risk index for aquatic pollution control.a sedimentological approach // Water Research. 1980. Vol. 14, № 8. P. 975–1001. DOI: 10.1016/0043-1354(80)90143-8.

Богатырева Е.Н. и др. Агроэкологическая оценка нагрузок жидкого навоза КРС и свиных навозных стоков на содержание тяжелых металлов в дерново-подзолистых почвах в зоне влияния животноводческих комплексов // Почвоведение и агрохимия. 2018. Т. 1, № 60. С. 126–142.

Касым Р.Т. и др. Экологические аспекты и влияние на изменения окружающей среды некоторых полезных элементов и опасных тяжелых металлов в овечьем и коровьем навозе // Вестник КазАТК. 2023. Т. 3, № 126. С. 479–489. DOI: 10.52167/1609-1817-2023-126-3-479-489.

Tuchkova L.E. et al. Assessing the Impact of Industrial Poultry Waste on the Soil Cover // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2021. Vol. 666. Art. 022005. DOI: 10.1088/1755-1315/666/2/022005.

Мерзлая Г.Е., Замана С.П., Соколов А.В. Тяжелые металлы в системе органическое удобрение-почва-растение // Плодородие. 2009. № 2.

Hao X. et al. Migration and risk assessment of heavy metals from swine manure in an organic fertilizer – soil – ryegrass – rex rabbit system: Based on field trials // Sci. Total Environ. 2025. Vol. 959. Art. 178332. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.178332.

Wei M. et al. Migration characteristics and human health risk assessment of selenium and heavy metals in rhizosphere soil-crop system in high geological background area of southern Qinling Mountains: A case study of Shiquan County, Shaanxi, China // Ecotoxicol. Environ. Saf. 2025. Vol. 294. Art. 118013. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2025.118013.

Zhang L. et al. Heavy metal (loid) s accumulation and human health risk assessment in wheat after long-term application of various urban and rural organic fertilizers // Sci. Total Environ. 2025. Vol. 961. Art. 178389. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2025.178389.

Wu S. et al. Influence of continuous fertilization on heavy metals accumulation and microorganism communities in greenhouse soils under 22 years of long-term manure organic fertilizer experiment // Sci. Total Environ. 2025. Vol. 959. Art. 178294. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.178294.

Nunes I. et al. Coping with copper: legacy effect of copper on potential activity of soil bacteria following a century of exposure // FEMS Microbiol. Ecol. 2016. Vol. 92. Art. fiw175. DOI: 10.1093/femsec/fiw175.

Li P. et al. Responses of microbial communities to a gradient of pig manure amendment in red paddy soils // Sci. Total Environ. 2020. Vol. 705. Art. 135884. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.135884.

Gans J., Wolinsky M., Dunbar J. Computational improvements reveal great bacterial diversity and high metal toxicity in soil // Science. 2005. Vol. 309. P. 1387–1390. DOI: 10.1126/science.1112665.

Segat J.C. et al. Disentangling the effects of the aqueous matrix on the potential toxicity of liquid pig manure in sub-tropical soils under semi-field conditions // Ecotoxicol. Environ. Saf. 2019. Vol. 168. P. 457–465. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2018.10.08.

Segat J.C. et al. Increasing level of liquid pig manure reduces Eisenia Andrei and Enchytraeus crypticus reproduction in subtropical soils // Sci. Rep. 2020. Vol. 10. Art. 10687. DOI: 10.1038/s41598-020-67360-4.

Xie Y. et al. Effect of Heavy metals pollution on soil microbial diversity and bermudagrass genetic variation // Front. Plant Sci. 2016. Vol. 7. Art. 755. DOI: 10.3389/fpls.2016.00755.

Abdu N., Abdullahi A.A., Abdulkadir A. Heavy metals and soil microbes // Environ. Chem. Lett. 2017. Vol. 15. P. 65–84. DOI: 10.1007/s10311-016-0587-x.

Wang Y. et al. Plant growth-promoting bacteria in metal contaminated soil: Current perspectives on remediation mechanisms // Front. Microbiol. 2022. Vol. 13. Art. 966226. DOI: 10.3389/fmicb.2022.966226.

