CC BY
47
п контрольные ■ экспериментальные
яблоня вишня
Рис. 2. Среднее время пребывания Apis mellifera на одном цветке
Таким образом, по результатам исследования можно сделать следующие выводы. Использование фосфорорганических инсектицидов (карбофоса) оказывает отпугивающее действие на пчел, падает их активность, уменьшается время нахождения на цветке, а следовательно и качества опыления. Всё это ставит под угрозу урожайность яблонь и вишен. Поэтому целесообразно отказаться от использования инсектицидов «старого» поколения и перейти к современным, менее токсичные по отношению к опылителям.
Список литературы:
1. Звонарев Н.М. Все о яблоне и яблоках / Н.М. Звонарев. - М.: ЗАО Центр-полиграф, 2008. - 127 с. - (Советы от Михалыча).
2. Ижевский С. Полезные насекомые в нашем саду / С. Ижевский // Ваши 6 соток. - 2009. - № 1 (89). - 32 с.
3. Михеев A.M. Вишня; черешня / A.M. Михеев, Н.Т. Ревякина. - М: ИД МСП, 2004. - 112 с. - (Советы специалистов).
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ В ПРИРОДООХРАННЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ
© Смольникова В.В.*
Северо-Кавказский государственный технический университет, г. Ставрополь
Рассмотрен комплексный биологический метод очистки и восстановления экологических функций нефтезагрязненных почв, основанный на использовании красных дождевых червей и симбиоза углево-дородокисляющей и молочнокислой микрофлоры.
* Доцент кафедры «Технология переработки нефти и промышленной экологии», кандидат биологических наук, доцент.
Загрязнение почв углеводородами нефти относится к наиболее опасным видам антропогенного воздействия. Попадание нефти в почвенные экосистемы приводит к изменениям физических, химических и биологических свойств почв. Происходит глобальное изменение структуры почв, они теряют способность выполнять свои основные экологические функции.
Загрязнение почвы углеводородами нефти приводит к потере продуктивности земель и деградации ландшафтов. Исследования разливов нефти показали, что полная регенерация биоценозов не достигается даже через 25 лет после аварии [1].
Продуктивность почвы во многом обусловливается ее структурой. В условиях нефтяного загрязнения частицы почвы слипаются, образуя крупные, трудноразрушаемые агломераты, а из нефти в течение первых нескольких суток улетучиваются легкие фракции, высокомолекулярные соединения нефти переходят в полимерные и поликонденсированные соединения, образуя плотную массу, закупоривающую почвенные поры и изменяющую ее физические свойства. Нефть обладает ярко выраженными гидрофобными свойствами, поэтому, обволакивая биологически активные вещества почв, делает их недоступными для водорастворимых ферментов и корневой системы растений. Происходит адсорбция нефти частицами почвы, заполняются почвенные поры и вытесняя почвенный воздух. На границе адсорбционного слоя образуется пространственный каркас коагуляцион-ной структуры. Затем происходит уплотнение образовавшейся структуры с образованием аномального граничного слоя нефти с толщиной до 5-20 мкм. Вязкость нефти в этом слое выше вязкости нефти в объеме примерно в 10 раз. Формируется новая структура почвы, неспособная обеспечить протекание естественных биохимических процессов, определяющих почвенное плодородие [2].
Восстановление нарушенной структуры и экологических функций нефтезагрязненной почвы возможно в результате проведения ряда технологических операций. Изучение структурных особенностей нефтезагряз-ненных почв и процессов самоочищения почвенных экосистем позволило нам разработать комплексную биотехнологию очистки и восстановления экологических функций нефтезагрязненных субстратов. Технология предполагает внесение ферментированного органического материала, обогащенного углеводородокисляющей и молочнокислой микрофлорой, разрыхлителя, а так же вспашку и внесение популяции красных дождевых червей [3-5].
Процесс очистки нефтезагрязненных почв предполагает разложение углеводородов до простых составляющих, а восстановление ее экологических функций предполагает восстановление ее структуры и плодородия. Разложение прочных гидрофобных агрегатов, образовавшихся в результате изменения структуры почвы в условиях нефтяного загрязнения, должно
обеспечивать сольватацию поверхности адсорбционного слоя нефти, снижение межфазного натяжения на границе раздела фаз «нефть - почва» и смачивание нефтяных компонентов, адсорбированных поверхностью почвы. Сольватация компонентов нефти позволит микрофлоре использовать углеводороды нефти как источник углерода, включив его в собственный метаболизм.
Основной вклад в биодеградацию углеводородов вносит углеводоро-докисляющая микрофлора. Для ее эффективной работы необходимо обеспечить благоприятные условия: требуется наличие факторов роста, витаминов, микроэлементов, биологически активных веществ, активная аэрация субстрата. Использование специально подготовленного органического материала позволяет создать оптимальные условия для жизнедеятельности микроорганизмов, способных утилизировать углеводороды.
