Оценка экологического состояния загрязненных мазутом чернозема слитого и бурой лесной почвы по биологическим показателям Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

УДК 574; 631.46

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕННЫХ МАЗУТОМ ЧЕРНОЗЕМА СЛИТОГО И БУРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ ПО БИОЛОГИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ

© 2008 г. Е.Н. Ротина, 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]

Загрязнение мазутом чернозема слитого и бурой лесной почвы не вызывает катастрофического ухудшения их состояния: и под старой коркой мазута, и под свежим его слоем почва сохраняет достаточно высокую биологическую активность.

Ключевые слова: чернозем слитой, бурая лесная, загрязнение, нефти и нефтепродукты, ферментативная активность, гумус, фитотоксичность, всхожесть, интегральный показатель биологического состояния почв.

Pollution of compact chernozem and braunerde soil by black oil does not cause catastrophic deterioration of their condition: under old layer of black oil, and under its fresh layer the soil keeps high biological activity enough

Keywords: chernozem by ordinary, pollution, heavy metals, tegratedparameter of a ecological-biological condition of soil

Многочисленными исследованиями установлено, что загрязнение нефтью и нефтепродуктами, как и другими вредными веществами, в первую очередь влияет на биологические свойства почвы. В результате изменяются общая численность микроорганизмов, их качественный состав, структура микробоценозов, интенсивность микробиологических процессов и активность почвенных ферментов, продуктивность почв нарушаются экологические и сельскохозяйственные функции почв. Последствия зависят от параметров загрязнения: состава и свойств нефти и нефтепродуктов, концентрации в почве, продолжительности загрязнения, а также от эколого-географического положения почвы, обусловливающего скорость трансформации нефти в ней, и эколого-генетических свойств почвы, определяющих ее устойчивость к химическому загрязнению [1-8].

Цель настоящей работы - дать оценку экологического состояния загрязненных мазутом чернозема слитого и бурой лесной почвы по биологическим показателям.

В задачи исследования входило исследование влияния загрязнения мазутом на биологические свойства чернозема выщелоченного слитого и бурой лесной почвы; сравнительная оценка устойчивости этих почв к загрязнению мазутом; оценка возможности и целесообразности использования биологических показателей в целях определения экологического состояния почв, загрязненных мазутом.

Район исследования - территория под Майкопом, Республика Адыгея. Источником загрязнения территории мазутом является котельная.

Район исследования расположен в предгорной холмистой части с абсолютными отметками около 300 м. Климат района - умеренно -теплый и влажный.

enzyme activity, celluloselithic activity; indexes of phitotoxicity, in-

Растительность территории представлена разными группировками. Зональная растительность - буково-дубово-грабовый лес с примерно равными долями субдоминантов; отмечены клен, ясень и др. Лес в основном мертвопокровный, в слабовыраженном подлеске в основном угнетенный древесный подрос, травянистая растительность не выражена. Подстилки практически нет.

Посередине загрязненной территории вдоль ручья Мазутный проходит просека, заросшая в основном травянистой растительностью сложного состава. В верхней и средней частях полигона, в местах интенсивного воздействия бульдозерами образовалась ру-деральная группировка, состоящая из донника, амброзии, пырея, вейника, подорожника, щавеля и др. Состояние растений хорошее. Местами они образуют сомкнутый покров с высотой травостоя более 1,5 м.

Вблизи ручья Мазутного и в нижней части полигона образовались влаголюбивые группировки растений: тростник, рогоз и др.

Почвенный покров представлен двумя типами почв: в верхней половине склона - чернозем выщелоченный слитой сверхмощный, в нижней - бурая лесная кислая. Необычно узкая граница перехода между этими двумя типами почв (не более 20-30 м) и инвертированная (обратная) вертикальная очередность их залегания представляют самостоятельные задачи для исследования, которые в настоящей работе не ставились.

Образцы почв были отобраны как с незагрязненных (фоновых) участков, так и с участков, загрязненных мазутом в разной степени. Почвенные образцы были взяты из различных генетических горизонтов.

Определяли следующие эколого-биологические показатели состояния почв: активность каталазы и дегидрогеназы, обилие бактерий рода Azotobacter, всхожесть, длина корней и проростков редиса, содер-

жание гумуса, рН. Использовали общепринятые методы определения эколого-биологических показателей [3]. На их основе определяли интегральный показатель биологического состояния почвы (ИПБС).

Как показал анализ, не все исследованные показатели снижают свои значения при загрязнении почвы мазутом (таблица, рисунок). Во многих случаях наблюдалась стимуляция биологической активности почвы в результате загрязнения.

