Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ВЛИЯНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА РАСТЕНИЯ

Емельянова Е.К. 1, 2 Алексеев А.Ю. 2, 3 Мокеева А.В. 3 Заушинцена А.В. 4 Шестопалов А.М. 2, 3 Забелин В.А. 5 Резников В.А. 3 Ильичева Т.Н. 2, 3
1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный медицинский университет"
2 Федеральное бюджетное учреждение науки «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор»
3 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет»
4 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кемеровский государственный университет»
5 Закрытое акционерное общество «Биоойл»
В работе проведена оценка влияния нефтепродуктов на фитоценоз. Исследовали растительный покров в естественных и загрязненных нефтепродуктами (минеральное масло, дизельное топливо, 1%, 5%, 10%) участках на полигоне в Кемеровской области. Также проведена оценка влияния препарата микроорганизмов-деструкторов нефтепродуктов «Биоойл-Югра». На загрязненных участках наблюдались 23 вида растений, что значительно ниже естественного фона – 54 вида. Всхожесть растений в загрязненной почве без внесения биопрепарата составляла менее 5 %. Биологическая продуктивность растений на загрязненных участках, обработанных биопрепаратом, была выше по сравнению с загрязненными участками, необработанными биопрепаратом. В лабораторных условиях проведена оценка влияния нефтепродуктов на всхожесть и линейные параметры овса на первых этапах роста и развития. В лабораторных условиях загрязнения почв отработанным минеральным маслом всхожесть семян овса с повышением концентрации загрязнителя падает на 20%, а в сравнении с общим контролем (без загрязнения) на 46%. Лабораторная всхожесть овса в вариантах, обработанных биопрепаратом, выше на 15%, чем в вариантах без обработки.
нефтепродукты
биорекультивация
биоремедиация
микроорганизмы-деструкторы
поллютанты
минеральное масло
дизельное топливо
1. Алексеев А. Ю., Забелин В. А., Куц С. А., Пушкарев Н. С. Практика биологической рекультивации // Нефтяное хозяйство. - 2006. - №12. - С. 98-99.
2. ГОСТ 12.0.38.-84 «Семена сельскохозяйственных культур».
3. Емельянова Е. К., Алексеев А. Ю., Мокеева А. В., Тарасова М. В., Шестопалов М. А., Карпова Е. В., Забелин В. А., Шестопалов А. М., Ильичева Т. Н. Биорекультивация загрязненных нефтью объектов в Тюменской области // Вестник НГУ. Серия: Биология, клиническая медицина. - 2010. - Т. 8, вып. 4. - С. 155-161.
4. Мокеева А. В., Алексеев А. Ю., Емельянова Е. К., Забелин В. А., Заушинцена А. В., Тараканова А. С., Шестопалов А. М., Ильичева Т. Н. Ассоциация штаммов бактерий-нефтедеструкторов для ремедиации нефтезагрязненных территорий // Вестник НГУ. Серия: Биология, клиническая медицина. - 2011. - Т. 9, № 3. - С. 27-34.
5. Назаров А. В., Иларионов С. А. Изучение причин фитотоксичности нефтезагрязненных почв // Письма в Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». - 2005. - № 1. - С. 60-65.
6. Суслонов А. В. Влияние нефтяного загрязнения почв на формирование растительного покрова // Молодой ученый. - 2012. - №3. - С. 116-118.
Загрязнение окружающей среды нефтепродуктами продолжает оставаться актуальным для нефтедобывающих территорий Сибири. Токсичность нефтепродуктов по отношению к растениям и влияние нефти на фитоценозы исследовалась многими специалистами [1, 5, 6] с использованием таких параметров, как всхожесть, выживаемость, урожайность растений и др., с формированием геоботанических площадок или в естественных условиях.

Нефтяные углеводороды подвержены деградации в результате фото- и химического окисления, но основную роль в их разложении играют микроорганизмы. Однако не существует ни одного вида микроорганизмов, способного деградировать все компоненты сырой нефти, и ее полное разложение требует участия консорциума микроорганизмов-деструкторов различных таксономических групп [3]. Помимо микроорганизмов значительную роль в процессе деградации различных поллютантов, в том числе нефтепродуктов (дизельное топливо, минеральное масло) играют растения. На сегодняшний день существуют многочисленные экспериментальные данные, наглядно демонстрирующие, что растения обладают целым рядом защитных механизмов, с помощью которых они противостоят токсичному действию чужеродных веществ. Основные достоинства фито- и биоремедиации состоят в возможности рекультивации больших территорий, относительно низкой стоимости по сравнению с другими технологиями, высокой эффективности и отсутствии негативного воздействия на окружающую среду [4]. Таким образом, в процессе очистки почвы от нефти и нефтепродуктов, по-видимому, следует сочетать свойства микроорганизмов-деструкторов и растений, ассоциированных с ними.

Целью работы являлась оценка влияния нефтепродуктов на фитоценоз.

