Стаття

Оцінка асиміляційної здатності та самоочисної спроможності біогеоекосистем прибережної зони Каспійського моря

Нермін Садігова, Саміре Наджафова, Леман Гулієва
Анотація

Метою цього дослідження було визначення рівня здатності прибережних ґрунтів Каспійського моря нейтралізувати антропогенне навантаження на основі оцінки їхніх асиміляційних і самоочисних характеристик. Методологія дослідження ґрунтувалася на порівняльному аналізі ґрунтів Апшерон-Хизинського та Губа-Хачмазького регіонів Азербайджану, де відбір зразків здійснювали з горизонту 0-20  см, після чого в модельних умовах відтворювали різні рівні нафтового навантаження та оцінювали мікробіологічні, біохімічні й біоіндикативні показники з метою визначення самоочисної здатності екосистем. Найвищу стійкість продемонстрували лучно-лісові ґрунти, які характеризувалися нейтральною реакцією середовища (pH 7,1-7,4), високими запасами гумусу (70-240 т/га) та підвищеною біологічною активністю, що підтверджувалося вмістом вуглекислого газу на рівні 0,65 %. Їхня здатність до розкладання вуглеводнів становила 1,12 ± 0,08  мг на грам ґрунту за добу, а коефіцієнт мінералізації досягав 0,52 ± 0,03. Лучні ґрунти з вмістом гумусу 35-60  т/га та часткою нафторуйнівних мікроорганізмів 18-22  % характеризувалися нижчим рівнем біодеградації  – 0,78 ± 0,05 мг/г×добу при коефіцієнті мінералізації 0,31 ± 0,02. Найбільш уразливими виявилися сіроземно-бурі ґрунти з мінімальним запасом органічної речовини (24-38  т/га) та низькою часткою деструкторів (8-12  %); у цих ґрунтах асиміляційна здатність не перевищувала 0,34 ± 0,04  мг/г×добу при коефіцієнті мінералізації 0,12 ± 0,01. Біоіндикативні тести засвідчили зниження схожості насіння крес-салату та люцерни до 40-45  % і зменшення біомаси на 50 % за умов 10 % нафтового забруднення. Отримані результати підтвердили, що лучнолісові ґрунти є найбільш стійкими, лучні ґрунти займають проміжне положення, тоді як сіроземно-бурі ґрунти є найбільш уразливими до нафтового забруднення. Практична значущість результатів полягає в можливості їх використання екологічними службами та аграрними науково-дослідними центрами для моніторингу стану ґрунтів і розроблення стратегій біоремедіації в регіонах Каспійського моря

Завантажити статтю

Отримано 15.05.2025

Доопрацьовано 08.11.2025

Прийнято 10.12.2025

https://doi.org/10.63341/esbur/2.2025.57
Сторінки 57-68

ЦИТУВАТИ

Sadigova, N., Nadjafova, S., & Gulieva, L. (2025). Evaluation of the assimilation capacity and self-cleaning ability of biogeoecosystems along the Caspian Sea coastal zone. Ecological Safety and Balanced Use of Resources, 16(2), 57-68. https://doi.org/10.63341/esbur/2.2025.57

