Клименко, М. О. та Степаненко, М. А. та Klymenko, M. O. та Stepanenko, M. A. (2025) ВИКОРИСТАННЯ ХЛОРЕЛИ ДЛЯ ОЧИЩЕННЯ ВОДНИХ ОБ’ЄКТІВ ТА ПОКРАЩЕННЯ ЇХ ЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ. Вісник Національного університету водного господарства та природокористування (4(112)). с. 130-142.

Text Vs4202510.pdf Download(255kB)

Анотація

У статті узагальнено сучасні наукові дані щодо застосування мікроводоростей роду Chlorella як ефективного біотехнологічного інструмента для очищення різних типів водних об’єктів (комунальні, агропромислові та промислові стоки, малі річки і ставки) та одночасного відновлення їх екологічного стану. На підставі критичного огляду рецензованих джерел (інтервал 2018–2025 рр.) проаналізовано основні механізми фіторемедіації – асиміляцію розчинних форм азоту й фосфору, біосорбцію і біоакумуляцію важких металів, адсорбцію та біотрансформацію фармацевтичних мікрозабруднювачів – а також фактори, що визначають ефективність цих процесів (температура, освітленість, C:N:P, HRT, режим газопостачання). Узагальнено діапазони ефективності видалення основних класів забруднювачів: загального азоту (TN) – орієнтовно 50–93%, загального фосфору (TP) – 60–97%, COD/BOD – 50–85% (варіювання залежно від конфігурації систем і умов експерименту). Окремо розглянуто придатність відкритих (HRAP, ставки) та закритих (фотобіореактори – PBR) технологічних схем, їхні переваги і обмеження для помірного клімату, а також інноваційні підходи (іммобілізація, біофлокулація, мікро-/нанопухирці, консорціальні культури), що підвищують продуктивність і полегшують збір біомаси. Проаналізовано ризики, пов’язані з накопиченням токсичних речовин у біомасі (важкі метали, залишкові фармакологічні сполуки), і запропоновано алгоритм безпечного поводження: моніторинг (ICP-MS, LCMS/MS), критерії селекції для подальшого використання біомаси (агропродукція, переробка, енергетична утилізація). Стаття містить практичні рекомендації для адаптації технологій Chlorella до українських умов: застосування гібридних схем (PBR для холодного періоду + HRAP для теплої пори), відбір локальних штамів з підвищеною толерантністю, розробка пілотних програм з чіткими метриками ефективності (TN, TP, COD, енерговитрати на 1 м³). Наведено перелік пріоритетів для подальших досліджень: стандартизація протоколів, табличний синтез результатів, попередній TEA/LCA, довготривалі польові експерименти у помірному кліматі. Практичне значення роботи полягає в інтегрованому підході – поєднанні біологічної очищення з управлінськими, технічними і нормативними заходами, що дозволяє підвищити ймовірність успішного впровадження фіторемедіації на основі Chlorella в умовах України.

Title in English

USE OF CHLORELLA (CHLORELLA SPP.) FOR THE REMEDIATION OF AQUATIC SYSTEMS AND IMPROVEMENT OF THEIR ECOLOGICAL STATUS

English abstract

This article presents a systematic synthesis of contemporary scientific evidence on the use of microalgae of the genus Chlorella as an effective biotechnological tool for treating various types of water bodies (municipal, agro-industrial and industrial effluents, small rivers and ponds) and restoring their ecological status. Based on a critical review of peer-reviewed literature (2018–2025), the main mechanisms of phycoremediation are analyzed – assimilation of dissolved nitrogen and phosphorus species, biosorption and bioaccumulation of heavy metals, adsorption and biotransformation of pharmaceutical micropollutants – as well as the environmental and operational drivers of process efficiency (temperature, irradiance, C:N:P ratio, hydraulic retention time, gas supply regime). Consolidated efficacy ranges are reported for key pollutant classes: total nitrogen (TN) ≈ 50–93%, total phosphorus (TP) ≈ 60–97%, and COD/BOD ≈ 50–85%, with variability depending on system configuration and operating conditions. The suitability of open (HRAP, ponds) and closed (photobioreactors – PBR) technological configurations is discussed with respect to temperate climates, alongside innovations (immobilization, bioflocculation, micro/nanobubbles, algal bacterial consortia) that increase productivity and facilitate biomass recovery. Risks associated with contaminant accumulation in biomass (heavy metals, residual pharmaceuticals) are assessed, and a safe-handling algorithm is proposed, including monitoring by ICP-MS and LC-MS/MS and decision criteria for biomass valorization routes (agronomic use, material or energy recovery). Practical recommendations are provided for adapting Chlorella systems to Ukrainian conditions: hybrid schemes (PBR in cold seasons + HRAP in warm seasons), selection of local tolerant strains, and pilot programs with explicit performance metrics (TN, TP, COD, energy consumption per m³). Priorities for future research are outlined: standardization of protocols, tabular data synthesis, preliminary TEA/LCA, and long-term field trials in temperate climates. The article’s practical value lies in its integrated approach, combining biological remediation with managerial, technical and regulatory measures to enhance the viability of Chlorella-based phycoremediation in Ukraine.

Перегляд елементу

Завантажень