CC BY
0УДК 504.054
DOI 10.24412/cl-37255-2024-1-129-131
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ НА ТЕРРИТОРИИ НЕФТЕХРАНИЛИЩА ЯКУТИИ
Далбаева Е.А.1,2, Ерофеевская Л.А.2, Салтыкова А.Л.1, Вит А.А.1, Сивцев С.И.2, Ефимов С.Е.2
1 Федеральный исследовательский центр «Якутский научный центр Сибирского отделения
Российской академии наук», г. Якутск
2 Федеральный исследовательский центр «Якутский научный центр Сибирского отделения
Российской академии наук», обособленное подразделение Институт проблем нефти и газа СО РАН, г. Якутск E-mail: aselka-333@mail.ru
Аннотация. Микроорганизмы, обитающие в почвах территории нефтебазы, могут сыграть ключевую роль в процессе очистки грунтов от нефтяных загрязнений. В результате анализа выявлено, что в почвах филиала нефтебазы преимущественно присутствуют бактерии вместо грибов из-за физико-химических особенностей почвы, при этом рН составляет 8,1, что неблагоприятно влияет на рост грибов. Применение биоремедиации способствовало уменьшению фитотоксичности почв и повышению активности азотфиксирующих бактерий, однако оказало негативное воздействие на процессы нитрификации и денитрификации из-за содержания токсичных компонентов. Рост процессов гниения привел к увеличению токсичности и замедлению процесса очистки почвы. В конце сезона вегетации замечена значительная активность углеводородоразрушающих микроорганизмов в почвах точки 1. В почвах точки 2 и 3 подвержены отрицательному воздействию углеводородов и требуют очистки. Ключевые слова: нефтезагрязненные почвы, загрязнение окружающей среды, рекультивация, биопрепарат, углеводородокисляющие микроорганизмы.
Микроорганизмы, обитающие в почвах территории нефтебазы, могут сыграть ключевую роль в процессе очистки грунтов от нефтяных загрязнений [1]. Проведенные микробиологические исследования направлены на изучение биологической активности почв и на поиск аборигенных культур (углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ)), которые способны эффективно разлагать нефть и нефтепродукты в условиях криолитозоны. С целью повышения эффективности процесса биологической деструкции нефтяных загрязнений, необходимо выявить наиболее активные и адаптированные к условиям среды микроорганизмы в почвах и грунтах территории нефтебазы [2].
Исследование микробного ценоза почв в территории нефтебазы включало метод посева на питательные среды [7-9]. Выявлены аммонифицирующие и азотфиксирующие микроорганизмы, а также участие микробов в циклах нитрификации, денитрификации, разложении органического материала и присутствие нефтеокисляющих организмов.
Влияние условий окружающей среды на структуру микробных сообществ необходимо тщательно изучать для понимания процессов, происходящих в природных экосистемах [3]. Анализ, проведенный на территории филиала нефтебазы, показал, что в почвах этой зоны преобладают бактериальные формы микроорганизмов, в то время как грибные формы встречаются реже (таблица 1).
Такое доминирование бактерий над грибами может быть обусловлено не только физико-химическими свойствами почвы, но и другими факторами, влияющими на окружающую среду. Интересно отметить, что микроскопические грибы, в отличие от бактерий, часто предпочитают развиваться в условиях тепла, влажности и кислотности. В почвах же, расположенных вблизи нефтебазы, среднее значение рН составляет 8,1, что может оказывать негативное воздействие на грибы.
Таблица 1 - Микробиологическая характеристика почв на территории нефтебазы, 02.06.2022 г.
№ пробы по каталогу Глубина отбора, см Место отбора проб Общая численность, млн. КОЕ/г АСВ почвы
Бактерии Грибы Актинобакте-рии УОМ
Фоновая проба 0-20 На границе территории НБ 922,2±5,5 не выделены 0,002±0,0001 0,0002±0,00001
Точка 1 0-20 Площадка 2, 28 кв.м загр.нефтью 8,0±0,4 не выделены 0,01±0,0005 0,0005±0,00002
Точка 2 0-20 Площадка 1, 6 кв.м загр. ДТ 4,4±0,2 0,03 0,002±0,0001 0,001±0,0005
Точка 3 0-20 Площадка 3, 2 кв.м. загр.бен-зином 7,2±0,3 не выделены 0,002±0,0001 0,004±0,0002
В июне 2022 года содержание бактерий в фоновой почве на глубине 0-20 см составляла -922,2 млн. КОЕ/г АСВ и 6,5 млн. КОЕ/г АСВ в нефтезагрязненных участках (точки 1, 2, 3). К окончанию вегетационного сезона количество почвенных микроорганизмов возросло, превысив в среднем на один уровень как в фоновых, так и в загрязненных участках на глубине 0-20 см, составляя 1896 млн. КОЕ/г АСВ в фоновой почве и 62-119 млн. КОЕ/г АСВ в нефтезагрязненных участках (точки 1, 2, 3) (таблица 2).
Таблица 2 - Микробиологическая характеристика почв на территории нефтебазы, 05.09.2022 г.
