CC BY
10
Науковий вкник НЛТУ Украши, 2017, т. 27, № 1
ISSN 1994-7836 (print) ISSN 2519-2477 (online)
УДК 504.064:632.08 Article info Received 26.01.2017
ТОКСИЧНИЙ ВПЛИВ ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТУ НА ГРУНТИ
О. Ф. Бабаджанова, Ю. Г. Сукач
Львг'вський ДУ безпеки життед1яльност1 м. Львг'в, Украша
Наведено результата дослвдження фгготоксичносп бурого та ciporo лiсових грунпв, забруднених газовим конденсатом. Оцiнювання тoкcичнocтi rpунтiв проведено на oraoBi тест pеакцiй крес-салату Lepidium sativum L. Дослщжено вплив р!зних кoнцентpацiй газового конденсату в бурому i cipoму лicoвoму грунтах на pocтoвi показники крес-салату. Виявлено, що гальмування росту i розвитку рос-лин пpoпopцiйне ступени забруднення газовим конденсатом. Забруднення з концентращею 1-2 % практично не впливае на схожють насшня крес-салату, але пpигнiчуе розвиток 1'х паpocткiв i кopенiв. Установлено, що газовий конденсат проявляе бiльший токсичний ефект на довжину кореня у бурому люовому гpунтi та на висоту стебла у арому лicoвoму гpунтi.
Ключовi слова: cipий лicoвий грунт, бурий лicoвий грунт, фiтoтoкcичнicть, крес-салат, газовий конденсат.
Постановка проблеми. Нафта та нафтопродукти е одними з найбшьш поширених та небезпечних заб-руднювачiв. Пiд час видобутку, транспортування, пе-рероблення та зберiгання нафти та и похiдних вiдбу-ваеться забруднення навколишнього природного сере-довища нафтовими вуглеводнями.
Забруднення нафтою i нафтопродуктами вiдрiз-няеться вiд багатьох шших антропогенних вплив1в тим, що воно не дае постшне, а зазвичай, "залпове" навантаження на середовище, спричиняючи миттеву реакц1ю, яка поширюеться ареалами по ландшафту (К^епоу, ЛгЬи70У, & Kovalevskij, 1998).
Результати дослiдження авторов (Makovskij, 1989; Buzmakov, 2003; КигосШпа, & Shkidchenko, 2004) свiдчать, що в разi нафтового забруднення вщбува-ються iстотнi зрушення в морфолопчних i агрохiмiч-них властивостях Грунту. Ввдбуваеться склеювання структурних одиниць, сильно порушуеться аерацiя, створюються анаеробнi умови, порушуеться окисно-вiдновний потенцiал. Грунт втрачае здатнiсть вбирати i утримувати вологу. У забрудненому Грунтi виявлено зниження штрифжацшно! здатностi, зменшення вмк-ту нiтратного азоту, рухомого фосфору й обмшного калго. Втрата родючосп Грунту пов'язана як з безпо-середнiм гербiцидним впливом легких фракцш нафти, так i з попршенням агрохiмiчних, агрофiзичних i бь олопчних властивостей Грунт1в (Makovskij, 1989).
У разi проникнення нафти в гумусовий горизонт ввдбуваеться склеювання Грунтово! маси. Внаслвдок закупорки капiлярiв Грунту нафтою порушуеться аеращя та окисно-вiдновний потенщал, створюються анаеробнi умови (Solnceva, 1998).
Забруднення Грунту супроводжуеться сильним не-гативним впливом на рослини, зумовлюе змiни у фь зико-хiмiчному складi Грунту через зростання гщро-фобносп та заповнення нафтою Грунтових кашляргв. З огляду на це, проблема дiагностики токсичного впливу нафтових вуглеводшв на рослини у забрудне-них Грунтах набувае важливого значення.
Виявлення ступеня стiйкостi рослин до вуглевод-невого забруднення потрiбне для виршення питань, якi пов'язанi, з одного боку, з можливктю !х вирощу-вання на забруднених Грунтах, а з шшого - з викорис-танням для вiдновлення порушено! Грунтово! родю-чостi (фiторемедiацiя).
