Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

RESILIENCE OF OIL-CONTAMINATED SOILS USING DIFFERENT PREPARATIONS

Balandina A.V. 1 Zhilkin S.M. 2 Kuznetsov D.B. 1 Dubrovina S.S. 1
1 Perm state pharmaceutical academy
2 JSC «Perm center for ASU»
In the process of soil contamination varies live ecosystem are depleted soil valuable nutrients, balance is disturbed between nitrogen, phosphorus, carbohydrates, potassium, etc. The objective of the work was to evaluate the state of agrochemical pilot sites that have been recultivated. In conditions of modeling experience in soils that have been contaminated with oil, compared to the use of different preparations evaluated on the content in the soil of minerals, necessary for plant life (nitrogen, phosphorus, potassium). The basic criterion for evaluating the recovery work after the contamination was the ability of plants to adapt and grow in the anthropogenic and not in anthropogenic environmental conditions. It is found that preparatioms that increase the content of mobile forms of nutrients in the soil are "Urozhaj S", "Albit" and "Ecoorganica."It helps to restore the state of the agrochemical and the decomposition of oil at all stages of remediation of hydrocarbon-contaminated soil.
remediation of soils.
destruction of oil products
agrorendzina
Oil pollution

Загрязнение окружающей среды нефтяной промышленностью становится глобальной международной проблемой, а нефть и нефтепродукты признаны наиболее сильным загрязнителем окружающей среды, наносящим ущерб биосфере. Отдельные территории, вследствие разливов нефти, по состоянию окружающей среды приближаются к районам экологического бедствия.Создается угроза устойчивой, часто необратимой, трансформации всех видов компонентов природной среды, что приводит к изменению нормального функционирования природных экосистем и ухудшению условий жизни растений, животных и человека.Добыча нефти и производство нефтепродуктов по опасности воздействия на окружающую среду занимает третье место в числе 130 опасных современных производств[4].Разлитая на почву нефть создает значительную нагрузку на нее, нанося большой ущерб сельскому хозяйству и природе. Нефтяные загрязнения вызывают глубокие изменения физико-химических и биологических свойств почв[5].Несмотря на множество работ по восстановлению почв, обилие созданных биопрепаратов,без внимания исследователей осталась проблема ремедиацииагродерново-карбонатных почв, подверженных нефтезагрязнению в районах нефтедобычи Уральского региона[1].

В процессе загрязнения в почве изменяется живая экосистема, происходит истощение в почве наиболее ценных питательных компонентов, нарушается баланс между азотом, фосфором и калием. В почвах, загрязненных нефтью, ухудшается азотный режим, уменьшается содержание подвижных фосфора и калия[7]. Изменения, происходящие при загрязнении нефтепродуктами, в первую очередь связаны с нарушением водно-воздушного режима в результате заполнения ими порового пространства, склеивания структурных отдельностей и образования битуминозной корки. Таким образом, первичные окислительные условия в почвах меняются на окислительно-восстановительные и восстановительные. Возникновение анаэробиозиса приводит к подавлению нитрификации и усилению аммонификации фосфором, углеводом, калием и т.д.[6].Подбор различных препаратов для проведения рекультивацииимеет большое значение в восстановительном процессе почв, загрязненных нефтью[3].

Методы лабораторных исследований

Использованы следующие методы почвенных исследований:pH водной и солевой суспензии (потенциометрия);содержание углерода органических соединений(ГОСТ 23740-79);содержание нитратного азота(ГОСТ Р53219-2008);содержание подвижных соединений калия(метод Кирсанова в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26207));содержание подвижных соединений фосфора (метод Мачигина в модификации ЦИНАО (ГОСТ-26205));массовая доля нефтепродуктов (метод люминесцентно-капиллярного без эталонного полуколичественного анализа (РД-39-0147098-015-90));содержание углеводородов нефти (метод жидкостной хроматографии (РД-39-0147098-015-90)).

Методика полевых опытов

Мелко-деляночные полевые опыты проведены на территории опытного участка в Ильинском районе Пермского края. Объектом исследований былиагродерново-карбонатные почвы, которые сформировались на пермских карбонатных породах. Эти почвы занимают 288 тыс. га, 1,8% территории Пермского края; распахано 203 тыс. га дерново-карбонатных почв. Данные почвы рекомендованы для включения в Красную книгу почв Пермского края [2].

