CC BY
73
ЭКОЛОГИЯ, РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК 630 * 114.5
В. П. Зволинский, Е. К. Батовская, А. Н. Бондаренко, В. Г. Головин
Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия
Астраханская область
ПОЧВЫ СЕВЕРНОГО ПРИКАСПИЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Почва играет роль «депо», куда различные загрязняющие вещества попадают в результате деятельности человека и переноса выбросов их природных и антропогенных источников. Она не обладает свойствами подвижности, характерными для других природных сред, и наиболее подвержена загрязнениям. Под влиянием нефтезагрязнения в почве происходят глубокие, а иногда и необратимые изменения морфологических, физических, физикохимических, микробиологических свойств, приводящие к потере продуктивности земель, а нередко и полной деградации ландшафтов.
Скорость разложения нефти в разных типах почв и регионов различается в 5 и более раз, восстановление первоначальной продуктивности растягивается от одного до 15 лет и более [1].
В почвах нефть и нефтепродукты вызывают глубокие, необратимые изменения морфологических, физических, физико-химических и микробиологических свойств почв, а при сильной и очень сильной степени загрязнения могут провоцировать существенные изменения почвенного профиля. Под влиянием нефти возможна деградация почв, определяемая совместным действием на нее компонентов самой нефти и нефтепродуктов, продуктов их физико-химической, ферментативной и микробиологической трансформации.
Будучи смесью различных по строению и свойствам компонентов, нефть разлагается очень медленно - процессы деструкции одних соединений ингибируются другими, при трансформации отдельных компонентов происходит образование трудноокисляемых форм и т. д. [2].
Содержание нефти в почве быстро снижается в первые три месяца, а в дальнейшем замедляется. Основные причины снижения содержания нефти: испарение легких фракций, минерализация нефти, физический вынос водными потоками, лимификация (превращение в нерастворимые в нейтральных органических растворителях продукты микробиологического метаболизма).
Глубина проникновения нефти и ее боковая миграция в различных типах почв зависят от механического состава почв и грунтов, водного ре-
жима почв, уровня грунтовых вод, уклона и расчлененности территории, объема разлитой нефти, сезона разлива, мощности и строения напочвенного растительного покрова и др. Так, в супесчаных и песчаных почвах, свойственных Астраханской области, глубина просачивания нефти превышает 1 м, а в суглинках и глинистых грунтах не достигает 50-70 см. При достижении нефтью уровня грунтовых вод дальнейшее ее просачивание прекращается.
Воздействиями нефти на окружающую среду в зимнее время (растительность, находящаяся в состоянии покоя и мерзлые почвы) наносится меньший вред. Лед способен захватывать нефть с поверхности воды в количестве до 25 % собственной массы и во время ледохода переносить нефтепродукты на большие расстояния, т. е. очищать районы загрязнения и загрязнять вторично гидросферу в районах таяния льда [3].
Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами сказывается на спектральной отражательной способности почв. Обволакивая почвенные частицы, нефть изменяет спектральные характеристики почв, снижает окислительно-восстановительный потенциал и емкость поглощения. Нейтральная и слабощелочная реакция нефти обусловливает подщелачивание почвенного раствора и увеличение рН.
В Прикаспийском научно-исследовательском институте аридного земледелия Российской академии сельскохозяйственных наук проведена оценка влияния нефтяного загрязнения на состояние разных типов почв. В экспериментальных исследованиях использовались следующие типы почвы, типичные для Северного Прикаспия, для севера Астраханской области: бурая, светло-каштановая, светло-каштановая солонцовая, луговая и пойменная. Для изучения влияния нефтяного загрязнения на состояние почв отобранные образцы просушивали до воздушно-сухого состояния, измельчали, просеивали через сито 1 мм и подготовленную почву помещали в лизиметрические сосуды размером 25х25х25 см. Исследования проводили в трехкратной повторности. Для каждого типа почвы один сосуд является контролем, в три остальные сосуда заливали нефтепродукты в различных дозах: 2,5; 5 и 10 л/м2. Для исследований нефть была отобрана в Долбанском месторождении Лиманского района Астраханской области.