Загрязнение мазутом чернозема выщелоченного слитого и бурой лесной почвы (горизонт А)

и оценка экологического состояния почвы

Почва Содержание гумуса, % рН Активность каталазы, мл О2/г, (1) Активность дегидрогена-зы,мг ТТХ/10 г, (2) Обилие бактерий рода Azotobacter, % комочков обрастания, (3) Всхожесть, %, (4) Длина корней, мм, (5) Длина побегов, мм, (6) ИПБС (показатели)

1-6 1-4 1-3

Бурая лесная, фон 3,0 7,0 3,5 4,4 60 80 23 31 100 100 100

Бурая лесная, под коркой мазута 7,9 7,3 7,8 2,4 54 83 66 37 146 118 122

Бурая лесная, под коркой мазута 10,1 6,4 1,6 2,2 88 87 42 19 99 88 81

Чернозем слитой, фон 7,3 7,0 6,5 7,3 66 75 29 27 100 100 100

Чернозем слитой, под коркой мазута 12,7 7,2 4,7 5,6 88 73 39 37 108 95 94

Чернозем слитой, под свежим мазутом 6,8 6,9 1,2 2,8 74 84 59 38 103 70 56

Чернозем слитой, фон

Бурая лесная, фон

Примечание. ИПБС рассчитан по показателям, указанным в скобках: активность каталазы, активность дегидрогеназы, обилие бактерий рода Azotobacter, всхожесть, длина корней, длина надземных побегов.

надземных побегов. Натурные наблюдения за состоянием растительности на загрязненном участке также свидетельствуют об отсутствии негативного воздействия мазута на растения.

Комплексную оценку экологического состояния исследованных почв проводили на основании значений ИПБС почвы.

Негативный эффект от загрязнения был более выражен на бурой лесной почве с более низким рН - 6,4; на бурой почве с рН 7,3 зафиксировано увеличение биологической активности.

Проведенное исследование показало целесообразность использования биологических показателей в целях оценки экологического состояния почв, загрязненных мазутом.

Таким образом, загрязнение мазутом исследованных почв не вызывает катастрофического ухудшения состояния почвы: и под старой коркой мазута, и под свежим его слоем почва сохраняет достаточно высокую биологическую активность. Следовательно, после удаления загрязненного мазутом слоя почвы (0-2, до 5 см) оставшаяся почва будет нормально выполнять свои экологические функции, что обеспечит нормальное функционирование всей экосистемы.

Даже в случае неполного сбора мазута, как показали натурные и модельные лабораторные исследования, растительность не будет испытывать выраженного негативного воздействия и впоследствии нефтепродукты подвергнутся естественной деградации почвенной микрофлорой.

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).

Чернозем слитой, под коркой мазута

Чернозем слитой, под свежим мазутом

Бурая лесная, под коркой мазута

Бурая лесная, под коркой мазута

Влияние загрязнения мазутом на ИПБС почвы (горизонт А),

Активность окислительно-восстановительных ферментов - каталазы и дегидрогеназы - при загрязнении мазутом, как правило, снижается. Это объясняется тем, что мазутная корка ухудшает воздушный режим почвы, препятствуя проникновению воздуха в почву. Подобные закономерности были получены исследователями и ранее.

Обилие бактерий рода Azotobacter в большинстве случаев увеличивается. Эта группа бактерий традиционно используется в биоиндикации химического загрязнения. Их хорошее состояние свидетельствует об отсутствии токсического воздействия на них мазута.

Наиболее устойчивыми к загрязнению были показатели фитотоксичности: всхожесть, длина корней и

Литература

Звягинцев Д.Г. и др. Диагностические признаки различных уровней загрязнения почв нефтью // Почвоведение. 1989. № 1. С. 72-78. Исмаилов Н.М. Микробиология и ферментативная активность нефтезагрязненных почв // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М., 1988.

С. 42-56.

Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биологическая диагностика и индикация почв: методология и методы исследований. Ростов н/Д, 2003. Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Хазиев ФХ. Активность карбогидраз в нефтезагрязненных почвах // Почвоведение. 1998. № 12. С. 1444-1448.

Колесников С.И. и др. Биодиагностика экологического состояния почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Ростов н/Д, 2007. Пиковский Ю.И. и др. Проблемы диагностики и нормирования загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами // Почвоведение. 2003. № 9. С. 11321140.

Трофимов С.Я. и др. Влияние нефти на почвенный покров и проблема создания нормативной базы по влиянию нефтезагрязнения на почвы // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2000. № 2. С. 30-34.

Хазиев ФХ., Тишкина Е.И., Киреева Н.А. Влияние нефтепродуктов на биологическую активность почв

// Биол. науки. 1988. № 10. С. 93-99.

Поступила в редакцию

1 февраля 2008 г.