Научная статья на тему 'Влияние нефтяного загрязнения и мелиоративных добавок на агрохимические свойства аллювиальных торфяных почв'

Влияние нефтяного загрязнения и мелиоративных добавок на агрохимические свойства аллювиальных торфяных почв Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

CC BY
220
39
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НЕФТЯНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ / OIL POLLUTION / ТОРФЯНЫЕ ПОЧВЫ / PEAT SOILS / АГРОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ / AGROCHEMICAL PARAMETERS / РЕМЕДИАЦИЯ / REMEDIATION

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Леднев А. В., Скворцова И. А.

Представлены результаты влияния широкого диапазона доз нефтяного загрязнения (от 5 до 300 г/кг абс. сух. торфа), совместного внесения известняковой муки и сложных минеральных удобрений на агрохимические показатели аллювиальных торфяных почв. Установлено, что наиболее распространенный на практике гостированный способ определения содержания нефтепродуктов с помощью н-гексана позволяет определить в загрязненном торфе в среднем только 15-25% этих соединений. Выявлено, что средние и повышенные дозы нефтяного загрязнения статистически достоверно снизили показатель зольности торфа, уменьшили в нем сумму обменных оснований и содержание подвижных форм элементов минерального питания. При максимальной дозе загрязнения (300 г/кг) снижение зольности составило 19-39%, суммы обменных оснований 34-42%, элементов минерального питания 26-100%. Эти показатели предложено использовать для оценки степени загрязнения торфяных почв нефтепродуктами. Использование известняковой муки и минеральных удобрений, несмотря на резкое улучшение химических и физико-химических свойств загрязненных торфяных почв, не привело к значительному увеличению в них скорости разложения нефти, что требует более детального изучения доз внесения и предусматривать мероприятия, повышающие их биологическую активность.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по экологическим биотехнологиям , автор научной работы — Леднев А. В., Скворцова И. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EFFECTS OF OIL POLLUTION AND MELIORATIVE ADDITIVES ON AGROCHEMICAL PROPERTIES OF ALLUVIAL PEAT SOILS

The results of the impact a wide range doses of oil pollution (from 5 to 300 g/kg abs. dry peat), the joint application of limestone powder and compound mineral fertilizers on agrochemical parameters of alluvial peat soils. It was found that method for determining the oil content by means of n-hexane which is the most common in practice and determined by GOST, allows dislodge from contaminated peat on average only 15-25% of these compounds. It was revealed that medium and higher doses of oil pollution statistically authentically reduced ash content of peat, decreased in it the amount of exchangeable bases and the content of mobile forms of mineral nutrition elements. At the maximum dose of pollution (300 g/kg), decrease in ash content was 19-39%, the amount of exchangeable bases 34-42%, mineral nutrients 26-100%. These indicators proposed to use for assessing the degree of contamination peat soils with petroleum products. The use of limestone flour and mineral fertilizers, despite the dramatic improvement of chemical and physical-chemical properties of the contaminated peat soils, has not led to a significant increase rate of oil decomposition therein, so the remediation of such soils must also include measures to enhance their biological activity.

Текст научной работы на тему «Влияние нефтяного загрязнения и мелиоративных добавок на агрохимические свойства аллювиальных торфяных почв»

УДК 632.122.2

ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ И МЕЛИОРАТИВНЫХ ДОБАВОК НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ

!А.В. Леднев, д.с.-х.н., 2И.А. Скворцова, аспирант 1 Удмуртский НИИСХ, e-mail: [email protected] 2Ижевская ГСХА, e-mail: [email protected]

