CC BY
29
УДК 632.122.2:631.43:535.6
ИЗМЕНЕНИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РЖАВОЗЕМОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Н.В. Матвеева, Д.Н. Липатов
Рассмотрено морфологическое строение ржавоземов легкосуглинистых глеева-тых на фоновой территории и участке разлива нефти на месторождении в северо-восточной части о. Сахалин. Выявлены корреляционные связи между содержанием суммы углеводородов нефти (УВН) в гор. AY и его цветовыми параметрами, измеренными в системах Манселла, RGB, Lab; предложены уравнения линейной регрессии. Описаны техногенные признаки в верхних горизонтах ржавоземов при различном уровне нефтяного загрязнения.
Ключевые слова: нефтяное загрязнение, почвенный профиль, цвет почв, экологический мониторинг.
Введение
Нефтяное загрязнение приводит к деградацион-ным изменениям биологических, физических, химических свойств почв. Характерной особенностью загрязнения является его выраженное воздействие на морфологические признаки почв. При этом наиболее отчетливо изменяются цветовые характеристики почвенных горизонтов. Под влиянием нефти в почвах отмечается нарастание более темных — черных, серо- и темно-коричневых — цветовых тонов [1, 17—19]. Накопление углеводородов нефти ухудшает структуру почв, приводит к склеиванию агрегатов, может усиливать кутанообразова-ние [16, 20]. При просачивании нефти наблюдается резкая фрагментарность изменений морфологических признаков, характера границ между почвенными горизонтами: возникает волнистость, язы-коватость, при сильном загрязнении — размытость границ [1,4]. Уровни содержания УВН, при которых происходят изменения морфологических показателей, для многих типов почв не определены.
При исследовании нефтезагрязненных почв фиксируются дополнительные морфологические признаки: маслянистость, иризация, гидрофобность почвенных агрегатов, формирование техногенных включений и новообразований, таких как корки, потеки, пленки, конкреции. На участках разливов сырой нефти в верхней части почвенного профиля может формироваться плотный битуминизирован-ный слой, а на самой поверхности почвы — буро-черные смолисто-асфальтеновые корочки [2, 8]. Маслянистая пленка, фиксируемая на поверхности почвенного ножа, показывает глубину просачивания УВН по профилю почв [20]. Для первых этапов загрязнения характерны признаки иризации почвенных горизонтов за счет серебристо-радужной нефтяной пленки [19]. В почвах, загрязненных сточными нефтесодержащими водами, отмечается образование битуминозных, органо-минераль-
ных, а также органо-железистых и железистых пленок, натеков, стяжений [4, 18]. При нефтезагряз-нении тундровых почв наблюдается трансформация их микростроения: обволакивание черными пленками поверхности агрегатов и растительных остатков, появление черных пятен загрязнителя на стенках трещин, черного ореола в глеевых горизонтах [15]. Установление техногенных морфологических признаков в почвенных горизонтах при различных уровнях содержания УВН имеет большое значение для диагностики почв, подвергшихся загрязнению.
На нефтедобывающих территориях вследствие нарушения почвенного режима, воздействия нефти и минерализованных промысловых вод могут развиваться процессы техногенного оглеения, а также засоления и осолонцевания [5, 12, 18], что ведет к трансформации строения почв. В условиях нефтяного загрязнения морфологические признаки естественных профилей почв в значительной степени стираются. Существуют более тонкие различия морфологии загрязненных почв в зависимости от их исходных генетических особенностей [19]. Зональные типы могут сменяться техногенными трансформированными почвами и хемоземами [4, 17, 18]. Описание морфологического строения их профилей необходимо для выявления факторов техно-педогенеза в исследуемом регионе.
