Введение к работе
Актуальность работы
Нефтяная промышленность признана загрязнителем окружающей природной среды, наносящим ущерб биосфере. Отдельные территории вследствие разливов нефти приближаются по состоянию к районам экологического бедствия. Создается угроза устойчивой, часто необратимой, трансформации всех компонентов природной среды, что приводит к нарушению нормального функционирования природных экосистем и ухудшению условий жизни растений, животных, человека.
Нефтезагрязнение сопровождается нарушением физических, химических и биологических свойств почв (Пиковский, 1988; Звягинцев, 1989; Солнцева, 1998; Артамонова, 2002; Назарько, 2008; Оборин и др., 2008; Лысак, 2010 и др.). Естественное самоочищение почв от загрязнения нефтью и нефтепродуктами может длиться десятилетиями. Традиционные методы восстановления нефтезагрязненных почв (сжигание, закапывание) являются не только малоэффективными, но и экологически вредными. При сжигании нефтепродуктов страдает растительность и животное население; в результате пиролиза нефти и ее компонентов образуются токсичные полициклические ароматические углеводороды. Засыпка нефтяных пятен резко снижает скорость деструкции нефти, создает неблагоприятную анаэробную обстановку и т.д. Поэтому особую актуальность приобретает поиск безопасных для окружающей среды и человека средств и методов биологической ремедиации загрязненных нефтью почв.
Изменение свойств почвы при нефтезагрязнении и скорость деструкции определяются не только дозой поллютанта, но и в значительной степени исходной микробиологической активностью почвы. В условиях подзоны южной тайги исследованы процессы деструкции нефти, изменение микробиологической и биохимической активности дерново-подзолистых почв при нефтезагрязнении (Оборин и др., 2008). Не смотря на множество работ по восстановлению почв, обилию созданных биопрепаратов, вне внимания исследователей осталась проблема ремедиации дерново-карбонатных почв, подверженных нефтезагрязнению в районах нефтедобычи предуральского региона.
В антропогенно нарушенных ландшафтах, в том числе, на территориях добычи, хранения нефти и нефтепродуктов, почвы часто механически уничтожены, на их месте сформированы техногенные поверхностные образования (ТПО). ТПО отличаются пониженной биологической активностью и специфическим сообществом микроорганизмов, особенно на фоне загрязнения поллютантами. При рекультивации нефтезагрязнных ТПО первоочередной задачей становится повышение численности и активности углеводородокисляющих микроорганизмов, которые ликвидируют токсический эффект нефти и создадут благоприятные условия для развития растительности.
Цель исследований
В условиях подзоны южной тайги оценить изменение свойств нефтезагрязненных агродерново-карбонатных почв и техногенных поверхностных образований на начальном этапе биологической ремедиации.
Объекты исследований
Объектами исследований являлись нефтезагрязненные агродерново-карбонатные почвы и техногенные поверхностные образования в подзоне южной тайги.
Предмет исследований
Агрохимические и микробиологические свойства нефтезагрязненных агродерново-карбонатных почв и техногенных поверхностных образований при внесении биопрепаратов, на фоне рыхления и применения удобрений.
Основные задачи исследований
-
Установить изменение остаточного количества нефти в почвах и ТПО при внесении ремедиантов.
-
Изучить трансформацию агрохимических свойств агродерново-карбонатных почв и ТПО на начальном этане ремедиации.
-
Оценить микробиологические свойства и биохимическую активность поверхностных слоев почв и почвогрунтов на фоне применения биопрепаратов.
-
Провести оценку эффективности применения селекционных штаммов микромицетов Phoma eupyrena и Cephaliophora tropica в ремедиации нефтезагрязненной агродерново-карбонатной почвы.
Научная новизна
В условиях подзоны южной тайги получены новые данные о повышении численности аборигенных углеводородокисляющих бактерий в нефтезагрязненных агродерново-карбонатных почвах путем применения биопрепаратов. Установлены изменения в сообществе углеводородокисляющих микроорганизмов в результате внесения селекционных штаммов микромицетов Phoma eupyrena и Cephaliophora tropica на.
Впервые на фоне применения биопрепаратов показано повышение микробиологической и биохимической активности нефтезагрязненных техногенных поверхностных образований.
Практическое значение
В нефтезагрязненных агродерново-карбонатных почвах и ТПО на начальном этапе ремедиации существенно снизилась нагрузка нефти, были созданы условия для получения всходов и развития культурных злаков.
Ремедиация на основе применения биопрепаратов может быть рекомендована для очистки почвогрунтов на территориях добычи нефти и складирования нефтепродуктов (нефтебазы, шламовые амбары и др.), для восстановления нефтезагрязненных почв.
Защищаемые положения
-
Агродерново-карбонатные почвы имеют богатый пул углеводородокисляющих бактерий и микромицетов, что определило их потенциальную способность к самоочищению при нефтезагрязнении.
-
Для ремедиации нефтезагрязненных техногенных поверхностных образований с низкой биологической активностью следует применять биопрепараты, содержащие ассоциацию углеводородокисляющих микроорганизмов.
Апробация работы и публикации
Материалы исследований были доложены на II Международной конференции «Биоконверсия органических отходов» (г. Иванофранковск, 1998 г.), на III Международной конференции «Биоконверсия органических отходов» (г. Киев, 2000 г.), на II Международной научно-практической конференции «Дождевые черви и плодородие почв» (Владимир, 2004 г.), на II Международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв» (Москва, 2007 г.), на пятой научно-практической конференции «Экологические работы на месторождениях нефти Тимано-Печерской провинции. Состояние и перспективы» (Сыктывкар, 2008 г.).
По теме исследований опубликовано 12 работ, в т.ч. 5 статей, в изданиях, рекомендованных ВАК.
Получен патент на изобретение №2421291 от 20.06.2011г. «Способ рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами» (приложение 1). Имеется акт внедрения за работы по ремедиации нефтезагрязненных ТПО Керженецкой нефтебазы (приложение 2).
Личное участие автора
Автором проведен аналитический обзор литературы, планирование и организация полевых экспериментов, интерпретация и обобщение результатов опытов. Микробиологические исследования выполнены автором, агрохимические исследования - при личном участии на кафедре химии почв факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова.
Структура и объем диссертации
Материал диссертации изложен на 127 страницах машинописного текста, иллюстрирован таблицами (18) и рисунками (7). Работа состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы, содержащего 186 источников, из которых 166 на русском и 20 на иностранных языках; имеет 15 приложений.
Благодарности
Автор выражает глубокую признательность за консультативную помощь О.С. Якименко - кандидату биологических наук, старшему научному сотруднику кафедры химии почв Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, а также А.К. Злотникову - кандидату биологических наук, старшему научному сотруднику Института биохимии и физиологии микроорганизмов РАН им. Г.К. Скрябина. Автор благодарит за научные консультации ректора Пермской фармацевтической государственной академии, заведующую кафедрой микробиологии, профессора, доктора фармацевтических наук Т.Ф. Одеговой. Особая благодарность - научному руководителю доктору биологических наук, профессору О.З. Ерёмченко за помощь в работе, постоянное внимание и поддержку.
