Введение к работе
Актуальность темы. Ежегодно в мире при добыче, транспортировке, хранении и использовании нефти и нефтепродуктов в окружающую среду попадает около 50 млн. т утлеводородов. Ситуация усугубляется сопутствующими высокоминерализованными нефтепромысловыми водами и наличием токсичных реагентов в используемых при добыче нефти растворах (Рахимова и др., 2005). В результате неконтролируемых выбросов солесодержащих техногенных и природных вод из скважин концентрация солей в почве может возрасти на несколько порядков. Максимум концентрации солей и битуминозных веществ локализуется в органогенных горизонтах. Нефтедобыча часто ведется в южных регионах, где загрязнению нефтью подвергаются засоленные почвы, солончаки.
Загрязнение нефтью и высокоминерализованными нефтепромысловыми водами приводит к глубоким изменениям морфологических, агрохимических, водно-физических и биологических свойств почв (Минибаева и др., 1986; Кураков и др., 2006; Ronald М. Atlas, 1995; Bastida et al., 2010; Yadav, Hassanizadeh,'2011 и др.). При одновременном воздействии нефти и солей создаются экстремальные условия для функционирования педобионтов, что снижает возможность самовосстановления почв и наземных биоценозов (Shaoping Kuang et al., 2011; Filatov et al., 2011 и др.). Сведений об интенсивности деградации нефти в засаленных лугово-каштано-вых почвах Ставропольского края и соровых солончаках Республики Казахстан мало, как и данных о воздействии нефти на микробиоту засоленных почв (Булатов, 1997; Hamdi et al., 2007). Можно полагать, что засоленность почв, жаркий и сухой вегетационный сезон будут негативно влиять на способность почв к самоочищению. Поэтому актуальными являются изучение влияния нефти на микробиоту данных почв, определение скорости разложения в них нефти, а также поиск и оценка биологических методов их восстановления.
Целью работы было исследование влияния нефтяного загрязнения на биологическую активность засоленных лугово-каштановых почв и соровых солончаков, интенсивности их самовосстановления и эффективности применения биологических препаратов для рекультивации.
Задачи:
-
Изучить микробиологические свойства засоленных лугово-каштановых почв Ставропольского края Российской Федерации и соровых солончаков северо-западного региона Казахстана.
-
Определить влияние нефтяного загрязнения на микробиоту и биологическую активность засоленных лугово-каштановых почв и соровых солончаков и оценить интенсивность их самовосстановления.
-
Выявить микроорганизмы, способные к деструкции нефти в засоленных почвах, и подобрать микробную ассоциацию для разложения нефтяных углеводородов в этих условиях.
-
Оценить эффективность биологических препаратов для очистки засоленных лугово-каштановых почв от нефтяного загрязнения.
Научная новизна. Впервые проведена оценка скорости самоочищения от нефти засоленных лугово-каштановых почв и соровых солончаков. Изучены закономерности изменения микробных сообществ этих почв при самовосстановлении. Установлено, что способность к восстановлению нефтезагрязненных засоленных почв ниже по сравнению с незаселенными, и если самовосстановление от нефти засоленной лугово-каштановой почвы протекает довольно активно, то в соровом солончаке этот процесс практически полностью ингибирован. Показано, что рекультивация с применением бактериальных и грибных препаратов повышает био-
логическую активность и интенсивность деградации нефти в засоленных лугово-каштановых почвах. Получены данные, свидетельствующие о накоплении в засоленных лугово-каштановых почвах патогенных и условно патогенных микроорганизмов при нефтяном загрязнении. Выявлены факторы, влияющие на интенсивность самоочищения и эффективность биологической рекультивации засоленных лугово-каштановых почв. Выделены микроорганизмы, способные к эффективной деструкции нефти в специфичных условиях почв Ставропольского края.
Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы для оценки допустимых уровней загрязнения нефтью засоленных лугово-каштановых почв и соровых солончаков и разработки биотехнологий восстановления нефте-загрязненных засоленных почв.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены на международных конференциях «Современные проблемы загрязнения почв» (Москва, 2007 г), «Докучаевские молодежные чтения» (Санкт-Петербург, 2008, 2009, 2011 гг.), «Ломоносов-2008» (Москва, 2008 г.), «Ло-моносов-2010» (Москва, 2010 г.), «Ресурсный потенциал почв - основа продовольственной и экологической безопасности России» (Санкт-Петербург, 2011 г.); международной ассамблее EGU (Вена, Австрия, 2009 г.); Всероссийской конференции с международным участием «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям» (Москва, 2008 г.).
Публикации. По теме исследований опубликованы четыре работы в изданиях, рекомендованных ВАК, две статьи в сборниках, а также тезисы, изданные в материалах российских и международных конференций.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 175 страницах, состоит из введения, обзора литературы, объектов и методов, результатов и обсуждения, состоящих из восьми глав, заключения, выводов, списка литературы (238 источников, из них 78 на иностранных языках), приложения. Работа иллюстрирована 23 рисунками, содержит 35 таблиц.