При проведении производственного экологического мониторинга на территории нефтепромыслов, в зоне влияния нефтепроводов, нефтеперерабатывающих заводов, нефтехранилищ выполняется контроль за загрязнением почв. Обследование участков импактного загрязнения нефтью и нефтепродуктами включает заложение разрезов с описанием морфологических свойств почв [3]. Цель изучения таких разрезов — определить глубину просачивания нефти, наличие внутрипочвенных потоков, характер трансформации почвенного про-
филя. В ходе рекогносцировочных маршрутных исследований на основе визуального обследования верхних горизонтов почв могут выявляться и окон-туриваться загрязненные земли, устанавливаться и уточняться конфигурация и размеры нефтяных разливов [9, 13]. Поэтому определение морфологических показателей почв на фоновых и нефтезаг-рязненных территориях является актуальной производственной задачей.
Объекты и методы исследования
Исследования проводили в Ногликском р-не о. Сахалин, на территории нефтяного месторождения Катангли. Катанглийская нефть относится к малосернистым, малопарафиновым (<1%), но высокосмолистым (до 14,9%), с выходом светлых фракций (200° - 1,2-5,6%, 350° - 30,9-55,6%) и высоким содержанием нафтеновых и ароматических углеводородов [6].
На северо-востоке о. Сахалин, в зоне средней и северной тайги, широкое распространение наряду с подзолистыми имеют так называемые буро-таежные почвы, которые в соответствии с новой «Классификацией и диагностикой почв России» [11] относятся к буроземам и ржавоземам [7, 10]. Ржа-воземы формируются на хорошо дренируемых поч-вообразующих породах, имеют легкий гранулометрический состав, в их профиле под гумусовым горизонтом выделяется железисто-метаморфический горизонт.
В качестве объекта исследования выбран участок свежего разлива нефти вблизи внутрипромыс-лового трубопровода, срок загрязнения - несколько месяцев. Этот участок расположен в средней части склона крутизной 10—15° северо-западной экспозиции. Растительный покров представлен лиственничником злаково-лишайниково-кустарничковым, почва — нефтезагрязненный ржавозем глееватый легкосуглинистый.
Исследования проводили по трем почвенным разрезам и на одной площадке. Разрез 1 фонового ржавозема заложен за пределами территории месторождения, на склоновом участке в лиственничнике кустарничково-злаковом. На участке нефтяного разлива заложены разрезы 2 и 3. Проводили морфологическое описание профилей и отбор проб из почвенных горизонтов. На площадке (£ = 0,25 га), находящейся на месте нефтяного разлива, производили опробование по случайной схеме в 16 точках, в которых отбирали почвенные образцы из поверхностного слоя 1-10 см.
В отобранных пробах почв измеряли содержание суммы УВН методом инфракрасной спектрометрии в соответствии с ПНДФ 16.1:2.2.22-98. Морфологические показатели почв определяли в ходе полевых и лабораторных исследований. Визуально
фиксировали наличие уплотненных битуминизи-рованных корок на поверхности почвы и маслянистость почвенной массы, отбирали техногенные агрегаты. В высушенных пробах определяли цветовые характеристики с помощью шкалы Ман-селла. Кроме того, проведено фотографирование в режиме макросъемки поверхности каждой пробы в стандартном насыпанном состоянии в одинаковых условиях освещения и экспозиции, что позволяет их сравнивать. Фотографии обработаны в программе Photoshop с целью измерения цвета в системах RGB и Lab.
Результаты и их обсуждение
Для оценки регионального фонового уровня содержания УВН был исследован почвенный профиль ржавозема за пределами территории месторождения — разр. 1. Распределение суммы УВН в этом профиле характеризуется максимумом в верхнем гор. AY — 126 мг/кг (рис. 1), что не превышает 500 мг/кг, соответствуя фоновому уровню для нефтедобывающих регионов [14]. Вниз по профилю сумма УВН резко снижается до 20—40 мг/кг.
На участке нефтяного разлива ржавоземы имели разный уровень загрязнения УВН: разр. 2 — <30 000, разр. 3 — >50 000 мг/кг. В обоих разрезах наблюдается сходное распределение УВН по профилю, но уровень загрязнения горизонтов разр. 2 в 5—7 раз ниже (рис. 1), так как он находится в периферийной зоне нефтяного разлива.