González Henao S., Ghneim-Herrera T. Heavy Metals in soils and the remediation potential of bacteria associated with the plant microbiome // Front. Environ. Sci. 2021. Vol. 9. Art. 604216. DOI: 10.3389/fenvs.2021.604216.

Yeboah J., Shi G., Shi W. Effect of Heavy Metal Contamination on Soil Enzymes Activities // J. Geosci. Environ. Prot. 2021. Vol. 9. P. 135–154. DOI: 10.4236/gep.2021.96008.

Belyaeva O.N., Haynes R.J., Birukova O.A. Barley yield and soil microbial and enzyme activities as affected by contamination of two soils with lead, zinc or copper // Biol. Fert. Soils. 2005. Vol. 41, P. 85–94. DOI: 10.1007/s00374-004-0820-9.

Aponte A.N. et al. Meta-analysis of heavy metal effects on soil enzyme activities // Sci. Total Environ. 2020. Vol. 737. Art. 139744. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.139744.

Li X. et al. Scenario Analysis of Heavy Metal Ecological Risk in Cropland Soils from Livestock and Poultry Manure Application: A Case Study of Hunan Province, China // Agronomy. 2025. Vol. 15. Art. 2841. DOI: 10.3390/agronomy15122841.

Ejaz U. et al. Integrative data-driven analytics for assessing ecological and human health risks of soil heavy metal contamination // Journal of Hazardous Materials Advances. 2025. Vol. 17. Art. 100596. DOI: 10.1016/j.hazadv.2025.100596.

Duan B., Feng Q. Comparison of the Potential Ecological and Human Health Risks of Heavy Metals from Sewage Sludge and Livestock Manure for Agricultural Use // Toxics. 2021. Vol. 9, № 7. Art. 145. DOI: 10.3390/toxics9070145.

Liu Q. et al. Characteristics of Toxic Metal Accumulation in Farmland in Relation to Long-Term Chicken Manure Application: A Case Study in the Yangtze River Delta Region, China // Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2014. Vol. 92. P. 279–284. DOI: 10.1007/s00128-014-1204-y.

Pan S.F. et al. Influence of landform, soil properties, soil Cd pollution and rainfall on the spatial variation of Cd in rice: Contribution and pathway models based on big data // Sci. Total Environ. 2024. Vol. 912. Art. 168687. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.168687.

References

Gleba O.V. [Environmental problems of the livestock industry]. AGRARIAN AND LAND LAW. No. 7 (2019): pp. 67-72. (In Russ.).

More S., Dhakate R. [Geogenic and anthropogenic sources of heavy metals in soil: An ecological and health risk assessment in the granitic terrain of South India]. CATENA. V. 254 (2025): art. 108960. DOI: 10.1016/j.catena.2025.108960.

Zhang L., Xue W., Sun Q., Liu B., Hu Y., Sun H., Liu S., Xu J., Zou G. [Decoupling total accumulation from ecological and health risks: speciation stabilization of heavy metal(loid)s in soil-maize systems under 16-year application of various organic fertilizers]. Environment International. V. 204 (2025): art. 109830. DOI: 10.1016/j.envint.2025.109830.

Soleimani H., Mansouri B., Kiani A., Omer A.K., Tazik M., Ebrahimzadeh G., Sharafi K. [Ecological risk assessment and heavy metals accumulation in agriculture soils irrigated with treated wastewater effluent, river water, and well water combined with chemical fertilizers]. Heliyon. V. 9, No. 3 (2023): art. e14580. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e14580.

Islam M.S., Hassan F.U., Toriman M.E., Ahmad R., Bashir M.A., Rehim A., Raza Q.U.A., Ta G.C., Halim S.B.A. [Spatial assessment and ecological risk evaluation of soil heavy metal contamination using multivariate statistical techniques]. CATENA. V. 261 (2025): art. 109550. DOI: 10.1016/j.catena.2025.109550.

Regulation (EC) No 1069/2009 of the European Parliament and of the Council of 21 October 2009 laying down health rules as regards animal by-products and derived products not intended for human consumption and repealing Regulation (EC) No 1774/2002 (Animal by-products Regulation).

Federal Law of July 14, 2022 No. 248-FZ «On Livestock By-Products and Amendments to Certain Legislative Acts of the Russian Federation».

