CC BY
194УДК 631.111.3
Технические науки
Байчоров Расул Асламбекович, студент, ФГБОУ ВО «Московский государственный строительный университет», ИСА ПГС
ДЕЙСТВИЕ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ НА СВОЙСТВА ПОЧВ И
ПРОДУКТИВНОСТЬ РАСТЕНИЙ
Аннотация: На сегодняшний день процесс деградации почв является глобальной проблемой экологии. Из множества факторов деградации почв особое место занимает загрязнение ее нефтью. Почва, которая загрязнена нефтью, становится неспособной полноценно выполнять свои экологические функции в ландшафте. Ведь любое негативное воздействие человека на окружающую среду обладают неконтролируемыми последствиями.
Ключевые слова: Нефть, нефтепродукты, почва, экология, продуктивность растений, внешние воздействия, грунтовые воды, растительный покров.
Abstract: Today, the process of soil degradation is a global environmental problem. Of the many factors of soil degradation, a special place is occupied by oil pollution. Soil that is contaminated with oil becomes unable to fully perform its ecological functions in the landscape. After all, any negative human impact on the environment have uncontrollable consequences.
Keywords: Oil, oil products, soil, ecology, plant productivity, external influences, groundwater, vegetation cover.
Известно, что поверхностные воды, реки, озера и суши в большой или меньшей степени загрязнены нефтью и нефтепродуктами. Нефть и нефтепродукты обнаруживаются почти в каждом водоеме, в том числе и в озере Байкал. Существует различные виды проникновения загрязнителя на
окружающую среду, как, например, при ее добычи, транспортировке и перегрузке, или же вследствие утечек из нефтепроводов. Загрязнение нефтью с каждым годом только увеличивается, предпосылками к этому являются изношенностью оборудования, несоблюдением технологических дисциплин, а также в местах прохождения технологических эстакад и трубопроводов возможны значительные разливы нефти и нефтепродуктов. Несмотря на принимаемы нефтяниками республики меры по предотвращению загрязнения окружающей природы, полностью исключить случаи загрязнения не удается. Для реабилитации нефтезагрязненных почв предложены различные способы восстановления их плодородия, среди которых наиболее доступными и экологически безопасными считаются агроэкологические приемы. Имеющиеся публикации о влиянии агротехнических и агрохимических приемов реабилитации нефтезагрязненных почв отрывочны и достаточно противоречивы, что и является основанием для наших исследований.
Почва подвержена к различным внешним воздействиям. Всевозможные изменения, которые приводят к нарушению физических, физико-химических, химических, биологических и биохимических функций почвы, вызывают ее загрязнение [1].
Почва, загрязненная нефтью, содержит в себе повышенное количество углеводородов. Обусловлено это с тем, что нефть представляет собой смесь углеводородов, в среднем содержит 83-87% углерода. Например, в незагрязненной почве содержалось 4,75% углерода, но при загрязнении девонской нефтью в дозах 5 и 60 г/кг, содержание углерода увеличилось до 5,09 и 8,22 %. Более ощутимое возрастание содержания углерода в почве было при загрязнении почвы сернистой нефтью [2]. В результате включения продуктов биорасщепления алифатических компонентов нефти состав гуминовых кислот, в нефтезагрязненных почв гумусовых веществ наблюдается увеличение доли негидролизуемого остатка [3].
Воздействия загрязнений нефти и нефтепродуктов на почву многогранны, и отражается это изменением свойств загрязненных почв и определением тех
или иных характеристик загрязнений, что является основным источником информации об уровне загрязнения.
Характер функционирования нефти в почве определяется дифференцированием веществ по плотности, вязкости, активностью взаимодействия с почвенной массой. Почва, играя роль хроматографической колонки, разделяет нефтяные потоки по слоям, задерживая в верхних почвенных горизонтах нефтяные компоненты и на минеральные воды, которые в свою очередь проникают в нижние горизонты/
В загрязненной нефтью почве происходят глубокие и часто необратимые процессы, как например, перестройка всего почвенного профиля.
Нефть может распространяться на огромные территории по средствам грунтовых вод. По своей природе нефть является гидрофобной, она образует тонкую пленку на поверхности воды, которая становится негодной для использования в количестве одного литра нефти на сто литров воды.
Нефтяное загрязнение способствует изменению физических, физико-химических характеристик почв и подавляет биологическую активность.
При нефтяном загрязнении заполняется поровое пространство почвы, вытесняется почвенный воздух и в следствие наблюдается нарушение естественной аэрации, что приводит к оглеению [4].
Создаются анаэробные условия, наблюдается изменение окислительно -восстановительного потенциала. В составе почвенного воздуха преобладают легкие токсичные фракции нефти, вредные как для растений, так и для большинства микроорганизмов.
Просачивается нефть через верхние части почвенного профиля и равномерно пропитывается в почвенной толщи. А в более глубокие слои нефть проникает по ходам корней, трещинам или же по другим ослабленным зонам. В глубоких горизонтах прослеживается неравномерное распределение нефти. Если же почва имеет легкий гранулометрический состав, то, как правило, нефть просачивается на глубину до 1 м и больше, при этом нефть подвергается своего рода фракционированию [5].
