CC BY
48
БИОХИМИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ НА КАРАЧАГАНКСКОМ НЕФТЕГАЗОКОНДЕНСАТНОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ
© Джумашева К.А.*, Волкова И.В.*
Астраханский государственный технический университет, г. Астрахань
Среди разнообразных источников загрязнения почвенных покровов аварийные и газовые выбросы являются самыми опасными. На нефте-газопромыслах их воздействия на экосистему превосходят все другие техногенные потоки. Интенсивное освоение месторождений, процессы добычи, переработки и транспортировки нефти и газа, отходы производства вызывают повышение техногенных нагрузок, приводящих к снижению ресурсного потенциала земель, ухудшению экологических условий возделывания сельскохозяйственной продукции и проживания населения. В работе проанализирована ферментативная активность темно-каштановых среднесуглинистых почв в районе Карачаганакско-го нефтегазоконденсатного месторождения. При диагностики состояния и загрязнения почв широко применяется показатели активности почвенных ферментов: инвертазы, уреазы, фосфатазы, дегидрогеназы, каталазы, активность которых четко коррелирует с содержанием в почве различных техногенных загрязнителей.
Ключевые слова: активность почвенных ферментов, нефтяные месторождения, «дыхание» почв, окислительно-восстановительные ферменты.
В соответствии со стратегическим планом развития в настоящее время рост нефтегазовой отрасли Республики Казахстан станет определяющим для всей экономики, создавая предпосылки для формирования инвестиционных ресурсов государства. Наряду с этим при планируемом существенном увеличении объемов добычи углеводородного сырья возникают важные и очень актуальные задачи сохранения экологического равновесия и экологизации нефтегазового производства.
Эксплуатация нефтяных месторождений неизбежно связана с техногенным воздействием на окружающую природную среду. Происходит трансформация, как отдельных компонентов, так и в целом природных комплексов. Вблизи нефтепромыслов природа претерпевает глубокие часто необратимые изменения.
Ухудшение экологических условий, истощение природных ресурсов, загрязнение окружающей среды местами становятся необратимыми. Характер
* Магистрант кафедры «Гидробиология и общая экология». Научный руководитель: Волкова И.В., профессор кафедры «Гидробиология и общая экология», доктор биологических наук, доцент.
* Профессор кафедры «Гидробиология и общая экология», доктор биологических наук, доцент.
и масштабы хозяйственной деятельности человека в настоящее время таковы, что она, наряду с природными факторами, стала оказывать воздействие на многие компоненты биосферы - в частности на почву.
Интенсивное освоение ресурсов Республики Казахстан приводит к многосторонним изменениям в структуре объектов окружающей среды. Разработка и эксплуатация Карачаганакского нефтегазоконденсатного месторождения привела к интенсификации процессов урбанизации, росту числа автотранспорта, повышению потребления жидкого и газообразного топлива, что способствовало появлению риска загрязнения окружающей среды. Кроме того, процесс разработки и освоения месторождения привел к интенсивному техногенному загрязнению почв.
Основными источниками загрязнения почвенно-земельных ресурсов являются прискваженные земляные амбары при опробовании и испытаниях скважин, после бурения или ремонтно-профилактические работы. При разработке и освоении месторождения природный газ сжигается на факелах скважин, что приводит к вторичному загрязнению. Постоянными источниками вторичного загрязнения на месторождении являются пилотные горелки на факелах, вентиляционные трубы.
Освоение месторождений, процессы добычи, переработки и транспортировки нефти и газа, отходы производства вызывают повышение техногенных нагрузок, приводящих к снижению ресурсного потенциала земель, ухудшению экологических условий возделывания сельскохозяйственной продукции и проживания населения.
Главной причиной торможения развития растений или их гибели в результате загрязнения является нарушение поступления воды, питательных веществ и кислородное голодание. Кроме того, в почве происходит нарушение биохимических процессов, уменьшение содержания фосфора, подавление нитрификационной способности.
Ферменты в почвах играют важную биогеохимическую роль. Будучи мощными катализаторами, они обеспечивают успешное осуществление системы «почва-микроорганизмы» и ее главнейшей функции - разрушение первичного органического вещества и синтеза вторичного, обогащения почвы биогенными элементами и гумусом. Тем самым ферменты участвуют в осуществлении важнейших биогеоценотических функций почвы - функции катализатора биохимических процессов и функций трансформатора веществ и энергии, находящихся в биогеоценозе или поступающих в него [3].
Активность почвенных ферментов затрагивает наиболее важнейшие, периодически повторяющиеся превращения в биогеохимическом цикле углерода, азота, фосфора, серы и других элементов и окислительно-восстановительные процессы. Ферментативная активность отражает также направленность процессов биохимических превращений в почве [2].
