CC BY
52
Rol' molodyh uchenyh v reshenii aktual'nyh zadach APK: sb. tr. mezhdunar. nauch.-pr. konf / SPbGAU. - SPb., 2019. - S. 3-6.
7. Trusova L.A., Alfyorova I.YU. Sravnitel'naya ocenka organicheskoj i organomineral'noj sistemy udobreniya na dernovo-podzolistoj pochve v usloviyah Leningradskoj oblasti// Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2019. - № 2 (55). - S. 46-51.
8. Trusova L.A., Alfyorova I.YU. Dejstvie i posledejstvie Orgavita i Biozema na urozhajnost' sel'skohozyajstvennyh kul'tur i nakoplenie v nih nitratov// Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2020. - № 1 (58). - S. 82-87.
9. Orgavit [Elektronnyj resurs] - URL: http: //orgavit.ru (data obrashcheniya: 30.01.2020).
10.Biozem [Elektronnyj resurs] - URL: http: // biosem.ru (data obrashcheniya: 30.01.2020).
11.Pannikov V.D., Mineev V.G. Pochva, klimat, udobrenie i urozhaj. - 2-e izd., pererab. i dop. - M.: Agropromizdat, 1987. - 511 s.
12.Gonchar-Zajkin P.P., CHertov V.G. Racional'noe prirodopol'zovanie i sel'skohozyajstvennoe proizvodstvo v yuzhnyh regionah Rossijskoj Federacii. - M.: Sovremennye tetradi, 2003. - S.559-564.
УДК 631.461.63; 636.4.087.61 DOI 10.24411/2078-1318-2020-12064
Канд. с.-х. наук, доцент М.В. КИСЕЛЁВ (ФГБОУ ВО СПбГАУ, kiselev@spbgau.ru) Лаборант ИЛ ЭКООС М.В. БАШАРИНА (ФГБОУ ВО СПбГАУ, m.v.basharina@mail.ru)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ТОКСИЧНОСТИ ПОЧВЫ, ОЧИЩЕННОЙ ОТ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИМИ ПРЕПАРАТАМИ, В УСЛОВИЯХ СЕВЕРО-ЗАПАДА РФ
Загрязнение нефтью и нефтепродуктами входит в число приоритетных загрязнителей при оценке антропогенного воздействия на биосферу. При попадании в грунт происходит нарушение естественного биоценоза, агрохимические и агрофизические свойства ухудшаются. Экосистемные процессы претерпевают изменения на локальном, региональном и глобальном уровнях из-за нарушения или торможения значимых функций почвенного покрова. Самоочищение почвы от нефти (загрязнение более 5 г/кг), в зависимости от климатических условий, длится от 2-х до 30-ти лет (в северных районах до 50-ти лет) (Оборин А.А., 1988).
При сегодняшнем уровне развития производства и его политике нефтяная промышленность не может быть исключена из технологических цепочек. Новые схемы технологий ремедиации почвы от загрязнения нефтью и нефтепродуктами должны быть энергоэффективней и более адаптированными к конкретным природно-климатическим условиям.
Современные технологии очистки почвы включают метод, предполагающий удаление загрязнённого слоя грунта и его вывоз с места нефтяного разлива для дальнейшей многоступенчатой обработки. Это эффективно, но для больших площадей метод не выгоден.
Очистка суши и акваторий от нефти и нефтепродуктов на сегодняшний день всё чаще включает в себя этап, где применяются биопрепараты, содержащие в основе углеводородокисляющие микроорганизмы. Немало современных исследователей данного вопроса пишут о том, что биоремедиация позволяет проводить очистку непосредственно на месте разлива. При этом всегда отмечаются конкурентные преимущества и высокий потенциал использования биоремедиации, связанный с экологической безопасностью и низкой стоимостью.
Определение наличия и точной концентрации исследуемого токсиканта в почве не даёт ответа на вопрос о степени его воздействия на живые организмы. Для комплексной
экотоксикологической оценки воздуха, воды и почвы используют методы биотестирования. Установление токсичности с помощью тест-объектов помогает оценить степень интегральной токсичности почвы независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают нарушения жизненно важных функций у применяемых тест-объектов.