Представлены результаты влияния широкого диапазона доз нефтяного загрязнения (от 5 до 300 г/кг абс. сух. торфа), совместного внесения известняковой муки и сложных минеральных удобрений на агрохимические показатели аллювиальных торфяных почв. Установлено, что наиболее распространенный на практике гостированный способ определения содержания нефтепродуктов с помощью н-гексана позволяет определить в загрязненном торфе в среднем только 15-25% этих соединений. Выявлено, что средние и повышенные дозы нефтяного загрязнения статистически достоверно снизили показатель зольности торфа, уменьшили в нем сумму обменных оснований и содержание подвижных форм элементов минерального питания. При максимальной дозе загрязнения (300 г/кг) снижение зольности составило 19-39%, суммы обменных оснований - 34-42%, элементов минерального питания - 26-100%. Эти показатели предложено использовать для оценки степени загрязнения торфяных почв нефтепродуктами. Использование известняковой муки и минеральных удобрений, несмотря на резкое улучшение химических и физико-химических свойств загрязненных торфяных почв, не привело к значительному увеличению в них скорости разложения нефти, что требует более детального изучения доз внесения и предусматривать мероприятия, повышающие их биологическую активность.

Ключевые слова: нефтяное загрязнение, торфяные почвы, агрохимические показатели, реме-диация.

EFFECTS OF OIL POLLUTION AND MELIORATIVE ADDITIVES ON AGROCHEMICAL PROPERTIES OF ALLUVIAL PEAT SOILS

1Dr.Sci. A.V. Lednev, 2Ph.D. student I.A. Skvortsova

1 Udmurt Scientific-Research Institute for Agriculture, e-mail: [email protected] 2Izhevsk State Agricultural Academy, e-mail: [email protected]

The results of the impact a wide range doses of oil pollution (from 5 to 300 g/kg abs. dry peat), the joint application of limestone powder and compound mineral fertilizers on agrochemical parameters of alluvial peat soils. It was found that method for determining the oil content by means of n-hexane which is the most common in practice and determined by GOST, allows dislodge from contaminated peat on average only 15-25% of these compounds. It was revealed that medium and higher doses of oil pollution statistically authentically reduced ash content of peat, decreased in it the amount of exchangeable bases and the content of mobile forms of mineral nutrition elements. At the maximum dose of pollution (300 g/kg), decrease in ash content was 19-39%, the amount of exchangeable bases - 34-42%, mineral nutrients - 26-100%. These indicators proposed to use for assessing the degree of contamination peat soils with petroleum products. The use of limestone flour and mineral fertilizers, despite the dramatic improvement of chemical and physical-chemical properties of the contaminated peat soils, has not led to a significant increase rate of oil decomposition therein, so the remediation of such soils must also include measures to enhance their biological activity.

Keywords: oil pollution, peat soils, agrochemical parameters, remediation.

Удмуртская Республика входит в регион с хорошо развитой нефтедобывающей промышленностью. На ее территории расположено свыше 100 нефтяных месторождений. Ежегодная добыча нефти составляет более 8 млн. т. Протяженность трубопроводных коммуникаций составляет около

30000 км. Несмотря на большую профилактическую работу нефтедобывающих предприятий, число аварийных ситуаций по отдельным месторождениям измеряется в пределах 0,04-0,70 шт/год [1]. Сброс чужеродных и, как правило, геохимически активных соединений вызывает трансформацию и

последующее разрушение природных систем, вплоть до полной деградации.

Необходимость восстановления экологического состояния нарушенных территорий и возвращение земельных участков в хозяйственный оборот требует оперативного устранения последствий нефтяного загрязнения почвенного покрова [2-4]. Это достигается проведением комплекса работ по их ре-медиации [5-10]. Для успешного выполнения реме-диационных работ необходимо иметь объективное представление о процессах, протекающих в почвах, загрязненных нефтью.

Цель исследований - установить влияние различных уровней нефтяного загрязнения и мелиоративных добавок на изменение агрохимических показателей аллювиальных торфяных почв.

