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.
Библиографическая ссылка
Баландина А.В., Жилкин С.М., Кузнецов Д.Б., Дубровина С.С. ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ ПРЕПАРАТОВ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 5. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=22717 (дата обращения: 16.02.2025).