Содержание к диссертации
Введение
1. Физико-географические условия размещения нефтедобывающих предприятий на территории Пермской области 8
2. Общие закономерности трансформации почв и растительного покрова при добыче нефти 20
2.1. Нефть и сопутствующие ей вещества на территории деятельности нефтяного месторождения 20
2.2. Битуминозные вещества территории деятельности нефтяного месторождения 28
2.3. Трансформация почвенного покрова под действием загрязнителей нефтяных промыслов 31
2.4. Биогенность почв на территории объектов нефтепромыслов 37
2.5. Воздействие нефтяного загрязнения на растения и растительные сообщества 40
3. Материал и методика 46
4. Почвенный и растительный покров на территории деятельности нефтяных месторождений 51
4.1. Район средней тайги 51
4.2. Район южнотаежных пихтово-еловых лесов 59
4.3. Район широколиственно-елово-пихтовых лесов 73
4.4. Островная Кунгурская лесостепь 97
5. Изменение физико-химических свойств почв в эксперимен тальном опыте с внесением разных доз нефти 103
5.1. Изменение химических показателей подзолистых почв при загрязнении их различными дозами нефти 106
5.2. Влияние нефтяного загрязнения на фитотоксичность почв 113
5.3.Влияние нефтяного загрязнения на дыхательную активность почв в модельных опытах 115
5.4. Содержание микроэлементов в почвах нефтепромыслов Пермской области 120
Выводы 124
Литература 127
Приложение 150
- Нефть и сопутствующие ей вещества на территории деятельности нефтяного месторождения
- Биогенность почв на территории объектов нефтепромыслов
- Район южнотаежных пихтово-еловых лесов
- Изменение химических показателей подзолистых почв при загрязнении их различными дозами нефти
Введение к работе
Пермское Прикамье - один из экономически развитых регионов России, имеющий на своей территории крупные нефтедобывающие и перерабатывающие объекты. В нефтяной отрасли области эксплуатируется более 100 нефтяных месторождений. Акционированные и частные предприятия увеличивают добычу нефти и превращают область в крупнейший нефтедобывающий район Урала. Перспективы открытия новых месторождений углеводородов в области достаточно высоки.
Месторождения нефти эксплуатируются в 19 районах области. Длительно, в течение десятилетий они функционируют в южных (Куединский, Чернушин-ский), юго-западных (Частинский), центральных (Добрянский, Кунгурский, Осинский) районах области, которые являются основными сельскохозяйственными районами. Перспективными для нефтедобычи в настоящее время считаются северные лесорастительные районы области (Красновишерский, Соликамский, Усольский).
Освоение территорий нефтеносных районов предполагает создание специфических технологических цепей производства: скважинный способ добычи, использование системы заводнения пластов выработки, сбор и перекачка нефти, многочисленные системы точечных и линейных нефтепромысловых объектов. Все эти объекты размещены на значительных площадях и представляют потенциальную экологическую угрозу окружающей среде. В настоящее время технология добычи любых полезных ископаемых такова, что часть добываемых веществ и сопутствующих им компонентов неизбежно рассеиваются в окружающей среде и воздействуют на природные экосистемы (Рябчиков, 1980; Рэуце, Кырстя, 1986; Глазовская, 1988).
Основным источником загрязнения окружающей среды на нефтепромыслах является утечка углеводородов нефти и сточных вод при ремонтных рабо-
5 тах на скважинах, прорывов трубопроводов, технические неисправности и негерметичность резервуаров хранения нефтепродуктов, чему отчасти способствуют процессы коррозии металлических конструкций. Наиболее уязвимым элементом окружающей среды при авариях и разливах становятся поверхность почвы, растительность и водные объекты. На естественное восстановление загрязненных земель, особенно в условиях умеренно холодного климата тайги требуются многие годы (Пиковский, 1988; Глазовская, 1997; Дюкарев, 1997).
При обилии данных о токсических свойствах нефти и нефтепродуктов, отсутствуют систематические данные о реальных концентрациях этих загрязнителей в почвенном покрове в разных биоклиматических зонах. Неизвестно также, при каких концентрациях нефтяного загрязнения могут происходить вторичные изменения свойств почв. Недостаточно сведений о пороговых концентрациях токсического воздействия на почвенные живые организмы и растения. ПДК на содержание нефтепродуктов отсутствуют даже для почв сельскохозяйственного назначения.
