Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Влияние антропогенных факторов на микробиоценозы почв 8
1.1 Особенности воздействия нефти и нефтепродуктов на почвенный покров и развитие микроорганизмов 11
1.1.1 Состав нефти и специфика нефтяного загрязнения почв 11
1.1.2 Влияние нефтяного загрязнения на развитие растений 17
1.1.3 Воздействие углеводородов нефти на почвенные микроорганизмы 19
1.2 Воздействие серы и серосодержащих соединений на почвенный покров и развитие микроорганизмов 28
1.2.1 Антропогенные источники поступления в окружающую среду 28
1.2.2 Изменение свойств почвы под воздействием кислотных выпадений 35
1.2.3 Влияние закислення на почвенную микрофлору 40
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследований 43
2.1 Объекты исследований 43
2.1.1 Почвы 43
2.1.2 Модельные опыты 45
2.2 Методы исследований 46
2.2.1 Химические методы исследований 46
2.2.2 Микробиологические методы исследований 49
2.2.3 Статистические методы обработки результатов исследований 51
ГЛАВА 3. Химические и микробиологические показатели почв исследуемых объектов
3.1 Химические и микробиологические показатели почв в зоне влияния АГК 54
3.1.1 Краткая характеристика объекта исследований 5 4
3.1.2 Химические показатели почвы 57
3.1.3 Микробиологические показатели почвы 60
3.2 Химические и микробиологические показатели почв нефтебазы 65
3.2.1 Краткая характеристика объекта исследований 65
3.2.2 Химические показатели почвы 67
3.2.3 Микробиологические показатели почвы 69
ГЛАВА 4. Экспериментальное изучение особенностей микробных сообществ почвы в условиях антропогенного загрязнения 75
4.1 Оценка состояния почв в модельных опытах с внесением нефтяных углеводородов 76
4.2 Влияние серы на химические и микробиологические показатели почв в модельных опытах 94
4.3 Кластерный анализ влияния различных концентраций ДТ и
серы на химические и микробиологические параметры почв в
модельных опытах 109
Выводы 117
Список литературы
- Влияние нефтяного загрязнения на развитие растений
- Химические методы исследований
- Химические показатели почвы
- Влияние серы на химические и микробиологические показатели почв в модельных опытах
Введение к работе
Актуальность темы. Основными природными ресурсами, в значительной степени определяющими потенциал социально-экономического развития Астраханской области в настоящее время, являются нефть и газ.
Деятельность, связанная с разведкой, добычей и транспортировкой нефти и газа приводит к загрязнению окружающей среды, в том числе и почв. На территории Астраханской области преобладают почвы, которые характеризуются невысоким плодородием, низкой гумусированностью, щелочной реакцией почвенного раствора, малой емкостью поглощения, что обусловлено почвообразованием в условиях недостаточного и неустойчивого увлажнения, высоких температур, наличия солей (Ежов, 1981).
Влияние предприятий нефтегазовой отрасли связано с выносом токсичных веществ при добыче, переработке, транспортировке сырья и продуктов переработки, которые могут влиять на почвенные экосистемы как локально (нефтебазы, расположенные в черте г. Астрахани), так и при переносе некоторых загрязнителей на значительные расстояния (Астраханский газовый комплекс (АГК). При этом, длительное антропогенное влияние загрязняющих веществ оказывает неблагоприятное воздействие на формирование почвенных биоценозов, в том числе и микробных. Следует отметить, что исследования, касающиеся микробного населения почв Астраханской области, находящихся в зоне влияния предприятий нефтегазовой отрасли, малочисленны. В частности, микробиологические исследования почв АГК ограничиваются данными по численности и видовому составу микроорганизмов-деструкторов нефтяных углеводородов (Еремеева, 2000) и определением численности и биомассы микроорганизмов (бациллярные формы, микромицеты, стрептомицеты, актиномицеты) в грунтах, загрязненных отходами бурения (Андрианов, 2002). Исследована численность и биомасса бактерий, актиномицетов, грибов и водорослей бурых почв бэровских бугров Морозова, Карим, Большой Барфон (Сальникова, 2007).
