CC BY
19МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ
ИХ НЕФТЬЮ
В.А. Бурлака, к.с.-х.н., СПК «Победа» Самарская область
В ОАО «Самаранефтегаз» в настоящее время эксплуатируется более 10 тыс. км продуктопроводов. Зона прохождения трубопроводных систем является зоной повышенного экологического риска. Ежегодно фиксируется около 4 тыс. порывов, в результате чего загрязняются значительные площади земель. Кроме того, по территории Самарской области проходят более пяти крупных коридоров магистральных нефте- и продуктопроводов, отслуживших по 40 и более лет. К существенному загрязнению почв нефтью, наряду с возросшим количеством аварийных разливов, приводят разливы, возникающие при несанкционированных врезках и хищениях нефти и нефтепродуктов.
Загрязнения нефтью и нефтепродуктами приводят к значительным изменениям химических, биологических и физико-химических свойств почвы. Так, разрушение почвенных структур и диспергирование почвенных частиц сопровождается снижением водо- и воздухопроницаемости почв. В биодеградации нефтепродуктов в почве главная роль принадлежит микроорганизмам [1-4].
Использование микробиологических средств при ликвидации нефтяных загрязнений почвы является чаще всего единственным методом восстановления экологически чистой обстановки в природных условиях, не нарушая естественного биоценоза и повышая его активность. Однако широкого применения в производстве искусственно созданные штаммы микроорганизмов не находят, поскольку не всегда эффективны, оказываясь в природной среде, существенно отличающейся по природно-климатическим и другим внешним условиям. Кроме того, их выделение, размножение и внесение достаточно дорогостоящее мероприятие.
Целью наших исследований было разработать агротехно-логию очистки почв от нефтяных загрязнений, основанную на использовании аборигенной микрофлоры в сочетании с различными веществами и приемами, стимулирующими ее активность.
Исследования, проведенные на загрязненных нефтью пахотных землях СПК «Победа» Сергиевского р-на, показали, что при однократном разливе нефти проникновение углеводородного сырья на средних по гранулометрическому составу почвах составляет 18-25 см. В верхнем слое почвы образуется пленка, препятствующая проникновению в почву влаги и воздуха, что в свою очередь ведет к угнетению, а затем и к резкому снижению количества микроорганизмов почвы как в загрязненном 0-25 см, так и в подпахотном горизонтах (табл. 1).
1. Микробиологический анализ образцов почв, загрязненных нефтью, и фоновых, СПК «Победа»
Почвы Слой почвы, см Количество в 1 г абс. сухой почвы
бактерий, млн Кое актиномицетов, млн Кое грибов, тыс Кое общая биоген- ность
Фоно- 0-25 5,2 0,84 29 6,07
вые 25-50 2,8 0,73 12 3,54
Загряз- 0-25 0,9 0,17 11 1,15
нен- 25-50 0,8 0,08 8 0,89
ные
Общая биогенность загрязненного слоя почвы через 20 дней после аварийного разлива снижается в шесть раз, в подпахотном горизонте в 3,5 раза. При этом в загрязненном слое почвы наблюдается наибольшее снижение численности бак-
терий, а в подпахотном горизонте - и актиномицетов. Вредное действие нефтяного загрязнения усиливается при прогревании почвы и выделении легких углеводородов из нефти. Отделение газообразных углеводородов происходит по всей глубине загрязнения и поэтому «газы» устремляются по почвенным порам и ходам земляных червей вглубь почвенного слоя, оказывая губительное токсическое действие на корни растений и почвенную биоту. Кроме того, наблюдается разрушение слабых почвенных структур и диспергирование почвенных частиц, загрязняя, таким образом, почву и подземные воды.
В целях реабилитации загрязненных почв были проведены агротехнические и биологические исследования, оказавшие большое влияние на разработку соответствующей технологии. Результаты исследований показали, что первой технологической операцией агротехнологии является 3-4-кратное чизелевание (рыхление) загрязненной почвы на глубину до 40-45 см, одно поперек другого, каждое последующее через 34 дня после предыдущего или, глубокая перепашка плугами с почвоуглубителями с целью обеспечения почвенной аэрации и удаления легких газообразных фракций углеводородов. Следует учесть важность данного агроприема, поскольку при этом удаляется наиболее токсичное начало почвенной биоты и растений.
Далее нужно создать благоприятные физические свойства почвы и, прежде всего, обеспечить устойчивость водно-воздушного режима, необходимого для биоты почвы, и ее биологической активизации.
Известно, что навоз является источником колоссального количества разнообразных микроорганизмов, способных разлагать различные субстраты. Анализ показал, что количество бактерий и общая биогенность в свежем навозе в 40 раз выше, чем в перепревшем, и в 400 раз превышает их значения на фоновых почвах (табл. 2).
2. Микробиологический анализ образцов
свежего навоза (1) и перегноя (2)
№ Количество в 1 г абс. сухой массы
вар. бактерий, млн Кое актиноми-цетов, млн грибов, тыс Кое общая био-
Кое генность
1 2136,1 0,23 198 2136,5
2 46,3 2,56 98 48,87
Для гумификации органики, а, соответственно, и активности микрофлоры необходимы достаточное количество кислорода, оптимальное увлажнение, а также избыток кальциевых солей и насыщение образующихся гумусовых веществ кальцием, чтобы полностью исключить формирование и вынос свободных водорастворимых органических продуктов. Внесение 15 т известняковой муки и 300 т свежего соломистого навоза КРС на 1 га показали лучший результат.