Постановка завдання. Нафтопродукти завдяки високш адсорбуючiй здатносп грунту довгий час збе-ргаються в ньому, змiнюючи його фiзико-хiмiчнi та бiологiчнi властивостi. Склеювання структурних час-тин грунту вуглеводнями призводить до зростання в'язкосп i щiльностi грунтово! маси, що попршуе !! пов^яно-водний режим. Грунти, просоченi нафтопродуктами, втрачають здатнiсть вбирати i затримува-ти вологу. Через забруднення грунтового покриву нафтопродуктами створюються анаеробнi умови, змь нюеться окисно-вiдновний потенцiал, порушуеться вуглецево-азотний баланс, змшюеться вмiст поглину-тих основ кальцiю i магшю, внаслiдок цього грунт втрачае свою родючкть, стае гiдрофобним. Природне ввдновлення забруднених грунтових екосистем дов-готривалий i складний процес (Pikovskij, 1993).
Рослини можна вважати найбшьш зручними об'ектами для бюмошторингу грунт1в. Простота обль ку ефект1в та штерпретаци результат1в, !х чутливiсть i ввдтворювашсть робить доц1льним застосування рос-линних тест-систем для дiагностування та ощнювання токсичностi грунт1в, забруднених нафтою i нафтопродуктами. Первинним критерiем токсичносп грунту е оцiнення динамiки проростання насiння та кiлькiсть пророслого насшня за певний час (Grodzynskyj, Shyli-na, & Kucokon, 2006).
Завдання наших дослвджень полягало порiвняно фгготоксичносп сiрого та бурого лiсових грунпв, забруднених газовим конденсатом, на прикладi крес-са-лату (Lepidium sativum L.).
Виклад основного матерiалу. Для дослвдження обрано сiрий та бурий лковий грунти Львгвсько! обл. Грунт для дослвджень попередньо вiдбирали з коре-невмiсного шару природних територш на глибинi до 20 см, з подальшим пiдсушуванням до пов^яно-су-хого стану й очищенням вщ корен1в та iнших оргашч-них решток. У лабораторних умовах моделювали ргв-номiрне забруднення грунту рiзними концентрацiями газового конденсату, вносячи його у вологий грунт (70 %). Контролем використовували грунт без наф-топродукту.
Дослвджуваш грунти характеризуються таким ме-хашчним складом: • Грунт сiрий лковий - суглинок середнiй шщано-гли-нуватий (BMiCT nicKy крупного - 18,45, дрiбного -
Citation APA: Babadzhanova, O., & Sukach, Y. (2017). Toxic Effects of Gas Condensate on Soils. Scientific Bulletin of UNFU, 27(1), 116-119. Retrieved from http://nv.nltu.edu.ua/index.php/journal/article/view/177
Науковий вкник НЛТУ
12,26; фiзичноl глини - 32,85).
• Бурий люовий грунт - суглинок важкий пилувато-ш-
щаний (вмют пiску крупного - 1,44, дрiбного - 30,81;
фiзичноl глини - 46,30).
Фiтотоксичнiсть Грунту ощнювали за проростан-ням, довжиною кореня i висотою стебла рослини. Як тест-рослину використали крес-салат (Lepidium sativum L.). Вибiр ще1 рослини Грунтувався на тому, що в попереднiх дослiдженнях (Grynchyshyn, Babadzhano-va, & Sosjedko, 2014) показано ефектившсть ii вико-ристання у ф™тестуванш.
Для компенсацп порушення природно-повпряного режиму забрудненого Грунту насiння попередньо за-мочували на добу у дистильованш водi, що давало змогу ощнити безпосереднiй токсичний вплив наф-топродуктiв та забрудненого Грунту. Висаджували в кiлькостi 20 насiнин безпосередньо на Грунт у чашках Петрь
Пророщування рослин вiдбувалося у термостат за температури 23°С протягом 6 дiб. Фiтооцiнку токсич-ностi забруднених Грун™ проводили на основi тест-реакцiй крес-салату: довжина кореня i висота стебла. Вимiрювання проводили за допомогою лiнiйки або штангенциркуля. Для кожного з дослщжуваних варь анга обчислювали середню довжину кореня i висоту стебла. Пiд час статистичного оброблення даних ви-користовували розрахунок середшх арифметичних значень i середшх вщхилень значень. Усi дослiди пов-торювали не менше нiж 2-3 рази.
