koz"Вестник Северо-Казахстанского университета имени Манаша Козыбаева"Bulletin of Manash Kozybayev North Kazakhstan University2958-003X2958-0048М. Қозыбаев атындағы СҚУ10.54596/2958-0048-2026-2-24-36koz-2717Research ArticleЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИNATURAL SCIENCESИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ В УДАЛЕНИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙA STUDY OF THE EFFECTIVENESS OF MICROALGAE IN REMOVING HEAVY METALS FROM WASTEWATER FROM MECHANICAL ENGINEERING PLANTSШустареваА. И.ShustarevaA. I.

Студент 4 курса бакалавриата по специальности "Биотехнология", кафедра Химии и химических технологий 

Петропавловск

student, Department o f Chemistry and Chemical Technologies

Petropavlovsk

sustarevaanastasia@gmail.comМищенкоД. А.MishchenkoD. A.

Студент 4 курса бакалавриата по специальности "Биотехнология", кафедра Химии и химических технологий 

Петропавловск 

student, Department of Chemistry and Chemical Technologies

Petropavlovsk

mishchenko.darya.0000@gmail.comНакиевТ. Р.NakiyevT. R.

Сеньор-лектор, кафедра Химии и химических технологий

Петропавловск

Senior Lecturer, Department of Chemistry and Chemical Technologies, Master's Degree

Petropavlovsk

talgat03021979@mail.ruГолодоваИ. В.GolodovaI. V.

Заведующая лабораторией

Петропавловск

Head of the Laboratory

Petropavlovsk

igolodova@inbox.ruНАО «Северо-Казахстанский университет имени Манаша Козыбаева»КазахстанManash Kozybayev North Kazakhstan University NPLCKazakhstanТОО «Научно-технологический центр воды»КазахстанScientific and Technological Center o f Water LLPKazakhstan20260907202602 (70)2436Copyright © Шустарева А.И., Мищенко Д.А., Накиев Т.Р., Голодова И.В., 20262026Шустарева А.И., Мищенко Д.А., Накиев Т.Р., Голодова И.В.Shustareva A.I., Mishchenko D.A., Nakiyev T.R., Golodova I.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.ku.edu.kz/jour/article/view/2717

В данной обзорной статье рассмотрены современные исследования, посвящённые проблеме загрязнения сточных вод машиностроительных предприятий тяжёлыми металлами и возможностям их биологической очистки с использованием микроводорослей. Проанализированы основные источники формирования промышленных сточных вод, их химический состав и ориентировочные показатели предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ. Рассмотрены ограничения традиционных физико-химических методов очистки, включая высокие затраты, ограниченную эффективность и экологические риски. В работе подробно описаны механизмы биоремедиации с участием микроводорослей, включая процессы биосорбции, биоаккумуляции и комплексообразования. Освещены биологические особенности микроводорослей, роль функциональных групп клеточной стенки в связывании ионов металлов, а также влияние факторов среды на эффективность очистки.

Приведены данные о биологических характеристиках Chlorella vulgaris, устойчивости к загрязнению и высокой эффективности удаления тяжёлых металлов в различных условиях. Представлено сравнение эффективности различных видов микроводорослей. Проанализированы преимущества и ограничения микроводорослевой очистки с точки зрения экологической безопасности, экономической целесообразности и устойчивости к изменяющимся условиям среды. В заключение сделан вывод о перспективности применения Chlorella vulgaris для экологически безопасной и экономически эффективной очистки сточных вод от тяжёлых металлов и подчёркнута необходимость дальнейших исследований в данной области.