При эксплуатации нефтяных месторождений систематически и повсеместно производится контроль состояния приповерхностной гидросферы, периодически и локально - контроль состояния атмосферы. Контроль за состоянием почв, флоры и фауны либо не осуществляется, либо ведется эпизодически.
Почвенный покров, являясь неотъемлемым компонентом природной среды, участвует в жизни биогеоценозов и биосферы в целом. Он связывает воедино круговорот биофильных элементов, является мощным аккумулятивным и сорбционным барьером. Особые свойства и функции почв проявляются в их плодородии, саморазвитии и способности проявлять устойчивость к различным антропогенным воздействиям (Розанов, 1983; Добровольский, Никитин, 1986).
Целью нашего исследования являлось изучение изменения свойств почв и растительного покрова под действием техногенного влияния нефтедобывающего комплекса на месторождениях нефти Пермской области, расположенных в
разных природных условиях. Реализация данной цели потребовала решения следующих задач:
изучение особенностей почвообразования территорий новых разрабатываемых и длительное время эксплуатируемых месторождений нефти на территории Пермской области;
исследование состояния растительного покрова новых разрабатываемых и длительное время эксплуатируемых месторождений нефти;
определение фонового содержания нефтепродуктов на территории деятельности нефтедобывающих предприятий на основе определения участков с естественным протеканием почвенных процессов;
4) изучение изменения агрохимических и биохимических свойств почв
при загрязнении нефтью;
5) установление пределов допустимых концентраций остаточных нефте
продуктов, при которых не происходит деградация почвенного и рас
тительного покрова территорий нефтепромыслов.
Научная новизна. Представленный материал позволяет с достаточной полнотой охарактеризовать современное состояние почв и растительного покрова на территории деятельности нефтяных объектов в Пермской области. Определены стадии антропогенной и техногенной трансформации растительности и почв под действием нефтедобычи.
Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы при разработке природоохранных мероприятий на объектах нефтедобывающих предприятий; при проведении почвенного и растительного мониторинга, рекультивации отработанных земель, разработке нормативов загрязнения природных объектов продуктами нефтепромыслов. Материалы исследования могут быть использованы в учебном процессе при изучении курса экологии почв и растений.
Основные положения, выносимые на защиту:
По мере увеличения времени эксплуатации нефтяных месторождений усиливается техногенное загрязнение почв и растительного покрова территорий месторождений, которое выражается в накоплении техногенной органики и изменении биологического разнообразия растительных сообществ.
С увеличением концентрации нефтепродуктов ухудшается питательный режим почв и снижается их биологическая продуктивность.
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, профессору С.А. Овеснову за консультации и конструктивные замечания при написании и оформлении работы; к.б.н., зав. лаб. ботаники ЕНИ В.И. Каменщи-ковой и коллективу отдела охраны природы Естественнонаучного института, оказавшим большую поддержку при выполнении исследований.
Нефть и сопутствующие ей вещества на территории деятельности нефтяного месторождения
Нефть занимает особое место среди природных соединений, которым человечество обязано своим материально-техническим прогрессом. В настоящее время практически нет ни одной сферы производственной деятельности человека, где бы в той или иной степени не использовалась нефть и ее производные.
В последние десятилетия нефть рассматривается уже не только как ценнейшее промышленное сырье, но и как один из самых распространенных загрязнителей после минеральных удобрений и рассеяния металлов
Нефть извлекается на поверхность с другими элементами геологической среды. Это пластовые воды, в состав которых в растворенном виде входят неорганические соли, некоторые органические вещества и газы. В зависимости от состава залежи и стадии ее разработки количество газа и воды в нефти значительно изменяется. При первичной подготовке нефти на промысле происходит ее очищение от воды, растворенных солей и газов.
Нефть как природный, жидкий раствор, состоит из большого числа углеводородов разнообразного строения и высокомолекулярных смолисто-асфальтеновых веществ, с присутствием солей и воды. Она содержит микроэлементы в количестве десятых и сотых долей процента. Нефти разных месторождений отличаются друг от друга по составу в пределах 3-4% по каждому элементу.