Нефти и нефтепродукты неоднозначно действуют на почвенные ферменты. Поскольку это зависит от вида и дозы поллютанта, типа почв, условий природной среды, групп почвенных ферментов. Ферментативная активность почв зависит от продолжительности загрязнения, она может повышаться или же уменьшаться.
Вследствие загрязнения почв нефтью накапливается микроскопические грибы, вызывающие заболевание у растений и фитотоксины.
Любая почва содержит некоторое количество природных углеводородов, однако после загрязнения почв нефтью доля углеводородов резко возрастает до полного изменения водно-воздушного режима почвы.
В начале загрязнения происходит незначительное снижение содержания нитратного азота, а потом начинается постепенное накопление и уже на третий год достигает максимального уровня. Это объясняется тем, что в почву этот элемент поступает вместе с нефтью, а так же в результате процессов денитрификации, то есть снижением почвенного азота.
В исследованиях В.М.Назарюкова (2007) содержание в
нефтезагрязненной почве доступных для растений соединений, как фосфор и калий практически не изменилось. Изменения наблюдается только спустя несколько лет. Повышения содержаний зольных элементов в почве происходит в результате применений фосфорно-калийных удобрений.
Важной характеристикой нефти является соотношение в ней легких и тяжелых фракций. Повышенную токсичность для обитателей почвы представляют легкие фракции почвы, но влияние их кратковременны. А тяжелые фракции нефти являются малоподвижными, поэтому создается устойчивый очаг загрязнения. Компоненты нефти, такие как богатые смолы, асфальтены, парафины, закупоривают поры и каналы почвы и связывают почвенные частицы, играя роль цемента. Таким образом, они препятствуют влагообменному процессу в почве и тем самым нарушают водно-физические свойства. Тяжелые фракции нефти облавакивают корни растений и соответственно снижают поступление к ним влагу.
В результате загрязнения почвы нефтью происходит деградация растительного покрова. Наблюдается замедления роста растений, хлороз, некроз, нарушается функции фотосинтеза и дыхания. Как говорилось ранее, тяжелые фракции почвы снижают поступление влаги, и растение в результате погибает. Эти вещества малодоступны микроорганизмам, поэтому разложение этих веществ идет очень медленно, а иногда и десятки лет. В результате происходит недоразвитие растений, включая и генеративных органов [7].
По исследованиям Н.А. Киреевой и др. (2006), при концентрации в почве 1% нефти происходило увеличение рост корней пшеницы в длину, особенно повысился объем корневой системы. При повышении концентрации загрязняющего вещества ухудшилось прорастание пшеницы и уменьшились прямолинейные объемы растений. Так же наблюдалось изменение морфофизиологических показателей, подавление роста и развития. При высоких дозах нефти в почве снижается у яровой пшеницы сумма хлорофиллов, тем самым усугубляется состояние растений.
Многими исследованиями установлено, что загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами приводит к замедлению роста и развития растений. Главными причинами таких изменений и гибели растений являются: уменьшение поступления воды и питательных веществ, а так же кислородное голодание.
В большинстве проведенных исследований выявлено, что под воздействием битумов у множества растений проявляются различные выраженные аномалии, как в биологических, так и в морфологических изменениях. Примером таких признаков у растений могут быть, как карликовость, искривление стеблей, скручивание листьев. Объяснениями таких изменений служат накопление в клетках растений полиароматических углеводородов, обладающими канцерогенными и мутационными свойствами.
Таким образом, влияние нефти и нефтепродуктов на растения можно разделить на прямое и косвенное воздействие. К прямому воздействию относится непосредственное токсичное или же стимулирующее влияние
углеводородов или других веществ, которое содержится в нефти или нефтепродуктов.
Библиографический список:
1. Абросимов, А. А. Экология переработки углеводородных систем / Под ред. М. Ю. Доломатова, Э. Г. Теляшева.- М.: Химия, 2002.- 608 с.
2. Андреева, Т. А. Интегральная оценка воздействия нефтяного загрязнения на параметры химического и биологического состояния почв таежной зоны Западной Сибири: автореф. дис. канд. биол. наук : 03.00.27 / Андреева Татьяна Анатольевна. - Томск, 2005. - 15 с
3. Андресон, Р. К. Изучение факторов, влияющих на биоразложение нефти в почве / Р.К. Андресон, Л.А. Пропадущая // Коррозия и защита в нефтегазодобывающей промышленности.- М., 1979.- №3.- С. 30-32.
4. Афанасьев, Р. А. Пригодность почв загрязненных нефтью, для сельскохозяйственного использования / Р.А. Афанасьев, Г.Е. Мерзлая // Плодородие. - 2006. - № 3. - С. 33-34.
5. Васильев, А.В. Экологический мониторинг загрязнения почвы нефтесодержащими отходами / А.В. Васильев, Д.Е. Быков, А.А. Пименов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2015 г. - № 4. - 269-272 с.
6. Бондалетова, Л. И. Промышленная экология: учеб. пособие / Л.И. Бондалетова, В.Г. Бондалетов. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. - 247 с.
7. Вержбицкий, В. В. Охрана окружающей среды в нефтегазовом деле: учебное пособие / В. В. Вержбицкий, И.И. Андрианов, М.Д. Полтавская. -Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2014. - 97 с.