Как правило, в практике экологического мониторинга для оценки степени воздействия и скорости самоочищения экосистем и почв, подвергающихся антропогенному влиянию, используются различные показатели. Так, оценка состояния объектов окружающей среды (почв и растительности) в районе АГК в рамках производственного экологического мониторинга дается на основе определения ПДК и ОДК химических веществ с определением токсичности почв методом биотестирования с помощью зеленых водорослей и дафний (Осипов, 2006). Тогда как оценка состояния и изменения почвенной биоты является одной из важнейших задач мониторинга почв в нефтегазовой отрасли, так как почвенные организмы являются наиболее чувствительными индикаторами изменения почвенно-экологических условий (Язиков, 2003). Недостаточная изученность и неполное представление о происходящих в почвах изменениях могут
привести к глубоким, часто необратимым изменениям и в конечном итоге к деградации почвенных экосистем.
В связи с этим, комплексная оценка влияния загрязняющих веществ предприятий нефтегазовой отрасли на химические и микробиологические компоненты почв является достаточно актуальной.
Цель исследований. Изучение влияния загрязнения нефтепродуктами и серой на микрофлору почв Астраханской области.
Задачи исследований:
1. изучить химические параметры почв, находящихся в зоне влияния
предприятий нефтегазовой отрасли;
2. изучить микробный пейзаж почв, испытывающих влияние
загрязняющих веществ предприятий нефтегазовой отрасли;
-
провести сравнительный анализ влияния основных загрязняющих веществ (дизельное топливо и сера) на изменения химических и микробиологических показателей почвы при различных температурах;
-
провести интегральную оценку воздействия различных уровней загрязнения дизельным топливом и серой на химические и микробиологические показатели почвы.
Научная новизна работы. Впервые изучена микрофлора почв АГК и нефтебазы и выявлены основные морфологические (бактерии, грибы, дрожжи, актиномицеты) и физиологические (сапротрофные, аммонифицирующие, нитрифицирующие I и II фазы, денитрифицирующие, азотфиксирующие, сульфатредуцирующие, фосформинерализующие, маслянокислые, целлюлозоразрушающие) группы микроорганизмов.
Впервые по данным модельных исследований дана интегральная оценка воздействия различных уровней загрязнения дизельным топливом и серой на химические свойства и структуру микробного сообщества почв, определена зависимость этих показателей от температурных условий среды.
Практическая значимость. Полученные в результате исследований данные по влиянию загрязнения дизельным топливом и серой на почвенный микробиоценоз позволяют рекомендовать в качестве индикаторных групп микроорганизмов использовать группы нитрифицирующих микроорганизмов I фазы и актиномицетов. Исследования видового состава комплексов плесневых грибов и целлюлозолитиков могут быть предложены в качестве дополнительных критериев мониторинга состояния антропогенно нарушенных почв Астраханской области.
Внедрение результатов экспериментальных исследований в учебный процесс Института рыбного хозяйства, биологии и природопользования Астраханского государственного технического университета при написании учебно-методических пособий и проведении лабораторных и практических занятий по дисциплинам «Почвенная микробиология», «Большой практикум», «Биотехнология» подтверждено соответствующими актами.