Главными химическими элементами нефти являются С, Н, S, N, О. На долю углерода приходится 82-87 %, водорода - 11-14 %, серы - 0,1-5 %. Нефти содержат незначительное количество зольных элементов и до 4% газа. Содержание легких фракций в нефтях разных месторождений сильно изменяются. Легкая фракция нефти представлена простыми по строению метановыми (алканы), нафтеновыми (циклопарафины) и ароматическими углеводородами. На поверхности почвы значительная часть легкой фракции нефти разлагается, улетучивается и частично подвергается фотохимическому разложению.
Содержание в нефтях твердых метановых углеводородов (парафина) колеблется от 0 до 15-20%. Твердый парафин нетоксичен для живых организмов, но в нормальных условиях на поверхности он переходит в твердое состояние и лишает нефть подвижности. Он с трудом разрушается и надолго нарушает вла-го- и воздухообмен в почве (Пиковский, 1988).
Ароматические углеводороды - наиболее токсичные компоненты нефти (особенно низкокипящие арены - бензол, ксилол, толуол), они обладают канцерогенными свойствами. В концентрации 1% они убивают все водные растения. Особенно сильно проявляют свою мутагенность полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Среди загрязняющих веществ, поступающих в наземные биоценозы, на территории деятельности нефтяных месторождений приоритетным загрязнителем считается 3,4 бенз(а)пирен (БП). В силу своей высокой биологической активности, канцерогенного и мутагенного действия это соединение относится к веществам первого класса опасности - супертоксикантам (Соколов, 1996).
Экспериментальные наблюдения за судьбой БП при многократном его внесении не дали ясных результатов (Шилина, Ванеева, 1985). Часть исчезнувшего БП обнаруживалась в нижних слоях почвы. Отмечается повышение содержания БП в подпочвенных слоях месторождений нефти (Селезнев, Плещева, 1993). Количество БП в нефтях различных месторождений колеблется в пределах от 500 до 3500 мкг/кг (Серковская, Сафонова, 1979). Причем, в сырой нефти БП встречается очень редко и количество его резко повышается в продуктах ее переработки. Образуется БП при неполном сгорании топлива, а также выделяется естественным путем на нефтепромыслах при нефтедобыче. Более 80% БП может транспортироваться высокодисперсным аэрозолем диаметром менее 1 мкм с воздушными потоками на большие расстояния, являясь причиной загрязнения непромышленных районов. По наблюдениям Т.А. Теплицкой и др. (1989), концентрация бенз(а)пирена в атмосферных осадках была выше в тех районах, где отмечались более высокие уровни вещества в аэрозолях. Содержание БП в выпадениях на подстилающую поверхность было максимально в летнее время и коррелировало с количеством осадков (Шилина, Журавлева, 1980).
К высокомолекулярным компонентам нефти относятся смолы и асфаль-тены. Их количество в нефтях колеблется от 1-2 до 6-40%. Эти вещества определяют основные физические свойства и химическую активность нефти, с ними связаны микроэлементы и тяжелые металлы (ТМ). Среди токсичных металлов наиболее часто встречаются в нефтях V, Ni, а на некоторых месторождениях в сопутствующих газах много Hg и As (Соколов, 1995; Солнцева, 1998). Количество ванадия может достигать 40% на золу (0,04% на нефть), никеля - 16% на золу (0,01% на нефть) (Озерова и др., 1982). Но вредное действие смол и ас-фальтенов на почвенные экосистемы заключается не в их токсичности, а в значительном изменении водно-физических свойств почв. Смолисто-асфальте-новые компоненты в основном сорбируются верхним, гумусовым горизонтом, цементируя его. Эти вещества гидрофобны; обволакивая корни растений, они резко сокращают поступление влаги к растению. Они малодоступны микроорганизмам и процесс их деструкции идет очень медленно.
С экологических позиций важной составной частью нефти является сера в различных соединениях (элементарная, сероводородная, сульфидная). Соединения серы имеют резкий, устойчивый, неприятный запах. При содержании серы 0-0,5% нефти относятся к малосернистым, при 0,51-1,9% - сернистым, и при содержание более 1,9% высокосернистым. Сероводородные соединения при-сутств}{ст в попутных газах, нефти, сопутствующих водах в растворенном состоянии и вызывают отравления у живых организмов при высоких концентрациях.
