CC BY
70
УДК 597.G/.5 + 615.9
Д. В. Зейферт (д.б.н., проф.), Л. М. Гамерова (студ.)
Сравнительная оценка токсичности нефтей различных месторождений
Филиал Уфимского государственного нефтяного технического университета в г. Стерлитамак, кафедра экологии и рационального природопользования 453118, г. Стерлитамак, пр. Октября, 2; тел. (3473) 291130, e-mail: [email protected]
D. V. Zeifert, L. M. Gamerova
Comparative evaluation of the toxicity of oils from different deposits
Branch of the Ufa State Petroleum Technological University in Sterlitamak
2, Oktyabrya pr, 453118, Sterlitamak, Russia; ph. (3473) 291130, e-mail: [email protected]
Проведено определение фитотоксичности нефтей Самотлорского, Уршакского и Южно-Вве-деновского месторождений. В качестве тест-объекта был использован кресс-салат (Lepidium sativum). Представленные результаты показали сходное изменение токсичности нефтей при изменении их концентрации в почве для Само-тлорского и Уршакского месторождений и ингибирование роста проростков для нефти Южно-Введеновского месторождения. Делается заключение о нецелесообразности разработки единого показателя токсичности нефти и необходимости определять данный показатель для нефти из каждого месторождения.
Ключевые слова: кресс-салат; нефть; токсичность; фитотестирование.
В настоящее время негативный эффект нефтедобычи и транспортировки нефти проявляется в масштабном загрязнении окружающей среды 1. Анализу такого воздействия на почвы посвящено большое количество публикаций, касающихся не только самого действия загрязнения, но и оценки эффективности мероприятий по ремедиации почв на загрязненных территориях 2-14. Отметим, что нефть разных месторождений может различаться по химическому составу и, соответственно, по степени токсичности 15,16. Основой для подобных оценок является определение токсичности нефтей различного происхождения. Количественная оценка токсичности нефтей основана на анализе зависимости между содержанием нефти в почве и показателями ее плодородия. 4,6,16-26. Одним из подходов к такой оценке является лабораторный эксперимент.
Дата поступления 25.11.12
The level of phytotoxicity of oils in Samatlor, Urshak and Yuzhno-Vvedenovsk deposits has been estimated. As a test-object garden cress (Lepidium sativum) was used. The presented results showed identical change toxicity of oil when you change the concentration in the soil in Samatlor and Urshak deposits and inhibition of growth of the seedlings for the oil in Yuzhno-Vvedenovsk deposits. The conclusion about expediency to formulate a single index of oil toxic level as well as about the necessity to estimate the index for each deposit is done.
Key words: garden cress; oil; toxicity; phytotesting.
Материалы и методы исследования
Для определения влияния нефти на почву использован метод фитотестирования с применением кресс-салата (Lepidium sativum). В лабораторных условиях в августе 2012 г. пробы почвы помещали в пластиковые контейнеры и добавляли в них нефть в концентрации 1—10 % от веса почвы. В экспериментах использовали почву для комнатных растений, расфасованную в пакеты по 5 кг. В контейнер помещалось 15 семян, каждая концентрация определялась в трех повторностях, продолжительность опыта составила 7 дней. Использованы следующие параметры кресс-салата: всхожесть, %; средняя длина надземной части проростков, мм; средняя длина подземной части проростков, мм; общая средняя длина проростков, мм; средний сухой вес проростков, мг. Показано, что при добавлении нефти в концентрации
Box & Whisker Plot
VS_1 VS_4 VS_6 VS_8 VS_10
VS_3 VS_5 VS_7 VS_9 CONT
~l~ ±Std. Dev. I—I ±Std. Err. □ Mean
65
55
45
35
25
15
5
0.0625—2 % от веса почвы достоверная зависимость между концентрацией нефти и анализируемыми параметрами не проявлялась 21. Статистическую обработку данных проводили с использованием стандартных методов по программе «Statistica—5.0 for Windows». Оценку значимости различий среднеарифметических значений проводили с использованием t-критерия Стьюдента.
Результаты и их обсуждение
Всхожесть. Получены следующие результаты (рис. 1—3). В диапазоне всхожести 1—4 % корреляция со всеми анализируемыми параметрами отсутствует. Всхожесть при 3% достоверно отличается от таковой при концентрации 7% и 10%. Всхожесть при 5% достоверно отличается от всхожести при 10% концентрации. Всхожесть при 7% и 10% концентрации достоверно отличается от контроля.