Внесение ферментированного органического материала (компоста), обогащенного углеводородокисляющей и молочнокислой микрофлорой, позволяет снизить концентрацию углеводородов в почве и провести санацию субстрата целевыми микроорганизмами. Обработка растительных остатков молочной сывороткой позволяет ускорить процессы разложения органики и увеличить общую численность целевой микрофлоры в компосте. Молочная сыворотка является хорошей питательной средой для роста микроорганизмов. Она богата белковыми и азотистыми соединениями, углеводами, липидами, минеральными солями, витаминами, органическими кислотами, ферментами, иммунными телами и микроэлементами. Кроме того, молочная сыворотка содержит компоненты, обладающие выраженными поверхностно-активными свойствами, облегчающими разрушение гидрофобных частиц в почве [6].
Компост является источником не загрязненного углеводородами нефти питательного материала для дождевых червей, дополнительным источником витаминов, микроэлементов и биологически активных веществ для почвенной микробиоты. Ферментирование и обогащение субстрата целевой микрофлорой осуществляется в процессе компостирования с использованием молочной сыворотки в качестве источника молочнокислой микрофлоры и ферментирующего агента, а так же при добавлении почвы, загрязненной сырой нефтью. Нефтезагрязненная почва, с давностью загрязнения не менее 3 недель, является источником углеводородокисляющей микрофлоры и при создании оптимальных условий для развития микроорганизмов, готовый ферментированный материал содержит повышенное количество как молочнокислой так и углеводородокисляющей микрофлоры. Компостирование сопровождается разрушением органических веществ, в том числе гидролизом целлюлозы. Присутствие в субстрате гидролизован-ной целлюлозы создает пространственный каркас для формирования зернистой структуры. Наличие в компосте неразложившихся органических остат-
ков, сохранивших тканевое строение, является пролонгированным источником биогенных и питательных элементов для почвенной экосистемы.
Внесение популяции дождевых червей обеспечивает аэрацию субстрата, его перемешивание и измельчение в процессе питания и перемещения по среде почвенных беспозвоночных. Постоянные ходы дождевых червей укрепляются слизистыми выделениями, содержащими известь, что способствует формированию зернистой структуры почв.
Углеводородокисляющая микрофлора, молочнокислые микроорганизмы и дождевые черви образуют искусственно созданный симбиоз. Жизнедеятельность дождевых червей обеспечивает аэробные условия в верхнем слое почвенной экосистемы и выравнивание концентрации питательных веществ, микроэлементов и биологически активных веществ во всем объеме обрабатываемой почвы. Вследствие их деятельности скопления микроорганизмов равномерно распределены по почвенному профилю, микробиологические колонии имеют постоянный приток питательных веществ, что положительно сказывается на общей численности почвенной микрофлоры. Слизистые выделения дождевых червей содержат известь, которая нейтрализует избыточную кислотность, поддерживая рН на оптимальном уровне за счет увеличения буферной емкости почв. Кроме того, дождевые черви выделяют в окружающую среду биологически активные вещества.
Молочнокислая микрофлора подавляет рост патогенных микроорганизмов, в том числе сальмонелл и плесневых грибов [7]. Углеводородокисляющая микрофлора обеспечивает биодеградацию углеводородов, в том числе высокотоксичных и недоступных для утилизации аборигенной почвенной микрофлоры. В результате симбиотических взаимодействий улучшаются условия обитания всех биологических объектов, входящих в состав искусственного симбиотического комплекса, при этом углеводородокисляющая микрофлора, находясь в оптимальных условиях для развития, быстро увеличивается в численности и эффективно разлагает углеводороды нефти, способствуя быстрому снижению концентрации углеводородов в среде. Одновременно происходит нормализация санитарного состояния почвенных экосистем, подвергшихся нефтяному загрязнению.
Технологическое воздействие на нефтезагрязненную почву осуществляется посредством физических и химических взаимодействий, позволяющих восстановить естественную структуру, характерную для высокоплодородных субстратов. Физическое воздействие происходит на трех уровнях. На макроуровне это воздействие осуществляется за счет вспашки. Вспашка способствует механическому разрушению плотной корки нефтепродукта на поверхности почвы и внутри наиболее крупных почвенных пор. Одновременно происходит перемешивание загрязненной среды с вносимыми добавками и нижележащими слоями незагрязненной среды, выравнивание средней концентрации углеводорода по почвенному
профилю. Вспашка позволяет многократно увеличить активную поверхность контакта с нефтезагрязненной почвы с микрофлорой и биологически активными веществами ферментированного органического материала.