Материал и методы. Влияние разных уровней нефтяного загрязнения изучали в лабораторном и микрополевом опытах. Лабораторный опыт проведен с почвой, искусственно загрязненной товарной нефтью. В качестве товарной нефти использована наиболее распространенная в Удмуртии ее разновидность: сернистая (содержание серы 2%), пара-финистая (парафина 3%), высокосмолистая (смол 24%), тяжелая. В опыте изучали 11 уровней загрязнения (с очень низкого до очень высокого). Лабораторные условия позволили выявить их действие на загрязненную почву в чистом виде, так как было исключено влияние посторонних факторов: растений, бокового и грунтового притока и оттока влаги, неравномерного воздействия ветра, солнца и т.д., кроме того, было достигнуто максимально равномерное перемешивание нефти и торфа. Опыт заложен в мае 2014 г. в биохимической лаборатории Удмуртского НИИСХ в полиэтиленовых сосудах емкостью 1,5 л, в которых было размещено одинаковое количество торфа, взятого из верхнего слоя (0-50 см) незагрязненной аллювиальной иловато-торфяно-перегнойной почвы (табл. 1).

Подготовка почвы и набивка сосудов проведена по методике закладки вегетационного опыта, предложенной А.В. Соколовым [11]. Торф предварительно был подсушен и просеян через сито с диаметром отверстий 3 мм. В каждый сосуд помещено (согласно расчета) по 0,3 кг абсолютно-сухого торфа. Дозы загрязнения почвы нефтью рассчитывали на абсолютно-сухой торф. После этого сосуды с загрязненным торфом были доведены дистиллированной водой до одного веса, соответствующего его оптимальной влажности (60% от полной влаго-емкости). Почва в сосудах компостировалась в течение трех месяцев в условиях оптимальной влажности (соответствующей 60% от полной влагоем-кости) и температуры (+18-22°С). Из каждого сосуда дважды (через 5 и 90 дней компостирования) отобраны почвенные образцы для агрохимического анализа.

. Химические и физико-химические свойства торфа до закладки опытов

Опыт Зольность, % PhKCI Нг S Р2О5 К2О N- nh4 N-NO3

ммоль/100 г мг/кг

1 20,8 6,1 29,7 201 134 20 38 72

2 13,6 5,6 26,4 190 56 38 24 68

Полевой опыт заложен в первой декаде июня 2014 г. на месторождении торфа «Вожойское» в За-вьяловском районе Удмуртской Республики. Опытный участок расположен в притеррасной части поймы р. Чернушки. Угодье - осушенный в 2013 г. заболоченный смешанный лес. Фактическое использование - торфоразработки. Почва - осушенная аллювиальная иловато-торфяно-перегной-ная среднемощная (табл. 1).

В полевом опыте также изучали 11 уровней загрязнения товарной нефтью (с очень низкого до очень высокого). Дозы загрязнения рассчитывали на абсолютно-сухой торф. Кроме этого были заложены 4 варианта с высокими дозами загрязнения нефтью, в которых изучали ремедиационное действие мелиоративных добавок: сложное минеральное удобрение в дозе К60Р60К60 и известняковая мука I класса с нейтрализующей способностью 92%, в дозе 8 т/га. Размер делянок 1,0 х 1,0 м. Делянки между собой отделены двойной полиэтиленовой пленкой на глубину 30 см. На каждую делянку с помощью лейки было вылито расчетное количество нефти согласно схемы опыта. После этого все делянки были перекопаны лопатой на глубину 20 см. Через три дня на делянки вариантов с ремедиацией были внесены мелиоративные добавки. Эти делянки дополнительно перекапывали четыре раза в течение вегетационного периода (сразу после внесения мелиорантов, через 5, 30 и 90 дней после загрязнения). Опыт заложен в четырехкратной по-вторности. Размещение делянок систематическое со смещением в 4 яруса. Почвенные образцы проанализированы в биохимической лаборатории Удмуртского НИИСХ.

Методика. При изучении степени нефтяного загрязнения наиболее широко используют два метода определения: ГОСТ 54039-2010 и ПНД Ф 16.1.4104 [12, 13]. В Удмуртской Республике в основных аккредитованных лабораториях используют второй метод и его мы выбрали для исследований. По этому методу за содержание нефтяных компонентов в почве принимается суммарное содержание неполярных и малополярных органических соединений, извлекаемых из почвы н-гексаном. Метод имеет свои положительные и отрицательные стороны. Из отрицательных сторон отметим только две. Во-первых, экстракция н-гексаном позволяет определить только нелетучие углеводородные компоненты нефти. Алканы с длиной алифатической цепи