Фпотоксичний ефект визначали у вщсотках (Priva-lova et al., 2006), щодо довжини коренево! та висоти стеблово! системи. Оцiнку фпотоксичносп забруднених Грунтiв здiйснювали за шкалою рiвнiв токсичнос-тi Грунта (Rudenko, Kostyshyn, & Morozova, 2003) для кожного з дослщжуваних показниюв. Дослщжуваш Грунти мають подiбнi фiзико-хiмiчнi показники (Grynchyshyn, Babadzhanova, & Sosjedko, 2014), але вiдрiзняються за гранулометричним складом.
Для вивчення впливу забруднення Грунтiв нафтоп-родуктами на проростання насiння i ростовi характеристики крес-салату здшснено низку дослiджень. Як забруднювач використовували газовий конденсат Пе-рещепинського родовища з пiдвищеним вмютом наф-тенових i ароматичних вуглеводшв.
Як засвiдчили результати, на Грунтах, забруднених газовим конденсатом (ГК) у концентрацп вище 5 %, проростання насшня крес-салату не виявлено. Тому подальшi дослiдження проводили на Грунтах з кон-центращею забруднення вщ 1 до 5 %.
На основi отриманих результатiв побудовано гра-фiчнi залежностi впливу концентрацiй нафтопродукту у Грунтах на ростовi характеристики крес-салату. Лшп тренда з максимальною величиною достовiрностi ап-роксимацп характеризують кривi залежностей як по-лшом 3-го степеня.
Результати дослiдження щодо впливу рiзних кон-центрацiй нафтопродукту в бурому i сiрому люовому Грунтах на характеристики довжини кореня та висоти стебла крес-салату показано на рис. 1, 2.
Ц залежносп свщчать, що до концентрацп 2 % спостернаеться зменшення майже в 3 рази (порiвняно з контролем) довжини кореня крес-салату як у сiрому,
УкраТни, 2017, т. 27, № 1 так i в бурому Грунтах. Подальше тдвищення концентрацп забруднювача в сiрому Грунтi майже не змшюе довжину кореня, а в бурому Групп з концентращею 45 % ГК довжина кореня дещо зменшуеться.
25-
у = -0,063х + 1,7111х" - 12,726х + 33,267 R2 = 0.98
у = -0,1917х + 2,8393х" - 14,055х + 29,6 R2 = 0,9888
0 1 2 3 4 5
Вм1ст ГК, %
Рис. 1. Залежшсть довжини кореня крес-салату вщ концентрацп газового конденсату в грунтах
70
§ 50 ю
g 40 ё 30
120 10
► арии ■бурий
у = -0,7361х + 10,57х~ - 49,637х R2 = 0.9914
у = -0,6583х + 9,1429х" - 47,056х + R2 = 0.9626
0 12 3
Вмют ГК, %
Рис. 2. Зaлежнiсть висоти стебла крес-салату вщ концентрацп газового конденсату в грунтах
Вплив забруднення ГК грунта на висоту стебла мае шший характер. За концентрацп 1 % ГК в обох грунтах зменшуеться в 2 рази висота стебла рослини, порiвняно з контролем. Шдвищення концентрацп забруднювача вщ 3 до 5 % мало впливае на висоту стебла крес-салату в бурому люовому групп, але вона рiзко зменшуеться в арому лковому грунть
Результати розрахунку токсичного ефекту рiзних концентрацiй газового конденсату в бурому та арому лкових грунтах на довжину кореня i висоту стебла крес-салату наведено в табл.
Аналiзуючи рiвнi токсичностi грунта, забруднених газовим конденсатом, стосовно довжини кореня крес-салату, треба зазначити, що 1 % забруднення бурого i арого лiсового грунта газовим конденсатом вiдповiдае середньому рiвню токсичностi (Яиёепко, Ко81у8Иуп, & М0Г020Уа, 2003).
Подальше збшьшення концентрацп ГК у досль джуваних грунтах супроводжуеться пщвищенням рiв-ня токсичностi. Високий рiвень токсичностi характер-ний для концентрацп ГК у межах вщ 2 до 4 % - у бурому i вщ 2 до 5 % - у сiрому лiсових грунтах. Причо-му токсичний ефект газового конденсату у бурому груни на довжину кореня крес-салату на 8-15 % ви-щий, нiж у арому грунтi.
