CC BY
208
ИЗВЕСТИЯ
ПЕНЗЕНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА имени В. Г. БЕЛИНСКОГО ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ № 25 2011
izvestia
penzenskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta
imeni V. G. BELINSKoGo
natural sciences
№ 25 2011
удк 631.445
изменение химических характеристик почвы под действием нефтезагрязнения
© с. ю. шаркова
Пензенская государственная технологическая академия, кафедра биотехнологии и техносферной безопасности e-mail: [email protected]
Шаркова С. Ю. - Изменение химических характеристик почвы под действием нефтезагрязнения // Известия
ПгПУ им. В.г. Белинского. 2011. № 25. С. 610-613. - На материале микроделяночного полевого опыта изучено влияние различных уровней загрязнения нефтью на агрохимические свойства светло-серой лесной почвы. Показано, что, загрязнение нефтью приводит к снижению почвенной кислотности, увеличению суммы поглощенных оснований и содержания общего углерода в светло-серой лесной почве. Сделан вывод, что загрязнение нефтью приводит к ухудшению азотного режима почвы и соответственно снабжению растений азотным питанием.
Ключевыеслова: почва, загрязнениенефтью,агрохимическиесвойства, почвенныйпоглощающийкомплекс,азот-ный режим.
Sharkova S. U. - Change of chemical characteristics of soil under the influence of oil pollution // Izv. Penz. gos. pedagog. univ. im.i V.G. Belinskogo. 2011. № 25. р. 610-613. - On the microplot field experiment material influence of various levels of oil pollution on agrochemical properties of light gray wood soil is studied. It is shown that, oil pollution leads to decrease in soil acidity, increase in the sum of the absorbed bases and maintenances of the total carbon in light gray wood soil. Concluded that oil pollution leads to deterioration of a nitrogen regime of soil, and supply of plants by a nitrogen nutrition. Keywords: soil, oil pollution, agrochemical properties, soil absorbing complex, nitrogen regime.
Добыча и транспортировка полезных ископаемых приводят к возрастающему поступлению в экосистемы различных токсикантов. К настоящему времени во многих нефтедобывающих районах сложилась крайне неблагоприятная экологическая ситуация, которая ухудшается из-за участившихся аварий на нефтепроводах вследствие старения трубопроводов. По разным оценкам в результате аварий и утечек ежегодно теряется от 10 до 20 млн. т нефти [9]. В первую очередь от этого страдают почвы.
Загрязнение почв нефтью - совершенно особый вид загрязнения, который приводит к глубокому изменению практически всех характеристик почвы, что обуславливает потерю плодородия и отторжению их из хозяйственного землепользования. Присутствие нефтепродуктов в почвах способствует нарушению экологического равновесия в почвенной системе, изменению морфологических и физико-химических характеристик почвенных горизонтов, нарушению соотношения между отдельными фракциями органического вещества почвы [6].
Нефтяное загрязнение подавляет микробиологические и биохимические процессы, вызывает изменение структуры биоценозов,активностиинаправлен-ности почвообразовательных процессов [3]. Причины
этого обусловлены сложным составом нефти и чаще всего её «залповым» поступлением в среду.
Г лобальныйхарактер неф тезагрязнения наземных экосистем выдвигает на первый план вопросы глубокого изучения функционирования их в таких условиях. Желательно не только знать какие загрязнители и по каким механизмам аккумулируются в компонентах окружающей среды, но и изучать и прогнозировать отклик экосистемы на антропогенное воздействие.
Изучению влияния нефтезагрязнения на свойства почвы посвящено много работ, но в имеющихся работах рассмотрены лишь некоторые аспекты этой проблемы, выполненные для почв Азербайджана и Башкирии [2, 4, 8].
Первый техногенный «удар» при загрязнении нефтью наземных экосистем наряду с растительным покровом принимают на себя верхние самые ценные, обогащенные органическим веществом, корнеобитаемые горизонты почвы. И как было отмечено, нефть и нефтепродукты оказывают сильное воздействие на её физико-химические и биологические свойства.
Целью настоящей работы является оценка влияния различных уровней загрязнения нефтью на свойства почвы.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ В качестве объекта исследования выбрана светло-серая лесная супесчаная почва - типичная почва лесостепной зоны.