Биогенность почв на территории объектов нефтепромыслов
Большинство исследований, проведенных в различных биоклиматических зонах, свидетельствуют, что почвенные микроорганизмы отвечают на загрязнение почв нефтью и НП повышением валовой численности и усилением активности.
Прежде всего, увеличивается численность и активность углеродокисляю-щих микроорганизмов (УОМ). Разложение углеводородов (УВ) нефти в почве обеспечивается прежде всего деятельностью УОМ, которые способны оксиге-нировать УВ, минерализуя их до СОг и воды или превращать в соединения, доступные другим группам микроорганизмов (Хазиев, Фаткиев, 1981; Ильин и др., 1982; Исмаилов, 1988; Славина и др., 1992; Сафонникова, 1992; Кислухина, 1993). В то же время ряд исследователей отмечает подавление активности почвенной микрофлоры при нефтяном загрязнении и снижение видового разнообразия микроорганизмов за счет отбора некоторых видов с повышенной метаболической активностью (Самосова и др., 1982; Киреева, Галимзянова, 1995; Зи-минова, 2000). Так, нитрификаторы - хемолитотрофы, они очень чувствительны к наличию в среде органических соединений. Большое количество легкоусвояемых органических веществ, задерживает их развитие и нитрификация ин-гибируется уже при 0,5% загрязнении почвы (Гилязов, 1980; Казакова и др., 1984; Оборин и др., 1988; Славина, 1992).
В загрязненных НП почвах увеличивается количество азотфиксирующих микроорганизмов, что вызывает увеличение количества общего азота (Odu, 1977, 1978).
Таким образом, численность УОМ, микроскопических грибов, нитрифи-каторов, актиномицетов, аэробных целлюлозоразрушающих микроорганизмов в почве могут служить показателем активности процессов самоочищения почвы, а изменение соотношения численности микроорганизмов и динамики микробиологических процессов - индикатором состояния микробоценозов почвы при ее загрязнении нефтью и нефтепродуктами. Для оценки влияния нефтезагряз-нения на биоценозы постоянно ведутся поиски индивидуальных видов микроорганизмов или их физиологических групп, которые могут быть индикаторами загрязнения (Киреева, 1990). Но гетерогенность почв и большое разнообразие обитающих в ней видов микроорганизмов делает эту задачу трудновыполнимой в настоящее время. Более доступным в определении показателем нефтяного загрязнения представляется изучение общих микробиологических процессов превращения нефтяных загрязнений в почвах. К таким показателям изменения биологической активности микроорганизмов относится выделение ими углекислого газа или уровень «дыхания» почв. Почвенный воздух - важнейшая составная часть почвы и является фактором интенсивности и направленности химических и биологических процессов, происходящих в ней. Кислород необходим для дыхания корней растений и микроорганизмов. Углекислый газ и углекислота используются растениями в процессе фотосинтеза, а также являются растворителями для ряда химических соединений при формировании питательного режима почв. Под «дыханием» почв понимают выделение почвой в приземный слой воздуха углекислого газа на единицу площади в единицу времени. «Дыхание» почв служит косвенным показателем биологической активности микробной биомассы почв и интенсивности процессов разложения органических остатков (Гришина, 1984, 1986).
Содержащийся в почвенном воздухе и выделяющийся в приземный слой С02 является, в основном, продуктом дыхания метаболически активных микроорганизмов, которые используют углеродсодержащие органические соединения в качестве энергетического материала.
Считается, что почвенные гетеротрофные микроорганизмы ответственны за 2/3 выделяемого почвой С02, а корни растений - примерно за 1/3 от его общего количества (Макаров, 1993). В вегетационный период для различных почв, сходных по содержанию гумуса, показатели интенсивности почвенного дыхания близки. Большинство исследователей считают, что почвенное дыхание - функция общего количества поступающего в почву органического вещества (продуцируемого биотой или привнесенного извне) (Гришина, Орлов, 1978; Орлов, Ам осова, 1994; Кудеяров и др., 1995).
