CC BY
104
УДК 581.1
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПОЛЛЮТАНТОВ ОМСКОГО НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ С ПОМОЩЬЮ ПОЧВЕННОЙ МЕЗОФАУНЫ
© С.Ю. Князев
Ключевые слова: почвенная мезофауна; поллютанты нефтеперерабатывающего завода; оценка окружающей среды.
Дается оценка состояния почв территории города Омск, находящейся в зоне влияния загрязняющих веществ Омского нефтеперерабатывающего завода, на основе показателей почвенной мезофауны. Установлено, что значения показателей почвенной мезофауны, такие как видовое богатство, плотность, биомасса, трофические группы - с увеличением расстояния от нефтеперерабатывающего завода изменяются в положительную сторону.
Нефть и нефтепродукты, а также поллютанты (микроэлементы), связанные с переработкой нефти в готовый продукт, являются одними из самых распространенных загрязнителей почвы Российской Федерации после тяжелых металлов и микроэлементов, особенно для территории Западной Сибири, где ведется активная добыча, переработка и транспорт нефти.
Наибольшее распространение получили работы, связанные с изучением влияния химического загрязнения на разные компоненты природных экосистем, в т. ч. и на почвы и их обитателей [1-2]. Территории, подверженные постоянному загрязнению химическими веществами (металлами), такие как импактные зоны металлургических заводов [3-4], - удобная модель для исследования воздействия поллютантов и трансформации природной среды, в частности ее почвенной биоты. Работ же, посвященных изучению влияния нефтеперерабатывающих производств и нефтехимических заводов (НХЗ) на почвенную мезофауну и отдельных ее представителей, немного [5-6]. В основном большая часть исследований нацелена на изучение влияния нефтепродуктов на отдельные группы педобионтов на участках аварийных розливов и месторождений [7]. Преобладающая часть работ направлена на изучение толерантности дождевых червей к нефтезагрязненным почвам и возможности использования группы для рекультивации почв [7-9].
Основным путем загрязнения почв территории исследования вблизи НХЗ является осаждение поллютан-тов из атмосферы за счет гравитационного и турбулентного оседания, дальнейшей адсорбции загрязняющих веществ подстилающей поверхностью, миграции и накоплении веществ в почвенном профиле. Основными загрязнителями почвенного покрова являются нефтепродукты, сульфаты, ароматические углеводороды (бензол, толуол, стирол, альфаметилстирол, ортоксилол, этилбензол, изопропилбензол, бензин), бензапи-рен, азот аммонийный, металлы [10]. Количество нефти (до 1 % нефти в подстилке) не влияет на педобион-тов. В интервале концентраций нефти от 1 до 12-14 % происходят лишь количественные изменения в численности и биомассе мезофауны. С дальнейшим ростом интенсивности загрязнения почв нефтью обедняется
видовой состав, погибают наименее устойчивые элементы фауны (моллюски, равнокрылые хоботные, гусеницы бабочек) [11]. Реакцией на загрязнение металлами со стороны почвенной мезофауны является снижение общей численности, уменьшение группового и видового разнообразия, исчезновение отдельных групп на сильно загрязненных участках, изменения в составе трофических групп, перераспределение основных групп в подстилочный горизонт [12].
В 2004 г. на различном расстоянии в радиусе 4 км от источников выброса от Омского в юго-западном (преобладающем) направлении были исследованы почвы пробных площадок на физические и химические показатели [13]. На основании вышеизложенного актуальной является оценка состояния почв вокруг нефтезавода с позиции показателей почвенной мезофауны.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
ОАО «Омский нефтеперерабатывающий завод» (ОНПЗ) расположен в северной промышленной зоне города Омск Омской области. Материалом послужили результаты полевых исследований в период с 1 по 8 июля 2012 г. на различном расстоянии от ОНПЗ. Расположение площадок определяется данными о влиянии нефтеперерабатывающей промышленности на загрязнение почв. Производные 20-30 км являются контрольными (фоновыми) площадками, 4-7 км - буферными площадками, 2 км - импактной. В качестве исходного типа рассматриваются разнотравные злаковые луга. Сбор коллекции осуществлялся В.А. Струц. Определение всей коллекции и интерпретация данных проводились аспирантом кафедры биологии Омского государственного педагогического университета С.Ю. Князевым. Почвенные беспозвоночные собирались стандартным методом почвенных раскопок [14]. Для этого в каждом из биотопов закладывались площадки 10x10 м, в них отбирались 16 проб объемом 25x25 см до глубины 30 см. Почва разбиралась по слоям 0-10, 10-20, 20-30 см для изучения вертикального распределения педобионтов. Собранные экземпляры фиксировались в 70 % спирте и помещались в емкостях, соответственно, «проба-емкость» для дальнейшей иденти-
фикации, определения таксона и составления коллекции.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Почвенная мезофауна исследованной территории представлена двумя типами беспозвоночных: кольчатыми червями и членистоногими. Дождевые черви на фоновых и буферных территориях формируют ядро населения. Членистоногие представленої паукообразными и насекомыми. Насекомые - самая разнообразная группа в почвенной мезофауне, включая личиночные и имагиальные стадии, представлены 2 отрядами. В токсическом градиенте наблюдается значительное уменьшение видового обилия почвенной мезофауны, при этом можно выделить три типа реакции на токсическую нагрузку: полное исчезновение, снижение видов, относительное постоянство видов. Первый тип реакции демонстрируют дождевые черви, отсутствующие на импактной территории. Второй - паукообразные. Третий тип присущ личинкам щелкунов, при сильном загрязнении число их даже увеличивается. В почвах в районе ОНПЗ было встречено 11 таксонов. Кольчатые черви - 3 таксона, членистоногие - 9 таксонов (рис. 1).