Заделку известняковой муки, органики, а также их перемешивание с загрязненной почвой проводили плугом, с последующим боронованием для выравнивания поверхности поля и сохранения влаги в почве. Дальнейшее аэрирование почвы обеспечивали трехкратной перепашкой с интервалами в 10-12 дней с последующим выравниванием поверхности поля боронованием.
Через 50 дней, после начала работ, было проведено повторное обследование почв. Его результаты показали, что окрас почвы рекультивированного участка не отличается от окраса почвы фоновых участков, а результаты анализов (табл.
36
This document was created using
Плодородие №4 • 2007
Solid Converter PDF
To remove this message, purchase the product at www.SolidDocuments.com
3), подтверждают эффективность разложений углеводородов микрофлорой свежего навоза КРС.
3. Анализы образцов через 50 дней после начала работ по реабилитации загрязненных почв в слое 0-25 см, СПК «Победа»
Почвы Нефтепродукты, мг/кг Гумус, % Общая бноген-ность, млн Кое
Фоновые 140 4,4 6,07
Загрязненные 216800 4,4 1,15
Рекультивированные 2080 9,6 11,62
Общая биогенность рекультивированных почв по сравнению с загрязненными возросла в 10 раз и в 2 раза превысила фоновый показатель. До начала работ, содержание нефтепродуктов в загрязненной почве превышало фоновый показатель более чем в 2200 раз. На рекультивированном участке загрязнение снизилось более чем в 100 раз, но за счет тяжелых углеводородов, битумов и асфальтенов оставалась выше фоновых. Содержание гумуса в почве на рекультивированных участках превышает в 2,1 раза фоновые почвы за счет внесения высоких доз органики, а также трансформации части нефти на стадии гуминовых кислот ППК в почвенный гумус. В рекультивированной почве по сравнению с фоном существенно возросла доля актиномицетов, что является свидетельством усиления процессов гумификации, а доля бактерий снизилась. Мик-ромицеты оказались менее чувствительны к загрязнению, среди грибов наблюдалось явное преобладание рода Pénicillium.
Заключительный этап рекультивации - фитомелиорация, направленная на полную очистку почвы от загрязнения, восстановление ее оптимальных физико-химических свойств и получение экологически чистой и безопасной для животных и человека сельскохозяйственной продукции.
Предварительные полевые исследования в 1996-2004 гг. показали, что в качестве фитомелиоративных культур могут быть использованы кукуруза, донник, рапс, а также распространяющиеся в Поволжье мальва, амарант метельчатый, редька масличная и др. В качестве фитомелиоративной культуры на данном рекультивированном участке использовали однолетний донник белый сорта Кинельский, который посея-
ли при наступлении физической спелости почвы по хорошо выровненной с осени поверхности поля. Перед посевом провели культивацию и прикатывание кольчатыми катками, после посева - гладкими катками.
С момента появления всходов и до начала ветвления стебля у донника не наблюдалось существенных различий с растениями фонового участка. В последующий период, до фазы полного цветения, по всем учитываемым показателям лучше были растения рекультивированного участка. В результате урожайность зеленой массы на 15-18%, а сбор сухого вещества на 19-24% были выше, по сравнению с фоновым участком.
Содержание тяжелых металлов в растительных пробах с рекультивированной почвы не превышало ПДК, а качество зеленой массы отвечало требованиям ГОСТ.
Агрохимические и микробиологические обследования почв, проведенные через четыре и девять лет после выполнения рекультивационных работ показали, что фоновые почвы по содержанию обменных форм Mg и Ыа имеют лучшие показатели (их содержание меньше, соответственно, в 1,3 и 1,2 раза). Содержание Р, К и обменных форм Са в рекультивированных почвах было на уровне фоновых показателей. При этом общая биогенность рекультивированных почв была выше в 2 раза, что указывает на отсутствие в почвах угнетающих факторов. По показателям продуктивности сельскохозяйственных культур, рекультивированные почвы не уступали фоновым, а в некоторых случаях - превосходили их. Качество зеленой массы кормовых культур, высеваемых в качестве фитомелиоративных, по завершении рекультивационных работ соответствует требованиям (технические условия) ГОСТ 27978-88 и их можно использовать в качестве зеленого корма и для приготовления других видов кормов.
Литература
1. Месробяну Л., Пэунеску Э. Физтология бактерий. Изд. «Меридиане», Бухарест, 1963, 807 с. 2. Бронин А.М. Биотехнология защиты окружающей среды от загрязнения. «Химия в интересах устойчивого развития», М.: т. 8, в. 4 2000, С. 479-486. 3. Красавкин А.П., Катаева И.В., Луцук Н.Г. Детоксикация загрязненных нефтью земель с использованием Бактериальных препаратов. В сб.: Организация системы обращения с отходами нефтедобычи и нефтепереработки на регион и муниципальных уровнях, Самара, 2004 С. 21-33. 4. Киреева Н.А., Водопьянов В.В., Мифтахова А.М. Биологическая активность нефте-загрязненных почв. - Уфа: Гилем, 2001. -376 с.
Плодородие №4 • 2007
37
This document was created using
Solid Converter PDF
To remove this message, purchase the product at www.SolidDocuments.com