Материал и методы исследования

Объектами исследований являлись растительный покров в естественных условиях и на опытных, загрязненных нефтепродуктами делянках полигона в Кемеровской области, микроорганизмы-нефтедеструкторы, культурные виды растений, использованные для рекультивации почв. В качестве микроорганизмов-деструкторов применяли биологический препарат марки «БИООЙЛ - ЮГРА», выпущенный в ЗАО «Биоойл», производимый для очистки нефтезагрязненных земель на севере России. Содержание жизнеспособных клеток в составе препарата не менее 1010 КОЕ в 1г. Количество препарата для обработки 1 га нефтезагрязненных земель составляло 5-10 г.  

Исследования проводили полевым и лабораторным способом. Полевые исследования включали геоботаническое исследование территории научного полигона, опыты по загрязнению почв дизельным топливом и отработанным минеральным маслом в разных концентрациях (1 %, 5 %, 10 %), биологическую рекультивацию почв с помощью микробиологического препарата. Всего на опытном участке было заложено 14 делянок (включая две контрольные) размером 1,5 м на 2 м, между участками оставлена буферная зона 2 м на 2 м. Внесение нефтепродуктов осуществляли до конечной концентрации в верхнем почвенном слое (10 см) 10 %. Внесение микробиологического препарата производили спустя 2 суток. Всего было проведено 3 обработки биопрепаратом с интервалом в 10 дней. Наблюдение осуществляли в течение 70 дней.

Лабораторные исследования включали опыты по влиянию нефтепродуктов на всхожесть и линейные параметры овса на первых этапах роста и развития. Определение всхожести семян и линейных параметров проведено рулонным методом в соответствии с ГОСТ [2]. Учет результатов опыта проводили на седьмые сутки. Показатель всхожести рассчитывали в процентах числа нормально проросших семян к общему их количеству, взятому для проращивания.

Результаты исследований и их обсуждение

До закладки опыта на территории научного полигона видовой состав растительного покрова включал в себя 54 вида. Видовой учет растительности на опытных и контрольных вариантах в конце вегетативного сезона показал существенную деградацию. Из общего числа ранее выявленных видов обнаружено только 42,5 %. Наиболее распространенными, независимо от концентрации загрязнения нефтепродуктами, являлись: бодяг щетинистый (на всех опытных вариантах), пикульник двунадрезный (на 6 из 12), ярутка полевая (на 5 из 12), звездчатка средняя (на 4 из 12). Эти растения относятся к группе сорняков и, вероятно, поэтому имеют более высокую жизнеспособность, чем другие виды. Всхожесть растений в загрязненной почве без внесения биопрепарата составляла менее 5 % (рис. 1).

Рис. 1. Восстановление растительного покрова после загрязнения нефтепродуктами

Обозначения:

1 - контрольный чистый участок,

2 - участок, загрязненный дизельным топливом, обработанный биопрепаратом,

3 - участок, загрязненный дизельным топливом без обработки биопрепаратом,

4 - участок, загрязненный минеральным маслом без обработки биопрепаратом,

5 - участок, загрязненный минеральным маслом, обработанный биопрепаратом.

Биологическая продуктивность растений на загрязненных участках, обработанных биопрепаратом, во всех вариантах опытов с различными нефтепродуктами и их концентрациями была выше по сравнению с загрязненными участками, необработанными биопрепаратом (табл. 1, 2).

Таблица 1. Биомасса растений в пересчете на сухое веществ (г/м²) на участках, загрязненных отработанным минеральным маслом

Варианты

Время взятия проб

июль

август

сентябрь

В

К

О

В

К

О

В

К

О

Общий контроль

130,3

41,7

172,0

202,7

97,6

300,3

347,7

260,8

608,5

1 % без биопрепарата

33,2

15,2

48,4

62,0

61,0

123,0

522,4

264,0

786,4

1 % + биопрепарат

45,9

21,9

67,3

105,6

97,5

202,8

528,0

374,4

902,4

5 % без биопрепарата

31,2

13,8

45,0

63,6

47,2

110,8

379,2

39,2

418,4

5 % + биопрепарат

56,5

26,3

70,8

146,0

48,0

194,0

424,0

347,2

701,2

10% без биопрепарата

10,4

2,8

13,2

54,6

41,3

95,9

162,0

100,8

262,8

10 % + биопрепарат

47,6

19,4

66,7

66,7

48,0

114,7

544,8

30,0

574,8

Обозначения:

В - биомасса вегетативных надземных органов;

К - биомасса корней;

О - общая биомасса растений.