В профиле разр. 3 максимальный уровень загрязнения (115 623 мг/кг) отмечен в верхнем горизонте. Наибольшее содержание УВН обнаружено на поверхности, что обусловлено разливом нефти при аварии на надземном трубопроводе. Вниз
Рис. 1. Распределение содержания суммы УВН в профилях ржавоземов: 1 — разр. 1 (фоновый), 2 — разр. 2, 3 — разр. 3
Таблица 1
Морфологическое строение профиля ржавозема на фоновом участке (разр. 1)
Горизонт, глубина, см Морфологические признаки
О 0—5 лесная подстилка, состоящая из опада хвойных и лиственных деревьев и травянистой растительности разной степени разложения, включения угольков; свежая, густо переплетена корнями травянистых растений, в нижней части корни деревьев диаметром до 1—1,5 см; цвет горизонта — желто-серый, по шкале Манселла — 2,5Y3/1; переход в следующий горизонт ясный, граница волнистая
AY 5—20 свежий, рыхлый, легкосуглинистый, слабовыраженная мелкокомковатая структура, густо переплетен корнями, встречаются угольки; цвет горизонта — серый, по шкале Манселла — 7,5YR4/1, в нижней части неоднороден по цвету, имеются светло-серые и буро-коричневые пятна; переход в следующий горизонт заметный, граница языковато-волнистая
ВБМ 20—35 свежий, плотноватый, легкосуглинистый, слабовыраженная призмовидно-комковатая структура, обилие мелких корней; цвет горизонта — ржаво-охристо-бурый, по шкале Манселла — 10YR7/6; переход в следующий горизонт заметный, граница волнистая
В2f 35—55 свежий, плотноватый, плотнее, чем нижележащий горизонт, супесчаный, слабовыраженная призмовидно-мелкоглыбистая структура, встречаются корни; цвет горизонта — желто-бурый, по шкале Манселла — 2,5Y7/4; переход в следующий горизонт заметный, граница волнистая
Сfg 55—90 свежий, плотноватый, супесчаный, непрочная слабовыраженная мелкоглыбистая структура, встречаются ржаво- и темно-бурые конкреции, редкая галька; цвет горизонта — светло-желто-бурый, по шкале Манселла — 10YR6/4; переход в следующий горизонт ясный, граница волнистая
Сg 90—120 свежий, рыхлый, супесчаный, слабовыраженная мелкоглыбистая структура, встречаются коричнево-бурые конкреции; горизонт неоднородный по цвету: выделяются как бурые и ржаво-бурые прослои, так и сизые прослои и пятна оглеения, по шкале Манселла — 10YR6/4
Примечание. Название почвы — ржавозем легкосуглинистый глееватый.
по профилю содержание УВН уменьшается, но затем увеличивается в гор. В2Г по сравнению с вышележащим гор. BFM (рис. 1). В профиле разр. 2 снижение содержания загрязнителя в верхнем горизонте и относительное увеличение в нижележащем гор. ВFM связано с более активным разрушением УВН на поверхности почвы под влиянием абиотических факторов и микроорганизмов.
В почвах с промывным водным режимом, к которым следует отнести ржавоземы, происходит равномерная миграция УВН вниз по профилю с возможным накоплением на сорбционных барьерах [14]. При этом для верхних горизонтов силь-нозагрязненных почв характерно фронтальное просачивание нефти, которая полностью насыщает почвенную массу. Проникновение УВН в более глубокие слои почвы происходит преимущественно по трещинам и другим каналам миграции. В ходе вертикального передвижения нефти по почвенному профилю может наблюдаться ее фракционирование: в верхнем гумусовом горизонте сорбируются высокомолекулярные соединения, смолисто-ас-фальтеновые вещества, ароматические углеводороды; в нижние горизонты более активно проникают низкомолекулярные компоненты, имеющие высокую растворимость в воде и диффузионную способность [14, 18]. Эти закономерности вертикальной миграции УВН оказывают влияние на характер изменения морфологических признаков в исследованных почвенных профилях.