менее С12 улетучиваются вместе с растворителем. Н-гексан извлекает из нефтезагрязненного образца минеральной почвы около 80% нефтяных углеводородов [13]. Во-вторых, вытяжка н-гексана даже из незагрязненного торфа извлекает какое-то количество органического вещества, которое условно подходит к понятию «нефтепродуктов». Это связано с тем, что в состав торфа также входит определенное количество неполярных и малополярных органических соединений. Это количество необходимо определять для фоновых (незагрязненных) почв и отнимать из показателей нефтезагрязненных почвенных образцов. Так, в случае с торфом, используемым для закладки лабораторного опыта, содержание «нефтепродуктов», извлекаемых вытяжкой н-гексана из незагрязненного (контрольного) образца почвы равнялось 70-150 мг/кг, в полевом опыте - 90-220 мг/кг.

Результаты исследований. Данные таблицы 2 свидетельствуют, что н-гексан извлекал из загрязненного торфа, в отличие от минеральных почв, лишь небольшую часть нефти, добавленной при закладке опыта. Количество извлекаемой нефти зависело от степени загрязнения и периода, прошедшего после загрязнения. Через 5 дней после внесения поллютанта н-гексан извлекал в среднем от 16 до 29% нефтепродуктов в независимости от уровня загрязнения. Низкий процент извлечения нефтепродуктов из торфа объясняется его очень высокой нефтеемкостью. По нашим исследованиям 1 кг воздушно-сухого торфа способен поглотить до 0,8-1,1 кг нефти, причем большая ее часть поглощается необменно, вступая в прочные химические связи с целым рядом органических соединений торфа, тем самым резко снижая токсичность нефти для биоты. Несмотря на низкий процент извлечения нефти из торфа, наблюдалась четко выраженная закономерность - при увеличении дозы загрязнения пропорционально увеличивалось количество нефтепродуктов, извлекаемых из торфа вытяжкой н-гексана, что позволяет использовать этот метод для оценки

степени загрязнения торфов нефтью.

При определении нефтепродуктов необходимо учитывать, что сразу после впитывания нефти в торфе образуются многочисленные микрозоны с более высокой степенью загрязнения, чем окружающие участки. Эта микропестрота полностью не ликвидируется даже при регулярном рыхлении загрязненного слоя, что создает дополнительные трудности при определении общего содержания техногенного углерода.

Через 90 дней при уровне загрязнения нефтью до 50 г/кг из торфа извлекалось до 6% нефтепродуктов, при уровне загрязнения до 100-150 г/кг - 14-17%, при уровне загрязнения 200-300 г/кг - 20-24%. Такие различия в степени извлечения нефти, кроме химических процессов ее связывания различными органическими соединениями торфа, объяснялись микробиологическим разложением, которое наиболее интенсивно протекало в вариантах с низким и средним уровнем загрязнения. В вариантах с уровнем загрязнения более 100 г/кг торфа основная часть биоты была полностью подавлена или находилась в стрессовом состоянии, что подтверждается данными токсикологических исследований [14].

Данные таблицы 3 подтверждают результаты, полученные в лабораторном опыте, что вытяжка н-гексана извлекает из нефтезагрязненной почвы лишь небольшую часть (не более 21%) нефтепродуктов и даже из «чистого» торфа извлекается от 90 до 220 мг/кг этих соединений. В отличие от лабораторного опыта разброс содержания нефтепродуктов по проворностям был более значителен. Кроме того процесс их снижения за вегетационный период (90 дней) в полевых условиях происходил более активно, особенно в вариантах с ремедиаци-ей. Во второй вегетационный период во всех вариантах с загрязнением наблюдалось дальнейшее уменьшение содержания нефти, но ее скорость значительно снизилась. Это объясняется тем, что к этому периоду основная часть летучих и легкораз-лагаемых компонентов нефти уже испарилась под

2. Концентрация нефтепродуктов в загрязненной торфяной почве (лабораторный опыт)