На фоновой территории доминируют сапрофаги 34-44 % (от общей видовой численности), фитофаги -20-33 %, зоофаги - 19-24 %. С ростом загрязнения происходит уменьшение доли сапрофагов до их выпадения в импактной зоне, население которой представлено только зоофагами (рис. 2).
С увеличением от расстояния от ОНПЗ увеличивается видовое богатство с трех до четырех таксонов (рис. 3). При этом исчезают муравьи, и увеличивается доля дождевых червей.
100%
80%
60%
40%
20%
0%
I Бе^оБотиБ зрге^Б І ІаБІиБ АауиБ
І ДпоЬіІііае Бр.
І Ба^ісіїіае Бр.
І БпсИуІхаеІііае
2 км 4 км 5 км 7 км 20 км30 км Расстояние от ОНПЗ, км
Рис. 1. Видовое богатство на площадках исследования на разном расстоянии от ОНПЗ
100%
50%
0%
І сапрофаги I фитофаги I зоофаги
Рис. 2. Трофическая структура видов мезофауны в различных зонах токсической нагрузки
2 1,5 1
0,5 ° 0
плотность
населения
Линейная
(плотность
населения)
0 5 10
расстояние от ОНПЗ, км
Рис. 3. Плотность почвенной мезофауны на различном расстоянии от ОНПЗ
100% 80%
АП0/,
20%
0% і і і і і і і ^ ^ ^ <" 5 о 2 о * С * с О 5 О 5 гч § ^ ^ О О гч т
0-10 см 10-20 см 20-30 см
Рис. 4. Вертикальное распределение почвенной мезофауны на разном расстоянии от ОНПЗ
Как видно из рис. 3, пространственная динамика плотности почвенной мезофауны имеет направление в сторону увеличения плотности педобионтов с увеличением расстояния до ОНПЗ. Достоверной связи между плотностью и расстоянием от источника эмиссии не наблюдается.
Пространственная динамика массы почвенной ме-зофауны в целом повторяет тенденции изменения плотности педобионтов на различном расстоянии от ОНПЗ. Достоверной связи между этими параметрами и расстоянием от источника эмиссии не наблюдается. Можно только отметить, что в обоих случаях воздействие максимально в 5 км от завода.
Нами также рассматривалось вертикальное размещение педобионтов в различных слоях почвы (рис. 4). Можно сказать, что при удалении от ОНПЗ идет смещение в верхние слои горизонта почвенных животных.
Возрастной состав педобионтов рассматривался на примере группы сапрофагов (дождевых черви). Как видно из рис. 5, с увеличением расстояния от ОНПЗ растет доля неполовозрелых особей дождевых червей.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По результатам проведенного исследования можно сказать, что импактная зона (2 км) подвержена более высокому уровню загрязнения по сравнению с буферной и фоновой территорией, исходя из значений показателей почвенной мезофауны (видовое богатство, плотность, соотношению возрастных состояний). Оценка степени изменности почв и окружающей
расстояние от ОНПЗ, км 2 3 NJ ЦП '-J О О к к к к к к м м м м м м 1 1 1 1 1 1 1
■ половозрелые 0%
0 % 2С 0 ЧР 0 ЧР 0 00 ЧР оЧ >% 10
Рис. 5. Соотношение возрастных состояний дождевых червей на различном расстоянии от ОНПЗ
среды, исходя из всего комплекса показателей и трофической структуры, также выше в импактной зоне и уменьшается от буферной к фоновой площадке. Данная тенденция соответствует закономерности, полученной в результате исследования содержания химических веществ в почве вокруг ОНПЗ в 2004 г., чем больше расстояние от ОНПЗ, тем меньше содержание подвижных форм металлов в почве [13]. Показатели биомассы в среднем не изменяются на всей территории исследования за счет доминирования различных крупных групп педобионтов. Основные тенденции, выявленные в исследовании влияния Среднеуральского медеплавильного комбината: снижение общей численности, уменьшение видового и группового биоразнообразия, исчезновение отдельных групп, смещение трофического спектра, элиминация сапрофагов на максимально загрязненных участках - характерно и для территории загрязненной ОНПЗ [12].