Чувствительность тест-объекта к исследуемому токсиканту - значимый показатель при установлении степени токсичности почв методами биотестирования. Создание системы, где применяются тест-объекты из разных систематических групп, позволяет давать более точную оценку степени интегральной токсичности. В нормативных документах рекомендуется использовать минимум два, а в некоторой литературе публикуются разработки по созданию систем из четырех представителей животного и растительного мира [1, 2].
Об актуальности применения биотестирования при оценке качества природной среды свидетельствует тот факт, что в РФ и за рубежом разработано более 50 стандартов на различные методы биотестирования [3].
Цель исследования - выявление остаточной токсичности нефтепродукта после применения на почве модельного опыта препаратов нефтедеструкторов.
Материалы, методы и объекты исследований. Исследования по изучению влияния биопрепартов Бак-Верад, Дестройл и почвенного кондиционера Life Force на качество очистки почвы от нефтепродуктов при выращивании газонной смеси проводились в 2017 г. [4]. В 2018 г. с применением методик биотестирования проводилось определение степени токсичности почвы после ремедиации в течение двух вегетационных периодов.
В первый год опыт закладывался в сосудах Кирсанова (ёмкость 5 кг) на дерново-карбонатной слабоокультуренной почве. Схема из 6 вариантов - с растениями и без них. В качестве модельного токсиканта использовано дизельное топливо в объёме 2% от массы почвы.
Таблица 1. Агрохимическая характеристика почвы
Показатель Единицы измерения Полученный результат НД на методы исследования
Органическое вещество % 3,31 ГОСТ 26213-91
Водородный показатель солевой вытяжки, рН ед. pH 6,24 ГОСТ 26483-85
Подвижный фосфор млн-1 154,50 ГОСТ Р 54650-2011
Подвижный калий млн-1 51,50 ГОСТ Р 54650-2011
При расчете необходимой дозы внесения NP учитывалась обеспеченность почвы элементами питания (табл. 1). Использовалась аммиачная селитра и суперфосфат простой. Во второй год (2018 г.) удобрения не вносили.
Ниже приведена схема опыта для 2017 г. В опыте 2018 г. все варианты опыта были засеяны яровой пшеницей сорта Дарья.
1. Контроль (почва).
2. Контроль + дизельное топливо (фон).
3. Контроль + дизельное топливо (без растений).
4. Фон + NP.
5. Фон + NP (без растений).
6. Фон + NP + Бак-Верад.
7. Фон + NP + Бак-Верад (без растений).
8. Фон + NP + Дестройл.
9. Фон + NP + Дестройл (без растений).
10. Фон + NP + Life Force.
11. Фон + NP + Life Force (без растений).
Определение степени интегральной токсичности почвы проводилось согласно методикам биотестирования на следующих тест-объектах: пшеница мягкая Triticum vulgare L, рачки Daphnia magna Straus, водоросль Scenedesmus quadricauda [5, 6, 7].
Результаты исследований. Основным показателем наличия токсического воздействия техногенно загрязненных почв является низкий процент всхожести и уменьшение длины корней проростков растений по сравнению с контрольным вариантом.
Согласно методике выделяются следующие степени токсичности почвы: I -высокоопасно токсичная, II - опасно токсичная, III - умеренно токсичная, IV -малотоксичная, V - практически не токсичная.
Исследуемые почвы, отобранные после второго вегетационного периода, по всхожести семян пшеницы и по длине корней относятся к малотоксичным (IV) и практически не токсичным (V) почвам.
Снижение всхожести не более чем на 14% - все варианты относятся к V степени токсичности. При учете длины колеоптиля, а, как правило, это более чувствительный показатель, варианты со снижением длины колеоптиля и корня более чем на 20% относятся к IV степени - вариант с применением препарата Дестройл (без растений), оба контрольных варианта и с применением препарата Life forse (табл. 2).