Табл. Токсичний ефект грунлв, забруднених газовим конденсатом, на ростовi показники стебла i кореня крес-салату
Забруд-нення грунту ГК, %
Фгготоксичний ефект, %
Бурий лiсовий грунт
довжина ко-реня
31,8
66 8
68,1
81,8
77 2
висота стебла
44,0
56 4
63,3
65,5
62 9
Орий люовий грунт
довжина кореня
33,3
61 1
62,2
63,8
66 6
висота стебла
53,0
60 8
74,6
96,6
96 1
1
2
3
4
5
Науковий вкник НЛТУ
Дослвджено, що за однаково! концентрацi! у грунтi ГК проявляе бiльший токсичний ефект на довжину кореня у бурому лковому грунтi, що пояснюють його гранулометричним складом (вищий вмiст глинисто! складово!) та бiльшими сорбцiйними властивостями, поргвняно iз сiрим лiсовим.
Щодо токсичносп грунт1в, забруднених ГК, на ви-соту стебла крес-салату, то ргвень токсичностi вище середнього вiдповiдае концентращям ГК вiд 1 до 2 % - для бурого, i 1 % - для «рого грунтав. Збшьшен-ня концентрацi!' ГК до 5 % в бурому грунт зумовлюе високий рiвень токсичносп, тодi як така ж концентра-цiя забруднювача в сiрому лковому грунтi спричиняе максимальний рiвень токсичности Окрiм цього, за од-накових рiвнiв, фiтотоксичний ефект дi! забруднювача на висоту стебла крес-салату в арому лковому грунтi на 20-35 % вищий, шж у бурому лковому грун-тi. Це, очевидно, пов'язано з !х мехашчним складом i структурою - бшьш глинистий грунт краще затримуе вологу i сприяе живленню рослини.
Висновки. Дослвджено вплив рiзних концентрацiй газового конденсату в бурому i «рому лковому грунтах на ростовi показники крес-салату. Встановлено, що на грунтах, забруднених газовим конденсатом ви-ще 5 %, проростання насiння крес-салату не ввдбува-лось. Вплив нафтопродукту на ростовi показники рослини залежить вiд складу грунту.
Модельна рослина крес-салат (Lepidium sativum L.) демонструвала рiзну швидкiсть росту i розвитку, як знижуються залежно вiд ступеня забрудненостi грунту. Цей же фактор впливав на схожiсть насшня крес-салату.
Виявлено, що гальмування росту i розвитку рос-лин пропорцшно ступеню забруднення газовим конденсатом. Забруднення з концентрацiею 1 -2 % ГК практично не впливае на схожкть насшня крес-сала-
Укра'ши, 2017, т. 27, № 1 ту, але пригнiчуе розвиток його паростюв i корен1в. У контрольному варiантi корiння культури в середньому досягало 18-22 мм у довжину, а висота стебла - 5859 мм. У разi забруднення розмiр корешв зменшував-ся у 2-4 рази, а висота стебла - у 2-8 раз1в.
Перелж використаних джерел
Buzmakov, S. A. (2003). Vosstanovlenie zemel pri razlichnyh urovnjah zagrjaznenija neftju. Zapiski Gornogo Instituta, 203, pp.128-132. [In Russian]. Grodzynskyj, D. M., Shylina, Yu. V., & Kucokon, N. K. (2006). Zastosuvannja roslynnyh test-system dlja ocinky kombinovanoi dii faktoriv riznoipryrody. Kiev: Fitosociocentr. [In Ukrainian]. Grynchyshyn, N. M., Babadzhanova, O. F., & Sosedko, K. S. (2014). Phototoxicity of Oil Polluted Soil on the Example of Cress-SaladLepidium sativum L. Scientific Bulletin of UNFU, 24(10), pp. 81-86. Retrived from: http://nltu.edu.ua/nv/Archi-ve/2014/24_10/15 .pdf Kazenov, C. M., Arbuzov, A. I., & Kovalevskij, Yu. V. (1998). Vozdejstvie obektov nefteproduktoobespechenija na geojekolo-gicheskuju sredu. Geojekologija, 4, pp. 54-74. [In Russian]. Kurochkina, G. N., & Shkidchenko, A. N. (2004). Vlijanie novogo biopreparata na remediaciju neftezagrjaznennoj seroj lesnoj pochvy. Pochvovedenie, 10, pp. 1241-1249. [In Russian]. Makovskij, V. I. (1989). Vlijanie neftezagrjaznenij na rastitelnyj pokrov i torfjanuju zalezh oligotrofnyh bolot. In Rastitelnost v us-lovijah tehnogennyh landshaftov Urala (pp. 96-97). Sverdlovsk. [In Russian].