Содержание углеводородов нефти и агрохимическая характеристика почв модельных опытов

Основным критерием оценкипроведенной восстановительной работы после загрязнения была способность растений адаптироваться и растивантропогенных и не антропогенных условиях среды. Рекультивацию можно считать завершенной после создания густого и устойчивого травостоя, при этом концентрация остаточных нефтепродуктов со значениями КО>90% не должна превышать в среднем по участку 8,0 весовых % в органогенных и 1,5% в минеральных и смешанных грунтах [8].

В задачи исследований входило агрохимическое состояние опытных площадок, подвергнутых рекультивации. Оценка велась по содержанию в почве азота, фосфора, калия,такжеизучалась эффективность препаратов в условиях модельного опыта.

Результаты исследования смешанных образцов с площадок, подвергнутых рекультивации,показали, что проведенные мероприятия существенно не влияют на изменение актуальной кислотности. Значение актуальной кислотности в фоновых и образцах почв, которые были загрязнены нефтью, находилось на уровне нейтральной или слабощелочной среды и не превышало 0,5 единицы рН.Содержание общего углерода непосредственно связано с количеством внесенной нефти. Исходное содержание общего углерода составляло 1,6%.

В опытных образцах, где применили удобрение «Диаммонийфосфат»,содержаниеуглерода составляло 9,3% при нагрузке нефти 10%, что свидетельствует о низкой эффективности воздействия на углерод. Наиболее эффективное влияние на содержание остаточного углерода в почве было обнаружено с нагрузками нефти от 5 до 20%при использовании препаратов «Экоорганика»(3,7,10%), «Альбит» (2,6,9%)и «Урожай-С» (2,8,10%) (табл.1).

В результате проведенных исследований по воздействию различных препаратов на разложение нефти в почве было выявлено, что препараты «Экоорганика» и «Урожай-С» приводят к снижению содержания УВ (углеводородов) при нагрузке 5, 10, 20% нефти в почве на 15, 11, 10% соответственно, по сравнению с контролем. Использование препарата «Альбит» при этих же нагрузках приводит к снижению содержания УВ нефти на 18, 15, 11% по сравнению с контролем. Меньше всего на разложение углеводородов, от 5до 20%, оказало применение удобрения «Диаммонийфосфат» и препарата «Гумат» на 8, 2, 1% и 5, 2, 2% соответственно.

 

Таблица 1

Значение актуальной кислотности, содержания УВ и углерода в нефтезагрязненных и фоновых образцах агродерново-карбонатной почвы после 3 этапа рекультивации

 

Площадка (нагрузка нефти, %)

рН Н2О

УВ,%

С,%

1.

Почва без нефти

7,25

-

1,64

2.

Почва + нефть (Конт.) 20

7,40

20

-

3.

Почва + нефть (Конт.)10

7,39

10

-

4.

Почва + нефть (Конт.) 5

7,28

5

-

5.

Почва + нефть20+Урожай-С

7,32

10

10,02

6.

Почва + нефть10+Урожай-С

7,35

6

8,8

7.

Почва + нефть5 + Урожай-С

7,30

2

4,2

8.

Почва + нефть 20+диаммонийфосфат

7,70

12

11,3

9.

Почва + нефть10+диаммонийфосфат

7,60

8

9,4

10.

Почва + нефть5+диаммонийфосфат

7,50

4

8,3

11.

Почва + нефть20+Альбит

7,54

9

9,8

12.

Почва + нефть10+Альбит

7,44

6

8,8

13.

Почва + нефть5+Альбит

7,34

2

3,8

14.

Почва + нефть20+Гумат

7,36

15

13,8

15.

Почва + нефть10+Гумат

7,32

8

10,8

16.

Почва + нефть5+Гумат

7,23

3

5,2

17.

Почва + нефть20+Экоорганика

7,37

10

9,9

18.

Почва + нефть10+Экоорганика

7,27

7

9,2

19.

Почва + нефть5+Экоорганика

7,26

3

3,9

 

Следовательно, наиболее эффективным в разложении нефти оказалось использование препарата «Урожай-С» и «Альбит» при нагрузке 10%. Препараты «Гумат»и «Экоорганика» проявили свое действие при нагрузке 5%. Менее эффективным оказалось использование удобрения «Диаммонийфосфата».

На основании полученных результатов по содержанию нитратного азота в почве,подвергнутой рекультивации,установлено, что при загрязнении вместе с углеводородами нефти в почву дополнительно поступают нитраты в виде солей, которые переходят в водную вытяжку при исследовании образцов.Так, в контрольном образце, загрязненном нефтью, но не обработанном препаратом, при нагрузке 20% содержание нитратов повышается в 2,3 раза (табл.2).