Профиль ржавозема разр. 1 на фоновом участке имеет следующее морфологическое строение: O—AY—BFM—B2f—Cfg—Cg (табл. 1). Ниже се-рогумусового гор. AY мощностью 15 см залегает железисто-метаморфический гор. BFM. Верхние горизонты имеют легкосуглинистый, нижние — супесчаный гранулометрический состав, что обеспечивает хорошую дренированность этой почвы. Вследствие выклинивания почвенно-грунтовых вод на склонах в нижних горизонтах ржавоземов отмечены признаки оглеения, поэтому они были отнесены к подтипу глееватых [11].
Сохранившиеся на территории месторождения лиственничники испытывают мощный техногенный прессинг, поэтому природное строение ржавоземов в этих биогеоценозах подверглось значительной трансформации. Механические нарушения почвенных горизонтов в разрезах отсутствуют. Однако такие признаки, как фрагментарность и деструктивный характер лесной подстилки, сла-бовыраженная структура и пылеватость гор.AY, сформировались под влиянием техногенных факторов (табл. 2 и 3).
Вследствие нефтяного загрязнения ржавоземов произошли кардинальные изменения их морфологических показателей. Наиболее характерны — изменения цвета горизонтов, а также появление признака маслянистости в нефтезагрязненной почвенной массе. Хемогенная трансформация наиболее отчетливо прослеживается в верхних горизонтах ржавозема, описанного в разр. 3, где уровень
Таблица 2
Морфологическое строение профиля ржавозема на участке нефтяного разлива с уровнем загрязнения УВН 5000—30 000 мг/кг (разр. 2)
Горизонт, глубина, см Морфологические признаки
O 0—1 подстилка маломощная, фрагментарная, представлена плохоразложившимися растительными остатками хвои, коры; влажноватая, много корней; цвет горизонта — буро-серый; переход в следующий горизонт заметный, граница ровная
АY 1—13 свежий пылеватый легкий суглинок, бесструктурный, включает большое количество плохоразложившихся хвои, коры, корней растений; цвет горизонта — серый, по шкале Манселла — 2,5Y5/3; переход в следующий горизонт заметный, граница ровная
ВFM 13—21 свежий легкий суглинок, непрочная мелкокомковатая структура, встречаются корни; отмечена редкая мелкая галька (< 1 см), темные органо-железистые потеки на поверхности агрегатов; цвет горизонта — светло-бурый, по шкале Манселла — 10YR6/4; переход в следующий горизонт заметный, граница волнистая
В2f 21—45 влажноватый средний суглинок, комковато-ореховатая структура, встречаются мелкие корни; отмечены орга-но-железистые пленки по граням структурных отдельностей; цвет горизонта — желто-бурый, по шкале Манселла — 2,5Y7/4; переход в следующий горизонт ясный, граница волнистая
В3f 45—69 влажноватый средний суглинок, непрочная мелкоглыбисто-ореховатая структура, встречаются единичные мелкие корни; цвет горизонта — серо-бурый с желтоватым оттенком, по шкале Манселла — 2,5Y7/3; переход в следующий горизонт заметный, граница волнистая
Cfg > 69 влажный средний суглинок, тяжелее предыдущего, творожистая структура, встречаются единичные корни; отмечены ржаво-охристые примазки, конкреции (<2—3 см), сизоватые пятна оглеения вдоль трещин и корней; цвет горизонта — грязно-бурый с сизыми и ржаво-охристыми пятнами, по шкале Манселла — 2,5Y8/3
Примечание. Название почвы — ржавозем легкосуглинистый глееватый (нефтезагрязненный).
