Мониторинг состояния техногенных территорий, нарушенных

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
3. Биологическая продуктивность достоверно
увеличивалась у сосны обыкновенной, лиственницы сибирской и дуба черешчатого при всех
дозах спор, а у ели европейской – при внесении
спор в дозах 1,08 и 2,15 млн/м2. Максимальная
стимуляция биологической продуктивности мухомором красным наблюдалась у лиственницы
сибирской, а минимальная – у ели европейской.
У сосны обыкновенной и ели европейской по
коэффициентам корреляции биологическая
продуктивность тесно связана с чистой продуктивностью фотосинтеза во всех вариантах
опыта. У остальных пород связь менее тесная.
4. Для повышения продуктивности растений
сосны обыкновенной, лиственницы сибирской,
ели европейской и дуба черешчатого на серых
лесных почвах в условиях зоны широколиственных лесов центральной части Нижегородской
области из четырёх доз гриба мухомора красно-
го, внесённых в опыте, наиболее оптимальной
является доза 1,08 млн/м2 почвы.
Литература
1. Еропкин К.И. О взаимосвязи форм микоризных окончаний
у хвойных // Микориза растений / под ред. проф. И.А. Селиванова. Пермь, 1979. С. 61–77.
2. Чураков Б.Н., Лисов Е.С. Влияние плотности микориз на
самосев дуба черешчатого в дубравах Ульяновской области //
Лесной журнал. 2006. № 4. С. 14–19.
3. Дудка И.А., Вассер С.П. Справочник миколога и грибника.
Киев: Наукова думка, 1987. С. 322.
4. Бессчётнов В.П., Лебедев Е.В. Влияние экологического
потенциала Волго-Вятского региона на фотосинтез и биологическую продуктивность лесных пород // Проблемы
регионального экологического мониторинга: матер. первой
науч.-практич. конф. Н. Новгород, 2002. С. 17–19.
5. Ничипорович А.А. О методах учёта и изучения фотосинтеза
как фактора урожайности // Труды ИФР АН СССР, 1955.
Т. 10. С. 210–249.
6. Плохинский Н.А. Биометрия. М.: Изд-во МГУ, 1970. 368 с.
7. Селиванов И.А. Микосимбиотрофизм как форма консортивных связей в растительном покрове Советского Союза.
М.: Наука, 1981. 232 с.
8. Гуляев Б.И., Рожко И.И., Рогаченко А.Д. и др. Фотосинтез,
продукционный процесс и продуктивность растений. Киев:
Наукова думка, 1989. 152 с.
Мониторинг состояния техногенных территорий,
нарушенных деятельностью нефтедобывающей
и нефтеперерабатывающей промышленности,
в условиях умеренных и северных широт
А. С. Григориади, к.б.н., Н. А. Киреева, д.б.н., профессор, Башкирский ГУ; Л. Л. Водопьянова, аспирантка,
Уфимский ГАТУ
В настоящее время активное развитие получила нефтяная промышленность, так как нефть
и продукты её переработки являются одними
из основных источников энергии. Связанные
с деятельностью данной отрасли экологические
проблемы требуют незамедлительного решения.
Как известно, основные нефтеносные регионы
расположены как в условиях умеренного климата (республики Башкортостан и Татарстан),
так и на Севере (Республика Коми, Западная
Сибирь и т.п.). Основной экологической проблемой этих территорий является загрязнение
почвенного покрова нефтяными углеводородами.
Оценка состояния загрязнённой почвы позволит
получить информацию о способности почвы к
самовосстановлению. Этот параметр является
важным показателем, который позволит дать
рекомендации для проведения эффективной
рекультивации.
Цель данной работы – оценка состояния нефтезагрязнённых почв различных климатических
зон и сравнение их способности к самовосстановлению.
Методика исследований. В качестве объекта
исследований использовали два типа почв, от-
носящихся к различным климатическим зонам:
серая лесная почва (Республика Башкортостан,
Туймазинское месторождение) и торфяноглеевая почва (Республика Коми, Южно-Ошское
месторождение). Образцы почв отбирали с мест
разлива нефти: пробы с участков № 2, 3 (торфяноглеевая почва) и № 5, 6 (серая лесная почва).
В качестве контрольного варианта использовали почвы со следовым содержанием нефтяных
углеводородов (пробы с участков № 1 и 4),
отобранные вдали от мест аварийного разлива
нефти (табл. 1). Почвенные образцы отбирали
из горизонта Aпах (0–10 см).
Для оценки состояния почвы использовали
показатели микробиологической активности
почвы. Микробное сообщество является чувствительным и быстро реагирует на изменения
качества окружающей среды. Численность
микроорганизмов определяли по общепринятой методике посева на твёрдые агаризованые
и жидкие питательные среды [1]. Остаточные
углеводороды в почве определяли весовым методом [2].