Применение препарата «Урожай-С» при нагрузках 20 и 10% происходит снижение нитратного азота в 3,3 раза, а при нагрузке 5% - в 2,1 раза. Препарат «Альбит» активно мобилизует нитратный азот в 2,7, 3,4 и 3,5 раза при нагрузках нефти 5, 10 и 20% соответственно. При применении удобрения «Диаммонийфосфат» нитратный азот увеличился в 1,3 и 1,1 раза при нагрузке нефти 5 и 10% соответственно и снижение в 1.0 раза при нагрузке нефти 20%. При использовании препарата«Экоорганика» по сравнению с контрольными образцами почвы, загрязненной нефтью, с нагрузкой 20 и 10 и 5% происходит снижение нитратного азотав2,0, 2,9 и 1,9 раза соответственно. При обработке почв препаратом «Гумат» с нагрузкой нефти 20, 10, и 5% наблюдается снижениев 1,5, 2,9 и 1,6 раза соответственно. Препараты («Гумат», «Урожай-С», «Экоорганика»), применяемые при нагрузках нефти 5, 10 и 20%, стимулируют рост микрофлоры, которая участвует в процессе денитрификации, вызывая резкое снижение содержания нитратного азота в почве.Таким образом, удобрение «Диаммонийфосфат» эффективно мобилизует нитратный азот из почвы, но при этом подавляет процессы биологической денитрификации, в результате чего азот накапливается в почве в больших количествах.

Таблица 2

Содержание питательных веществ в нефтезагрязненных и фоновых образцах

агродерново-карбонатной почвы

 

Площадка (нагрузка, %)

NO3, мг/100г

P2O5 мг/100г

K2O мг/100г

1

Почва без нефти

39,35

6,52

3,21

2

Почва + нефть (Конт.) 20

90,27

6,68

3,46

3

Почва + нефть (Конт.)10

80,30

6,35

3,24

4

Почва + нефть (Конт.) 5

67,58

6,41

3,18

5

Почва + нефть20 +Урожай-С

26,56

13,11

12,11

6

Почва + нефть10+Урожай-С

24,15

15,81

13,80

7

Почва + нефть5+Урожай-С

31,06

17,51

14,26

8

Почва + нефть20+диаммонийфосфат

88,51

10,28

4,06

9

Почва + нефть10+диаммонийфосфат

91,51

15,18

5,16

10

Почва + нефть5+диаммонийфосфат

92,11

16,08

6,11

11

Почва + нефть20+Альбит

25,55

14,14

12,78

12

Почва + нефть10+Альбит

23,45

15,14

13,78

13

Почва + нефть5+Альбит

24,75

16,88

14,28

14

Почва + нефть20+Экоорганика

26,18

13,12

12,37

15

Почва + нефть10+Экоорганика

27,18

16,12

14,37

16

Почва + нефть5+Экоорганика

34,54

17,08

14,18

17

Почва + нефть20+Гумат

28,76

10,12

8,66

18

Почва + нефть10+Гумат

33,76

12,18

9,15

19

Почва + нефть5+Гумат

33,76

12,78

9,76

 

Также загрязнение нефтью не повлияло на содержание подвижных соединений фосфора и легкорастворимых фосфатов в контрольных образцах.Применение различных препаратов на нефтезагрязненных площадках привело к увеличению содержания фосфатов в почве в несколько раз по сравнению с контрольным образцом. Наибольшее увеличение фосфатов, в 2,5 раза, наблюдалось при внесении препаратов: «Урожай-С», «Экоорганика» и «Альбит».

Влияние ряда препаратов на содержание подвижного калия выражается подобнымитенденциями, как и влияние фосфора. В образцах, на которых применяли препараты «Экоорганика» и «Урожай-С», содержание подвижного калия увеличилось в 4-5 раз. Применение препарата Альбит увеличило содержание калия в 4,7 раза. Наименее эффективным (0,5 раза) оказалось применение удобрения «Диаммонийфосфат» (табл. 2).

Заключение

Эффективными препаратами, увеличивающими содержание подвижных форм питательных элементов в почве, являются«Урожай С», «Альбит» и «Экоорганика».Ониспособствует восстановлению агрохимического состояния и разложению нефтина всех этапах рекультивации в загрязненной углеводородами почве.

Рецензенты:

Глушков В.А., д.х.н., доцент, ИТХУрО РАН, г. Пермь;

Леснов А.Е., д.х.н., профессор кафедры экологии ПГСХА им. Д.Н. Прянишникова, г. Пермь.