Таблица 2. Результаты фитотестирования
Вариант Всхожесть, % N, % Длина корня, мм N, % Длина колеоптиля, мм N, %
Контроль(почва) 100 — 25,8 — 13,9 —
Контроль + дизельное топливо (фон) 88,1 -11,9 27,2 5,4 11,0 -20,8
Контроль + дизельное топливо (без растений) 88,1 -11,9 21,7 -15,8 11,1 -20,1
Фон + NP 93,3 -6,7 23,6 -8,5 14,9 7,1
Фон + NP (без растений) 86,1 -13,9 26,0 0,7 14,7
Фон + NP + Бак-Верад 93,3 -6,7 21,7 -15,8 10,8 -22,3
Фон + NP + Бак-Верад (без растений) 86,1 -13,9 23,9 -7,3 13,3 -4,3
Фон + NP + Дестройл 98,5 -1,5 25,9 0,3 14,3 2,8
Фон + NP + Дестройл (без растений) 91,2 -8,8 19,6 -24,0 11,3 -18,7
Фон + NP + Life forse 88,1 -11,9 17,7 -31,3 9,9 -28,7
Фон + NP + Life forse 86,1 -13,9 21,9 -15,1 11,0 -20,8
(без растений)
НСР 05 2,1 1,1
Вторым тестовым объектом был выбран пресноводный рачок дафния, который используется для водно-токсикологических исследований уже более 70 лет. Рачок достаточно устойчив к культивированию в условиях лаборатории и имеет короткий жизненный цикл, позволяя исследовать действие токсикантов в нескольких поколениях.
Биотестирование с применением тест-объекта дафнией проводится в течение 96 часов и позволяет установить степень острого токсического действия по количеству выживших особей. Для получения водных вытяжек из почв использовалась вода из аквариума для культивирования дафний - вода/почва - 4/1. Эта же вода являлась контрольной средой для рачков.
Критерии токсичности согласно методике: очень сильная токсичность (гипертоксичность) - гибель дафний в тестируемых пробах наступает за 24-48 ч., при условии, что в контрольном эксперименте гибель не превышает 10%; острая токсичность -то же, но в течение 72-96 ч.; средняя токсичность - гибель 30-50% в тестируемом растворе в
течение 96 ч; слабая токсичность - гибель в пределах 20-30% в пробах в течение 96 ч.; раствор нетоксичен, если за период наблюдений погибли менее 20% дафний [8].
Степень токсичности исследуемых проб представлена в таблице 3. Остро токсичными вариантами оказались следующие: 2, 3, 4, 5, 8, 9, 11 (гибель >50% дафний через 96 ч.). Наименее токсичным оказался вариант с применением в 2017 г. биопрепарата Бак-Верад.
Заметно влияние высаживаемой в 2017 г. газонной смеси на показатель токсичности водных вытяжек в вариантах 4, 6, 8, 10 - процент выживаемости дафний, а следовательно, и степень токсичности снижается относительно вариантов без высева газонной смеси.
Таблица 3. Показатели токсичности водных вытяжек
Вариант Среднее количество выживших дафний, шт. N, % Токсичность
Контроль (аквариумная вода) 5,0 — —
Контроль(почва) 4,5 -10 отсутствует
Контроль + дизельное топливо (фон) 1 -80 острая
Контроль+дизельное топливо (без растений) 1,5 -70 острая
Фон + NP 2 -60 острая
Фон + NP без растений 1 -80 острая
Фон + NP + Бак-Верад 4,0 -20 слабая
Фон + NP + Бак-Верад (без растений) 3,0 -40 средняя
Фон + NP + Дестройл 2,0 -60 острая
Фон + NP + Дестройл (без растений) 0 -100 острая
Фон + NP + Life forse 3,5 -30 слабая
Фон + NP + Life forse (без растений) 0 -100 острая
Третий тест-объект, который взят для определения интегральной токсичности, -одноклеточные зеленые водоросли. Водоросли рода Scenedesmus являются одними из наиболее распространённых в пресноводных водоёмах. Поэтому при попадании токсиканта в воду, колонии водорослей в короткие сроки сигнализируют об этом изменением интенсивности своего развития.
Согласно методике, угнетение роста на 20% и более относительно контроля говорит о токсичности пробы, так же как и стимуляция роста на 30% и более.