Рис. 1. Всхожесть проростков кресс-салата (в %) в диапазоне концентрации нефти 1—10 % (Самотлор-ское месторождение)
Рис. 2. Всхожесть проростков кресс-салата (в %) в диапазоне концентрации нефти 1—10 % (Уршакс-кое месторождение)
Рис. 3. Всхожесть проростков кресс-салата (в %) в диапазоне концентрации нефти 1—10 % (Южно-Введеновское месторождение)
Величины коэффициентов корреляции, приведенные в табл. 1, во все трех случаях достоверны.
Средняя длина надземной части проростков. Выявлена достоверная обратная зависимость между концентрацией нефти в почве и средней длиной надземной части проростка только для Самотлорского и Уршакского месторождений. В отношении нефти Южно-Вве-деновского месторождения такая зависимость недостоверна.
Средняя длина подземной части проростков. Выявлена достоверная обратная зависимость между концентрацией нефти и средней длиной подземной части проростка только для Самотлорского и Уршакского месторождений. В отношении нефти Южно-Введеновского месторождения такая зависимость недостоверна.
Общая средняя длина проростков. Выявлена достоверная обратная зависимость между концентрацией нефти и общей средней длиной проростка только для Самотлорского и Ур-шакского месторождений. В отношении нефти Южно-Введеновского месторождения такая зависимость недостоверна.
Средний сухой вес проростков. Выявлена достоверная обратная зависимость между концентрацией нефти и средним сухим весом проростков только для Самотлорского и Ур-шакского месторождений. В отношении нефти Южно-Введеновского месторождения такая зависимость недостоверна.
Из всех анализируемых параметров достоверная обратная зависимость с концентрацией нефти в почве для всех исследованных видов нефти выявлена только для всхожести (табл. 1). Уравнения, характеризующие зависимости между анализируемыми параметрами,
Box & Whisker Plot
Box & Whisker Plot
VS 1 VS 3 VS 4 VS 5 VS 6 VS 7 VS 8 VS 9 VS 10 CONT
~T~ ±Std. Dev. □ ±Std. Err. □ Mean
90
80
70
60
50
40
30
20
Таблица 1
Выраженность зависимости между процентным содержанием нефти в почве и анализируемыми показателями
Анализируемый параметр Величина коэффициента корреляции
Месторождение нефти Саматлорское Уршакское Южно-Введеновское
Всхожесть -0.76 - 0.85 -0.82
Средняя длина надземной части проростков -0.85 - 0.64 0.13*
Средняя длина подземной части проростков -0.79 - 0.64 0.0013*
Общая средняя длина проростков -0.83 - 0.67 0.06*
Средний сухой вес проростков -0.62 - 0.62 - 0.37*
*коэффициенты корреляции недостоверны.
Таблица 2
Уравнения, характеризующие зависимость анализируемых параметров от концентрации нефти различных месторождений в почве
Показатели фитотестирования Самотлорское Уршакское Южно-Введеновское
Всхожесть VSH = 57.79 - 5.55K VSH = 64.62-3.18 К VSH = 57.18-3.04 К
Средняя длина надземной части проростков L = 36.52 - 3.33K L = 35.93 - 1.32 K -
Средняя длина подземной части проростков L = 51.26 - 5.14K L = 34.29 - 1.63 K -
Общая средняя длина проростков L = 88.66 - 8.46 K L=70.41-2.97K -
Средний сухой вес проростков W = 2.53 - 0.17K W = 1.94 - 0.38 K -
приведены в табл. 2. Сходный тип зависимости между концентрацией нефти в почве и всхожестью был выявлен также для пшеницы (Triticum), клевера белого (Trifolium repens) и гороха посевного (Pisum sativum) 26,27.
Предлагается фитотестирование с применением кресс-салата рассматривать как «референтный биототест». Сущность введения такого понятия заключается в том, что все биотесты, применяемые для определения токсичности нефти, необходимо сравнивать с «показателями» референтного биототеста. По данным табл. 2 можно ориентировочно определить концентрацию нефти в почве, при которой всхожесть будет равна нулю (эффект острой фитотоксичности). Исходя из полученных зависимостей между концентрацией нефти и всхожестью, острая фитотоксичность нефти в почве будет проявляться при ее концентрации 10.41%,
Литература
1. Давыдова С. Л., Тагасов В. И. Нефть и нефтепродукты в окружающей среде.— М.: Изд-во РУДН, 2004.- 163 с.