Апробация работы. Материалы диссертации представлялись на: научных конференциях профессорско-преподавательского состава АГТУ (Астрахань, 2006-2010), 5-й международной научно-практической
конференции «Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов» (Элиста, 2006), 2-й международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв» (Москва, 2007), международной научно-практической конференции «Фундаментальные аспекты биологии в решении актуальных экологических проблем», посвященной 100-летию со дня рождения К.В. Горбунова (Астрахань, 2008). На I открытой научно-практической конференции молодых работников Газопромыслового управления ООО «Газпромдобыча Астрахань» «Наука и молодежь в развитии газовой промышленности-2009» (Астрахань, 2009) работа отмечена дипломом I степени. Основные положения и материалы диссертационной работы обсуждались на расширенном межлабораторном семинаре Учреждения Российской академии наук Института биологии Уфимского научного центра РАН (Уфа, 2010). Результаты исследований также представлены в отчетах о научно-исследовательской работе «Особенности биоразнообразия природных экосистем Нижнего Поволжья» кафедры «Прикладная биология и микробиология» АГТУ (госбюджетные, промежуточный 2006 г. УДК 34.35.25, № г.р.01.2.006 05245; заключительный 2008 г. УДК 34.35.25, № г. р. 01200900158).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ, в том числе две в изданиях, входящих в перечень рекомендованных изданий ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 178 страницах машинописного текста, включает 14 таблиц и 32 рисунка. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической части, изложения результатов исследований и их обсуждения, выводов, списка литературы и приложений. Список литературы включает 157 источников отечественной и зарубежной литературы.
Влияние нефтяного загрязнения на развитие растений
По мере развития промышленности, прилегающие к промышленным зонам, территории подвергаются усиливающемуся потоку техногенных выбросов и отходов, территории сельскохозяйственного пользования — излишнему воздействию минеральных удобрений, ядохимикатов, пестицидов. Все это в целом приводит к очень серьезным нарушениям экологического состояния отдельных территорий. Значительная часть источников загрязнения почв имеет локальное действие, но ряд действует в региональном или даже глобальном масштабе, особенно при загрязнении через атмосферные выпадения или при использовании источников загрязнения на больших площадях. Каждый источник загрязняющих веществ соответственно характеризуется своими особыми путями поступления в почву (Израэль, 1983; Мониторинг..., 1986; Проблемы..., 1986; Brosset, 1986).
Деградация почв и почвенного покрова, почвенной биоты, растительного покрова во многих районах столь высока, что стали появляться так называемые техногенные пустыни, то есть территории, полностью лишенные живой растительности (иногда сохраняется сухой мертвый лес), а частично и почв; последующая эрозия обнажает почвообразующие и скальные породы (Никитин, 1980; Деградация и охрана почв, 2002). Такого рода техногенные пустыни зафиксированы в районах расположения ряда крупных промышленных комбинатов (Почвенно-экологический мониторинг..., 1994). Снижение или разрушение биологического потенциала земли, которое в конечном итоге может привести к условиям пустыни, связано с нерациональным использованием человеком природных ресурсов аридных и семиаридных территорий.
Б.Г. Розанов (1981) главное внимание при определении и оценке опустынивания уделяет необратимому изменению в сторону аридизации почвенного покрова и экосистемы в целом, т.е. уменьшению способности геосистемы обеспечивать растительность и другие организмы продуктивным запасом воды.
Засушливые территории составляют около одной трети суши земного шара. Регионы засушливых земель определяются следующими количественными показателями:
1) супераридные территории — годовые осадки менее 100 мм; отсутствует растительность за исключением эфемеров и кустарников по руслам водотоков; земледелие и животноводство невозможны, за исключением оазисов; это «настоящие» пустыни с индексом аридности 0,03 (индекс аридности - отношение среднегодовой суммы осадков к потенциальной эвапотранспирации);
2) аридные территории — годовые осадки 100-200 мм; скудная, разреженная и однолетняя растительность; земледелие возможно при орошении, а скотоводство лишь кочевое; индекс аридности 0,03-0,20;
3) семиаридные территории — годовые осадки 200-400 мм; полупустынная и кустарниковая растительность с прерывистым покровом; возможно неустойчивое богарное земледелие и развитое пастбищное животноводство; индекс аридности 0,20-0,50.
Поскольку супераридные территории - это уже «настоящие» пустыни, то процесс современного антропогенного опустынивания интенсивно прогрессирует в аридных и семиаридных регионах.