Вариант Компостирование 5 дней Компостирование 90 дней

содержание нефтепродуктов, г/кг процент извлечения нефтепродуктов содержание нефтепродуктов, мг/кг процент извлечения нефтепродуктов

Без нефти (контроль) 0,15±0,03 - 0,07±0,01 -

Нефть, 5 г/кг 1,09±0,21 22 0,26±0,07 5

Нефть, 10 г/кг 1,64±0,20 16 0,50±0,12 4

Нефть, 20 г/кг 3,61±0,61 18 0,67±0,55 3

Нефть, 30 г/кг 7,23±1,44 24 2,25±1,52 7

Нефть, 40 г/кг 11,77±3,09 29 2,40±0,45 5

Нефть, 50 г/кг 13,57±1,21 27 3,11±1,72 6

Нефть, 100 г/кг 24,48±5,33 24 13,73±7,06 13

Нефть, 150 г/кг 36,45±5,35 24 25,15±8,59 16

Нефть, 200 г/кг 44,50±10,82 22 48,08±22,56 24

Нефть, 250 г/кг 53,66±9,12 21 51,62±30,24 20

Нефть, 300 г/кг 65,00±15,95 22 57,75±15,43 19

3. Концентрация нефтепродуктов в загрязненной торфяной почве (полевой опыт 2)

Вариант 5.06.2014 5.09.2014 5.09.2015

содержание нефтепродуктов, мг/кг процент извлечения нефтепродуктов содержание нефтепродуктов, мг/кг процент извлечения нефтепродуктов содержание нефтепродуктов, мг/кг

Без нефти (контроль 1) 0,16±0,03 - 0,14±0,07 - 0,18±0,09

Нефть, 5 г/кг 0,85±0,14 17 0,24±0,13 5 0,27±0,09

Нефть, 10 г/кг 1,10±0,23 11 0,44±0,22 4 0,41±0,10

Нефть, 20 г/кг 1,32±0,33 7 1,18±0,37 6 0,88±0,15

Нефть, 30 г/кг 2,70±1,27 9 2,49±0,63 8 2,39±1,60

Нефть, 40 г/кг 3,65±1,05 9 3,08±1,67 8 3,02±1,18

Нефть, 50 г/кг 5,47±2,90 11 4,92±2,28 10 4,50±2,40

Нефть, 100 г/кг 20,51±11,20 21 19,65±10,28 20 18,00±6,09

Нефть, 150 г/кг 26,43±3,00 18 25,85±12,05 17 22,17±10,65

Нефть, 200 г/кг 33,00±16,29 17 34,58±18,93 17 26,00±6,50

Нефть, 250 г/кг 47,07±12,79 19 42,89±30,49 17 39,78±22,00

Нефть, 300 г/кг 56,03±15,37 19 46,08±34,39 15 43,55±28,32

Без нефти + удобрение + известняковая мука (контроль 2) 0,09±0,02 - 0,12±0,40 - 0,22±0,12

Нефть, 150 г/кг + удобрение + известняковая мука 22,10±8,07 15 18,78±10,74 13 14,10±8,50

Нефть, 200 г/кг + удобрение + известняковая мука 29,79±7,71 15 27,92±18,28 14 21,14±16,00

Нефть, 250 г/кг + удобрение + известняковая мука 38,93±8,70 16 37,01±20,33 15 26,00±16,00

Нефть, 300 г/кг + удобрение + известняковая мука 48,77±17,82 16 41,47±25,84 13 38,41±29,36

4. Изменение агрохимических показателей торфа под действием различных доз нефти

(лабораторный опыт, 90 дней после загрязнения)