2. Киреева Н. А. и др. // Биотехнология.-
2004.- №6.- С.63.
3. Paza Grazyna, Naecz-Jawecki Grzegorz, Brigmon Krzysztof Ulfig, Robin L. // Chemosphere.-
2005.- №5.- P.289.
4. Назаров А. В., Иларионов С. А. // Альтернативная энергетика и экология.- 2005.- №1.-С.60
20.36%, 18.79% соответственно. При сходном характере зависимости эти величины наиболее близки по значению для нефтей месторождений расположенных на территории Башкортостана. В отношении других анализируемых показателей показано, что нефть из Южно-Вве-деновского месторождения не демонстрирует их зависимость от концентрации нефти в почве. Наиболее реальным объяснением этого является допущение, что данная нефть содержит вещества, ингибирующие рост проростков. Полученные результаты свидетельствуют, что определение общего показателя токсичности нефти при ее воздействии на почву, как предполагалось ранее, нецелесообразно 28,29. Для подобных целей более пригодным является определение индивидуальных показателей токсичности для нефтей из различных месторождений.
Literature
1. Davidova S. L., Tagasov V. I. Neft i nefte-produkti v okrugaiyshei srede.- Moscow: Izdatelstvo RUDN, 2004.- 163 s.
2. Kireeva N. А. и dr. // Biotekhnologiya.-2004.- №6.- S.63.
3. Plaza Grazyna, Nalecz-Jawecki Grzegorz, Brigmon Krzysztof Ulfig, Robin L. // Chemo-sphere.- 2005.- №5.- P.289.
4. Nazarov А. V., Ilarionov S. А. // Alternativnaya energetika I ekologiya.- 2005.- №1.- S.60.
5. Васильев А. В., Заболотских В. В. // Нефтега- 5.
зовое дело.— 2012.— №4.— С.242.
6. Назаров А. В. // Вестн. Перм. ГУ.— 2007.— 6.
№5.- С.134.
7. Петухов В. Н. // Прикл. биохим. и микробиол.- 7.
2000.- №6.- С.652.
8. Чугунова М. В., Маячкина Н. В., Бакина Л. Г., 8.
Капелькина Л. П. // Вестн. Нижегород. ГУ
им. Н. И. Лобачевского.- 2011.- №5.- С.110.
9. Заушинцева А. В., Заушинцев А. С., Свирко-
ва С. В. Оценка экологического состояния 9.
почв, загрязненных нефтепродуктами. // Биодиагностика в экологической оценке почв и сопредельных сред.- М.: Бином. Лаборатория знаний, 2013.- С.80.
10. Капелькина Л. П. и др. Биотестирование как
интегральный метод оценки нефтезагрязненных 10
почв и буровых шламов. // Биодиагностика в экологической оценке почв и сопредельных сред.- М.: Бином. Лаборатория знаний, 2013.-С.89.
11. Курманбаев А. А., Айткельдиева С. А., Файзул-
лина Э. Р. Диагностическое значение микро- 11
флоры почв для оценки состояния нефтезагряз-ненных почв. // Биодиагностика в экологической оценке почв и сопредельных сред.- М.: Бином. Лаборатория знаний, 2013.- С.118.
12. Насибуллин Р. И. и др. Интегральная биодиагностика состояния почвы в условиях загрязнения нефтяными углеводородами. //Биодиагно- 12 стика в экологической оценке почв и сопредельных сред.- М.: Бином. Лаборатория знаний, 2013.- С.153.
13. Полонский В. И., Полонская Д. Е. Экспресс -метод оценки фитотоксичности почвы, загрязненной нефтью. // Биодиагностика в экологи- 13 ческой оценке почв и сопредельных сред.- М.: Бином. Лаборатория знаний, 2013.- С.169.
14. Бейко О. А., Головко А. К., Горбунова Л. В. и
др. Химический состав нефтей Западной Сибири- Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1988.- 14
288 с.
15. Вансович О. С. Оценка уровня нефтяного загрязнения почв при экологическом нормирова- 15
нии. Автореф....канд. биол. наук.- Москва, 2009.- С.16
16. Маячкина Н. В., Чугунова М. В. // Вестн.
Нижегород. ГУ им. Н. И. Лобачевского.- 2009.- 16
№1.- С.84.
17. Терехова В. А. // Почвоведение.- 2011.- №2.-
С.190. 17
18. Журавлева А. Н., Бухарина И. Л. Безопасность
в техносфере: сб. ст.- Ижевск : Изд-во «Удмурт- 18
ский университет», 2010.- С.137.