Ежегодно 21 млн. га вследствие опустынивания теряют свою продуктивность до полной экономической нецелесообразности их использования.
В настоящее время в районах Прикаспия, на равнинах Туркменистана, Узбекистана, Казахстана, Калмыкии, Дагестана, Азербайджана возникли сложные экологические проблемы. Здесь антропогенным опустыниванием в разных формах и в разной степени затронуты огромные территории. Причины опустынивания: нерациональное использование природных ресурсов, превышающее порог экологической устойчивости природных экосистем, за которым следует их разрушение, часто необратимое, потребление природных ресурсов без заботы об их воспроизводстве (Розанов, 1981).
Последствия антропогенного воздействия на почвенные организмы изучены намного меньше, чем антропогенные изменения в наземных и водных экосистемах. Однако, по уже имеющимся данным, значение изменений почвенной микрофлоры для биосферы может быть весьма существенным (Звягинцев, 1987; 2005; Стефурак, 1990; Почвенно-экологический мониторинг..., 1994).
В общем балансе вещества в биосфере почвенные микроорганизмы играют огромную роль, так как биогеохимический эффект организмов в биосфере тем выше, чем выше скорость размножения организма, короче его жизненный цикл и чем больше его численность в биосфере (Одум, 1986; Шлегель, 1987; Кожевин, 1989).
Различные типы антропогенного воздействия на почву, изменяя условия существования почвенных микроорганизмов, могут нарушать нормальное протекание в почвах процессов микробной трансформации, а, следовательно, и процессов круговорота веществ в биосфере (Микробиоценозы почв..., 1985; Wainwright, 1980). Такие изменения - одни из основных негативных последствий антропогенного воздействия на почвенную микрофлору. Эти нарушения могут отрицательно влиять на человека, изменяя экологические условия его обитания. Кроме этого, изменение процессов микробной трансформации, развитие первоначально нетипичных микроорганизмов может приводить к появлению новых загрязнений в биосфере (Марфенина, 1991).
Химические методы исследований
Для определения влияния загрязняющих веществ на исследуемые группы микроорганизмов вычисляли их относительную численность (V) по формуле (Киреева, 2000): V= — а где Sn и Sk- численность микроорганизмов в загрязненной и контрольной почвах, соответственно. Полученная относительная численность V позволяет отделить влияние сопутствующих факторов от влияния поллютанта, так как варианты контрольной почвы в модельных опытах находились в тех же условиях, что и загрязненные.
Полученные экспериментальные данные подвергались статистической обработке с помощью программ STATISTICA v. 6.0 for Windows и Microsoft Excel, Clusters3.xls for Windows. Определили корреляционные зависимости между химическими и микробиологическими параметрами, полученными в результате модельного эксперимента, и составили регрессионные уравнения (Боровиков, 1998).
Группировку всех исследуемых почвенных образцов с учетом различий химических и микробиологических показателей проводили с использованием кластерного анализа (Воробьев, 2006).
Корреляция, или коэффициент корреляции (г), является мерой зависимости двух величин. Значение коэффициента корреляции лежит между -1 и +1. Если наблюдается тенденция возрастания одной величины при росте другой, то говорят о положительной коррелированности величин, если наблюдается тенденция увеличения одной величины при уменьшении другой, то говорят об отрицательной коррелированности величин (Новиков, 2005; Воробьев, 2006). Для исследований были выбраны связи между компонентами биосистемы, коррелирующие сильнее всего с исследуемыми параметрами (модуль коэффициента корреляции 0,5 и более). Регрессионный анализ в системе STATISTICA проводится в модуле Множественная регрессия. Наблюдая значения пары переменных можно определить зависимость одной переменной, например, Y, от другой — X или предсказать, какими будут значения Y при данных значениях X. Значение переменной X в і-м опыте обозначим как Х(\), соответствующее значение величины Y - F(i). В рамках линейной регрессионной модели постулируется, что наблюдаемые величины связаны между собой регрессионной зависимостью вида: где В1, ВО - неизвестные константы, e(i) - ненаблюдаемые случайные величины со средним 0 и неизвестной дисперсией, не меняющейся от опыта к опыту. Значения Г-ов, вычисленные по уравнению с оцененными параметрами, называют предсказанными значениями, или предикторами (Ферстер, 1983; Вуколов, 2004).