Опыт Зольность, % рНка Нг 8 Р2О5 К2О N-N03

ммоль/100 г мг/кг

Без нефти 21 6,2 29,7 201 144 194 3,9 10,7

Нефть, 5 г/кг 21 6,3 24,1 205 120 183 3,8 5,3

Нефть, 10 г/кг 20 6,2 22,4 197 131 203 5,6 3,5

Нефть, 20 г/кг 20 6,2 19,7 204 145 200 8,0 2,6

Нефть, 30 г/кг 20 6,3 19,1 200 142 180 8,7 1,7

Нефть, 40 г/кг 20 6,2 20,4 196 142 179 9,7 1,7

Нефть, 50 г/кг 20 6,2 20,3 193 138 133 9,4 1,9

Нефть, 100 г/кг 20 6,3 20,5 154 131 176 2,5 2,3

Нефть, 150 г/кг 18 6,2 21,2 142 139 167 1,5 1,8

Нефть, 200 г/кг 17 6,2 20,6 139 128 169 1,5 1,6

Нефть, 250 г/кг 17 6,2 19,8 140 123 150 2,1 1,2

Нефть, 300 г/кг 17 6,2 21,6 132 113 149 1,7 1,1

НСР05 1 Fф < Fо5 3,7 12 19 24 3,0 2,9

действием физико-химических факторов, и скорость разложения нефти стала определяться микробиологическими процессами. Внесение мелиоративных добавок ускорило разложение нефти вследствие стимуляции жизнедеятельности нефтеразла-гающей микрофлоры, но не так значительно, как в минеральных почвах. Недостаточно высокая эффективность традиционных ремедиационных мероприятий на торфяных почвах отмечена и другими исследователями [5, 8].

Данные таблицы 4 свидетельствуют, что торф, использованный для закладки опыта, характеризовался очень высокой зольностью (содержанием

минеральной части, оставшейся после его сжигания) - 21%, что является характерной особенностью аллювиальных (пойменных) торфяных почв. Нефтяное загрязнение обусловило снижение зольности торфа статистически достоверное, начиная с уровня 150 г/кг. При максимальном уровне загрязнения (300 г/кг) это снижение составило 4 абс.%, или 19 относит.%, что объясняется значительно более низкой зольностью товарной нефти (менее 0,1%). Зольность торфа может служить косвенным показателем оценки уровня загрязнения его нефтью.

Торф, использованный в опыте, характеризовался нейтральной реакцией ф^а 6,2 ед.), что является

5. Изменение агрохимических показателей торфа под действием нефти (полевой опыт)

Вариант Зольность, % рНка Нг 8 Р2О5 К2О N-N03

ммоль/100 г мг/кг

Без нефти (контроль 1) 13,7* 16,4 5,32 5,61 28,6 18,7 185 216 80 31 28 50 66 46 18,4 8,2

Нефть, 5 г/кг 13,0 16,3 5,35 5,53 25,9 15,3 183 202 73 21 20 41 60 36 18,1 46

Нефть, 10 г/кг 12,7 16,0 5,37 5,70 25,7 16,6 177 200 77 15 18 33 56 29 14,8 1,9

Нефть, 20 г/кг 10,9 15,6 5.43 5.44 25,3 15,6 174 190 72 12 16 31 58 26 14,1 1,1

Нефть, 30 г/кг 10,5 15,0 5,48 5,62 22,2 14,3 169 190 68 10 17 24 50 24 -

Нефть, 40 г/кг 10,4 15,1 5,60 5,50 21.4 15.5 168 172 68 9 14 17 50 22 -

Нефть, 50 г/кг 10,4 14,8 5,58 5,36 20,5 18,3 168 170 76 9 14 15 51 22 -

Нефть, 100 г/кг 10,3 14,1 5,65 5,61 20,5 14,2 142 161 74 10 13 16 49 19 -

Нефть, 150 г/кг 10,3 13,8 5,68 5,68 18,7 14,9 123 137 65 11 12 16 45 24 -

Нефть, 200 г/кг 10,3 12,3 5,62 5,74 18,1 14,9 124 133 66 10 12 12 42 21 -

Нефть, 250 г/кг 9,4 11,9 5,68 5,53 18,2 16,0 121 131 65 9 11 12 46 21 -

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Нефть, 300 г/кг 8,3 11,3 5,73 5,63 17,1 16,6 109 126 59 7 10 11 47 16 -

Без нефти + удобрение + известняковая мука (контроль 2) 14,1 17,8 6,36 6,78 8,1 7,8 191 255 142 43 71 40 89 50 34,2 29,5