19. Бородулина Т. С. Реакция модельных организмов на низкие уровни нефтезагрязнения среды. Автореф..канд. биол. наук.- Красноярск, 19 2011.- С.17.
20. Ермакова О. Ю. Влияние нефтяного загрязнения на растительный покров и свойства почвы (на примере степной зоны Предуралья). Автореф. 20 ...канд. биол. наук.- Оренбург, 2011.- С.16.
21. Зейферт Д. В., Гамерова Л. М. // Экологический вестник России.- 2012.- №12.- С.16.
21
Vasilev A. V., Zabalotskix V. V. //
Neftegazovoe delo.— 2012.— №4.— P.242. Nazarov A. V. // Vestnik Permskogo yniversiteta.— 2007.— №5.— P.134.
Petyxov V. N. // Prikladnaya biochimiya I mik-robiologiya.— 2000.— №6.— P.652.
Chygynova M. V., Mayachkina N. V., Bakina L. G., Kapelkina L. P. // Vestnik Nigegorodskogo yniversiteta im. N.I. Lobachevskogo.— 2011.— №5.- P.110.
Zayshincheva A. V., Zayshinchev A. S., Svirko-va S. V. Ochenka ecokologicheskogo sostoyaniya pochv, zagryaznennix nefteproduktami. Biodia-gnostika v ecologicheskoi ochenke pochv i sopredelnix sred.- Moscow: Binom. Laboratoriya znanii, 2013.- P.80.
Kapelkina L. P. h dr. Biotestirovanie kak integralni metod ochenki neftezagryaznennix pochv i byrovix shlamov. Biodiagnostika v ecologicheskoi ochenke pochv i sopredelnix sred.- Moscow: Binom. Laboratoriya znanii, 2013.- P.89.
Kyrmanbaev A. A., Aitkeldieva S. A., Faizylli-na E. R. Diagnosticheskoe znachenie mikroflori pochv dlya ochenki sostoyania neftezag-ryaznennix pochv. Biodiagnostika v ecologi-cheskoi ochenke pochv i sopredelnix sred.-Moscow: Binom. Laboratoriya znanii, 2013.-P.118.
Nasibyllin R. I. h dr. Integralnaya biodiagnostika sostoyaniya pochvi v ysloviyax zagryazneniya neftyanimi yglevodorodami. Biodiagnostika v ecologicheskoi ochenke pochv i sopredelnix sred.- Moscow: Binom. Laboratoriya znanii, 2013.- P.153.
Polonsky V. I., Polonsky D. E. Express - metod ochenki fitotoksichnosti pochvi, zagryaznennoi neftiy. Biodiagnostika v ecologicheskoi ochenke pochv i sopredelnix sred.- Moscow: Binom. Laboratoriya znanii, 2013.- P.169.
Beyko O. A., Golovko A. K., Gorbunova L. V. i dr. Chimicheskii sostav neftei Zapadnoi Sibiri -Novosibirsk: Nayka. Sib. otd-nie, 1988.-288 p.
Vansovich O. S.Ochenka yrovnya neftyanogo zagryazneniya pochv pri ecologicheskom normirovanii: avtoref. ...kandid. biol. nayk.-Moskva, 2009.- 16 s.
Mayachkina N. V., Chugunova M. V // Vestnik Nigegorodskogo yniversiteta im. N.I. Loba-chevskogo.- 2009.- №1.- P.84.
Terekhov V. A. // pochvovedenie.- 2011.-№2.- P.190.
Zhuravlyov A. N. Buharin I. L. Bezopasnost v texnosfere: sb. st/naych. red. V.M. Kolodkin, I.L.Bukharina. Igevsk: Izd-vo «ydmyrdskii yniversitet».- 2010.- P.137.
Borodulina T. S. Reakchiya modelnix organizmov na nizkie yrovni neftezagryazneniya sredi: avtoref. ... kandid. biol. nayk.- Krasnoyarsk,
2011.- 17 s.
Ermakova O. Yu. Vliyanie neftyanogo zagryazneniya na rastitlnii pokrov i svoistva pochvi (na primere stepnoi zoni Predyraliya) : avtoref. .kandid. biol. nayk.- Orenburg, 2011.- 16 s.
Zeyfert D. V., Gamerova L.M. // Ekologicheskii vestnik Rossii.- 2012.- №12.- P.16.