Серые лесные почвы занимают значительные площади Пензенской области (34.7%) на севере и северо-востоке, в пределах которых разведаны и эксплуатируются три месторождения нефти (Верхозим-ское,КомаровскоеиАлексеевское)такжепроводятся поисково-разведочные работы на Труевской структуре. Хоть Пензенская область и не входит в число регионов России с высокоразвитой добывающей промышленностью.
В микроделяночном полевом опыте на коллекционном участке ПГСХА было изучено влияние загрязнения нефтью на агрохимические свойства почвы. Уровни загрязнения имитировали внесением сырой нефти из расчета 5, 10, 20 л на квадратный метр. Пло-
щадь делянки 0.25 м2 (делянки ограничены полиэтиленовой пленкой) расстояние между делянками 40 см, повторность пятикратная.
Почва опыта до закладки характеризовалась следующими показателями: рН сол - 4.9; Нг - 3.62 мг-экв./100 г почвы; S - 17.1 мг-экв./100 г почвы; содержание гумуса - 2.09%; Р2О5 - 55 мг/кг почвы; К2О - 68 мг/кг почвы.
Нефтепродукты благодаря высокой адсорбирующей способности почвы длительное время сохраняются в ней, изменяя при этом ее физико-химические свойства [5].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Изучение показало, чтов процессенефтезагряз -нения существенно изменяется реакция почвенной среды. С увеличением уровня загрязнения происходило снижение кислотности почвенной среды (рис. 1).
Ктцентрацнн ифтм в пн^ 1М1
Рис. 1. Влияние нефти на реакцию почвенной среды в зависимости от уровня загрязнения (1 - контроль, без загрязнения; 2-5 л/м2; 3-10 л/м2; 4-20 л/м2)
Гпирщицш іифш в пик. лМ1
Рис. 2. Влияние нефти на гидролитическую кислотность в зависимости от уровня загрязнения почвы (1 - контроль - без загрязнения, 2-5 л/м2, 3-10 л/м2, 4-20 л/м2)
ІГщці иціириї нефти в паше. лМ1
Рис. 3. Влияние нефти на сумму поглощенных оснований в зависимости от уровня загрязнения почвы (1 - контроль, без загрязнения; 2-5 л/м2; 3-10 л/м2; 4-20 л/м2)
Рис. 4. Влияние нефти на содержание органического углерода в зависимости от уровня загрязнения почвы (1 - контроль, без загрязнения; 2-5 л/м2; 3-10 л/м2; 4-20 л/м2)
25 2011
Коирпрор) |гфш 1ИИГ1Г.
Рис. 5. Влияние нефти на продуктивность зеленой массы клевера в зависимости от уровня загрязнения почвы (1 - контроль, без загрязнения; 2-5 л/м2; 3-10 л/м2; 4-20 л/м2)
Показатель рНкс| повышался с 4.9 в незагрязненной почве до 6.8 при уровне нефти 10 л/м2.
С повышением уровня загрязнения до 20 л/м2 происходилоподщелачиваниепочвы,резкоснижалась гидролитическая кислотность (рис. 2).
Также возрастала сумма поглощенных оснований (рис. 3) по сравнению с контролем.
Аналогичные изменения кислотных свойств почв отмечали и другие исследователи. Ф. Х. Хазиев, связывает уменьшение кислотности и появление щелочности с заменой ионов водорода в почвенном поглощающем комплексе (ППК) на ионы натрия [10]. Доля его в ППК на загрязненных нефтью почвах резко возрастает.
В результате нефтяного загрязнения впочве зна-чительновозрастаетобщеесодержаниеорганического углерода (Собщ), по сравнению с контролем (рис. 4).
Если в отсутствии загрязнения содержание общего углерода составляло 2.09%, то с повышением уровня загрязнения содержание его увеличивалось и достигало максимума 5.28% при 20 л/м2. В исследованиях Ю. И. Пиковского, Н. П. Солнцевой [6, 7] установлено, что при аварийных разливах нефти основное её количество аккумулируется в верхних горизонтах на глубине 0-20 см. Следовательно, можно заключить, что органогенные горизонты служат барьером на пути миграции токсинов нефти.