Нефть, 150 г/кг + удобрение + известняковая мука 12,3 16,7 6,19 6,54 6,7 8,6 181 198 130 31 64 27 84 35 25,4 19,8

Нефть, 200 г/кг + удобрение + известняковая мука 10,8 16,8 6,43 6,41 6,5 9,4 167 177 126 27 60 25 75 28 21,9 6,4

Нефть, 250 г/кг + удобрение + известняковая мука 99 16,0 6,24 6,04 7,8 12,2 142 154 108 22 52 20 55 22 12,1 1,5

Нефть, 300 г/кг + удобрение + известняковая мука 94 15,6 6,30 6,28 8,9 15,2 128 139 103 20 47 18 51 23 86 1,1

НСР05 2,6 3,7 0,20 0,29 7,4 7,3 11 26 И 5 8 10 12 7

Примечание: в числителе срок отбора почв -5.09.2014 г., в знаменателе - 5.09.2015 г.

типичной величиной для низинных торфов. Нефтяное загрязнение не оказало влияние на этот показатель, но достоверно снизило гидролитическую кислотность на 5,6-10,6 ммоль/100 г торфа (на 19-36%). Это связано с нейтральной реакцией самой нефти, что позволило ей нейтрализовать часть ионов водорода и алюминия, находящихся в почвенно-поглощающем комплексе торфа. Это достаточно широко известное свойство нефти, которое особенно ярко проявляется на более кислых почвах [4].

Характерная особенность всех низинных торфов - наличие у них очень высокого показателя суммы обменных оснований (более 100 ммоль/100 г). Это объясняется химическим составом его органической части, в которую входит целый ряд сложных высокомолекулярных органических соединений, обладающих очень высокой емкостью поглощения катионов (гуминовые и фульвокислоты, лигнин, битумы и др.). Нефтяное загрязнение оказывает

значительное влияние на состав и емкость почвенного поглощающего комплекса. Отмечается четко выраженное снижение суммы обменных оснований под действием нефти, что объясняется не столько уменьшением общего количества поглощенных оснований, сколько с утратой их способности обмениваться вследствие обволакивания почвенных коллоидов нефтяными пленками. Статистически достоверное уменьшение показателя суммы обменных оснований наблюдалось при дозе загрязнения (100 г/кг), а при максимальной дозе (300 г/кг) снижение составило уже 34%. Аналогичное действие, но на минеральных почвах, отмечали многие исследователи [3, 5-9]. Этот физико-химический показатель также предлагаем использовать в качестве индикатора степени загрязнения торфа нефтепродуктами.

Нефть оказывает негативное влияние на пищевой режим торфов, она образует вокруг почвенных агрегатов гидрофобные пленки, препятствующие

проникновению в них водных растворов. В зависимости от дозы загрязнения происходит частичная или почти полная изоляция почвенных частиц и структурных отдельностей от жидкой фазы. Это приводит к снижению содержания подвижных, а значит и доступных для растений и почвенных микроорганизмов форм элементов минерального питания. Наибольшее снижение содержания подвижных форм наблюдалось у нитратного азота, даже низкая доза загрязнения (10 г/кг) уменьшила его количество на 33%. Остальные элементы минерального питания снизили свое содержание при более высоких дозах загрязнения. Отмеченные закономерности нашли свое подтверждение в условиях полевого опыта (табл. 5).

Средние и повышенные дозы нефтяного загрязнения в течение двух лет обусловили статистически достоверное уменьшение зольности торфа (при максимальной изучаемой дозе загрязнения - 300 г/кг это снижение составило 31-39%), суммы обменных оснований (при максимальной дозе - на 4142%) и содержания всех элементов минерального питания, особенно нитратного азота, который при дозе 30 г/кг практически отсутствовал в загрязненной почве. Внесение известняковой муки и минеральных удобрений резко сместило кислотно-

щелочной баланс в щелочную сторону, увеличило сумму обменных оснований и содержание элементов минерального питания, что свидетельствует о возможности использовать эти агрохимикаты в качестве мелиорантов для улучшения свойств загрязненных торфяных почв. Однако улучшение этих показателей, в отличие от минеральных почв, не привело к резкому повышению скорости разложения нефти в торфяных почвах (табл. 3), что объясняется их изначально низкой микробиологической активностью. Для эффективной ремедиации этих почв, наряду с химической мелиорацией, необходимо предусматривать применение специально подобранных биопрепаратов или активизацию аборигенной микрофлоры.