This review article examines modern research on the problem of wastewater pollution from machine-building enterprises with heavy metals and the possibilities of their biological purification using microalgae. The main sources of industrial wastewater formation, their chemical composition and approximate maximum permissible concentrations of pollutants are analyzed. The limitations of traditional physico-chemical cleaning methods are considered. The work describes in detail the mechanisms of bioremediation involving microalgae, including the processes of biosorption, bioaccumulation and complexation.Data on Chlorella vulgaris biological characteristics, resistance to contamination, and high efficiency of heavy metal removal under various conditions are presented. A comparison of the effectiveness of different types of microalgae is presented. The advantages and limitations of microalgae purification in terms of environmental safety, economic feasibility and resistance to changing environmental conditions are analyzed.In conclusion, the use of Chlorella vulgaris for environmentally safe and cost-effective wastewater treatment from heavy metals is considered promising, and the need for further research in this area is emphasized.

микроводоросльChlorella vulgarisсточные водымашиностроительные предприятиятяжёлые металлыбиосорбциябиоаккумуляцияmicroalgaeChlorella vulgariswastewatermechanical engineering enterprisesheavy metalsbiosorptionbioaccumulationReferencesAlloway B.J. Heavy Metals in Soils: Trace Metals and Metalloids in Soils and Their Bioavailability. - Dordrecht: Springer, 2013. - 614 с. - https://doi.org/10.1007/978-94-007-4470-7Alloway B.J. Heavy Metals in Soils: Trace Metals and Metalloids in Soils and Their Bioavailability. - Dordrecht: Springer, 2013. - 614 p. - https://doi.org/10.1007/978-94-007-4470-7Tchounwou P.B., Yedjou C.G., Patlolla A.K., Sutton D.J. Heavy Metals Toxicity and the Environment // EXS. - 2012. - Том 101. - С. 133-164. - https://doi.org/10.1007/978-3-7643-8340-4_6Tchounwou P.B., Yedjou C.G., Patlolla A.K., Sutton D.J. Heavy Metals Toxicity and the Environment // EXS. - 2012. - Vol. 101. - P. 133-164. - https://doi.org/10.1007/978-3-7643-8340-4_6Qasem N.A.A., Mohammed R.H., Lawal D.U. Removal of Heavy Metal Ions from Wastewater: A Comprehensive and Critical Review // npj Clean Water. - 2021. - Том 4. - Статья 36. - https://doi.org/10.1038/s41545-021-00127-0Qasem N.A.A., Mohammed R.H., Lawal D.U. Removal of Heavy Metal Ions from Wastewater: A Comprehensive and Critical Review // npj Clean Water. - 2021. - Vol. 4. - Article 36. - https://doi.org/10.1038/s41545-021-00127-0Mahlangu D., Mphahlele K., De Paola F., Mthombeni N.H. Microalgae-Mediated Biosorption for Effective Heavy Metals Removal from Wastewater: A Review // Water. - 2024. - Том 16, № 5. - Статья 718. - https://doi.org/10.3390/w16050718Mahlangu D., Mphahlele K., De Paola F., Mthombeni N.H. Microalgae-Mediated Biosorption for Effective Heavy Metals Removal from Wastewater: A Review // Water. - 2024. - Vol. 16, No. 5. - Article 718. - https://doi.org/10.3390/w16050718Metal Processing Wastewater Components // Almawatech. - URL: https://www.almawatech.com/en/waste-water/metal-processing/ (дата обращения: 20.02.26).Metal Processing Wastewater Components // Almawatech. - URL: https://www.almawatech.com/en/waste-water/metal-processing/ (accessed: 20.02.26).Sources of Heavy Metals in Industrial Wastewater // Almawatech. - URL: https://www.almawatech.com/en/waste-water/heavy-metals/ (дата обращения: 22.02.26).Sources of Heavy Metals in Industrial Wastewater // Almawatech. - URL: https://www.almawatech.com/en/waste-water/heavy-metals/ (accessed: 22.02.26).