Таблица 4. Определение токсичности по оптической плотности культуры Scenedesmus
quadricauda Breb
Вариант Средний показатель оптической плотности на % к контр. Токсичность
3 сутки
Контроль (аквариумная вода) 0,0195 —
Контроль(почва) 0,0190 -2,56 —
Контроль + дизельное топливо (фон) 0,0060 -69,23 токсичный
Контроль+дизельное топливо (без растений) 0,0120 -38,46 токсичный
Фон + NP 0,0240 +23,08 —
Фон + NP без растений 0,0176 -9,7 —
Фон + NP + Бак-Верад 0,0210 +7,69 —
Фон + NP + Бак-Верад (без растений) 0,0192 -1,53 —
Фон + NP + Дестройл 0,0164 -15,89 —
Фон + NP + Дестройл (без растений) 0,0060 -69,23 токсичный
Фон + NP + Life forse 0,0100 -48,71 токсичный
Фон + NP + Life forse (без растений) 0,0098 -49,74 токсичный
Определение токсичности водных вытяжек из почвенных образцов выявило, что острой токсичностью с угнетением роста колоний водорослей Scenedesmus quadricauda Breb обладают контрольные варианты опыта, оба варианта с применением препарата Life forse и вариант с применением препарата Дестройл (без растений). Другие же варианты не производят воздействия на тест-объект, угнетающего рост, их показатели попадают в область ошибки проведения анализа - почва не токсична (табл. 4).
Выводы:
1. При установлении степени токсичности почвы тест-объекты показали разную чувствительность к исследуемому токсиканту. При этом три тест-объекта выявляют сохранение токсичности на второй год ремедиации в контрольном варианте (без растений), в варианте с применением препарата Дестройл (без растений) и в обоих вариантах, где применялся препарат Life forse. Наименьшую интегральную токсичность почвы показал препарат Бак-Верад.
Таблица 5. Результаты определения интегральной токсичности почвы
Используемый тест-объект
Вариант проросток водоросли
пшеницы Сценедесмус
Контроль(почва) — отсутствует —
Контроль + дизельное топливо (фон) V степень* острая токсичная
Контроль + дизельное топливо (без растений) V степень острая токсичная
Фон + NP V степень острая —
Фон + NP (без растений) V степень острая —
Фон + NP + Бак-Верад V степень слабая —
Фон + NP + Бак-Верад (без растений) V степень средняя —
Фон + NP + Дестройл IV степень** острая —
Фон + NP + Дестройл (без растений) IV степень острая токсичная
Фон + NP + Life forse IV степень слабая токсичная
Фон + NP + Life forse (без растений) IV степень острая токсичная
* - практически не токсичная, ** - малотоксичная
2. Высеваемая в первый год опыта газонная смесь оказывает явное снижение токсичности почвы, загрязнённой дизельным топливом. Это видно в каждой паре вариантов с растениями/без растений. При этом заметно ожидаемое положительное влияние вносимых удобрений.
Литература
1. Маячкина Н.В., Чугунова М.В. Особенности биотестирования почв с целью их экотоксикологической оценки //Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. - 2009. - №1. - С. 84-93.
2. Municipal Solid Waste (MSW) in the United States: 2008 Facts and Figures. URL: http://www.epa.gov/osw/nonhaz/municipal/pubs/ msw2008rpt.pdf (дата обращения: 26.02.2019).
3. Малюхин Д.М., Бардина В.И., Бакина Л.Г. Оценка экотоксичности новых органогенных субстратов, используемых при рекультивации полигона ТБО // Известия СПбЛТА. - 2014. -Вып. 206. - С. 55-64.
4. Киселёв М.В., Горбенко Д.В. Сравнительная характеристика эффективности почвенных мелиорантов для очистки почвы от нефтяных загрязнений на дерново-подзолистой почве // Вестник студенческого научного общества / СПбГАУ. - 2018. - №9. Вып. 1. - С. 43-44.
5. Капелькина Л.П., Бардина Т.В, Бакина Л.Г., Чугунова М.В., Герасимов А.О., Маячкина Н.В., Галдиянц А.А. Методика выполнения измерений всхожести семян и длины корней проростков высших растений для определения токсичности техногенно-загрязненных почв. - СПб: Фора-принт, 2009. - 19 с.