Таким образом, использование традиционных агрохимикатов (известняковой муки и минеральных удобрений), несмотря на резкое улучшение химических и физико-химических свойств загрязненных торфяных почв, не привело к значительному увеличению в них скорости разложения нефти, что требует более детального изучения их доз внесения и необходимости применения мероприятий, повышающих их биологическую активность.

Литература

1. Саламатова Т.В. Повышение эффективности разработки месторождений высокосвязных и тяжелых нефтей с целью обеспечения промышленной и экологической безопасности (на примере «Удмуртнефть»): Автореф. дисс. к.т.н. - Ижевск: Удмуртский ун-т, 2002. - 25 с.

2. Солнцева Н.П. Добыча нефти и геохимия природных ландшафтов. - М.: Изд-во МГУ, 1998. - 376 с.

3. Гилязов М.Ю., Гайсин И.А. Агроэкологическая характеристика и приемы рекультивации нефтезагрязненных черноземов республики Татарстан. - Казань: Фен, 2003. - 228 с.

4. Леднев А.В. Изменение свойств почв Среднего Предуралья под действием продуктов нефтедобычи и приемы их рекультивации. - Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2008. - 174 с.

5. Шаронова Н.Л., Яппаров И.А., Ежкова А.М., Рахманова Г.Ф. Эффект фиторемедиации на выщелоченном черноземе, загрязненном жидкими углеводородами // Агрохимический вестник, 2015, № 6. - С. 22-26.

6. Зубайдуллин А.А. Рекультивация нефтезагрязненных земель в Среднем Приобье: недостатки и основные причины низкой эффективности / Биологические ресурсы и природопользование. Сборник научных трудов. Выпуск 6. -Сургут: Дефис, 2003, Вып. 2. - С. 129-139.

7. Лопатин К.И., Толстограй В.И., Женихов Ю.Н., Суворов В.И., Панов В.В. Альтернативная технология рекультивации нефтезагрязненных торфяных болот / Оптимизация управления антропогенными воздействиями в целях устойчивого развития северных территорий. Сборник докладов Международного экологического форума. - Нижневартовск, 2008. -С. 2-8.

8. Мязин В.А. Разработка способов повышения эффективности биоремедиации почв Кольского Севера при загрязнении нефтепродуктами (в условиях модельного эксперимента): дисс. к.б.н. - Петрозаводск, 2014. - 159 с.

9. Семенцов А.Ю., Антипов Б.В., Прохоров И.С., Мизгирев Н.С., Башкин В.Н. Применение суперкомпоста «ПИКСА» для очистки почв, загрязненных нефтепродуктами // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе, 2006, № 10. -С. 14-18.

10. Завалин А.А., Василенко Е.С., Семенцов А.Ю., Прохоров И.С. Использование суперкомпоста «ПИКСА» для решения экологических проблем / Материалы Международного форума «Земля и урожай». - Санкт-Петербург, 2007. - С. 286-288.

11. Соколов А.В. Вегетационный метод / Агрохимические исследования почв. - М.: Наука, 1975. - С. 585-604.

12. ПНД Ф 16.1.41-04 Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах почв гравиметрическим методом. - М.: ФГУ ЦЭКА МПР России, 2004. - 12 с.

13. Сухова И.В., Садовникова Л.К. Методы определения содержания нефти и нефтепродуктов в почвах / Методы исследований органического вещества почв. - М.: Россельхозакадемия - ГНУ ВНИПТИОУ, 2005. - 323-333 с.

14. Леднев А.В., Скворцова И.А. Влияние нефтяного загрязнения на степень токсичности почв // Вестник Казанского государственного аграрного университета, 2015, № 4. - С. 70-76.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.