Вместе с тем продуктивность зеленой массы клевера в этих условиях резко снизилась (рис. 5).
Можно предположить, что загрязнение вызвало изменение во фракционно-групповом составе гумуса. Как указывает Е. А. Бочарникова, в составе гумуса загрязненных нефтью почв увеличивается доля гумина, и снижаются процессы минерализации органического вещества, что сказывается на азотном режиме почвы и в конечном итоге на продуктивности растений [1].
Изучение содержания минеральных форм азота впочве показало,чтоподдействиемнефтезагрязнения количество обменно-поглощенного аммония снижалось более, чем в два раза - с 2.7 мг/кг почвы контроля до 1.2 мг/кг при уровне загрязнения 20 л/м2 (рис. 6).
ІГнирщіщип нвфшвпрве.лШ1
Рис. 6. Влияние нефти на содержание минеральной формы азота ^^Н4+) в зависимости от уровня загрязнения почвы (1 - контроль, без загрязнения; 2-5 л/м2; 3-10 л/м2; 4-20 л/м2)
1 7 3 4
Кв^п]Ецвп^іваі^ій/
Рис. 7. Влияние нефти на содержание нитратной формы азота (N-N0^ в зависимости от уровня загрязнения почвы (1 - контроль, без загрязнения; 2-5 л/м2; 3-10 л/м2; 4-20 л/м2)
Содержание нитратной формы азота менялось иначе (рис. 7). При уровне загрязнения 5 л/м2 количество N-N03- возрастало на 37.5% по отношению к незагрязненной почве. При уровне 10 л/м2 отмечались лишь «следы», а при 20 л/м2 нитратная форма вообще не обнаруживалась.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В проведенном эксперименте установлено, что светло-серая лесная почва загрязненная нефтью характеризуется:
• возрастанием величины рН (снижением почвенной кислотности), повышением суммы поглощенных оснований с 17.1 до 20.3 мг-экв./100 г почвы, снижением значений гидролитической кислотности с 3.62 до 1.07 мг-экв./100 г почвы по сравнению с фоновым аналогом;
• значительнымвозрастаниемобщегосодержа-ния органического углерода с 2.09 до 5.28%.
В результате воздействия нефтяного загрязнения нарушается азотный режим почвы, подавляется процесс аммонификации и нитрификации, и как след-
ствие вызывает азотное голодание у растений, что обусловлено воздействием сырой нефти.
Общее содержание органического углерода, компонентами нефти, может служить показателем и индикатором нефтяного загрязнения при почвенно-агрохимических мониторинговых обследованиях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бочарникова Е.А. Влияние нефтяного загрязнения на свойства серо-бурых почв Апшерона и серых лесных почв Башкирии. М.: Наука, 1990. 160 с.
2. Габбасова И.М. Деградация и рекультивация почв Южного Приуралья.Автореф.дис... .докт.биол.наук. М.: Геос, 2001. 45 с.
3. КирееваН.А. Микробиологическиепроцессывнефте-загрязненных почвах. Уфа: БГУ, 1995. 172 с.
4. Киреева Н.М., Новоселова Е.И., Хазиев Ф.Х. Изменение свойств серой лесной почвы при загрязнении
нефтью и в процессе рекультивации // Башкирский Экологический Вестник. 1998. № 3. С. 3-7.
5. ОрловД.С.,БочарниковаЕ.А.,АмосоваЯ.М.Измене-ние физико-химических свойств почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами // Тез. докл. республиканского семинара. Рига, 1988. С. 128-130.
6. Пиковский Ю.И. Трансформация техногенных потоков нефти в почвенных экосистемах. М.: Наука, 1988. 122 с.
7. СолнцеваН.П.,СадовА.П.Закономерностимиграции нефти нефтепродуктов в почвах лесотундровых ландшафтов Западной Сибири // Почвоведение. 1998. № 8. С. 24-28.
8. Тишкина Е.М. Влияние нефтяного загрязнения на свойства серых лесных почв Предуралья и пути восстановления их плодородия. Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Воронеж, 1990. 23 с.
9. Хазиев Ф.Х., Фатхиев Ф.Ф. Изменение биохимических процессов в почвах при нефтяном загрязнении и активация разложения нефти // Агрохимия. 1981. № 10. С. 102-115.