6. ФР.1.39.2001.00283. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости дафний. - М.: Акварос, 2001. - 47 с.
7. ГОСТ Р 54496-2011. Вода. Определение токсичности с использованием зеленых пресноводных одноклеточных водорослей.
8. Маячкина Н.В. Особенности процессов самовосстановления нефтезагрязненных подзолистых и дерново-подзолистых почв в условиях Ленинградской области: дис... канд. биол. наук: 06.01.03 /Маячкина Наталья Викторовна. - СПб., 2013. - 178 с.
Literatura
1. Mayachkina N.V., CHugunova M.V. Osobennosti biotestirovaniya pochv s cel'yu ih ekotoksikologicheskoj ocenki //Vestnik Nizhegorodskogo universiteta im. N.I. Lobachevskogo. -2009. - №1. - S. 84-93.
2. Municipal Solid Waste (MSW) in the United States: 2008 Facts and Figures. URL: http://www.epa.gov/osw/nonhaz/municipal/pubs/ msw2008rpt.pdf (data obrashcheniya: 26.02.2019).
3. Malyuhin D.M., Bardina V.I., Bakina L.G. Ocenka ekotoksichnosti novyh organogennyh substratov, ispol'zuemyh pri rekul'tivacii poligona TBO // Izvestiya SPbLTA. - 2014. - Vyp. 206. -S. 55-64.
4. Kiselyov M.V., Gorbenko D.V. Sravnitel'naya harakteristika effektivnosti pochvennyh meliorantov dlya ochistki pochvy ot neftyanyh zagryaznenij na dernovo-podzolistoj pochve // Vestnik studencheskogo nauchnogo obshchestva / SPbGAU. - 2018. - №9. Vyp. 1. - S. 43-44.
5. Kapel'kina L.P., Bardina T.V, Bakina L.G., CHugunova M.V., Gerasimov A.O., Mayachkina N.V., Galdiyanc A.A. Metodika vypolneniya izmerenij vskhozhesti semyan i dliny kornej prorostkov vysshih rastenij dlya opredeleniya toksichnosti tekhnogenno-zagryaznennyh pochv. -SPb: Fora-print, 2009. - 19 s.
6. FR.1.39.2001.00283. Metodika opredeleniya toksichnosti vody i vodnyh vytyazhek iz pochv, osadkov stochnyh vod, othodov po smertnosti i izmeneniyu plodovitosti dafnij. - M.: Akvaros, 2001. - 47 s.
7. GOST R 54496-2011. Voda. Opredelenie toksichnosti s ispol'zovaniem zelenyh presnovodnyh odnokletochnyh vodoroslej.
8. Mayachkina N.V. Osobennosti processov samovosstanovleniya neftezagryaznennyh podzolistyh i dernovo-podzolistyh pochv v usloviyah Leningradskoj oblasti: dis... kand. biol. nauk: 06.01.03 /Mayachkina Natal'ya Viktorovna. - SPb., 2013. - 178 s.
УДК 632.51 DOI 10.24411/2078-1318-2020-12069
Доктор биол. наук В.Л. БОГДАНОВ (ФГБОУ ВО СПбГАУ, e-mail: lab.naz.eco@gmail.com) Канд. геогр. наук А.Г. ОСИПОВ (ФГБВОУ ВО ВКА имени А.Ф. Можайского, e-mail: 0sipov-G-K-2005@yandex.ru) Канд. экон. наук В.В. ГАРМАНОВ (ФГБОУ ВО СПбГАУ, e-mail: garmanovv@mail.ru)
МЕТОДИКА МОНИТОРИНГА ЗАСОРЕНИЯ ЗЕМЕЛЬ БОРЩЕВИКОМ СОСНОВСКОГО ПО ДАННЫМ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
В конце 40-х годов прошлого столетия селекционерами был выведен сорт борщевика Сосновского «Северянин», который стал широко внедряться в сельском хозяйстве. С 1960-х годов он культивировался во многих регионах России. В начале 90-х годов из-за экономической и земельной реформ борщевик Сосновского перестали использовать на корм скоту, в результате чего он стал активно захватывать заброшенные земли, территории