Классификация компонентов сточных вод // Промышленные и другие виды сточных вод. - ISSN 1728-8975. - URL: https://rmebrk.kz/journals/703/25946.pdf (дата обращения: 04.03.26).Classification of Wastewater Components // Industrial and Other Types of Wastewater. - ISSN 1728-8975. - URL: https://rmebrk.kz/journals/703/25946.pdf (accessed: 04.03.26).Тяжелые металлы в пресных водах Казахстана и методологические подходы. - URL: https://ks.dku.kz/documents/67/7._Heavy_Metals_in_Fresh_Waters_of_Kazakhstan_and_Methodological_Approaches_RUS.pdf (дата обращения: 11.03.26).Heavy Metals in Fresh Waters of Kazakhstan and Methodological Approaches. - URL: https://ks.dku.kz/documents/67/7._Heavy_Metals_in_Fresh_Waters_of_Kazakhstan_and_Methodological_Approaches_RUS.pdf (accessed: 11.03.26).Leong Y.K., Chang J.-S. Bioremediation of Heavy Metals Using Microalgae: Recent Advances and Mechanisms // Bioresource Technology. - 2020. - Том 303. - Статья 122886. - https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.122886Leong Y.K., Chang J.-S. Bioremediation of Heavy Metals Using Microalgae: Recent Advances and Mechanisms // Bioresource Technology. - 2020. - Vol. 303. - Article 122886. - https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.122886Al-Jabri H., Das P., Khan S., Thaher M., AbdulQuadir M. Treatment of Wastewaters by Microalgae and the Potential Applications of the Produced Biomass: A Review // Water. - 2021. - Том 13, № 1. - Статья 27. - https://doi.org/10.3390/w13010027Al-Jabri H., Das P., Khan S., Thaher M., AbdulQuadir M. Treatment of Wastewaters by Microalgae and the Potential Applications of the Produced Biomass: A Review // Water. - 2021. - Vol. 13, No. 1. - Article 27. - https://doi.org/10.3390/w13010027Xu K., Du M., Yao R., Luo J., Chen Z., Li C., Lei A., Wang J. Microalgae-Mediated Heavy Metal Removal in Wastewater Treatment: Mechanisms, Influencing Factors, and Novel Techniques // Algal Research. - 2024. - Том 82. - Статья 103645. - https://doi.org/10.1016/j.algal.2024.103645Xu K., Du M., Yao R., Luo J., Chen Z., Li C., Lei A., Wang J. Microalgae-Mediated Heavy Metal Removal in Wastewater Treatment: Mechanisms, Influencing Factors, and Novel Techniques // Algal Research. - 2024. - Vol. 82. - Article 103645. - https://doi.org/10.1016/j.algal.2024.103645Yang X.-Y., Wei Y.-X., Su Y.-Q., Zhang Z.-W., Tang X.-Y., Chen Y.-E., Yuan M., Yuan S. The Strategies Microalgae Adopt to Counteract the Toxic Effect of Heavy Metals // Microorganisms. - 2025. - Том 13, № 5. - Статья 989. - https://doi.org/10.3390/microorganisms13050989Yang X.-Y., Wei Y.-X., Su Y.-Q., Zhang Z.-W., Tang X.-Y., Chen Y.-E., Yuan M., Yuan S. The Strategies Microalgae Adopt to Counteract the Toxic Effect of Heavy Metals // Microorganisms. - 2025. - Vol. 13, No. 5. - Article 989. - https://doi.org/10.3390/microorganisms13050989Mahlangu D., Mphahlele K., De Paola F., Mthombeni N.H. Microalgae-Mediated Biosorption for Effective Heavy Metals Removal from Wastewater: A Review // Water. - 2024. - Том 16, № 5. - Статья 718. - https://doi.org/10.3390/w16050718Mahlangu D., Mphahlele K., De Paola F., Mthombeni N.H. Microalgae-Mediated Biosorption