Pikovskij, Yu. I. (1993). Prirodnye i tehnogennyepotoki uglevodo-
rodov v okruzhajushhej srede. Moscow: MGU. [In Russian]. Privalova, N. M., Procaj, A. A., Logvinenko, Yu. F., & Marchenko, L. A. (2006). Opredelenie fitotoksichnosti metodom prorostkov. Uspehi sovremennogo estestvoznanija, 10, pp. 45-47. [In Russian].
Rudenko, S. S., Kostyshyn, S. S., & Morozova, T. V. (2003). Zagal-
na ekologija: praktychnyj kurs. Part 1. Chernivci: Ruta. Solnceva, N. P. (1998). Dobycha nefti i geohimija prirodnyh landshaftov. Moscow: MGU. [In Russian].
O. Ф. Бабаджанова, Ю. Г. Сукач
ТОКСИЧЕСКОЕ ВЛИЯНИЕ ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА НА ПОЧВЫ
Представлены результаты исследования фитотоксичности бурой и серой лесных почв, загрязненных газовым конденсатом. Оценку токсичности почв проведено на основе тест реакций кресс-салата Lepidium sativum L. Исследовано влияние различных концентраций газового конденсата в бурой и серой лесных почвах на ростовые показатели кресс-салата. Выявлено, что торможение роста и развития растений пропорционально степени загрязнения газовым конденсатом. Загрязнение с концентрацией 1-2 % практически не влияет на всхожесть семян кресс-салата, но подавляет развитие их ростков и корней. Установлено, что газовый конденсат проявляет больший токсический эффект на длину корня в бурой лесной почве и на высоту стебля в серой лесной почве.
Ключевые слова: серая лесная почва, бурая лесная почва, фитотоксичность, кресс-салат, газовый конденсат.
O. F. Babadzhanova, Yu. G. Sukach TOXIC EFFECTS OF GAS CONDENSATE ON SOILS
Oil and oil product pollution causes significant changes in the morphological and agronomic properties of soil. Plants can be considered the most convenient objects for soil biomonitoring. Simplicity of accounting effects and the interpretation of results makes appropriate use of plant test-systems for the diagnosis and assessment of toxicity of polluted soils. That is why the study of toxic effect of gas condensate on soils of different granulometric composition is necessary. The aim of the work is study of phytotoxicity of gas condensate of polluted soils in laboratory conditions. The authors have chosen gray and brown forest soils of Lviv region for investigation. The soil for research was collected from the root layer of natural areas at depths up to 20 cm. The uniform pollution of soil by different concentrations of gas condensate was simulated in laboratory conditions. The evaluation of soil phytotoxicity was conducted on the basis of test reactions of cress-salad: the length of the root and height of the stalk. Phytotoxic effect was calculated in percentage of the length of the root and height of the stalk. The results of the research revealed that gas condensate pollution of soils has a negative impact on growth of cress-salad stems. Inhibition of plant growth and development was proportion to the degree of pollution of gas condensate. Pollution concentration of 1-2 % has almost no effect on seed germination of cress-salad, but inhibits the development of shoots and roots. It is established that the gas condensate has a greater toxic effect on root length in brown forest soil
Науковий вкник НЛТУ УкраТни, 2017, т. 27, № 1
and on the height of the stem in gray forest soil. Thus, gas condensate pollution of brown and gray forest soils inhibits the growth of root length and stem height of cress-salad. Gas condensate polluted soils, which differ in granulometric composition, have different phytotoxicity on growth parameters of root length and stem height cress-salad. Pollution concentration of 1-2 % gas condensate virtually no effect on seed germination cress-salad, but it inhibits the development of shoots and roots. It was researched that gas condensate has a greater toxic effect on root length in brown forest soil and on the height of the stem in gray forest soil. Keywords: gray forest soil; brown forest soil; phytotoxicity; cress-salad; gas condensate.
1нформащя про aBTopiB:
О. Ф. Бабаджанова, канд. техн. наук, доцент, Льв1вський ДУ безпеки життед1яльносп, м. Льв1в, УкраТна. E-mail: olyajan@yandex.ua
Ю. Г. Сукач, заст. нач. кафедри, полковник цившьно'Т служби, Льв1вський ДУ безпеки життед!яльносп, м. Льв1в, УкраТна.