Таблица 3
Морфологическое строение профиля ржавозема на участке нефтяного разлива с уровнем загрязнения УВН 50 000—115 000 мг/кг (разр. 3)
Горизонт, глубина, см Морфологические признаки
OPiг0—1 маломощная подстилка, фрагментарная, представлена плохоразложившимися растительными остатками хвои, коры, пирогенезированная, с многочисленными угольками; влажноватая, много корней; цвет горизонта — темно-буро-серый; отмечается маслянистость растительных остатков; переход в следующий горизонт ясный, граница ровная
AY 1—13 влажноватый легкий суглинок, непрочная комковато-порошистая структура, включения угольков, много корней; на поверхности отмечается уплотненная битуминизированная корка; цвет горизонта — темно-бурый, почти черный, с характерным маслянистым блеском (под влиянием нефтяного загрязнения), по шкале Ман-селла — 5YR2/1; переход в следующий горизонт ясный, граница волнистая
BFM 13—23 влажноватый легкий суглинок, непрочная комковатая структура, единичные мелкие корни; отмечены орга-но-минеральные натеки техногенного происхождения по граням структурных отдельностей; цвет горизонта — черно-бурый (под влиянием нефтяного загрязнения), по шкале Манселла — 7,5ТЯ2,5/2; переход в следующий горизонт постепенный, граница волнистая
В2f23—35 влажноватый легкий суглинок, комковато-ореховатая структура, мелкие корни растений; цвет горизонта — коричнево-бурый, светлее предыдущего, по шкале Манселла — 7,5YR3/3; переход в следующий горизонт заметный, граница волнистая
В3f 35—53 влажноватый легкий суглинок, мелкокомковато-ореховатая структура, единичные крупные и мелкие корни; отмечены ржавые пятна и железистые потеки; цвет горизонта — светло-коричнево-бурый, светлее предыдущего, по шкале Манселла — 10ТЯ4/4; переход в следующий горизонт заметный, граница волнистая
Сfg 53—71 влажный легкий суглинок, непрочная мелкоглыбисто-ореховатая структура, единичные мелкие корни; цвет горизонта — серовато-бурый с желтоватым оттенком и коричневыми пятнами, светлее предыдущего, по шкале Манселла — 2,5Y6/4; переход в следующий горизонт постепенный, граница волнистая
Сg > 71 см влажный опесчаненный легкий суглинок, слабовыраженная мелкоглыбистая структура; цвет горизонта — желтовато-серый, светлее предыдущего, по шкале Манселла — 2,5Y7/4
Примечание. Название почвы — химически преобразованный ржавозем легкосуглинистый глееватый (нефтеза-грязненный).
загрязнения УВН составлял более 50 000 мг/кг. Вместо серого цвета, характерного для фоновых почв, гор. АУ в химически преобразованном ржа-воземе становится темно-бурым, почти черным, с характерным маслянистым блеском почвенной массы (табл. 3).
Горизонт BFM в ржавоземе на фоновом участке обладает ржаво-охристо-бурым цветом. В неф-тезагрязненных ржавоземах ржавые и охристые тона почти не проявляются. В химически преобразованном ржавоземе разр. 3 гор. BFM описан как черно-бурый, что связано с прокрашиванием почвенной массы темными компонентами нефти. Темный цвет нефтезагрязненных горизонтов в существенной мере определяют смолисто-асфаль-теновые вещества. Легкие фракции нефти почти бесцветны. В менее загрязненном разр. 2 гор. BFM имеет светло-бурый цвет (табл. 2), что может быть связано с фракционированием нефтепродуктов при их просачивании, которое способно приводить к появлению желто-палевых тонов в почвенных горизонтах [20].
Горизонт В2Г в ржавоземе на фоновом участке имеет желто-бурый цвет, тогда как в нефтезаг-рязненном профиле (разр. 3) он коричнево-бурый вследствие прокраски компонентами нефти. Горизонт В3Г, в котором содержание УВН составило 49 435 мг/кг, характеризуется светло-коричево-бу-рым цветом (табл. 3). Для профиля, описанного в разр. 3, в гор. СГ£ на общем желто-буром фоне наблюдаются отдельные коричневатые пятна, образовавшиеся в результате просачивания нефтеугле-водородов в почвенную толщу. В нижележащем гор. С£ содержание УВН менее 20 000 мг/кг, отчетливых изменений морфологических признаков,
связанных с нефтяным загрязнением, не прослеживается. Таким образом, для сильнозагрязненного ржавозема (разр. 3) вниз по почвенному профилю отмечается ослабление темно-бурых тонов, что связано с уменьшением количества УВН, сорбцией наиболее темноокрашенных смолисто-асфальте-новых веществ и высокомолекулярных компонентов нефти в верхних гор. AY и BFM.
