Добыча нефти сопряжена с разрушением почвенного покрова и загрязнением природных ландшафтов, что связано с использованием большегрузной техники и неизбежным попаданием на землю нефти, нефтепродуктов и сопутствующих вредных веществ. Интенсивное использование нефтепродуктов в промышленности также вызывает экологические проблемы, связанные с загрязнением почвы и воды [4]. Загрязнение почвы и водоемов любыми типами нефтепродуктов является настоящей экологической катастрофой экосистемы: меняются соотношения между отдельными группами микроорганизмов, изменяется направление метаболизма, подавляются жизненно важные процессы дыхания и самоочищения. Отравленные нефтью почва и вода практически не способны самостоятельно очиститься от нефтяного загрязнения - естественное разложение нефти и нефтепродуктов в обычных условиях происходит крайне медленно т.к. повышенные концентрации углеводородов подавляют всякую самоочищающую активность почвы и воды, в экосистеме накапливаются трудноокисляемые продукты, серьезно препятствующие самоочищению и самовосстановлению [2].
Природа создала мудрую экологическую систему, настроенную на самоочищение, которая, однако, не в состоянии противостоять темпам и масштабам интенсивного техногенного загрязнения - естественные концентрации полезных микроорганизмов в природе не могут быстро переработать масштабные и глубокие загрязнения [3].
Цель исследования. Целью исследования является изучение процессов биоремедиации нефтезагрязненной почвы в разных степенях загрязнения в лабораторных условиях.
Материалы и методы исследования.
Лабораторные опыты проводились в микробиологической лаборатории филиала «Прикладная микробиология»Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения «Институт микробиологии и вирусологии» Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан. Объектами исследований являются почвы, искусственно загрязненные нефтью месторождения «Акшабулак». В контрольном варианте использовали загрязненную почву (без внесения удобрений). Содержание нефти в почве определяли общепринятым гравиметрическим методом [5].
Результаты и их обсуждение.
Длительность лабораторного эксперимента составила 2 месяца в течение которых контролировали деструкцию нефти в почве, смотрели изменение численности основных групп почвенных микроорганизмов. Почва была загрязнена 3%, 5% и 7%- ным нефтью с добавлением органоминеральных удобрений. Внесение в почву удобрений не только улучшает питание растений, но и изменяет условия существования почвенных микроорганизмов, которые также нуждаются в минеральных элементах. При благоприятных климатических условиях количество микроорганизмов и их активность после удобрения почвы значительно возрастают. Усиливается распад гумуса, а вследствие этого увеличивается мобилизация азота, фосфора и других элементов [1]. Результаты численного состава основных групп микроорганизмов представлены в таблице 1.
Таблица 1
Численность основных групп почвенных микроорганизмов загрязненной нефтью почвы модельного эксперимента
|
Варианты опыта |
Численность микроорганизмов, КОЕ/г почвы |
||||
|
ОМЧ |
Спорообразу-щие бактерии |
Мицелиаль-ные грибы |
Актиномице-ты |
УОМ |
|
|
1 месяц |
|||||
|
Контроль (загр. почва) |
0,8±0,3×104 |
4,6±2,4×103 |
2,3±1,7×104 |
2,6±0,6×104 |
7,3±3,1×104 |
|
Загр. почва (Н-3%)+ОМУ |
2,6±0,7×105 |
1,0±0,4×104 |
4,0±0,4×104 |
2,9±0,6×105 |
2,1±0,5×105
|
|
Загр. почва (Н-5%)+ОМУ |
1,2±0,1×105 |
1,4±0,4×104 |
1,1±0,4×105 |
3,7±0,7×105 |
2,4±0,6×105 |
|
Загр. почва (Н-7%)+ОМУ |
1,5±0,1×105 |
2,1±0,5×104 |
1,2±0,4×104 |
8,0±1,0×105 |
1,6±0,5×105 |
|
2 месяц |
|||||
|
Контроль (загр. почва) |
1,2±0,1×105 |
8,6±3,3×103 |
0,5±0,3×104 |
1,4±0,4×104 |
2,5±0,7×104 |
|
Загр. почва (Н-3%)+ОМУ |
1,9±0,1×106 |
4,0±0,2×104 |
3,0±0,7×105 |
3,2±1,1×106 |
2,7±0,9×106
|
|
Загр. почва (Н-5%)+ОМУ |
1,6±0,1×106 |
2,6±0,6×104 |
1,1±1,3×105
|
6,7±1,0×106 |
3,7±1,3×106 |
|
Загр. почва (Н-7%)+ОМУ |
1,6±0,1×106 |
3,1±0,6×104 |
1,8±0,4×105 |
0,9±1,1×105 |
2,9±1,3×105 |
Микробиологический анализ нефтезагрязненной почвы показал, что количество основных почвенных микроорганизмов увеличилось во всех вариантах.
