Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

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

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

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.

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.