Для нефтезагрязненных почвенных проб, отобранных в разрезах и на площадке нефтяного разлива, получены категориальные и количественные оценки по трем системам измерения цвета: Ман-селла, RGB и Lab. Для изучения взаимосвязи между уровнем загрязнения УВН и цветовыми показателями ржавоземов проводили корреляционный и регрессионный анализы. Вычисляли коэффициент корреляции Спирмена. Распределение содержания УВН, а также оценок по системам RGB и Lab в гор. AY на исследованной площадке удовлетворяло нормальному закону, что позволило построить для них уравнения линейной регрессии (табл. 4). Цветовые параметры в системе Мансел-ла относятся к категориальным, регрессионный анализ для них не проводили. Размах варьирования содержания суммы УВН составлял от 3000 до 130 000 мг/кг, что позволило использовать полученные уравнения регрессии в широком диапазоне, но только для гор. AY ржавоземов и в условиях загрязнения сахалинской нефтью. Диапазоны варьирования цветовых характеристик соответствовали значениям, характерным для гор. AY ржавоземов в природных условиях, но были смещены вследствие его прокраски нефтью.
При увеличении содержания УВН в серогуму-совом горизонте ржавоземов зафиксировано из-
Таблица 4
Коэффициенты корреляции Спирмена между содержанием суммы УВН (мг/кг) и цветовыми характеристиками в гор. AY ржавоземов и уравнения линейной регрессии
Система измерения цвета Параметры Диапазон изменений RS Уравнение линейной регрессии R 2
Манселл цветовой тон 5YR—2,5Y -0,60*
светлота 2—6 -0,67**
насыщенность 1—4 -0,64**
RGB R 43—190 -0,86*** R = 172 - 0,0010-УВН 0,62***
G 36—151 -0,86*** G = 131 - 0,0008 - УВН 0,62***
B 32—91 -0,78*** B = 72 - 0,0004-УВН 0,49**
Lab L 12—61 -0,91*** L = 55 - 0,0004 • УВН 0,64***
a 0—14 -0,35
b 4—42 -0,87*** b = 40 - 0,0003 • УВН 0,64***
Примечание. Уровень значимости коэффициентов корреляции Спирмена (Я5) и коэффициентов детерминации (Я2): * — 0,05; ** — 0,01; *** — 0,001.
Рис.2.Диапазон варьирования содержания суммы УВН, соответствующий отсутствию и появлению техногенных морфологических признаков в гор. ЛУ ржавоземов: а — корка на поверхности почвы, б — маслянистость почвенной массы; 1 — максимум, 2 — среднее, 3 — минимум
менение цветовых тонов от 2,5Y и 10YR до 7,5YR и 5YR по шкале Манселла. В нефтезагрязненных горизонтах происходит снижение параметров светлоты и насыщенности цвета по шкале Манселла. Эта тенденция отмечается по профилям ржавоземов (табл.1—3) и на основе значимых отрица-тельныхкоэффициентов корреляции, полученных при площадном опробовании гор. AY на участке нефтяного разлива (табл. 4). К замутнению окраски почвы при увеличении содержания УВН могут приводить нефтяные пленки на поверхности почвенных агрегатов.
Значимая отрицательная корреляция отмечена между содержанием УВН в почве и параметрами R-, G- и B-компонент цвета в системе RGB. Сходные результаты корреляционного анализа получены для параметров цвета в системе Lab. Наиболее тесная отрицательная скоррелированность уровня загрязнения УВН отмечается с L-величи-ной, тогда как с а-величиной связь оказалась незначимой (табл.4). Однонаправленные корреляционные связи, выявленные между содержанием УВН и всеми цветовыми параметрами, объясняются тем, что рассмотренные системы оценки цвета связаны между собой. Воздействие загрязнения нефтью в исследованной почве было схожим по различным составляющим цвета. Полученные уравнения линейной регрессии отражают влияние нефтяного загрязнения на снижение яркости цветовых тонов в гор. AY ржавозема.
