MODERN APPROACHES TO WASTEWATER TREATMENT FROM PESTICIDES: A LITERATURE REVIEW
DOI:
https://doi.org/10.20535/2218-930012025341765Keywords:
biodegradation, biosorbents, Fenton process, pesticides, sorption, wastewaterAbstract
The article presents a review of modern technologies for the treatment of wastewater contaminated with pesticides—persistent organic pollutants that exert a long-term toxic impact on ecosystems and human health. Due to their high stability, bioaccumulation potential, and low biodegradability, the presence of pesticides in aquatic environments poses a serious environmental problem, necessitating the implementation of effective wastewater treatment solutions. The focus is placed on four main groups of methods: oxidative, sorptive, biological, and combined approaches. Oxidative methods include ozonation, ultraviolet (UV) treatment, photocatalysis, and the Fenton process. These technologies are effective in decomposing persistent organic compounds but often require significant energy input. Sorptive methods — using activated carbon, zeolites, graphene-based materials, etc. — are characterized by high availability and simplicity in application, yet they require further regeneration or disposal of the sorbents. Biological methods, such as those involving activated sludge, biofilms, and microalgae, are environmentally friendly but limited in their ability to degrade poorly biodegradable substances. The most promising direction is recognized as the application of combined approaches that integrate the advantages of different methods while mitigating their drawbacks. Particular attention is given to the synergistic use of ozonation, UV treatment, Fenton processes, and biosorption. Such integrated systems can achieve a high degree of purification while reducing energy consumption and operational costs. It is substantiated that further development of combined technologies is a key direction for enhancing the efficiency of wastewater treatment from pesticides.
References
Кофман В. Я. Очистка води та стічних вод від сполук з гормональною активністю. Водопостачання та санітарна техніка. 2012. 6.. 16–28.
Гончарук В. В., Вакуленко В. Ф., Сова А. М., Самсоні-Тодоров О. О. Спосіб та пристрій для підготовки води. Спосіб очищення води: пат. 58327 Україна, МПК 7 C 02 F 1/32, C 02 F 1/78. Ін-т колоїд. хімії та хімії води НАНУ. № 2002119410; заявл. 26.11.2002; опубл. 15.07.2003.
Kasprzyk-Hordern B., Gromadzka K., Andrzejewski P., Nawrocki J. Application of non-polar phases to increase the efficiency of the ozonation process in water treatment technology. Ochr. Srod. 2003. № 3. С. 65–69.
Kene M., Kurnik J. Ozonation of acetochlor: kinetics, by-products and toxicity of treated aqueous solutions. Chem. and Biochem. Eng. Quart. 2004. № 3. С. 241–247, 319.
Hai-Yan L., Qu J.-H., Zhao X., Liu H.-J. Removal of alachlor in catalyzed ozonation processes in the presence Fe2+, Mn2+ and humic substances. J. Environ. Sci. and Health. B. 2004. № 5–6. С. 791–803.
Gunes Y., Talinli I., Ongen A. Assessment of the toxicity of liquid hazardous waste purified by ozonation. Environmental Applications of Advanced Oxidation Processes (EAAOP-1): The 1st European Conference, Chania, 7–9 Sept. 2006: book of Abstracts. Chania: Techn. Univ. Crete, 2006. С. 112.
Maldonado M. I., Malato S., Perez-Estrada L. A., Gernjak W., Oller I., Domenech X., Peral J. Partial destruction of pesticides and industrial pollutants by ozonation in a pilot-scale reactor. J. Hazardous Mater. 2006. № 2. С. 363–369.
Yan-jun H., Ma J., Sun Z., Yu Y., Zhao L. Decomposition of benzophenone in aqueous solution by catalyzed ozonation. J. Environ. Sci. 2006. № 6. С. 1065–1072.
Real F. J., Benitez F. J., Acero J. L., Gonzalez M. Removal of diazinon by various oxidation methods. J. Chem. Technol. and Biotechnol. 2007. № 6. С. 566–574.
Калюжин В. А. Утилізація техногенних органічних сполук аборигенною мікрофлорою. Вісник державного університету. 2009. № 328. С. 200–201.
Ігнатович О. С., Леонтьєв В. М. Механізм розкладання прометрину бактеріями роду Pseudomonas. Доп. НАН 2008. № 3. С. 82–86.
Хохлов А. В., Стрелко В. В., Хохлова Л. Й. Опубл. Патент № 88046 UА. Біосорбційний матеріал деструктивного типу для очищення водних і ґрунтових середовищ від пестицидів. 25.02.2014. Бюл. № 4.
Анан’єва Н. Д. Мікробіологічні аспекти самоочищення та стійкості ґрунтів. М. : Наука. 2003. 223 с.
Колупаєв А. Б., Ашихміна Т. Я., Широких І. Г. Реакція ґрунтових мікроміцетів на пестицидне забруднення. Імунологія, алергологія, інфектологія. 2009. № 2. С. 50–51.