Меру влияния, оказываемого изменением химических параметров почв в модельных опытах на изменения численности микроорганизмов, устанавливали при помощи коэффициента регрессии (коэффициент В1 в регрессионных уравнениях).
Значение коэффициента детерминации (R2), или квадрат коэффициента множественной корреляции (значение коэффициента В1 в уравнении), лежит в пределах от 0 до 1, измеряет долю разброса относительно среднего значения, которую «объясняет» построенная регрессия и используется для оценки се качества: чем ближе полученное значение к 1, тем лучше регрессия «объясняет» зависимость в данных. Необходимо отметить, что коэффициент детерминации может максимально близко приблизиться к 1, если все предикторы (химические параметры) различны.
В случае если некоторые значения отклика зависимых переменных (микробиологические характеристики) при одних и тех же значениях независимых переменных (химические параметры) повторяются, нельзя добиться, чтобы коэффициент детерминации был равен 1. Более того, он не будет близок к 1 (Боровиков, 1998; 2006).
Оценка свободного члена регрессии по результатам анализа соответствует значению коэффициента ВО в уравнении.
Значения F-критерия и уровня значимости (р) используются для определения гипотезы о значимости составленной регрессии (F-статистика) и того, является ли наблюдаемая взаимосвязь между зависимой и независимой переменной случайной (Боровиков, 1998).
На основании химических и микробиологических данных составили дерево группировки вариантов - дендрограмму (Воробьев, 2006), позволяющую сопоставить исследуемые почвенные образцы по степени влияния исследуемых соединений (дизельное топливо, сера) и направленности происходящих процессов в экосистемах. Дендрограмма строится, используя нормированные Евклидовы межвариаитные расстояния. Значения этих расстояний вычисляются в программе Clusters3.xls. Дендрограмма формируется в результате поэтапной группировки вариантов опыта из П-образных ломаных линий, образующих форму, похожую на дерево с ветвями. Каждая полочка П-образных линий охватывает соответствующую группу вариантов и указывает своим положением на уровень сходства.
На первом шаге выявляются кластеры с наибольшим уровнем сходства, а затем каждый шаг группировки добавляет новые варианты в эти кластеры, что сопровождается увеличением диаметра соответствующей кластер-сферы. На последнем шаге объединяются все варианты в один кластер с диаметром кластер-сферы, близким к единице. Кластер, объединяющий все варианты, не содержит полезной информации. Более информативна группировка, возникающая на промежуточных этапах, то есть группа, имеющая диаметр кластер-сферы, приблизительно равный 0,5 (Воробьев, 2006).
Химические показатели почвы
При этом существует тесная положительная корреляционная связь в исследуемых почвах с увеличением концентраций серы между численностью фосформинерализующих микроорганизмов и гидролитической кислотностью (г=0,25-0,9299) в сравнении с контрольной почвой (г = - 0,5151).
Актиномицеты в условиях внесения серы проявляют чувствительность к содержанию сульфат- (г = - 0,5019-0,9338) и карбонат-ионов (г = - 0,9078-0,9453) и устойчивость к концентрациям хлорид-ионов (г = 0,8064-0,9985), о чем свидетельствуют соответствующие коэффициенты корреляции. Кроме этого, актиномицеты чувствительны к изменениям рН (г = - 0,4722-0,8487).