for Effective Heavy Metals Removal from Wastewater: A Review // Water. - 2024. - Vol. 16, No. 5. - Article 718. - https://doi.org/10.3390/w16050718Aslam A., Kanwal F., Javied S. et al. Microbial Biosorption: A Sustainable Approach for Metal Removal and Environmental Remediation // International Journal of Environmental Science and Technology. - 2025. - Том 22. - С. 13245-13276. - https://doi.org/10.1007/s13762-025-06611-1Aslam A., Kanwal F., Javied S. et al. Microbial Biosorption: A Sustainable Approach for Metal Removal and Environmental Remediation // International Journal of Environmental Science and Technology. - 2025. - Vol. 22. - P. 13245-13276. - https://doi.org/10.1007/s13762-025-06611-1Xiao X., Li W., Jin M., Zhang L., Qin L., Geng W. Responses and Tolerance Mechanisms of Microalgae to Heavy Metal Stress: A Review // Marine Environmental Research. - 2023. - Том 183. - Статья 105805. - https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2022.105805Xiao X., Li W., Jin M., Zhang L., Qin L., Geng W. Responses and Tolerance Mechanisms of Microalgae to Heavy Metal Stress: A Review // Marine Environmental Research. - 2023. - Vol. 183. - Article 105805. - https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2022.105805Зайцев В.В., Петряков В.В., Зайцева Л.М., Махимова Ж.Н. Влияние питательной среды на морфологические особенности и жизнеспособность клеток микроводоросли Chlorella vulgaris Beijer // Самарский научный вестник. - 2022. - Том 11, № 2. - С. 52-56. - https://doi.org/10.55355/snv2022112107Zaitsev V.V., Petryakov V.V., Zaitseva L.M., Makhimova Zh.N. Influence of Nutrient Medium on Morphological Features and Cell Viability of Microalgae Chlorella vulgaris Beijer // Samara Scientific Bulletin. - 2022. - Vol. 11, No. 2. - P. 52-56. - https://doi.org/10.55355/snv2022112107Микроводоросль Chlorella vulgaris. - URL: https://bioaa.info/index.php/186-2010-01-28-12-03-56 (дата обращения: 02.04.26).Microalgae Chlorella vulgaris. - URL: https://bioaa.info/index.php/186-2010-01-28-12-03-56 (accessed: 02.04.26).Kyratzopoulou E., Kyzaki N., Malletzidou L., Nerantzis E., Kazakis N.A. The Efficiency of Chlorella vulgaris in Heavy Metal Removal: A Comparative Study of Mono- and Multi-Component Metal Systems // Clean Technologies. - 2025. - Том 7, № 2. - Статья 35. - https://doi.org/10.3390/cleantechnol7020035Kyratzopoulou E., Kyzaki N., Malletzidou L., Nerantzis E., Kazakis N.A. The Efficiency of Chlorella vulgaris in Heavy Metal Removal: A Comparative Study of Mono- and Multi-Component Metal Systems // Clean Technologies. - 2025. - Vol. 7, No. 2. - Article 35. - https://doi.org/10.3390/cleantechnol7020035Киреева Н.А., Кабиров Т.Р., Дубовик И.Е. Комплексное биотестирование нефтезагрязненных почв // Теоретическая и прикладная экология. - 2007. - № 1. - С. 65-69. - https://doi.org/10.25750/1995-4301-2007-1-041-45Kireeva N.A., Kabirov T.R., Dubovik I.E. Complex Biotesting of Oil-Contaminated Soils // Theoretical and Applied Ecology. - 2007. - No. 1. - P. 65-69. - https://doi.org/10.25750/1995-4301-2007-1-041-45Kyratzopoulou E., Kyzaki N., Malletzidou L., Nerantzis E., Kazakis N.A. The Efficiency of Chlorella vulgaris in Heavy Metal Removal: A Comparative Study of Mono- and Multi-Component Metal Systems // Clean Technologies. - 2025. - Том 7, № 2. - Статья 35. - https://doi.org/10.3390/cleantechnol7020035Kyratzopoulou E., Kyzaki N., Malletzidou L., Nerantzis