Анализ физических свойств почвы был проведен по трем показателям: объемный вес, удельный вес твердой фазы почв и скважность. Результаты исследований позволяют сделать следующие выводы.
Для светло-каштановых, светло-каштановых солонцовых почв наблюдается снижение объемного веса на 11-16 % при дозе нефти 10 л/м2, при меньших дозах в этих почвах изменения незначительны. В бурых и луговых почвах объемный вес практически не изменяется.
Удельный вес твердой фазы в светло-каштановой солонцовой почве уменьшился на 9-13 %. Наибольшее уменьшение наблюдалось в пойменной, светло-каштановой и луговой почвах - на 25-38 %. Для бурой почвы уменьшение данного показателя менее значительно - на 8-14 %.
Изменение скважности: значительное увеличение скважности наблюдалось в светло-каштановой солонцовой почвах - на 27-47 %. Для ос-
тальных типов почв (пойменная, светло-каштановая, бурая и луговая) отмечалось уменьшение скважности от 15 до 55 %.
Анализ химических свойств почв проводили по следующим показателям: емкость катионного обмена (мг-экв/100 г), реакция среды (рН водн.), содержание гумуса. Определяли также гранулометрический состав почвы (%).
Анализ водной вытяжки проводили по следующим показателям: щелочность от бикарбонатов (мг-экв/100 % на воздушно-сухую почву), содержание хлоридов, сульфатов, кальция, магния, калия, натрия (мг-экв/100 % на воздушно-сухую почву), плотный остаток (%).
В пойменной и луговой почвах происходит снижение емкости катионного обмена при увеличении дозы нефти, в светло-каштановой, светлокаштановой солонцовой и бурой почвах существенное снижение данного показателя отмечается только при дозе нефти 10 л/м2.
Реакция среды на пойменной, бурой и луговой почвах не изменяется. На светло-каштановой, светло-каштановой и солонцовой почвах реакция среды незначительно смещается в сторону более щелочной (на 0,2-0,5 единицы), т. е. буферности данных почв не хватает для противостояния негативному действию нефти.
По содержанию анионов и катионов устойчивыми со временем являются светло-каштановая и пойменная почвы. Они хорошо справляются с нефтяной нагрузкой, но до определенной дозы нефти. Содержание многих катионов менялось только при дозе нефти 10 л/м2, а в случае со светло-каштановой почвой содержание катионов и анионов снижается при первой же дозе.
На гранулометрический состав почв нефтяное загрязнение заметного влияния не оказывает.
У всех исследованных почв отмечалось увеличение содержания углерода с увеличением дозы нефти и времени. Более значительное увеличение наблюдалось в пойменной (в 4,2 раза) и бурой (в 5 раз), для других почв этот показатель увеличился в 1,7-2,6 раза, что можно объяснить повышением микробиологической активности почв, т. к. при загрязнении почва обогащается микроорганизмами, способными разлагать углеводороды.
Исходя из результатов исследований, можно отметить, что изменению в той или иной степени подвергаются все физические и физикохимические свойства почв.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Почва, очистка населенных мест, бытовые и промышленные отходы. Ориентировочные допустимые концентрации (ОДК) нефти и нефтепродуктов в почвах. Федеральные санитарные правила и гигиенические нормативы - М., 1995.
2. Экологическая химия. Основы и концепция / Ф. Корте, М. Бахадир, В. Клайн, Я. П. Лай. - М.: Мир, 1997. - 396 с.
3. Экологические проблемы регионов России. - М., 1999.
Получено 17.10.2006
SOILS OF NORTHERN NEAR-CASPIAN TERRITORY UNDER THE INFLUENCE OF OIL POLLUTION
V. P. Zvolinsky, E. K. Batovskaja,
A. N. Bondarenko, V. G. Golovin
In the article the basic changes of physical and chemical properties of soils of the Astrakhan area are stated in accordance with the following characteristics: physical properties - volume weight, specific gravity of solid phase of soils, porosity; chemical properties -cation-exchange capacity, medium reaction, humus content. Grading of soil is also determined. It is shown that all physical and chemical properties of soils undergo some changes as a result of oil pollution.