Результаты исследований. При любом загрязнении почвы в первую очередь должна
оцениваться численность микроорганизмов,
обеспечивающих плодородие почвы. К таким
группам можно отнести азотфиксирующие и
целлюлозоразрушающие микроорганизмы [3].
207
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
1. Содержание углеводородов в образцах почв, отобранных с места разлива нефти
Участок
Содержание остаточных
углеводородов, мг/г
Торфяно-глеевая почва
№1
№2
№3
0,38±0,13
64±22
150±70
№4
0,21±0,1
Серая лесная почва
№5
№6
67±21
120±45
2. Численность целлюлозолитических микроорганизмов в образцах
торфяно-глеевой и серой лесной почвы, КОЕ · 103/г
Сроки отбора проб
Июнь
Август
Сентябрь
№1
26,00±0,76
23,05±1,02
29,36±1,54
Участки, содержание остаточных углеводородов
№2
№3
№4
№5
24,0±0,9
23,00±0,59
3,2±0,2
1,5±0,1
26,34±1,05
21,30±1,69
6,2±0,4
1,7±0,1
30,25±1,32
20,08±1,98
3,4±0,33
2,8±0,17
№6
0,9±0,06
0,7±0,06
3,17±0,09
3
ɑɢɫɥɟɧɧɨɫɬɶ ɍɈɆ, 10 ɄɈȿ/ɝ ɩɨɱɜɵ
160
А
В
140
120
100
80
60
40
20
0
̛̦̀̽
̱̭̯̌̏̐
̭̖̦̯̬́̍̽
̸̨̭̖̬̣̖̭̦̪̌́̌́̏̌
̡̨̨̦̯̬̣̽
64Ͳ67̥̐/̐
̛̦̀̽
̱̭̯̌̏̐
̭̖̦̯̬́̍̽
̴̨̨̯̬̦́Ͳ̸̨̣̖̖̪̐̏̌́̏̌
120Ͳ150̥̐/̐
Рис. 1 – Динамика изменений общей численности УОМ в нефтезагрязнённой почве:
А – расчёт по математической модели (точками отмечены экспериментальные данные;
Б – сравнение динамики изменения численности УОМ в разных почвах
Нефтяное загрязнение торфяно-глеевой почвы
не оказывало значительного влияния на развитие
целлюлозолитических микроорганизмов при высоких концентрациях загрязнителя (участки № 2
и 3), в отличие от целлюлозолитиков в серой
лесной почве (табл. 2). В последней нефтяные
углеводороды значительно угнетали развитие
данной группы микроорганизмов.
Численность азотфиксаторов при нефтяном
загрязнении торфяно-глеевой почвы снижалась,
в отличие от реакции данной группы микроорганизмов на нефтяное загрязнение серой лесной
почвы, где наблюдалось стимулирование развития азотфиксаторов. Исключение составлял
участок № 3, где количество олигонитрофилов
и азотфиксаторов было сопоставимо с показателями, выявленными в почве фонового участка.
Такая тенденция, вероятно, объясняется как
токсическим действием нефти и нарушением воздушного режима почвы, так и тем, что в условиях
сурового климата и небольшой продолжительности периода положительных температур эта
группа микроорганизмов, как и вся микробиота,
оказывается более уязвимой и чувствительной по
отношению к нефтяному загрязнению.
Значительную роль в процессах самоочищения почв от нефти играют микроорганизмы,
способствующие разрушению нефтяных загрязнений и вовлечению продуктов нефти в
естественный круговорот углерода [4]. Динамика
поведения углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ) в природно-технической системе
имеет совершенно другой вид в сравнении с
общей численностью микроорганизмов. В качестве математической модели была рассмотрена
система нелинейных дифференциальных уравнений, включающая в себя параметры общей
численности УОМ и субстрата, находящегося в
почве и поддерживающего жизнедеятельность
УОМ. Результаты расчётов показали хорошее
согласование с экспериментальными данными
(рис. 1А).
Реакция на нефтяное загрязнение УОМ,
в т.ч. микромицетов, торфяно-глеевой почвы
несколько отличалась от реакции УОМ в серой
лесной почве, где значения этого показателя
увеличивались пропорционально концентрации
нефти в почве уже в первые месяцы после разлива (рис. 1Б).