E., Kazakis N.A. The Efficiency of Chlorella vulgaris in Heavy Metal Removal: A Comparative Study of Mono- and Multi-Component Metal Systems // Clean Technologies. - 2025. - Vol. 7, No. 2. - Article 35. - https://doi.org/10.3390/cleantechnol7020035Reda M. Heavy Metals Removal by Using Chlorella vulgaris Microalgae/Zinc Oxide Nanocomposite for Wastewater Treatment in Menyet El-Nasr, Egypt // Biochemistry Letters. - 2023. - Том 19, № 1. - С. 27-36. - https://doi.org/10.21608/blj.2023.294659Reda M. Heavy Metals Removal by Using Chlorella vulgaris Microalgae/Zinc Oxide Nanocomposite for Wastewater Treatment in Menyet El-Nasr, Egypt // Biochemistry Letters. - 2023. - Vol. 19, No. 1. - P. 27-36. - https://doi.org/10.21608/blj.2023.294659Mosleh Y., Mofeed J., Heham S., Nafea E.S. Eco-Friendly Biosorption of Heavy Metals by Chlorella vulgaris: A Green Solution for Wastewater Remediation // Egyptian Journal of Aquatic Biology and Fisheries. - 2025. - https://doi.org/10.21608/ejabf.2025.433979Mosleh Y., Mofeed J., Heham S., Nafea E.S. Eco-Friendly Biosorption of Heavy Metals by Chlorella vulgaris: A Green Solution for Wastewater Remediation // Egyptian Journal of Aquatic Biology and Fisheries. - 2025. - https://doi.org/10.21608/ejabf.2025.433979Mahlangu D., Mphahlele K., De Paola F., Mthombeni N.H. Microalgae-Mediated Biosorption for Effective Heavy Metals Removal from Wastewater: A Review // Water. - 2024. - Том 16, № 5. - Статья 718. - https://doi.org/10.3390/w16050718Mahlangu D., Mphahlele K., De Paola F., Mthombeni N.H. Microalgae-Mediated Biosorption for Effective Heavy Metals Removal from Wastewater: A Review // Water. - 2024. - Vol. 16, No. 5. - Article 718. - https://doi.org/10.3390/w16050718Yang X.-Y., Wei Y.-X., Su Y.-Q., Zhang Z.-W., Tang X.-Y., Chen Y.-E., Yuan M., Yuan S. The Strategies Microalgae Adopt to Counteract the Toxic Effect of Heavy Metals // Microorganisms. - 2025. - Том 13, № 5. - Статья 989. - https://doi.org/10.3390/microorganisms13050989Yang X.-Y., Wei Y.-X., Su Y.-Q., Zhang Z.-W., Tang X.-Y., Chen Y.-E., Yuan M., Yuan S. The Strategies Microalgae Adopt to Counteract the Toxic Effect of Heavy Metals // Microorganisms. - 2025. - Vol. 13, No. 5. - Article 989. - https://doi.org/10.3390/microorganisms13050989Pradana A.B., Buchori L., Pratama W.D., Pratiwi W.Z., Hadiyanto. Immobilized Algae for Heavy Metals Remediation in Textile Wastewater // Journal of Emerging Science and Engineering. - 2023. - Том 1, № 2. - С. 51-56. - https://doi.org/10.61435/jese.2023.10Pradana A.B., Buchori L., Pratama W.D., Pratiwi W.Z., Hadiyanto. Immobilized Algae for Heavy Metals Remediation in Textile Wastewater // Journal of Emerging Science and Engineering. - 2023. - Vol. 1, No. 2. - P. 51-56. - https://doi.org/10.61435/jese.2023.10Карпов М.В., Наумова О.В., Жиздюк А.А., Малышева А.А. Перспективы использования культивированных водорослей хлореллы при доочистке и обеззараживании сточных вод на очистных сооружениях // Аграрный научный журнал. - 2023. - № 1. - С. 150-154. - https://doi.org/10.28983/asj.y2023i1pp150-154Karpov M.V., Naumova O.V., Zhizdyuk A.A., Malysheva A.A. Prospects for the Use of Cultivated Chlorella Algae in Additional Treatment and Disinfection of Wastewater at Treatment Facilities // Agrarian Scientific Journal. - 2023. - No. 1. - P. 150-154. - https://doi.org/10.28983/asj.y2023i1pp150-154

The authors declare that there are no conflicts of interest present.