RD 52.18.286-91 «Methodology for measuring the mass fraction of water-soluble forms of metals (copper, lead, zinc, nickel, cadmium, cobalt, chromium, manganese) in soil samples using atomic absorption analysis». URL: https://base.garant.ru/71178766/. (In Russ.)

Hakanson L. [An ecological risk index for aquatic pollution control.a sedimentological approach]. Water Research. V. 14, No. 8 (1980): pp. 975-1001. DOI: 10.1016/0043-1354(80)90143-8.

Bogatyreva E.N., Seraya T.M., Yukhnovets A.V., Kirdun T.M., Torchilo M.M. [Agroecological assessment of the loads of liquid cattle manure and pig manure runoff on the content of heavy metals in sod-podzolic soils in the zone of influence of livestock complexes]. Soil Science and Agrochemistry. V. 1, No. 60 (2018): pp. 126-142. (In Russ.)

Kasym R.T., Baimukhanbetov A.B., Ermoldina G.T., Isakhanov M.Zh., Tshkmoldaev A.B. [Ecological aspects and influence on environmental changes of some useful elements and dangerous heavy metals in sheep and cow manure]. Bulletin of KazATK. V. 3, No. 126 (2023): pp. 479-489. DOI: 10.52167/1609-1817-2023-126-3-479-489. (In Russ.)

Tuchkova L.E., Verkhovets A., Tikhoykina I.M., Chuvasheva E.S. [Assessing the Impact of Industrial Poultry Waste on the Soil Cover]. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. V. 666 (2021): art. 022005. DOI: 10.1088/1755-1315/666/2/022005.

Merzlaya G.E., Zamana S.P., Sokolov A.V. [Heavy metals in the organic fertilizer-soil-plant system]. Fertility. No. 2. (2009) (In Russ.)

Hao X., Liu K., Zhu L., Rong L., Jiang D., Bai L. [Migration and risk assessment of heavy metals from swine manure in an organic fertilizer – soil – ryegrass – rex rabbit system: Based on field trials]. Sci. Total Environ. V. 959 (2025): art. 178332. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.178332.

Wei M., Pan A., Ma R., Wang H. [Migration characteristics and human health risk assessment of selenium and heavy metals in rhizosphere soil-crop system in high geological background area of southern Qinling Mountains: A case study of Shiquan County, Shaanxi, China]. Ecotoxicol. Environ. Saf. V. 294 (2025): art. 118013. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2025.118013.

Zhang L., Xue W., Sun H., Sun Q., Hu Y., Wu R., Du Y., Liu S., Zou G. [Heavy metal (loid) s accumulation and human health risk assessment in wheat after long-term application of various urban and rural organic fertilizers]. Sci. Total Environ. V. 961 (2025): art. 178389. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2025.178389.

Wu S., Li K., Diao T., Sun Y., Sun T., Wang C. [Influence of continuous fertilization on heavy metals accumulation and microorganism communities in greenhouse soils under 22 years of long-term manure organic fertilizer experiment]. Sci. Total Environ. V. 959 (2025): art. 178294. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.178294.

Nunes I., Jacquiod S., Brejnrod A., Holm P.E., Johansen A., Brandt K.K. [Coping with copper: legacy effect of copper on potential activity of soil bacteria following a century of exposure]. FEMS Microbiol. Ecol. V. 92 (2016): art. fiw175. DOI: 10.1093/femsec/fiw175.

Li P., Liu M., Ma X., Wu M., Jiang C., Liu K., Liu J., Li Z. [Responses of microbial communities to a gradient of pig manure amendment in red paddy soils]. Sci. Total Environ. V. 705 (2020): art. 135884. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.135884.

Gans J., Wolinsky M., Dunbar J. [Computational improvements reveal great bacterial diversity and high metal toxicity in soil]. Science. V. 309 (2005): pp. 1387-1390. DOI: 10.1126/science.1112665.

Segat J.C., Baretta D., Oliveira Filho L.C.I., Sousa J.P., Klauberg Filho O. [Disentangling the effects of the aqueous matrix on the potential toxicity of liquid pig manure in sub-tropical soils under semi-field conditions]. Ecotoxicol. Environ. Saf. V. 168 (2019): pp. 457-465. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2018.10.08.

Segat J.C., Sousa J.P., Baretta D., Klauberg-Filho O. [Increasing level of liquid pig manure reduces Eisenia Andrei and Enchytraeus crypticus reproduction in subtropical soils]. Sci. Rep. V. 10 (2020): art. 10687. DOI: 10.1038/s41598-020-67360-4.