Клименко І. В., Іванченко А. В., Волошин М. Д. Нове конструкційне рішення проблеми вдосконалення апаратів біологічного очищення стічних вод. Вода і водоочисні технології. Науково-технічні вісті. 2016. № 1. С. 66–71.
Савелова В. А., Бєляєв І. О., Карпов І. Ф., Орлов С. Ю. Нуклеофільна реакційна здатність НО-, НО2--аніонів у водноспиртових сумішах та НСО4--аніона у воді. Журнал органічної хімії. 2005. Т. 41. № 12. С. 1810–1818.
Савелова В. А., Бєляєв І. О., Карпов І. Ф., Орлов С. Ю. Нуклеофільна реакційна здатність НО-, НО2--аніонів у водноспиртових сумішах та НСО4--аніона у воді. Журнал органічної хімії. 2005. Т. 41. № 12. С. 1810–1818.
Петров С. В. Основні проблеми знищення хімічної зброї. Журнал хімічного товариства ім. Д. І. Менделєєва. 1993. Т. 37. № 3. С. 5–7.
Vakhitova L., Bessarabov V., Taran N., Kuzmina G., Zagoriy G., Baula O., Popov A. Decontamination of methyl parathion in activated nucleophilic systems based on carbamide peroxisolvate. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017. Vol. 6. № 10 (90). P. 31–37.
Симаненко Ю. С., Іванова Т. В., Попов А. Ф., Карпенко І. М. Неорганічні аніонні кисневовмісні α-нуклеофіли як ефективні акцептори ацильної групи. Гідроксиламін – «лідер» серед α-нуклеофілів. Журнал органічної хімії. 2002. Т. 38. № 9. С. 1341–1353.
Richardson D. E., Lane C. F., Platas-Iglesias C., Basallote M. G. Equilibria, kinetics, and mechanism in the bicarbonate activation of hydrogen peroxide: oxidation of sulfides by peroxymonocarbonate. J. Am. Chem. Soc. 2000. Vol. 122. № 8. P. 1729–1739.
Wagner G. W., Yang Y.-C., Cheng T. C. Molybdate/peroxide oxidation of mustard in microemulsions. Langmuir. 2001. Vol. 17. № 16. P. 4809–4811.
Wagner G. W., Yang Y.-C. Rapid nucleophilic/oxidative decontamination of chemical warfare agents. Ind. Eng. Chem. Res. 2002. Vol. 41. № 8. P. 1925–1928.
Попов А. Ф., Симаненко Ю. С., Карпенко І. М., Іванова Т. В. Реакційна здатність неорганічних α-нуклеофілів у процесах переносу фосфорильної та фосфонільної груп. Теоретична і експериментальна хімія. 2000. Т. 36. № 4. С. 226–232.
Соломойченко Т. М., Бабійчук О. І., Іваненко О. П., Степаненко К. Г. Міцелярні ефекти ПАР у реакціях розщеплення 4-нітрофенідіетилфосфонату гідропероксид-аніоном. Теоретична і експериментальна хімія. 2006. Т. 42. № 6. С. 357–363.
Yao H., Richardson D. E. Bicarbonate surfoxidants: micellar oxidations of aryl sulfides with bicarbonate-activated hydrogen peroxide. J. Am. Chem. Soc. 2003. Vol. 125. № 20. P. 6211–6221.
Вахітова Л. М., Кузьміна Г. І., Бессарабов В. І., Загорай Г. І., Бауля О. В. Міцелярні ефекти у процесі окиснення метилфенілсульфіду пероксидом водню та пероксогідрокарбонат-аніоном. Теоретична і експериментальна хімія. 2006. Т. 42. № 5. С. 281–287.
Bessarabov V., Vakhitova L., Kuzmina G., Zagoriy G., Baula O. Development of micellar system for the decontamination of organophosphorus compounds to clean technological equipment. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017. Vol. 1. № 6 (85). P. 42–49.
Вахітова Л. М., Бессарабов В. І.; заявник і власник патенту Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України Патент України на винахід UA116710U. Деконтамінаційна композиція для утилізації фосфор- та сіркоорганічних токсичних. Заявл. 31.08.2016; опубл. 25.04.2018. Бюл. № 8.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Krymets G.V., Nikitina O.A., Kostenko A.V., Levandovsky I.A., Lapinsky A.V., Pavlenko O.V.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
The ownership of copyright remains with the Authors.
Authors may use their own material in other publications provided that the Journal is acknowledged as the original place of publication and National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute” as the Publisher.
Authors are reminded that it is their responsibility to comply with copyright laws. It is essential to ensure that no part of the text or illustrations have appeared or are due to appear in other publications, without prior permission from the copyright holder.
WPT articles are published under Creative Commons licence:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under CC BY-NC 4.0 that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal. The use of the material for commercial purposes is not permitted.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work.