Общая микробная численность через 1 месяц в контрольном варианте составляет 0,8±0,3×104 КОЕ/г, тогда как в опытных вариантах была на порядок больше. Численность спорообразующих бактерий в контрольном варианте также была на порядок меньше по сравнению с другими вариантами.
Численность мицелиальных грибов в контроле и вариантах со степенью загрязнения -3-7% составляла 104КОЕ/г, в почве с 5 % нефтезагрязнением была на порядок больше.
Во всех опытных вариантах численностьактиномицетов и углеводородокисляющих микроорганизмов была на порядок выше по сравнению с контрольным.
Через 2 месяца наблюдалось увеличение общей микробной численности во всех вариантах на порядок, в контроле она была на порядок меньше.
Количество спорообразующих бактерий увеличилась незначительно в вариантах (Н-5%), (Н-7%).
Наблюдалось увеличение численностимицелиальных грибов в опытных вариантах с 3% и 7% нефтезагрязнением, тогда как в почве с 5% их содержание не изменилась. Численность актиномицетов в вариантах с 3% и 5% нефтезагрязнением увеличилась на порядок, а в варианте с 7% нефтезагрязнением, наоборот, уменьшилась.
Увеличилась численность УОМ в опытных вариантах, при этом в почвах с 3% и 5% нефти их содержание стало на порядок больше. Результаты гравиметрического анализа представлены в таблице 2.
Таблица 2
Гравиметрический анализ проб почвы модельного эксперимента
|
Варианты опыта |
Исходн.степеньнефтезагрязненияг/кг |
1 месяц |
2 месяц |
||
|
Содержа ние нефти, г/кг |
Деструкция нефти, % |
Содержа ние нефти, г/кг |
Деструкция нефти, % |
||
|
Контроль (загр. почва) |
30,0 |
25,6 |
14,7 |
23,4 |
22,0 |
|
Загр. почва (Н-3%) + ОМУ |
30,0 |
17,5 |
41,6 |
14,6 |
51,3 |
|
Загр. почва (Н-5%)+ ОМУ |
50,0 |
32,5 |
35,0 |
26,1 |
47,8 |
|
Загр. почва (Н-7%)+ ОМУ |
70,0 |
47,2 |
32,5 |
39,2 |
44,0 |
Анализ содержания нефти через 1 месяц показал, что в почве контрольного варианта содержание нефти снизилось на 14,7%, а по истечении 2 месяцев - на 22%.
В варианте с 5% нефтезагрязнением почвы деструкция нефти через 1 месяц составила 35,0%, через 2 месяца - 47,8%.
В варианте, где с 7% нефтезагрязнением почвы деструкция нефти через 1 месяц составила 32,5%, через 2 месяца - 44,0%.
Наибольший процент деструкции нефти в почве через 2 месяца наблюдался в почве с 3% нефтезагрязнением. Так, за 2 месяца деструкция нефти составила 51,3%.
Выводы. Таким образом, заложенный модельный эксперимент по изучению влияния органоминеральных удобрений на темпы самоочищения почв с разной степенью нефтезагрязнения показал, что при их внесении деструкция нефти в почве с 3%-ным загрязнением через 2 месяца составила 51,3%, с 5%-ным загрязнением - 47,8% и 7%-ным загрязнением - 44,0%. Также нужно отметить что, внесение органоминеральных удобрений позволяет значительно ускорить деструкцию нефти в засоленных нефтезагрязненных почвах Кызылординской области. Численность основных групп почвенных микроорганизмов возрастает на 1-2 порядка.
Рецензенты:
Ибадуллаева С.Ж., д.б.н., профессор кафедры «Биология и георграфия» Кызылординского государственного университета им. Коркыт Ата, г. Кызылорда;
Джамантиков Х.Д., д.с.-х.н., заведующий отделом «Мелиорации, почвоведения и экологии» ТОО «Казахский научно-исследовательский институт рисоводства им. И. Жахаева», г. Кызылорда.