Таблица 2. Биомасса растений в пересчете на сухое веществ (г/м²) на участках, загрязненных дизельным топливом

Варианты

Время взятия проб

июль

август

сентябрь

В

К

О

В

К

О

В

К

О

Общий контроль

130,3

41,7

172,0

202,7

97,6

300,3

347,7

260,8

608,5

1 % без биопрепарата

22,5

7,7

30,2

86,6

18,6

115,2

108,8

22,4

123,2

1 % + биопрепарат

27,4

9,5

36,9

98,3

27,1

126,4

440,0

63,2

503,2

5 % без биопрепарата

12,0

4,0

16,0

87,4

13,5

100,9

172,8

34,0

206,8

5 % + биопрепарат

34,2

7,6

41,8

100,0

16,0

116,0

168,0

66,0

234,0

10% без биопрепарата

8,7

2,4

11,1

48,0

6,0

54,0

70,4

14,4

84,8

10 % + биопрепарат

15,6

5,0

20,6

57,6

6,6

124,2

90,4

34,8

125,2

Обозначения:

В - биомасса вегетативных надземных органов;

К - биомасса корней;

О - общая биомасса растений.

 

В ходе проведения модельного лабораторного эксперимента выявлено, что на 7 сутки всхожесть овса появилась в контрольном варианте, в первых двух (1 %, 5 %) вариантах загрязнения почвы отработкой минерального масла и в варианте загрязнения почвы дизельным топливом в концентрации 1 %. В условиях контроля всхожесть составляла 80 % от числа высеянных семян. В опытном варианте с загрязнением 1 % отработкой минерального масла составляла 54 % от числа посеянных семян, с загрязнением 5 % отработки минерального масла составляла 34 % от числа посеянных семян. При загрязнении дизельным топливом всходы появились только на варианте с 1 %-ной концентрацией загрязнения (24 %), это на 56 % ниже контроля. Лабораторная всхожесть овса в вариантах, обработанных биопрепаратом, выше на 15 %, чем в вариантах без обработки.

Длина корней в контрольном варианте в среднем составила 46 см. В двух первых опытных вариантах отмечено превышение показателей на 11-17 % по сравнению с контролем, а в случае загрязнения дизельным топливом выявлено снижение признака (на 12 % по отношению к контролю). Коэффициент вариации признака составляет 6,14 %, что подтверждает его слабую изменчивость.

По длине ростков выявлено достоверное различие лишь в варианте с 1 % загрязнением отработанным минеральным маслом. Депрессия признака составляла 12 % по отношению к контролю. В двух других случаях отмечены показатели на уровне контроля. Выяснено, что загрязнение дизельным топливом в большей степени снижает всхожесть овса.

В ходе проведения второго модельного лабораторного опыта по загрязнению почв отработкой минерального масла и дизельным топливом в концентрациях: 1 %, 5 %, 10 % и внесению нефтедеструкторов «Биоойл-ЮГРА» всхожесть овса наблюдалась во всех опытных вариантах. В условиях контроля она составляла 86 % от числа высеянных семян. В опытном варианте с загрязнением 1 % отработкой минерального масла составляла 70 % от числа посеянных семян, с загрязнением в концентрации 5 % отработкой минерального масла составляла 42 % от числа посеянных семян, с загрязнением 10 %-ой концентрацией отработанного минерального масла она составляла 22 % от числа посеянных семян. При  загрязнении 1 %-ной концентрацией дизельным топливом составляла 52 % от числа посеянных семян; 5 %-ной концентрацией - 40%; 10 %-ной  концентрацией дизельного топлива составляла 10 % от числа посеянных семян.

При сравнении первого и второго опытов следует отметить то, что длина корней и длина ростков выше в первом опыте, но также следует подчеркнуть то, что масса растений овса выше во втором  случае.

Заключение

Выявлен высокий уровень деградации растительного покрова под влиянием загрязнения почвы нефтепродуктами - 57,5 %. В лабораторных условиях загрязнения почв отработанным минеральным маслом всхожесть семян овса с повышением концентрации загрязнителя падает на 20 %, а в сравнении с общим контролем (без загрязнения) на 46 %. При загрязнении дизельным топливом всходы появились только в опытном варианте с 1 %-ной концентрацией загрязнения (всхожесть 24 %), это на 56 % ниже контроля. Лабораторная всхожесть овса в вариантах, обработанных биопрепаратом, выше на 15 %, чем в вариантах без обработки.

Работа проводилась при финансовой поддержке ЗАО «Биоойл», (г. Новосибирск) и Министерства образования и науки Российской Федерации (ГК 16.740.11.0681, ГК 16.512.11.2160).

Рецензенты:

  • Беднаржевский Сергей Станиславович, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Безопасность жизнедеятельности» Сургутского государственного университета, г. Сургут.
  • Загребельный Станислав Николаевич, д.б.н., профессор кафедры химии окружающей среды Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет», г. Новосибирск.

Библиографическая ссылка

Емельянова Е.К., Алексеев А.Ю., Емельянова Е.К., Алексеев А.Ю., Мокеева А.В., Заушинцена А.В., Шестопалов А.М., Шестопалов А.М., Забелин В.А., Резников В.А., Ильичева Т.Н., Ильичева Т.Н. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ВЛИЯНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА РАСТЕНИЯ // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 5. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=7107 (дата обращения: 23.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074