№ пробы по каталогу Глубина отбора, см Общая численность, млн. КОЕ/г АСВ почвы Всхожесть семян биотест-растений, %
Бактерии Грибы Актинобак-терии УОМ
Фоновая проба 0-20 1890±4,4 не выделены 6,2±0,3 0,0008±0,00001 40,0±2,0
Точка 1 0-20 62±2,3 не выделены 0,04±0,002 6, 2±3,0 44,0±2,1
Точка 2 0-20 82±4,1 25 0,02±0,001 0, 04±0,002 36,0±1,7
Точка 3 0-20 119±5,0 не выделены 0,02±0,001 0, 005±0,0002 20,0±1,0
После проведения биоремедиации в почвах снизилась фитотоксичность (табл. 2) и повысилась активность азотфиксирующих бактерий, однако процессы нитрификации и денитрифи-кации в почвах нарушены.
Активность нитрифицирующих бактерий в почвах снижается из-за действия токсичных веществ и условий окружающей среды, которые препятствуют их развитию. Температура около +20°С является оптимальной для нитрификации в почвах. В случае сильного загрязнения нефтью процессы нитрификации могут изменить направление. Высокое количество аммонифицирующих бактерий при уменьшении активности нитрифицирующих микроорганизмов способствует переходу к доминированию гнилостных процессов, что повышает токсичность рекультивированных почв, увеличивает концентрацию УОМ в почвах и замедляет очистку почв от нефтепродуктов.
В почвах точки 1 к окончанию вегетационного сезона была обнаружена значительная концентрация углеводородокисляющей микрофлоры, достигающая 6 млн. КОЕ/г АСВ. Это
свидетельствует об успешной адаптации иннокулированных с биопрепаратом микроорганизмов к условиям почвы. В то же время, в почвах точки 2 и 3 наблюдается негативное воздействие углеводородных компонентов, что требует дополнительной очистки и поддержания оптимальных показателей абиотической среды. Для этого необходимо сохранять влажность почв на уровне 60-70%, проводить регулярное рыхление почв для обеспечения потока кислорода, а также контролировать рН почвенной среды от 6,0 до 7,2.
Длительное воздействие нефтепродуктов на мерзлотные почвы нефтебазы привело к токсичности почв и снижению их биологической активности. Это выражается в снижении общей численности и разнообразия почвенных микроорганизмов, а также в потере экосистемных функций и нарушении микробиологических процессов окисления углеводородов, разложения органических веществ и аммиака нитрифицирующими бактериями. Процесс нитрификации снижается под воздействием любых концентраций углеводородов. Для того чтобы процесс нитрификации был остановлен, достаточно всего 0,5% уровня нефтяного загрязнения. В процессе реабилитации нефтезагрязненных почв на территории нефтебазы необходимо учитывать возможность обратного направления нитрификации при увеличении загрязнения нефтью, что может привести к токсичности почв. Использование общей численности нитрифицирующих бактерий в качестве маркера загрязнения почв нефтью может быть полезным при мониторинге процесса восстановления загрязненных участков нефтегазового комплекса. На фоне уменьшения активности нитрифицирующих микроорганизмов в почвах наблюдается редукция разнообразия и численности микроскопических грибов.
Исследования выполнены в рамках Госзадания Министерства науки и высшего образования РФ № 122011200369-1 с использованием научного оборудования ЦКП ФИЦ ЯНЦ СО РАН
в рамках гранта № 13.ЦКП.21.0016.
Список литературы
1. Lamichhane S., Krishna K.C.B., Sarukkalige R.Surfactant-enhanced remediation of polycyclic aromatic hydrocarbons: a re-view // Journal of Environ. Manag. 2017. Vol. 199. P. 46-61. DOI: 10.1016/j.jenvman.2017.05.037
2. Ерофеевская Л.А. Разработка способа очистки мерзлотных почв и грунтов от нефтеза-грязнений в природно-климатических условиях Якутии: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Якутск: Институт проблем нефти и газа Якутскогонаучного центра Сибирского отделения РАН,2018. 28 с.
3. Сивцев С.И., Ерофеевская Л.А. Санация и рекультивация нефтезагрязненных земель в почвенно-климатических условиях Республики Саха (Якутия) // Высшая школа: научные исследования. Часть 2. Уфа: Инфинити, 2019. С.125-131.
4. Патент № 2565549 РФ. Биопрепарат для биоремедиации нефтезагрязненных почв для климатических условий Крайнего Севера / Л. А. Ерофеевская, Ю. С. Глязнецова. Опубл. 20.10.2015. Бюл. № 29.
5. Донерьян Л.Г., Водянова М.А., Тарасова Ж.Е. Микроскопические почвенные грибы -организмы-биоиндикаторы нефтезагрязненных почв // Гигиена и санитария. 2016. Т. 95. № 9. С. 891-894. DOI: 10.1882/0016-9900-2016-9-891-894
6. ГОСТ 17.4.4.02-2017. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа. - Введ. 2019-01-01. - М.: Стандарт информ, 2018. 16 с.
7. Керстен Д.К. Морфологические и культуральные свойства индикаторных микроорганизмов нефтегазовой съемки // Микробиология. 1963. № 5. С. 1024-1030.
8. ГОСТ Р 57447-2017 Наилучшие доступные технологии. Рекультивация земель и земельных участков, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Основные положения. - Введ. 2017-04-18. - М.: Стандарт информ, 2019. 23 с.
9. ГОСТ Р ИСО 22030-2009. Качество почвы. Биологические методы. Хроническая фито-токсичность в отношении высших растений. М.: Стандарт информ, 2010. 20 с.