Д.Г. Звягинцев и др. (1989) использовали эмиссию С02 как диагностический признак при загрязнении почв нефтью. Существенным преимуществом методов определения эмиссии углекислого газа является возможность использования лабораторных экспериментов для определения ее направления и скорости, а также моделирования различных нагрузок на почву (дозы загрязнителя, его качество, различные типы почв). Метод определения дыхания почвы дает оценку состояния живого и биокосного компонентов наземной экосистемы при любых загрязнителях и объективно отражает состояние агроценоза и «здоровья» почвы. Этот метод может быть использован для определения нормативов загрязнения различными дозами нефтепродуктов почв после аварийных разливов для земель различного целевого назначения и видов пользования.
Как правило, уже на первых этапах взаимодействия экосистемы с нефтяным загрязнением происходит перестройка микробоценоза - изменяется его состав, численность (Киреева, Галимзянова, 1995) и изменяется биологическая активность почвы.
Более наглядно и доступно влияние деятельности нефтедобывающей промышленности проявляется по отношению к окружающим эти объекты растительным сообществам.
Район южнотаежных пихтово-еловых лесов
На территории района южнотаежных пихтово-еловых лесов обследованы территории Уньвинского, Шатовского и Ярино-Каменоложского месторождений нефти.
Одно из крупнейших и перспективных месторождений нефти - Унь-винское - находится в левобережной части Усольского района. Оно расположено в среднем течении р. Уньва притока р. Яйвы. Русло Уньвы довольно извилистое, врезано неглубоко, с хорошо развитой поймой. На территории месторождения имеются многочисленные мелкие реки и ручьи - притоки Уньвы. Населенных пунктов на территории месторождения нет. Растительность представлена вторичными смешанными лесами среднего возраста. Преобладают березово-сосновые древостой с примесью осины и ели (тип леса - сосняк черничник и сосняк брусничник), встречаются сосняки зелено-мошники и сосняки лишайниковые изреженные давними рубками, на пониженных элементах рельефа произрастают темно-хвойные кислично-зеленомошные леса.
Территория месторождения расположена в районе, который представляет собой депрессию, заполненную водно-ледниковыми и древнеаллюви 60 альными песками и супесями, являющимися непосредственно почвообра-зующими породами. Они имеют песчаный и супесчаный механический состав, светло-желтый, буровато-желтый цвет и бесструктурны.
На территории месторождения также встречаются и двучленные отложения, представляющие собой породы, у которых в пределах метровой толщи (чаще на глубине 40-60 см), резко меняется механический состав. Близкое залегание плотной породы улучшает водно-физические свойства почв, обеспечивает их запасом влаги. По днищам логов залегают делювиальные отложения, из-за избыточного увлажнения они часто имеют признаки оглее-ния. На увлажненных почвах произрастают ельники-черничники и ельники травяные.
Почвенный покров Уньвинского месторождения нефти представлен подзолистыми и дерново-подзолистыми почвами. Преобладают дерново-сильноподзолистые очень кислые почвы легкого суглинистого и супесчаного механического состава. Для всех почв характерен небольшой гумусовый горизонт, состоящий из остатков подстилки и грубогумусного материала (табл. 7). Морфологическое описание почв Уньвинского месторождения нефти приводится ниже.
Разрез № 9. Вторичный березняк травяной. Сомкнутость крон 0,9, средняя высота древостоя 18 м. Формула древостоя 8Б(б)Юс1Е. В возобновлении встречаются ель, пихта и липа. Полное описание растительных сообществ разрезов 9-12 приведены в приложении (табл. 3). Дерново-среднеподзолистая почва, суглинистая, на покровном легком суглинке. Гор. Bi - 25-45 см - светло-коричневый с красноватыми пятнами, уплотнен. В нижней части яркие пятна закиси железа и крупно-плитчатая структура.
