CC BY
25
УДК 574; 631.46
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ МАЗУТОМ С ЦЕЛЬЮ УСТАНОВЛЕНИЯ ЕГО ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ
© 2008 г. В.Г. Гайворонский, С.И. Колесников
Южный федеральный университет, Southern Federal University,
344006, Ростов-на-Дону, ул. Большая Садовая, 105, 344006, Rostov-on-Don, B. Sadovaya St., 105,
[email protected] [email protected]
Бурые лесные почвы менее устойчивы к мазутному загрязнению, чем чернозем слитой. Экологически безопасной концентрацией можно считать содержание мазута в черноземе слитом менее 2 %, в бурой лесной почве - менее 0,5 %.
Ключевые слова: бурые лесные почвы, чернозем слитой, мазутное загрязнение, экологически безопасная концентрация.
Brown forest soil are less steady to black oil pollution,, than chernozem merged. As ecologically safe concentration it is possible to consider the contents of black oil in chernozem merged less than 2 %, in brown forest soil - less than 0,5 %.
Keywords: brown forest soil, chernozem merged, black oil pollution, ecologically safe concentration.
Одним из распространенных веществ, загрязняющих окружающую природную среду, является мазут. Источниками загрязнения являются места его хранения, транспортировки и использования, в частности, широко распространенные котельные, работающие на мазутном топливе. Под г. Майкопом расположена территория, в течение длительного времени подверженная мазутному загрязнению сбросами конденсата с мазутом из котельной.
В настоящей работе было исследовано изменение эколого-биологических свойств чернозема выщелоченного слитого и бурых лесных почв Майкопского района Адыгеи при загрязнении мазутом в модельном эксперименте с целью определения экологически допустимой концентрации мазута в почве. В качестве объекта исследования были выбраны чернозем выщелоченный слитой и бурая лесная почва, отобранные с прилегающей к району загрязнения незагрязненной территории. Почвенные образцы для исследований взяты из верхнего (10 см) слоя. В котельной, из которой осуществлялся систематический сброс на прилегающую территорию, был произведен забор мазута для проведения модельного лабораторного загрязнения.
Лабораторно-аналитические исследования выполнены на кафедре экологии и природопользования Южного федерального университета.
В ходе модельного эксперимента мазут вносили во влажную почву, моделируя ее поверхностное загрязнение. Для исследования использовали концентрации мазута 0,1; 0,5; 1,0; 2,5; 5; 10; 25; 50 % от массы почвы. Исследуемую почву инкубировали в вегетационных сосудах при температуре +20-22 оС и в условиях оптимального увлажнения. Модельные опыты проводили в трехкратной повторности.
Образцы почвы для лабораторно-аналитических исследований отбирали через 30 сут после загрязнения. В ходе исследований определяли активность ферментов (каталазы и дегидрогеназы), целлюлозоли-тическую активность, обилие бактерий рода Л7о1оЪас-1ег, всхожесть, длину корней и проростков редиса.
По активности каталазы и дегидрогеназы почв, загрязненных мазутом, определяли ферментативную
активность, основанную на учете количества переработанного в процессе реакции субстрата или образования продукта реакции в оптимальных условиях температуры, рН среды, концентрации субстрата и навески почвы. Активность почвенных ферментов изучали в условиях естественной рН почвы согласно рекомендации [1]. Повторность 4-6-кратная.
Целлюлозолитическую активность определяли по степени разложения хлопчатобумажных полотен одинаковой массы, экспонированных в почве в течение 30 дней [2]. Повторность 3-6-кратная.
Обилие бактерий рода Azotobacter учитывали методом комочков обрастания на среде Эшби. Использовали девятикратную повторность (3 навески почвы на 3 чашки Петри).
Фитотоксичность почв, загрязненных мазутом, определяли по изменению показателей прорастания семян (всхожесть, энергия прорастания, дружность прорастания, скорость прорастания) и интенсивности начального роста проростков (длина корней, длина зеленых проростков, масса корней (воздушно-сухая), масса зеленых проростков (воздушно-сухая)) [3]. В качестве тест-объекта использовали редис сорта «Корунд». Повторность 4-6-кратная.
Для объединения большого количества показателей была использована методика определения интегрального показателя биологического состояния почвы (ИПБС) [4]. Данная методика позволяет оценить совокупность эколого-биологических показателей.
Модельные эксперименты показали, что все исследованные показатели, как правило, снижают свои значения при загрязнении почвы мазутом (табл. 1, 2). В большинстве случаев степень снижения значения показателя находится в прямой зависимости от концентрации мазута в почве. Данное положение справедливо как для чернозема выщелоченного слитого, так и для бурой лесной почвы.