При нефтяном загрязнении как торфяноглеевой, так и серой лесной почвы наблюдалось
главным образом стимулирование развития
гетеротрофных микроорганизмов, что, на наш
взгляд, связано с наличием в почве дополнительного органического вещества – углеводородов
нефти. Для численности микроорганизмов,
использующих минеральные формы азота, выявлена обратная зависимость. Однако спустя
90 суток данный показатель возрос в образцах
серой лесной почвы. Максимальное значение
208
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
численности данной группы микроорганизмов
отмечалась в пробе с участка № 5. Также следует
заметить, что биомасса микроорганизмов серой
лесной почвы, использующих минеральные и
органические формы азота, в 2–3 раза превышала соответствующий показатель торфяноглеевой почвы.
Выводы. Таким образом, в целом реакция
микробного сообщества на воздействие нефтяных углеводородов была схожа для обоих типов
почв. Внесение поллютанта вызывало увеличение численности УОМ и угнетало развитие
целлюлозолитиков, азотфиксаторов и микроорганизмов, использующих минеральные формы
азота, и стимулировало развитие гетеротрофов.
Проведённые исследования показали, что серая
лесная почва обладает большей способностью к
восстановлению, т.к. для неё характерно сохранение численности азотфиксаторов и значительное стимулирование углеводородокисляющих
микроорганизмов по сравнению с образцами
торфяно-глеевой почвы. Это может быть важным
показателем при выборе методов рекультивации.
Построенная математическая модель, отражающая поведение УОМ в загрязнённой почве, позволяет скорректировать нормы и время внесения
специализированных препаратов.
Литература
1. Методы почвенной микробиологии и биохимии / под. ред.
Д.Г. Звягинцева. М.: МГУ, 1991. 304 с.
2. Mc Gill W.W., Rowell M.J. Determination of oil content of oil
contaminated soil // Sci. Tot. Environ. 1980. V. 14(3). P. 245–253.
3. Безкоровайная И.Н. Биологическая диагностика и индикация почв. Красноярск: Изд-во Красноярского государственного аграрного университета, 2001. 328 с.
4. Звягинцев Д.Г. Микроорганизмы и охрана почв. М.: МГУ,
1989. 206 с.
Оценка реакции растений-фиторемедиантов,
произрастающих на территории нефтешламового
амбара, по эколого-физиологическим
показателям
Н.А. Киреева, д.б.н., профессор,
А. С. Григориади, к.б.н., Башкирский ГУ
В результате активной деятельности предприятий нефтедобывающей промышленности
образуется большое количество отходов. Нефтяные шламы – это сложные физико-химические
смеси, которые состоят из нефтепродуктов, механических примесей (глины, окислов металлов,
песка) и воды. Они образуются при проведении
таких производственных процессов, как переработка, добыча и транспортировка нефти. Данный
тип отходов представляет большую опасность
для окружающей среды и подлежит захоронению
или переработке.
Нефтешламы накапливаются в специальных
отстойных прудах, амбарах, ёмкостях. В настоящее время технологии переработки нефти
совершенствуются и, двигаясь по пути экологизации нефтеперерабатывающей промышленности,
часть амбаров ликвидируется. Восстановление
таких нарушенных территорий – длительный и
многостадийный процесс. Среди используемых
методов важное место занимает фиторемедиация.
Для проведения работ в этом направлении необходим подбор растений, устойчивых к нефтяному
стрессу. В условиях ликвидации нефтешламового амбара ситуация осложняется, во-первых,
многокомпонентностью состава нефтешламов,
во-вторых, длительностью хранения отходов
и, в-третьих, высоким содержанием полици-
клических и полиароматических соединений,
обладающих канцерогенными и мутагенными
свойствами [1].
Целью данной работы была оценка реакции
растений Tagetes erecta L., как потенциальных
фиторемедиантов, произрастающих на территории нефтешламового амбара, по экологофизиологическим показателям.
Методика исследований. В качестве объекта
исследования использовались растения бархатцев прямостоячих (Tagetes erecta L.). Рассаду
опытных растений в возрасте 30 суток высаживали на территорию нефтешламового амбара.
Предварительно оценили содержание остаточных
углеводородов [2] на делянках, предназначенных для высадки растений-фиторемедиантов.
Было выделено три участка с разной концентрацией поллютанта: № 2 – 2,7 мг/г почвы,
№ 3 – 4,9 мг/г почвы, № 4 – 12,7 мг/г почвы. В качестве контроля использовали почву, отобранную на расстоянии 500 м от места
размещения амбара (участок № 1). В качестве
эколого-физиологических параметров оценки устойчивости растений-фиторемедиантов
выбрали содержание в их листьях пигментов
(хлорофилла а и б, каториноидов, флавоноидов).
Оптические характеристики экстрактов пигментов регистрировали с помощью прибора
UV-2401 PC Shimadzu. Содержание хлорофиллов определяли в ацетоновом экстракте по формуле [3]:
209