Разрез № 10. Вторичный осиново-березовый травяной лес. Сомкнутость крон 0,8. Средняя высота 18 м. Формула древостоя 5Б(б)40с1Е. В тра-вяно-кустарничковом ярусе доминируют Calamagrostisn arundinacea, Vac-cinium myrtillus, Rubus saxatilis, Lathyrus vernus, Maianthemum bifolium. Почва дерново-сильноподзолистая тяжелосуглинистая. Мощная подстилка из травяного опада и остатков корневой системы. Гор. А0 0-5 (7) см - лесная подстилка, почти черного цвета, влажная, переход резкий. Гор. А! 5(7)-20см - светло-коричневый суглинок, ореховато пылеватой структуры, уплотнен. Гор. А2 20-38 см - рыхлый, светло-палевый суглинок. Гор. В\ 38-45 см - переходный, уплотненный светло коричневый с пятнами охристого цвета тяжелый суглинок. Весь профиль увлажнен. Разрез №11. Вторичный травяной березняк. Древесный ярус сплошной со средней высотой 20 м, сомкнутость крон 0,7. Формула древостоя 9Б(б)10с ед.Е. Кустарниковый ярус выражен. Травостой сплошной, высокий, живой напочвенный покров отсутствует. Возобновление елью, пихтой и липой. Травяно-кустарничковый ярус Aegopodium podagraria, Asarum europaeum, Dryopteris carthusiana, Equisetum sylvaticum, Gymnocarpium dryopteris, Maianthemum bifolium, Oxalis acetosella. Почва дерново-сильноподзолистая легкосуглинистая. Гор. А0 0-4 см - подстилка из остатков хвои и наземной растительности. Гор. А] 4-7 см - темно-серый, почти черный, мажется, мицелий грибов, рыхлый, бесструктурный. Гор. А2 7-15 см - светло-серый бесструктурный песок. Гор. А2! 15-25 см - палевый бесструктурный, плотный, влажный песок. Гор. Bi 25-50 см - переходный, более уплотнен, светло-палевый, имеются охристые прослойки суглинка. Разрез № 12. Смешанный осиновый лес. Средняя высота древостоя 18
м, сомкнутость крон 0,5. Формула древостоя 70с1С1Е1П ед.Б(б). Травяно кустарничковый покров сплошной, густой, представлен Aegopodium ро dagraria, Calamagrostis arundinacea, Ajuga reptans, Chamaenerion angustifo lium, Geranium sylvaticum, Maianthemum bifolium, Oxalis acetosella, Vaccinium myrtillus. Почва дерново-сильноподзолистая песчаная на тяжелых покровных суглинках.
Гор. A0Ai 0-10 см - дерновый, темно-серый, почти черный. В верхней части неразложившийся лиственный опад (0-3-4 см). Нижняя часть полуразложившийся, рыхлый, переход в нижний горизонт резкий. Гор. А2 10-20 см - бурый чистый песок, затеки темной окраски. Встречаются единичные корни. Бесструктурный, влажный. Гор. A2Bi 20-60 - мелкий, рыхлый, бесструктурный, светло-коричневый песок.
Гор. В2 60-80 см - красно-бурый, плотный, ореховато-призматический суглинок.
Сравнительно высокий процент гумуса гор. А\ в значительной степени обусловлен неразложившимся органическим остаткам лесного опада и обилием мохового покрова. С глубиной содержание гумуса падает. Содержание азота находится в прямой зависимости от содержания органического вещества. Отношение C:N широкое, что также говорит о бедности почв элементами питания. Количество валового фосфора мало во всех разностях почв. Высокая гидролитическая кислотность и низкое значение рН в верхнем горизонте связаны с наличием грубой подстилки из опада. Количество обменных оснований и степень насыщенности резко падает в подзолистом горизонте. Содержание БВ в почвах месторождения изменяется от 0,01 (подзолистые песчаные горизонты) до 0,10 в горизонте Аь
Площади, занятые объектами промысла, имеют техногенный характер поверхности. Верхний слой практически лишен растительности и представлен песчаными грунтами. На территории Уньвинского месторождения нефти проводятся мероприятия по рекультивации отработанных площадей. После технического этапа рекультивации были проведены посадки лесных культур (сосна, ель). При обследовании посадок лесных культур выявлено, что приживаемость культур второго года имеет низкие показатели (52,1-52,9%)) и слабый прирост в высоту (1-2 см в год). Это приведет к дополнительному отпаду и снижению сохранности посадок ниже 50% (приложение, табл. 5). Самые низкие показатели приживаемости отмечены на участках, где культуры высажены просто на спланированную поверхность почвы. По пониженным элементам рельефа образовывались участки с застоем воды, где происходило вымокание саженцев растений.
Изменение химических показателей подзолистых почв при загрязнении их различными дозами нефти
После месячного компостирования 60-75 % нефти разрушается по всем вариантам опыта. Низкие дозы загрязнения (1 г/кг) подвергаются более быстрой деструкции. С увеличением дозы загрязнения количество остаточных нефтепродуктов увеличивается. Нефть с северных месторождений (варианты № 1-6) имеет более легкий фракционный состав и поэтому подвергаются более быстрому физико-химическому выветриванию. С увеличением дозы загрязнения увеличивается и количество остаточных НП (табл. 26).