Використані джерела

  1. Ahmadov, M., Humbatov, F., Mammadzada, S., Balayev, V., Ibadov, N., & Ibrahimov, Q. (2020). Assessment of heavy metal pollution in coastal sediments of the western Caspian Sea. Environmental Monitoring and Assessment, 192, article number 500. doi: 10.1007/s10661-020-08401-3.
  2. Akinsemolu, A.A., & Onyeaka, H.N. (2025). Harnessing biotechnology for the remediation of organic pollutants in coastal marine ecosystems. Applied Sciences, 15(12), article number 6921. doi: 10.3390/app15126921.
  3. Aliyeva, N.T., Mammadova, R.I., Ibadova, S.Y., Abdullayeva, K.S., & Huseynova, M.A. (2023). The study of the state of soil cover of the coastal zones of the Caspian Sea, subject to the influence of climatic and anthropogenic factors. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1212, article number 012009. doi: 10.1088/17551315/1212/1/012009.
  4. Armenio, E., De Serio, F., Mossa, M., & Petrillo, A.F. (2019). Coastline evolution based on statistical analysis and modeling. Natural Hazards and Earth System Sciences, 19, 1937-1953. doi: 10.5194/nhess-19-1937-2019.
  5. Babaev, M.P., Ismailov, N.M., Nadzhafova, S.I., Keiserukhskaya, F.S., & Orudzheva, N.I. (2020). Approaches to determining maximum permissible concentrations of oil and oil products for different soil types on the basis of the assimilation potential (by the example of Azerbaijan soils). Eurasian Soil Science, 53, 1629-1634. doi: 10.1134/ S1064229320110046.
  6. Baltrėnas, P., & Baltrėnaitė, E. (2020). The importance of technogenesis and sustainable environmental protection technologies. In Sustainable environmental protection technologies: Contaminant biofiltration, adsorption and stabilization (pp. 1-38). Cham: Springer International Publishing. doi: 10.1007/978-3-030-47725-7_1.
  7. Butu, M., Sarac, I., Corneanu, M., & Butnariu, M. (2021). Advanced technologies for ecological reconstruction and bioremediation of degraded land. In R. Prasad (Ed.), Environmental pollution and remediation (pp. 81-130). Singapore: Springer Singapore. doi: 10.1007/978-981-15-5499-5_4.
  8. Chapman, E.J., Byron, C.J., Lasley-Rasher, R., Lipsky, C., Stevens, J.R., & Peters, R. (2020). Effects of climate change on coastal ecosystem food webs: Implications for aquaculture. Marine Environmental Research, 162, article number 105103. doi: 10.1016/j.marenvres.2020.105103.
  9. Convention on Biological Diversity. (1992, May). Retrieved from https://www.cbd.int/doc/legal/cbd-en.pdf.
  10. Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora. (1973, March). Retrieved from https://cites.org/eng/disc/text.php.
  11. De Carolis, G., Adamo, M., Pasquariello, G., De Padova, D., & Mossa, M. (2013). Quantitative characterization of marine oil slick by satellite near-infrared imagery and oil drift modelling: The Fun Shai Hai case study. International Journal of Remote Sensing, 34(5), 1838-1854. doi: 10.1080/01431161.2012.727494.
  12. Dehghani Darmian, M., Khodabandeh, F., Azizyan, G., Giesy, J.P., & Hashemi Monfared, S.A. (2020). Analysis of assimilation capacity for conservation of water quality: Controllable discharges of pollutants. Arabian Journal of Geosciences, 13, article number 888. doi: 10.1007/s12517-020-05907-5.
  13. Duan, Q., Han, G., Cui, B., & Rennenberg, H. (2023). The effects of petroleum contaminated soils on the growth, gas exchange and antioxidative level of sea-buckthorn. Plant and Soil, 486, 535-550. doi: 10.1007/s11104-023-05888-w.
  14. Fedoniuk, T., Bog, M., Orlov, O., & Appenroth, K.J. (2022). Lemna aequinoctialis migrates further into temperate continental Europe – a new alien aquatic plant for Ukraine. Feddes Repertorium, 133, 305-312. doi: 10.1002/ fedr.202200001.
  15. Fennel, K., Mattern, J.P., Doney, S.C., Bopp, L., Moore, A.M., Wang, B., & Yu, L. (2022). Ocean biogeochemical modelling. Nature Reviews Methods Primers, 2, article number 76. doi: 10.1038/s43586-022-00154-2.
  16. Ghisman, V., Muresan, A.C., Bogatu, N.L., Herbei, E.E., & Buruiana, D.L. (2025). Recent advances in the remediation of degraded and contaminated soils: A review of sustainable and applied strategies. Agronomy, 15(8), article number 1920. doi: 10.3390/agronomy15081920.
  17. Guliyev, A., Islamzade, R., Suleymanova, P., Babayeva, T., Aliyeva, A., & Haciyeva, X. (2024). Impact of petroleum contamination on soil properties in Absheron Peninsula, Azerbaijan. Eurasian Journal of Soil Science, 13(4), 358-365. doi: 10.18393/ejss.1531959.
  18. Hussain, T., Ahmed, S.R., Lahori, A.H., Mierzwa-Hersztek, M., Vambol, V., Khan, A.A., Rafique, L., Wasia, S., Shahid, M.F., & Zengqiang, Z. (2022). In-situ stabilization of potentially toxic elements in two industrial polluted soils ameliorated with rock phosphate-modified biochars. Environmental Pollution, 309, article number 119733. doi: 10.1016/j.envpol.2022.119733.
  19. Hutchins, D.A., & Capone, D.G. (2022). The marine nitrogen cycle: New developments and global change. Nature Reviews Microbiology, 20, 401-414. doi: 10.1038/s41579-022-00687-z.