Важная роль ферментов в почве заключается еще в том, что они осуществляют функциональные связи между компонентами экосистемы, и фер-
10 ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ XXI ВЕКА: СТУПЕНИ ПОЗНАНИЯ
ментативная активность почвы отражает функциональное состояние живого населения [1].
При диагностике состояния и загрязнения почв широко применяется показатели активности почвенных ферментов: инвертазы, уреазы, фосфата-зы, дегидрогеназы, каталазы, активность которых четко коррелирует с содержанием в почве различных техногенных загрязнителей.
Иногда токсичное действие тяжелых металлов в почве может быть оценено и по изменению дыхания почвы, которое характеризует интенсивность газообмена между почвой и атмосферой и является показателем ее биологической активности.
Исследования биологической активности почв проводились на темно-каштановых среднесуглинистых почвах в районе Карачаганакского НГКМ. Оценка велась на основании следующих тестов:
- Активность гидролитических (инвертаза, уреаза, АТФ - аза) и окислительно-восстановительных (каталаза, дегидрогеназы) ферментов;
- Интенсивность продуцирования углекислого газа или «дыхание» почв.
Результаты биохимического анализа показали, что ферментативная активность почв является весьма чутким показателем биологической активности почв, и может служить в качестве биотеста.
Согласно полученным результатам почвенные энзимы демонстрируют достаточно высокую чувствительность на загрязнение почв тяжелыми металлами. Большую чувствительность к загрязнению почв проявили гидролитические ферменты - инвертаза, уреаза, фосфатаза.
Среди гидролитических ферментов эффект инактивации наиболее выражен в отношении уреазы. Самой низкой уреазной активностью характеризуются почвы, расположенные в 1 км от источника загрязнения. Самая высокая активность фосфатазы отмечена в верхнем слое почвы на расстоянии 50 км от источника. Аналогичная закономерность была отмечена и для другого гидролитического фермента фосфатазы.
Наиболее чувствительной к процессам загрязнения почв оказалась ин-вертаза. Ее активность в зоне непосредственной близости к горящей скважине (1 км) составляли 15,0 мл глюкозы на 1 г почвы, в отдалении на 50 км -23,1 мг, т.е. снизилось.
Полученные данные показывают, что зона сильной инактивации гидролитических ферментов лежит в пределах 5-ти километровой удаленности от источника загрязнения. За пределами этой зоны активность гидролазных ферментов приближается к уровню целинных, незагрязненных темно-каштановых среднесуглинистых почв.
Окислительно-восстановительные ферменты каталазы и дегидрогеназы слабо реагировали на процессы загрязнения почв. Изменение их активности в зоне непосредственной близости к аварийной скважине и по мере удаленности от нее не подчинено никакой закономерности.
Интенсивность продуцирования углекислоты, процесс «дыхание» - общий показатель биологической активности почвы. Он также является тестом загрязненности почв. Показатели «дыхания» почв более сглажены по вариантам, т.к. они характеризуют состояние активности всего микронаселения почв.
Сопоставление показателей биологической активности почв естественных и антропогенных ландшафтов свидетельствует о резкой инактивации их в последних. По-видимому, инактивация ферментов в почве вблизи источников загрязнения зависит от степени засоления, содержания солей и загрязнения тяжелыми металлами.
Следует отметить, что в естественных ландшафтах по степени отзывчивости на загрязнение почв гидролитические ферменты расположились в следующий ряд: уреаза - фосфатазы - инвертаза. Окислительно-восстановительные ферменты очень слабо отзываются на процессы загрязнения почв. Согласно полученным результатам, зона сильной инактивации почвенных ферментов определена в радиусе до 5 км от горящего газоконденсатного фонтана.
Список литературы:
1. Бондарев А.Г., Бахтин П.У, Воронин А.Д. Физические и физико-технологические основы плодородия почв // В сб.: 100 лет генетического почвоведения. - М., 1986. - С. 70.
2. Зырин Н.Г., Раськова Н.В. Действия тяжелых металлов на ферментативную активность почв // Мелиорация, использование и охрана почв Нечерноземной зоны. - М., 1980. - 186 с.
3. Розанова Е.П., Кузнецов С.И. Микрофлора нефтяных месторождений. -М.: Наука, 1974. - 150 с.
ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АУДИТ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
© Умярова Р.М.*
Институт управления экономики и финансов
Казанского (Приволжского) федерального университета, г. Казань
В статье рассмотрен механизм управления региональным водохозяйственным комплексом. Определены эколого-экономические аспекты модернизации системы управления водопользованием. В краткой форме излагается пути улучшения эколого-экономической ситуации в
* Студент кафедры Природообустройства и водопользования.