Xie Y., Fan J., Zhu W., Amombo E., Lou Y., Chen L., Fu J. [Effect of Heavy metals pollution on soil microbial diversity and bermudagrass genetic variation]. Front. Plant Sci. V. 7 (2016): art. 755. DOI: 10.3389/fpls.2016.00755.

Abdu N., Abdullahi A.A., Abdulkadir A. [Heavy metals and soil microbes]. Environ. Chem. Lett. V. 15 (2017): pp. 65-84. https://doi.org/10.1007/s10311-016-0587-x.

Wang Y., Narayanan M., Shi X., Chen X., Li Z., Natarajan D., Ma Y. [Plant growth-promoting bacteria in metal contaminated soil: Current perspectives on remediation mechanisms]. Front. Microbiol. V. 13 (2022): art. 966226. DOI: 10.3389/fmicb.2022.966226.

González Henao S., Ghneim-Herrera T. [Heavy Metals in soils and the remediation potential of bacteria associated with the plant microbiome]. Front. Environ. Sci. vol. 9 (2021): art. 604216. DOI: 10.3389/fenvs.2021.604216.

Yeboah J., Shi G., Shi W. [Effect of Heavy Metal Contamination on Soil Enzymes Activities]. J. Geosci. Environ. Prot. V. 9 (2021): pp. 135-154. DOI: 10.4236/gep.2021.96008.

Belyaeva O.N., Haynes R.J., Birukova O.A. [Barley yield and soil microbial and enzyme activities as affected by contamination of two soils with lead, zinc or copper]. Biol. Fert. Soils. V. 41 (2005): pp. 85-94. DOI: 10.1007/s00374-004-0820-9.

Aponte A.N., Meli P., Butler B., Paolin J., Matus F.J., Merino K., Cornejo K., Kuzyakov Y. [Meta-analysis of heavy metal effects on soil enzyme activities]. Sci. Total Environ. V. 737 (2020): art. 139744. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.139744.

Li X., Yang L., Qi J., Xu J., Zhang X., Zhao J., Shen Z., Shi H. [Scenario Analysis of Heavy Metal Ecological Risk in Cropland Soils from Livestock and Poultry Manure Application: A Case Study of Hunan Province, China]. Agronomy. V. 15 (2025): art. 2841. DOI: 10.3390/agronomy15122841.

Ejaz U., Khan S.M., Shah S.F.A., Khalid N., Jehangir S., Rizvi Z.F., Svenning J.-C. [Integrative data-driven analytics for assessing ecological and human health risks of soil heavy metal contamination]. Journal of Hazardous Materials Advances. V. 17 (2025): art. 100596. DOI: 10.1016/j.hazadv.2025.100596.

Duan B., Feng Q. [Comparison of the Potential Ecological and Human Health Risks of Heavy Metals from Sewage Sludge and Livestock Manure for Agricultural Use]. Toxics. V. 9, No. 7 (2021): art. 145. DOI: 10.3390/toxics9070145.

Liu Q., Sun X., Hu A., Zhang Y., Cao Z. [Characteristics of Toxic Metal Accumulation in Farmland in Relation to Long-Term Chicken Manure Application: A Case Study in the Yangtze River Delta Region, China]. Bull. Environ. Contam. Toxicol. V. 92 (2014): pp. 279-284. DOI: 10.1007/s00128-014-1204-y.

Pan S.F., Ji X.H., Liu X.L., Xie Y.H., Xiao S.Y., Tian F.X., Xue T., Liu S.H. [Influence of landform, soil properties, soil Cd pollution and rainfall on the spatial variation of Cd in rice: Contribution and pathway models based on big data]. Sci. Total Environ. V. 912 (2024): art. 168687. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.168687.

Загрузки

Опубликован

2026-07-07

Как цитировать

Оценка экологического риска побочных продуктов животноводства и птицеводства. (2026). Вестник Пермского университета. Серия Биология, 17(2), 200-212. https://doi.org/10.17072/1994-9952-2026-2-200-212

Похожие статьи

21-30 из 515

Вы также можете начать расширеннвй поиск похожих статей для этой статьи.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 > >>