  20. Iniaghe, P.O., & Kpomah, E.D. (2023). A comparative analysis on the concentration and potential risk of polycyclic aromatic hydrocarbons in surface water, sediment and soil from a non-crude oil and a crude oil explosion site in the Niger Delta, Nigeria. Chemistry Africa, 6, 1633-1653. doi: 10.1007/s42250-023-00596-5.
  21. Iskakov, B., Nurakynov, S., Dabas, J., Zhantayev, Z., Balakay, L., Dedova, T., Yelisseeva, A., & Sydyk, N. (2024). Enhancing environmental sensitivity and vulnerability assessments for oil spill responses in the Caspian Sea. Sustainability, 16(21), article number 9566. doi: 10.3390/su16219566.
  22. Islamzade, T., İslamzade, R., Azizov, R., Babayeva, T., Aliyeva, A., Haciyeva, X., & Ashurova, N. (2025). Impact of Cadmium-contaminated water and irrigation levels on microbiological properties of soils with different textures. Eurasian Journal of Soil Science, 14(2), 107-115. doi: 10.18393/ejss.1618797.
  23. Ismailov, N.M., Nadzhafova, S.I., Keyseruchskaya, F., & Gasymova, A.S. (2020). Soil-assimilation potential as a component of the soil passport and the assimilation potential of landscapes. Arid Ecosystems, 10, 58-62. doi: 10.1134/ S2079096120010072.
  24. Jin, W., Song, K., Zhai, C., Wang, S., Zheng, M., & Feng, Z. (2025). Low ecological risks for heavy metals and total petroleum hydrocarbons on typical coastal petrochemical sewage discharge waters: Monitoring and evaluation under One Health framework. Marine Pollution Bulletin, 218, article number 118163. doi: 10.1016/j.marpolbul.2025.118163.
  25. Kozyatnyk, I., Lövgren, L., & Haglund, P. (2015). On the leaching of mercury by brackish seawater from permeable barriers materials and soil. Journal of Environmental Chemical Engineering, 3(2), 1200-1206. doi: 10.1016/j. jece.2015.04.017.
  26. Kozyatnyk, I., Lövgren, L., Tysklind, M., & Haglund, P. (2017). Multivariate assessment of barriers materials for treatment of complex groundwater rich in dissolved organic matter and organic and inorganic contaminants. Journal of Environmental Chemical Engineering, 5(4), 3075-3082. doi: 10.1016/j.jece.2017.06.011.
  27. Mamataeva, A., et al. (2024). Biochemical analysis of the Caspian Sea sediments: Implications for environmental pollution and bioremediation. Caspian Journal of Environmental Sciences, 22(5), 1021-1032. doi: 10.22124/ cjes.2024.8217.
  28. Mekonnen, B.A., Aragaw, T.A., & Genet, M.B. (2024). Bioremediation of petroleum hydrocarbon contaminated soil: A review on principles, degradation mechanisms, and advancements. Frontiers in Environmental Science, 12, article number 1354422. doi: 10.3389/fenvs.2024.1354422.
  29. Pachikin, K., Erohina, O., Adamin, G., Yershibulov, A., & Songulov, Y. (2022). Mapping the Caspian Sea’s North coast soils: Transformation and degradation. In E. Saljnikov, L. Mueller, A. Lavrishchev & F. Eulenstein (Eds.), Advances in understanding soil degradation (pp. 717-736). Cham: Springer International Publishing. doi: 10.1007/978-3-03085682-3_33.
  30. Peruzzo, P., de Serio, F., Defina, A., & Mossa, M. (2018). Wave height attenuation and flow resistance due to emergent or near-emergent vegetation. Water, 10(4), article number 402. doi: 10.3390/w10040402.
  31. Sui, X., Wang, X., Li, Y., & Ji, H. (2021). Remediation of petroleum-contaminated soils with microbial and microbial combined methods: Advances, mechanisms, and challenges. Sustainability, 13(16), article number 9267. doi: 10.3390/ su13169267.
  32. Vaksmaa, A., Polerecky, L., Dombrowski, N., Kienhuis, M.V.M., Posthuma, I., Gerritse, J., Boekhout, T., & Niemann, H. (2023). Polyethylene degradation and assimilation by the marine yeast Rhodotorula mucilaginosa. ISME Communications, 3(1), article number 68. doi: 10.1038/s43705-023-00267-z.
  33. Wang, Y. (2023). Ecological risk identification and assessment of land remediation project based on GIS technology. Environmental Science and Pollution Research, 30, 70493-70505. doi: 10.1007/s11356-023-27158-z.
  34. Xenarios, S., Orazgaliyev, S., Torabi Haghighi, A., & Kløve, B. (2025). A perspective on sustainability and environmental challenges in the Caspian Sea. International Journal of Water Resources Development, 41(1), 1-8. doi: 10.1080/07900627.2025.2441052.
  35. Yerulker, G., et al. (2023). Comparative assessment of soil microbial community in crude oil contaminated sites. Environmental Pollution, 328, article number 121578. doi: 10.1016/j.envpol.2023.121578.
  36. Youssef, Y.M., Gemail, K.S., Sugita, M., AlBarqawy, M., Teama, M.A., Koch, M., & Saada, S.A. (2021). Natural and anthropogenic coastal environmental hazards: An integrated remote sensing, GIS, and geophysical-based approach. Surveys in Geophysics, 42, 1109-1141. doi: 10.1007/s10712-021-09660-6.
  37. Zhang, X., Yaxi, D.E.N.G., Goujian, C.H.I., Hong, L.Ü., & Hongxia, Z.H.A.O. (2025). Removal of petroleum hydrocarbons from contaminated soils: Analyses of soil enzymes and microbial community evolution during phytoremediation using Suaeda salsa. Pedosphere, 35(3), 591-601. doi: 10.1016/j.pedsph.2024.04.001.