Отдельно следует рассмотреть техногенные признаки, отмеченные в профилях нефтезагрязнен-ных ржавоземов и не характерные для природных почв. Маслянистость почвенной массы, битумини-зированная корка на поверхности почвы под фрагментарной подстилкой, органо-минеральные натеки техногенного происхождения — эти признаки выражены в профиле разр. 3 при уровне загрязнения УВН >50 000 мг/кг (табл.3). Ухудшение структуры почвенной массы в верхних горизонтах, ее глыбистость в нижних горизонтах также могут
в значительной степени формироваться вследствие загрязнения и последующей хемогенной трансформации ржавоземов.
Определение диапазонов загрязнения УВН, при которых проявляются техногенные признаки в морфологическом строении ржавоземов, проводили на основе результатов площадного опробования. Эти данные получены для почвенных проб из верхнего 10-сантиметрового слоя гор. ЛУ. Такой признак, как битуминизированная корка в поверхностном слое почвы, зафиксирован при уровне загрязнения УВН > 60 000 мг/кг (рис. 2, а). Цвет этого техногенного образования темно-бурый. Поверхностный слой гор. ЛУ становится более плотным. Такая корка формируется на участках разливов нефти преимущественно за счет смолисто-асфаль-теновых веществ. В точках с уровнем загрязнения от 3000 до 60 000 мг/кг битуминизированная корка на поверхности гор. ЛУ была не выражена.
Маслянистость почвенной массы в гор. ЛУ проявлялась для визуального определения при уровне загрязнения УВН > 35 000 мг/кг (рис. 2, б), при меньшем загрязнении этот признак не отчетлив. В некоторых сильнозагрязненных почвенных пробах можно отметить маслянистый блеск, в других маслянистость почвенной массы была без блеска. Степень выраженности маслянистости зависит не только от уровня загрязнения и состава нефти, но и от влажности и других свойств почв.
В ходе изучения нефтезагрязненных почвенных горизонтов в них зафиксированы техногенные микроагрегаты — уплотненные, темно-бурого цвета, округло-кубовидной и мелкоглыбистой формы. Маслянистость, «обмыленность» их граней являются хемогенными признаками, отражающими увеличение гидрофобности загрязненных почвенных частиц. Ихформирование, по-видимому, связано не только с воздействием нефти, но и с другими факторами технопедогенеза. На промышленных площадках в условиях нефтяного загрязнения такие
техногенные агрегаты могут составлять почти 40% объема почвенных горизонтов.
Проведенные исследования показывают, что определение морфологических признаков техно-генно-трансформированных почв является достаточно информативным полевым методом и может использоваться в качестве рекогносцировочного при проведении экологического контроля и реабилитационных работ на загрязненных промышленных территориях.
Выводы
• В условиях нефтяного загрязнения происходит хемогенная трансформация ржавоземов, сопровождающаяся изменением многих морфологических показателей: строения почвенного профиля, цвета горизонтов, структуры почвы, характера новообразований и включений.
• Под воздействием высоких концентраций нефтеуглеводородов в почвенной массе возникают
специфические признаки: темно-бурая и темно-коричневая прокраска горизонтов, битуминизиро-ванная корка на поверхности, маслянистый блеск, органо-минеральные натеки по граням структурных отдельностей, формирование техногенных почвенных агрегатов. Битуминизированная корка на поверхности зафиксирована при уровне загрязнения УВН > 60 000 мг/кг, маслянистость почвенной массы гор. AY — при > 35 000 мг/кг.
• При нефтяном загрязнении в почвенном профиле ржавозема начинают преобладать цветовые тона 7,5YR и 5YR по шкале Манселла. С увеличением содержания УВН отмечается снижение светлоты и насыщенности цвета почвенных горизонтов по шкале Манселла.
• Цветовые параметры гор. AY ржавоземов значимо коррелируют с уровнем содержания УВН. При нарастании нефтяного загрязнения снижаются все цветовые показатели в системах RGB и Lab, что указывает на уменьшение яркости цветовых тонов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Андреева Т.А. Интегральная оценка воздействия нефтяного загрязнения на параметры химического и биологического состояния почв таежной зоны Западной Сибири: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Томск, 2005.