Дрожжи устойчивы к изменению кислотности среды, о чем свидетельствует положительная корреляционная зависимость между значением рН и численностью дрожжей (г=0,7528-0,9115). Кроме этого, на фоне снижения концентрации ионов хлора и увеличения сульфат-ионов (табл. 10) увеличивается численность дрожжей, что подтверждают корреляции между содержанием хлорид- и сульфат-ионов и численностью дрожжей (г = - 0,5031-0,6007 и г = 0,6591-0,7311 соответственно).
Для нитрификаторов I фазы отмечена отрицательная корреляционная зависимость с содержанием в почве общего фосфора (г = - 0,7484-1), карбонат- (г = - 0,5375-0,8853) и сульфат-ионов (г = - 0,5713-0,8666). В то же время, нитрификаторы I фазы оказались устойчивыми к повышению содержания ионов хлора (г = 0,8315-0,9316).
Регрессионный анализ показал (Приложение 17), что в условиях внесения серы, в концентрациях выше 500 мг/кг, прогностически можно предположить дальнейшее снижение численности актиномицетов, нитрификаторов I фазы, увеличение сапротрофных микроорганизмов и дрожжей.
Таким образом, внесение серы способствует увеличению численности азотфиксирующих и развитию сульфатредуцирующих микроорганизмов. Концентрация 0,1 ПДК (16 мг/кг) серы подавляет развитие плесневых грибов. Также отмечены существенные изменения в составе комплекса целлюлозоразрушающих микроорганизмов. Значительно снижается численность и активность дрожжей, денитрифицирующих и фосформинерализующих микроорганизмов. При этом наибольшая чувствительность к внесению серы, на фоне увеличения концентрации ионов карбоната и сульфата, а также снижения содержания ионов хлора, отмечена для актиномицетов и нитрифицирующих микроорганизмов I фазы.
Кластерный анализ влияния различных концентраций ДТ и серы на химические и микробиологические параметры почв в модельных опытах
На основании химических и микробиологических данных для вариантов почв, испытывающих воздействие ДТ и серы, составлена дендрограмма, позволяющая сгруппировать исследуемые почвенные образцы по степени влияния исследуемых соединений (ДТ и сера) на химические и микробиологические параметры почв и направленность происходящих в экосистемах процессов (Воробьев, 2006).
Группировка вариантов почв по степени влияния различных концентраций ДТ на состояние почвы привела к образованию двух кластеров (рис. 28).
В результате анализа установлено, что при температуре экспонирования 30 С варианты с внесением 3 и 10 % ДТ оказываются сгруппированы в отдельный кластер, что свидетельствует о сходном воздействии данных концентраций на изменения признаков в исследуемых почвах (уровень сходства - 0,54). При этом отмечено их резкое отличие от признаков контрольной почвы при 30 С, о чем свидетельствует их низкий уровень сходства (0,22).
При этом отмечено, что внесение ДТ в максимальной концентрации не оказывает негативного воздействия на состояние почв в условиях низких температур (5 С), о чем свидетельствует объединение соответствующих вариантов (ДТ 10 % и контрольная почва) во второй кластер. При этом данная группа имеет наибольший уровень сходства (0,72), то есть для этих вариантов наблюдались наименьшие различия химических и микробиологических показателей по сравнению с остальными вариантами.
При оценке сходства и различия вариантов с внесением серы методом кластерного анализа установлено, что наиболее близкими по степени воздействия на признаки почв являются варианты с внесением серы в концентрации 16 мг/кг при 30 С и 100 мг/кг при 5 С (рис. 29) (уровень сходства - 0,61). Также объединение этих вариантов в первый кластер показало, что увеличение концентрации вносимой серы до 500 мг в условиях пониженных температур не вызывает существенных изменений в биосистеме почв, т.к. в почвах с максимальной концентрацией серы по сравнению с контрольной почвой не происходит существенных негативных изменений. Отмечено их отличие от комплекса признаков контрольной почвы, экспонировавшейся при ЗО С, так как он не входит ни в один кластер (уровень сходства - 0,35; уровень отличия - 0,65).