22. Суслонов А. В. Влияние нефтяного загрязнения 22 почв на морфологические и генетические характеристики растений и на формирование растительного покрова. Автореф. ... канд. биол. наук.- Пермь, 2010.- 17 с.
23. Тарасова Ж. Е. Гигиеническая оценка влияния 23 нефти на почвенный микробоценоз и самоочи-щающую способность почвы. Автореф. ... канд. мед. наук.- Москва, 2006.- 16 с.
24. Петров А. М., Вершинин А. А., Каримуллин Л. К. 24
Эколого-физиологическое состояние микробных сообществ различных типов почв, загрязненных нефтью. //Биодиагностика в экологической оценке почв и сопредельных сред.- М.: Бином. Лаборатория знаний, 2013.- С.164.
25. Полонский В. И., Полонская Д. Е. Причины 25
разнонаправленного действия нефтезагрязнен-
ной почвы на прорастание семян. //Биодиагностика в экологической оценке почв и сопредельных сред.- М.: Бином. Лаборатория знаний, 2013.- С.168.
26. Шамаев О. Е. Оценка допустимого содержания 26
нефти в светло-серых лесных почвах по показателю фитопродуктивности. //Биодиагностика
в экологической оценке почв и сопредельных сред.- М.: Бином. Лаборатория знаний, 2013. — С.168.
27. Яценко В. С., Гудкова А. Ю., Васильева Г. К. 27
Экспресс-метод фитотестирования почв, загрязнены углеводородами нефти. //Биодиагностика в экологической оценке почв и сопредельных сред.- М.: Бином. Лаборатория знаний, 2013.-С.251.
28. Цулаия А. М. Функционально-морфологческие 28
изменения высших растений при действии не-
фтяного, солевого и нефтесолевого загрязнения почв. Автореф. .канд. биол. наук.- Тюмень,
2012.- 17 с.
29. Тарасенко Е. М. Биологическая активность и 29
токсичность почв при нефтяном загрязнении и рекультивации. Автореф. .канд. биол. наук.-Уфа, 2006.- 17 с.
Suslonov A. V. Vliyanie neftyanogo zagrya-zneniya pochv nа morfologicheskie i geneticheskie charakteristiki rastenii i nа formirovanie rastitelnogo pokrova : avtoref. ... kandid. biol. nayk.— Perm, 2010.— 17 s.
Tarasova ZH. E. Gigienicheskie ochenka vliyaniya nefti nа pochvennii mikrobiochenoz i samoochishaushyu sposobnost pochv: avtoref. .kandid. med. nayk.— Mоskva, 2006.— 16 s.
Petrov A. M. Vershinin A.A. Karimullin L.K. Ekologo-fiziologicheskoe sostoyanie microbnix soobshestv razlichnix tipov pochv, zagryaznennix neftu. Biodiagnostika v ecologicheskoi ochenke pochv i sopredelnix sred.— Moscow: Binom. Labo-ratoriya znanii, 2013.— P.164.
Polonsky V. I. Polonsky D. E. Prichini raznonapravlennogo deistviya neftezagryaznen-noi pochvi m prorastanie semyan. Biodiagnostika v ecologicheskoi ochenke pochv i sopredelnix sred.— Moscow: Binom. Laboratoriya znanii, 2013.- P.168.
Shamayev O. E. Ochenka dopystimogo soder-ganiya nefti v svetlo-serix lesnix pochvax pо pokazateliy fitoproduktivnosti. Biodiagnostika v ecologicheskoi ochenke pochv i sopredelnix sred.— Moscow: Binom. Laboratoriya znanii, 2013.- P.168.
Yatsenko V. S., Gudkova A.Yu., Vasilyeva G. K. Express-metod fitotestirovaniya pochv, zagrya-znenix yglevodorodami nefti. Biodiagnostika v ecologicheskoi ochenke pochv i sopredelnix sred.— Moscow: Binom. Laboratoriya znanii,
2013.- P.251.
Tsulaiya A.M. Fynkchionalno-morfologicheskie izmeneniya visshix rastenii pri deistvii neftyanogo, solevogo i neftesolevogo zagrya-zneniya pochv: avtoref. . kandid. biol. nayk.— Tiumen, 2012.- 17 s.
Tarasenko E. M. Biologicheskaya аktivnost i toksichnost pochv pri neftyanom zagryaznenii i rekultivachii: avtoref. . kandid. biol. nayk.-Ufa, 2006.- 17 s.