При внесении в субстрат дождевых червей происходит физическое воздействие на мезоуровне. Заглатывание беспозвоночными частичек нефтезагрязненной почвы с ферментированным органическим материалом способствует более тонкой деструкции почвенных агломератов и перемешиванию с компостом. Передвижение дождевых червей внутри почвенного субстрата, сопровождающееся построением постоянных и временных ходов, способствует структурированию почвы. Копролиты, являющиеся продуктом жизнедеятельности дождевых червей и выбрасывающиеся на поверхность почвы способствуют образованию зернистой структуры на ее поверхности. Измельчение нефтезагрязненных агломератов увеличивают эффективную поверхность воздействия микробиотической системы. На микроуровне происходит перераспределение питательных веществ между загрязненной почвой и компостом, за счет потоков биогенных элементов, создаваемых почвенной биотой. Поверхностно-активные вещества, входящие в состав молочной сыворотки, облегчают сольватацию и эмульгирование углеводородов, делая их более доступными для ферментной системы микроорганизмов.
Химической воздействие осуществляется за счет процессов жизнедеятельности почвенной биоты. Деятельность ферментов пищеварительной системы дождевых червей, молочнокислой и углеводородокисляющей мик-рофлоры приводит к биодеградации основных компонентов нефти. Углеводороды нефти включаются в процессы метаболизма, становясь источником углерода для почвенной микрофлоры. Под действием микробных ферментов происходит разрушение углеводородных цепочек, разрыв ароматических и нафтеновых колец, углеводороды разлагаются до простых составляющих.
Раздельно-частичная структура, содержащая диспергированный коллоид в результате физических, химических и биологических воздействий претерпевает ряд изменений. Разрушение гидрофобных агрегатов и структурирование гумусовой компоненты почв приводит к восстановлению зернистой структуры, содержащей флоккулированный коллоид, стабилизируемый минеральными частицами и ионами. Почва приобретает геле-подобную структуру, оптимально подходящую для развития специфической почвенной микрофлоры, которая в свою очередь является одним из основных факторов почвенного плодородия.
Практическая реализация предлагаемой технологии позволить получить комплексный эффект. Использование предложенной технологии позволит улучшить качество окружающей среды за счет ликвидации углеводородного загрязнения окружающей среды, восстановить почвенное плодородие, повысить биологическую продуктивность обработанных субстратов, улучшить санитарное состояние на загрязненных участках.
Список литературы:
1. Вергунова Е.А. Полевые исследования влияния загрязнения территории нефтью на флору высших растений // Нефтепромысловое строительство. - 1985. - № 8. - С. 17-18; Ковриго В.П., Кауричев И.С., Бурлако-ва Л.М. Почвоведение с основами геологии. - М.: Колос. - 2000. - 416 с.
2. Орлов Д.Г. Химическое загрязнение почв и их охрана / Д.Г. Орлов, М.С. Малинина, Г.В. Мотузова. - М.: Агропромиздат, 1991. - 303 с.
3. Винник (Смольникова) В.В., Овчаров С.Н., Дементьев М.С. Перспективы использования вермикультуры для восстановления нефтезагряз-ненных почв // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - Новочеркасск, 2004. - № 3 (127). - С. 106-107.
4. Смольникова В.В. Особенности биологической очистки субстратов с использованием вермикультуры в условиях нефтяного загрязнения // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - Новочеркасск, 2010. - № 1 (153). - С. 106-110.
5. Смольникова В.В. Биологический метод очистки и восстановления экологических функций нефтезагрязненных субстратов // Сборник материалов VIII Международной научно-практической конференции «Природ-но-ресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России. - Пенза: РИО ПГСХА, 2010. - С. 151-152.
6. Храмцов А.Г. Молочная сыворотка. - М.: Пищевая промышленность, 1990. - 240 с.
7. Смольникова В.В. Изменение биологических свойств почв в условиях нефтяного загрязнения // Материалы12-й Международной научно-практической конференции «Экономика, экология и общество России в 21-м столетии». - СПб.: Изд-во Политехи. ун-та, 2010. - С. 312-313.
ИЗМЕНЕНИЯ ИНДЕКСА МАССЫ ТИМУСА И СЕЛЕЗЕНКИ БЕЛЫХ КРЫС В УСЛОВИЯХ ИНТОКСИКАЦИИ СОЛЬЮ КАДМИЯ В РАЗНЫЕ СЕЗОНЫ ГОДА
© Шараева Г. А.*
Астраханский государственный технический университет, г. Астрахань
В данной работе изучены изменения органных индексов селезенки и тимуса, играющих важную роль в становлении иммунологических функций организма, в условиях кадмиевой интоксикации в разные се-
* Аспирант кафедры Гидробиологии и общей экологии.