Как правило, почвы в природных условиях подвержены воздействию множества экологических факторов. Степень и особенности сходства изменений показателей почв под воздействием ДТ и серы в условиях модельных экспериментальных исследований при различных температурах выявили с помощью дендрограммы, обобщающей наблюдения всех вариантов опытов (рис. 30).
Разрезание кластерного дендрита по уровню сходства (евклидову расстоянию) привело к разделению всех вариантов почв на два кластера (рис. 30): в первый кластер объединились варианты с внесением как минимальных (сера - 16 и 100 мг/кг, ДТ - 0,3 %; уровень сходства - 0,72), так и максимальных (сера - 500 мг/кг, ДТ - 10 %, уровень сходства - 0,71) концентраций загрязнителей при температуре экспонирования 30 С, что свидетельствует о сходстве воздействия этих концентраций на важнейшие почвенные процессы.
Влияние серы на химические и микробиологические показатели почв в модельных опытах
Кроме этого, внесение ДТ создает в почвах условия, при которых группа сапротрофных микроорганизмов активизирует свой метаболический потенциал при минимальной концентрации ДТ (0,3 %), о чем свидетельствуют корреляционные зависимости между их численностью и суммой поглощенных оснований (г = 0,5443-0,6880), и оказывается чувствительной при увеличении концентрации загрязнителя (3,0 и 10,0 %) (г = - 0,4385-0,8017). Внесение ДТ вызывает увеличение концентрации карбонатов и снижение содержания сульфатов в вариантах модельных опытов (табл. 6), что сопровождается увеличением численности сапротрофных микроорганизмов, о чем свидетельствуют коэффициенты корреляции между численностью сапротрофов и содержанием карбонатов (г = 0,5504-0,8214) и сульфатов (г = - 0,5836-0,7205). Кроме этого, при увеличении концентрации ДТ отмечено снижение потенциальной активности аммонифицирующих микроорганизмов (табл. 7), сопровождающееся снижением содержания сульфатов (г=0,3273-0,6690) и увеличением концентрации ионов карбоната (г = - 0,6071-0,7382).
При увеличении концентраций ДТ фосформинерализующие микроорганизмы оказались чувствительными к изменениям рН, о чем свидетельствуют изменения корреляционных зависимостей между их численностью и значениями рН (г=0,3227 при 0,3 % и - 0,6123 при 10 %), тогда как для контрольной почвы между этими параметрами отмечается положительная корреляция (г=0,4588). Численность плесневых грибов в условиях увеличения вносимой концентрации ДТ также оказывается чувствительной к изменениям рН (г= - 0,0136-0,5011). При этом, отмечено, что именно при внесении ДТ плесневые грибы реагируют на изменения рН, так как для контрольной почвы отмечается положительная корреляция (г = 0,9873).
Кроме этого, нитрифицирующие микроорганизмы I фазы проявляют устойчивость к сульфатному засолению (г = 0,6516-0,9323), которая снижается при увеличении концентрации ДТ. В то же время микроорганизмы данной группы оказались чувствительными к изменениям рН (г = - 0,375-0,7905) и карбонатному засолению (г = - 0,6001-0,8796). При этом отмечено, что при увеличении концентрации ДТ чувствительность нитрифицирующих микроорганизмов I фазы к карбонатному засолению и изменениям рН снижается.
По данным регрессионного анализа (Приложение 9), при превышении 10 %-ной концентрации загрязнителя, прогностически возможно предположить дальнейшее увеличение численности сапротрофных микроорганизмов и снижение численности фосформинерализующих и
аммонифицирующих микроорганизмов, нитрификаторов I фазы и актиномицетов.