2. Бондаренко А.Н. Оценка нефтяного загрязнения почв аридных территорий (на примере Астраханской области): Автореф. дис. ... канд. геогр. наук. Астрахань, 2008.
3. Временные методические рекомендации по контролю загрязнения почв. Ч. II / Под ред. С.Г. Малахова. М., 1984.
4. Герасимова М.И., Строганова М.Н., Можаро-ва Н.В., Прокофьева Т.В. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация. Смоленск, 2003.
5. Давыдова И.Ю. Глеегенез, деградация, экологическая оценка и ремедиация почв в районах нефтяной промышленности: Автореф. дис. ... докт. биол. наук. М., 2005.
6. Дриацкая З.В., Мхчиян М.А., Жмыхова Н.М. и др. Нефти СССР. Т. 4. М., 1974.
7. Жарикова Е.А. Проблемы классификации некоторых таежных почв Приамурья и Сахалина // Агро-х1м1я 1 грунтознавство. 2008. Вып. 69.
8. Зубайдуллин А.А. К вопросу рекультивации неф-тезагрязненных земель на верховых болотах // Биологические ресурсы и природопользование. Нижневартовск, 1998. Вып. 2.
9. Инструкция по контролю за состоянием почв на объектах предприятий Миннефтепрома. РД 39-0147098-015-90. 1990.
10. Караваева Н.А., Прокопчук В.Ф. Формирование почв с бурым профилем на севере Приамурья и Сахалина // Почвоведение. 2004. № 9.
11. Классификация и диагностика почв России. Смоленск, 2004.
12. Леднев А.В. Изменение свойств дерново-подзолистых суглинистых почв под действием загрязнения продуктами нефтедобычи и приемы их рекультивации: Автореф. дис. ... докт. с.-х. наук. Ижевск, 2008.
13. Методические рекомендации по выявлению деградированных и загрязненных земель (утв. Роскомземом 28.12.1994, Минсельхозпродом РФ 26.01.1995, Минприроды РФ 15.01.1995).
14. Пиковский Ю.И. Природные и техногенные потоки углеводородов в окружающей среде. М., 1993.
15. Русанова Г.В. Под микроскопом почва, загрязненная нефтью // Наука в России. 2009. № 2.
16. Садовникова Л.К., Орлов Д.С., Лозановская И.Н. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении. М., 2006.
17. Середина В.П. Оценка техногенного воздействия нефти на свойства почв Западной Сибири // Изв. Томск. политехн. ун-та. 2003. № 2.
18. Солнцева Н.П. Добыча нефти и геохимия природных ландшафтов. М., 1998.
19. Солнцева Н.П, Никифорова Е.М. Региональный геохимический анализ загрязнения почв нефтью (на примере Пермского Прикамья) // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М., 1988.
20. Трофимов С.Я., Розанова М.С. Изменение свойств почв под влиянием нефтяного загрязнения // Деградация и охрана почв. М., 2002.
Поступила в редакцию 11.02.2015
THE CHANGE OF THE MORPHOLOGICAL PROPERTIES
OF THE RZHAVOZEMS UNDER THE INFLUENCE OF OIL CONTAMINATION
N.V. Matveeva, D.N. Lipatov
The morphological structure of sandy loam gleyic rzhavozems in the background territory and a site of oil spill on a field in the northeast part of Sakhalin Island is considered. Correlations between the content of the total petroleum hydrocarbon (TPH) in the horizon AY and its color parameters measured in systems Munsell, RGB, Lab are revealed; the linear regression equation are offered. Technogenic signs in the top horizons of rzhavozems at various levels of oil contamination are described.
Key words: oil contamination, soil profile, color of soils, environmental monitoring.
Сведения об авторах
Матвеева Наталья Владимировна, мл. науч. сотр. отдела химии и физико-химии почв ГНУ «Почвенный институт имени В.В. Докучаева». E-mail: [email protected]. Липатов Денис Николаевич, канд. биол. наук, ст. препод. каф. радиоэкологии и экоток-сикологии ф-та почвоведения МГУ имени М.В.Ломоносова. Тел.: 8(495)939-50-09; e-mail: [email protected].