ЛИТЕРАТУРА
1. Rusek J., Marshall V.G. Impact of airbom pollutants on soil fauna // Ann. Rev. Ecol. Syst. 2000. № 31. P. 395-423.
2. Гонгальский К.Б. Почвенные беспозвоночные как биоиндикаторы промышленного воздействия в лесных экосистемах центра Европейской России: автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 2004.
3. Воробейчик Е.Л., Ермаков А.И., Гребенников М.Е., Голованова Е.В., Кузнецов А.В., Пищулин П.Г. Реакция почвенной мезофау-ны на выбросы Среднеуральского медеплавильного комбината // Биологическая рекультивация и мониторинг нарушенных земель: материалы Междунар. науч. конф., Екатеринбург, 4-8 июня 2007 г. Екатеринбург, 2007. С. 128-149.
4. Spurgeon D.J., Hopkin S.P. Seasonal variation in the abundance biomass and biodiversity of earthworms in soils contaminated with metal emissions from a primary smelting works // Journal of Applied Ecology. 1999. № 36. P. 173-183.
5. Naidenko V.V., Grechkanev O.M. The State of Components of the Biota as an Indicator of Disturbances in Natural Ecosystems Exposed to Petrochemical Pollution // Journal of Ecology. 2002. № 33. P. 67-69.
6. Зейферт Д.В. Научные основы биоэкологического мониторинга антропогенных воздействий при разных видах хозяйственной деятельности на примере территории южной промышленной зоны Башкортостана: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. М., 2011.
7. Карташев А.Г., Смолина Т.В. Влияние нефтезагрязнений на почвенных беспозвоночных животных. Томск, 2011.
8. Tang J., WangM., Wang F., Sun Q., Zhou Q. Eco-toxicity of petroleum hydrocarbon contaminated soil // Journal of Environmental Sciences. 2011. № 23 (5). P. 845-851.
9. Cermak J.H., Stephenson G. L., Birkholz D., Wang Z., Dixon D.G. Toxicity of petroleum hydrocarbon distillates to soil organisms // Environmental toxicology and chemistry. 2010. № 29. P. 2685-2694.
10. Чачина С.Б., Голованова Е.В. Влияние дождевых червей (Eisenia fetida (Savigny, 1926) и бактериального препарата «Байкал-М на разложение нефти в почве // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2013. № 10. С. 463-464.
11. Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Ямалетдинова Г.Ф. Диагностические критерии самоочищения почвы от нефти // Экология и промышленность России. 2001. № 12. С. 34-35.
12. Мелехова О.П., Егорова Е.И. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование. М., 2007.
13. Голованова Е.В. Состояние почв в зоне воздействия Омского нефтеперерабатывающего завода // Омская биологическая школа. Омск, 2005. № 2. С. 6-13.
14. Гиляров М.С. Учет крупных почвенных беспозвоночных (мезо-фауны) // Методы почвенных зоологических исследований. М., 1975. С. 12-29.
Поступила в редакцию 11 июля 2014 г.
Knyazev S.Y. ASSESSMENT OF THE IMPACT OF POLLUTANTS OF OMSK OIL REFINING FACTORY ON ENVIRONMENT BY USING SOIL MEZO-FAUNA
The article assesses the state of the soil in Omsk city located in the zone of influence of pollutants of Omsk oil refining factory (ORF) based on indicators of soil mezzo-fauna. It is determined that value of indicators of soil mezo-fauna such as: species richness, density, biomass, trophic groups with increasing distance from the oil refining factory change in a positive way.
Key words: soil mezo-fauna; pollutants of oil refining factory; environmental assessment.
Князев Станислав Юрьевич, Омский государственный педагогический университет, г. Омск, Российская Федерация, аспирант по специальности «Зоология», кафедра биологии, e-mail: [email protected]
Knyazev Stanislav Yuryevich, Omsk State Pedagogical University, Omsk, Russian Federation, Post-graduate Student, Specialty “Zoology”, Biology Department, e-mail: [email protected]