По всем вариантам опыта при увеличении нефтяной нагрузки идет увеличение содержания общего углерода. Наибольшее увеличение количества углерода (в 4-6 раз) при внесении загрязнителя наблюдается по вариантам опыта с почвами, имеющими первоначально самое низкое содержание органического вещества в контрольных вариантах (№ 3-4). В вариантах опыта со средним содержанием органического углерода и высоким (варианты 11-8) общий углерод увеличивается в 2-3 раза (на 250-270%) (рис.4).
При увеличении дозы загрязнителя содержание органического азота увеличивается в пределах 10-50% по отношению к контролю. Отношение C:N также увеличивается по всем вариантам опыта с увеличением дозы загрязнения. Для нормального роста бактерий и растительности требуется около 10 частей С на одну часть N. Если это отношение больше, рост бактерий и утилизация углеводородов происходит медленно (Исмаилов, Пиковский, 1988).
В вариантах с низкими содержанием органического вещества и азота (№ 2-4) отношение C:N достигает критического уровня (20) при низких дозах загрязнения - 15 г/кг. Чем больше содержание гумуса, тем при более высоких дозах загрязнения наступает отношение C:N равное или более 20 (№ 7,8) (рис. 5, приложение ).
Все образцы почв, используемые в модельных опытах имеют кислую реакцию среды. При внесении различных доз нефти кислотный режим практически остается без изменений (табл.27). Нефть незначительно подкисляет варианты с близкими к нейтральным значениям рН (варианты № 1,2, 6 и 9).
Нефтяное загрязнение ухудшает питательный режим почвы. При высоких дозах нефти количество фосфатов снижается в среднем на 30-40%. Почвы, имеющие высокую кислотность, теряют больший процент подвижных фосфатов (рис. 6).
На содержание подвижных форм фосфатов определенное влияние оказывает ряд свойств почв, в том числе значения рН, количество гумуса и содержание физической глины.
Нефть даже в малых дозах подавляет развитие нитрификаторов и при дозе загрязнения 15 г/кг нитраты практически исчезают (рис. 7).
Определение фитотоксичности почв проводили методом почвенных пластинок (Звягинцев, 1980). После месячного компостирования почвы с разными дозами нефти 100 г ее помещали в чашку Петри. Почву увлажняли до полной влагоемкости, тщательно перемешивали и выравнивали. На почвенную пластинку высаживали 20 наклюнувшихся здоровых семян. Почва ежедневно поливалась. Через 10 дней производился замер надземной и подземной частей растений. О фитотоксических свойствах загрязненных почв судили по степени угнетения и роста проростков, по показателям высоты и длины корней 10-дневных растений, общего веса растений по вариантам опыта. Сравнение проводилось по растениям с контрольных, не загрязненных нефтью пластинок.
Дозы нефти 1,0 г/кг практически не влияли на рост и развитие проростков пшеницы. В некоторых вариантах (№ 9 и 10) при дозе 1,0 г/кг получены повышенные показатели роста и развития по сравнению с контрольными вариантами (рис. 8 и 9).
Наблюдения показали замедление роста наземной части растений и корневой системы с увеличением концентрации нефти с 15 г/кг. При этом очень часто наиболее сильно ингибирована корневая система растений. Корни в тяжелых по механическому составу почвах укорачиваются, искривляются, выступают на поверхность (№ 4, особенно 8). В почвах легкого механического состава они истончаются и удлиняются (№ 1, 3), что сказывается на показателе отношения длины наземной фитомассы к длине корней (табл. 28).
На рост и развитие растений на нефтезагрязненных почвах оказывают влияние химический состав и количество органического вещества. Так, почвы в вариантах 7 и 9 имеющие положительные агрохимические свойства (пониженную кислотность, значительное количество органического вещества, высокую степень насыщенности основаниями, хорошую структуру) обла 114 дают большей сопротивляемостью нефтяному загрязнению. Порог фитотоксичности наступает при дозе 50 г/кг по показателю веса 1 растения и при 30 г/кг по показателям длины корней и наземной части растения.