Исходя из полученных результатов, наибольшую чувствительность при низких дозах мазута показали целлюлозолитическая и дегидрогеназная активность. Активность каталазы проявляется при высоких дозах мазута.
Таблица 1
Влияние загрязнения мазутом на эколого-биологические свойства чернозема выщелоченного слитого, % от контроля
Содержание мазута Активность Активность Целлю-лозоли- Всхожесть Длина Длина Обилие бактерий ИПБС
в почве, % каталазы дегидрогеназы тическая активность корней побегов рода Azotobacter
Контроль 100 100 100 100 100 100 100 100
0,1 90 83 75 97 88 97 84 88
0,5 88 81 71 96 78 91 70 82
1 85 74 62 95 76 90 64 78
2,5 82 69 51 91 57 87 58 71
5 79 60 28 90 47 84 45 62
10 12 32 24 89 45 73 32 44
25 7 28 20 86 43 67 21 39
50 2 13 8 85 47 70 12 34
Таблица 2
Влияние загрязнения мазутом на эколого-биологические свойства бурой лесной почвы, % от контроля
Содержание мазута Активность Активность Целлю-лозоли- Всхожесть Длина Длина Обилие бактерий ИПБС
в почве, % каталазы дегидрогеназы тическая активность корней побегов рода Azotobacter
Контроль 100 100 100 100 100 100 100 100
0,1 81 59 91 93 91 55 99 81
0,5 67 63 82 80 82 47 97 74
1 66 19 67 76 67 49 96 63
2,5 58 16 57 65 57 43 93 55
5 53 8 53 59 53 62 90 54
10 43 7 38 41 38 11 89 38
25 5 7 9 1 10 8 53 13
50 3 4 3 3 3 20 63 14
Наиболее информативными показателями для чернозема выщелоченного слитого можно считать обилие бактерий рода ЛгойЪайег и активность ката-лазы. Эти показатели имеют наиболее высокие значения коэффициента корреляции с концентрацией мазута в почве.
Для бурой лесной почвы показатель обилия бактерий рода Azotobacter менее информативен ввиду малого количества данных микроорганизмов в кислых почвах.
На основе исследованных показателей были определены ИПБС чернозема выщелоченного слитого и бурой лесной почвы (табл. 1, 2; рис. 1, 2).
SS120 О.
ш100
Контроль
0,1 0,5 1,0 2,5 5,0 10,0 25,0 50,0
Содержание мазута %
Рис. 1. Изменение ИПБС чернозема выщелоченного слитого при загрязнении мазутом, % от контроля
Согласно исследованиям С.И. Колесникова с со-авт. [4], значительного нарушения экологических функций почвы не происходит, пока значения ИПБС не снизятся более чем на 25 %.
Снижение ИПБС чернозема выщелоченного слитого более чем на 25 % зарегистрировано только при концентрации мазута в почве более 2 % (рис. 1). Соответственно, меньшее содержание мазута для слитого чернозема можно считать экологически безопасным.
Для бурой лесной почвы снижение ИПБС более чем на 25 % зарегистрировано при концентрации мазута в почве более чем 0,5 % (рис. 2). Таким образом, для бурой лесной почвы экологически безопасным можно считать содержание мазута лишь меньше 0,5 %.
^ 120
£ 100 = 80 60 40 20
П, п
0,1 0,5 1,0 2,5 5,0 10,0 25,0 50,0
Содержание мазута, %
Рис. 2. Изменение ИПБС бурой лесной почвы при загрязнении мазутом, % от контроля
0
0
В результате исследования установлено, что черноземы слитые более устойчивы к мазутному загрязнению, чем бурые лесные почвы. Это определяется их эколого-генетическими свойствами. Более высокая поглотительная способность черноземов ведет к связыванию мазута, а более высокая биологическая активность ускоряет его разложение и детоксикацию.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 07-04-00690-а и № 07-04-10132-к) и Роснауки (грант Президента РФ № МД-3155.2007.4).
Поступила в редакцию
Литература
1. Галстян А.Ш. Унификация методов определения активности ферментов почв // Почвоведение. 1978. № 2. С. 107114.
2. Гельцер Ю.Г. Биологическая диагностика почв. М., 1986.
3. БабьеваМ.А., Зенова Н.К. Биология почв. М., 1989.
4. Колесников С.И, Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Экологические последствия загрязнения почв тяжелыми металлами. Ростов н/Д, 2000.
11 января 2008 г.