Таким образом, в результате исследований установлено, что при внесении дизельного топлива в концентрациях, значительно превышающих ОДК (10 %), увеличивается численность денитрифицирующих и сапротрофных микроорганизмов, что свидетельствует об участии данных групп микроорганизмов в процессах самоочищения в почве. Снижается численность актиномицетов, дрожжей, плесневых грибов, и фосформинерализующих микроорганизмов. Значительно снижается численность и активность микроорганизмов круговорота азота, в результате чего круговорот азота происходит по более короткому циклу. Наибольшую чувствительность к углеводородному загрязнению проявляют нитрифицирующие микроорганизмы I фазы и актиномицеты.
В течение 20-ти недельной экспозиции вариантов почв в модельных опытах микроорганизмы приспосабливаются к новым условиям окружающей среды вследствие высокой способности к адаптации, и, несмотря на резкое снижение численности, вызванное внесением загрязнения, микроорганизмы практически всех физиологических групп (за исключением нитрификаторов) восстанавливают свою численность.
В процессе трансформации кристаллической серы происходит ее перевод в растворимые соединения, способные включаться в круговорот веществ. Доминирующую роль при этом играют специфичные группы микроорганизмов. Данный процесс может идти в двух противоположных направлениях, а именно окисления серы до сульфит- и сульфат-ионов, а также восстановления серы до сероводорода. Оба процесса характеризуются изменением рН среды, и могут влиять на комплекс микроорганизмов почвы, подавляя отдельные чувствительные к редокс-потенциалу группы. Анализ химических параметров показывает, что в ходе 20-ти недельной экспозиции вариантов почв в модельных опытах с внесением серы при температуре 30 С в 1,5-3 раза увеличивается обменная кислотность, что свидетельствует о повышении образования углекислоты, и, как следствие, активизации процесса деградации органических веществ; повышается общая щелочность почв, увеличивается содержание ионов сульфата (в 1,5 раза), карбонатов и бикарбонатов (в 2-3 раза), тогда как содержание ионов хлора снижается в 1,5 раза, нитратного азота - в 2 раза (табл. 10).
При температуре 5 С отмечено снижение рН и обменной кислотности в 2 раза, тогда как содержание водорастворимых компонентов существенно не изменилось во всех вариантах в сравнении с контролем. Степень насыщенности основаниями практически не изменилась, что свидетельствует о том, что почва остается устойчивой к влиянию внесенных концентраций серы (табл. 10).
По результатам исследований минимальные значения численности бактерий (микробный пул) в контрольной почве составили 10 млн. клеток на 1 г почвы (табл. 11). Минимальные значения численности бактерий в почвах с внесением 100 мг серы оказались значительно ниже контрольных и составили 100 тыс. на 1 г почвы (табл. 11), что свидетельствует об отрицательном влиянии данной концентрации серы на бактериальную часть комплекса почвенных микроорганизмов. Для остальных вариантов этот показатель находится на уровне контроля, кроме варианта с внесением 16 мг серы экспонировавшегося при 30 С.
Микробный пул дрожжей при внесении серы находится на уровне контроля, актиномицетов и плесневых грибов - увеличивается по отношению к контролю во всех вариантах (табл. 11).
В целом следует отметить, что микробный пул при воздействии серы на почву остается значительным (105-10 КОЕ/г) лишь для бактерий, тогда как для остальных групп микроорганизмов (плесневых грибов, актиномицетов и дрожжей) он достаточно низкий (Ю -ІО4 КОЕ/г) (табл. 11).
В комплексе почвенных микроорганизмов у дрожжей при внесении серы емкость почвенной среды и амплитуда колебаний численности выше значений контрольной почвы во всех вариантах, у бактерий — только при 5 С. Для плесневых грибов емкость почвенной среды и амплитуда колебаний численности снижается в сравнении с контролем (кроме варианта с 16 мг серы при 5 С). Для актиномицетов внесение серы и экспонирование при 30 С вызывает снижение этих показателей по отношению к контролю во всех вариантах. Таблица 11 модельных опытов с
