CC BY
0
высоких доз этих горных пород прибавка урожая составила 7,3 и 5,6%, т.е. почти в 2 и в 3 раза ниже соответственно по сравнению с 2012 г. Совместное внесение известняка-ракушечника и апатита в дозах 6 и 1,5 т/га соответственно также снизило данный показатель почти в 3 раза по сравнению с 7-м годом последействия. Совместное применение более высоких доз горных пород и фосфогипса обеспечило прибавку урожая в 10,8-13,6%. Это также в 2 раза ниже как по сравнению с 2012 г., так и по сравнению с 2018 г. Необходимо отметить, что на варианте с раздельным применением фосфогипса в дозе 12 т/га особых изменений в исследуемом показателе не отмечено. Но и прибавка от его применения была не на высоком уровне.
Таким образом, применение горных пород и фосфогипса увеличивает содержание в почве микро- и макроэлементов и повышает урожай озимой пшеницы. Наиболее эффективным в этом смысле был вариант 10 с применением известняка-ракушечника (12 т/га) + апатит (3,0 т/га) + гипс (12 т/га). На 18 год последействия мелиорантов отмечается достоверное снижение в содержании элементов питания и прибавки урожая озимой пшеницы. Можно свидетельствовать о «затухании» мелиоративного эффекта от применения исследуемых горных пород. Когда произойдет окончательное исчезновение действия мелиорантов? На этот вопрос можно ответить после продолжения исследований.
Литература
1. Слюсарев В.Н., Онищенко Л.М., Швец Т.В. Почвенно-экологическая оценка чернозема выщелоченного Западного Предкавказья // Политематический сетевой электронный научный журнал КубГАУ, 2013, № 89. - С. 960-972.
2. Есаулко А.Н., Гречишкина Ю.А., Подколзин О.А. Изменение агрохимических показателей чернозема выщелоченного под влиянием оптимизации систем удобрений в севообороте // Проблемы агрохимии и экологии, 2009, № 1. - С. 3-7.
3. Цховребов В.С. Агрогенная деградация черноземов Центрального Предкавказья (монография). - Ставрополь: Изд-во «АГРУС», 2003. -224 с.
4. Подколзин О.А., Соколова И.В., Слюсарев В.Н., Осипов А.В., Швец Т.В., Перов А.Ю. Мониторинг и оценка состояния почв степных агроландшафтов Северо-Западного Кавказа // Агрохимический вестник, 2019, № 1. - С. 11-15.
5. Цховребов В.С. Современные проблемы плодородия почв Ставрополья // Агрохимический вестник, 2017, № 4. - С. 3-8.
6. Мамиев Д.М., Кумсиев Э.И., Шалыгина А. А. Использование цеолитсодержащих агроруд, биологически активных веществ и биопрепаратов в качестве удобрений под сельскохозяйственные культуры в горной зоне РСО - Алания // Горное сельское хозяйство, 2016, № 3. - С. 60-67.
7. Малюкова Л.С. Эффективность применения кальцийсодержащих агроруд на бурых лесных почвах // Научные труды СКЗ-НИИСиВ, 2016, Том 10. - С. 121-125.
8. Адрахимов Ф.Г., Маликова Е.А. Использование глауконитового песка Каринского месторождения Челябинской области для почвоулучшения / Достижения аграрной науки - садоводству и картофелеводству: сборник трудов научно-практической конференции, приуроченной ко «Дню поля ФГБНУ ЮУНИИСК». - Челябинск, 2017. - С. 126-130.
9. Слюсарев В.Н. Свойства черноземов Западного Предкавказья и обеспеченность их серой // Труды Кубанского ГАУ, 2006, вып. 2. - С. 157-165.
10. Алиев Ш. А., Дышко В.Н., Сушеница Б. А. Использование местных фосфоритов и природных сорбентов для повышения продуктивности земледелия. - М.: ВНИИА, 2004. - 247 с.
11. Калугин Д.В., Цховребов В.С., Кукушкина В.В. Изменение физико-химических показателей чернозема выщелоченного при внесении горных пород // Агрохимический вестник, 2017, № 4. - С. 20-22.
УДК 504.53.062.4 DOI: 10.24412/1029-2551-2022-4-012
ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ВЕРМИРЕМЕДИАЦИИ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЕПРОДУКТАМИ
1Т.Г. Зеленская, к.с.-х.н., 1Ю.А. Безгина, к.с.-х.н., 1А.А. Коровин, д.м.н., 2В.В. Смольникова, к.б.н., 1Е.Е. Степаненко, к.б.н.
1 Ставропольский государственный аграрный университет, e-mail: tamara.zelenskaya2016@yandex.ru, Juliya.bezgina@mail.ru, ak53935@rambler.ru, elenapstepanenko@yandex.ru 2Северо-Кавказский медицинский колледж, e-mail: wvinnik@mail.ru
Ежегодно увеличиваются площади сельскохозяйственных угодий, выведенных из агропромышленного оборота вследствие загрязнения нефтью и нефтепродуктами. Для очистки почв используются методы, которые отличаются не только высокой стоимостью и трудоемкостью, но и снижают естественное восстановление плодородия. Методы вермиремедиации до настоящего времени не получили широкого применения, хотя доказали свою эффективность в интенсификации процессов деградации нефтепродуктов до нетоксичных соединений в условиях
эксперимента. Выполнено исследование по изучению влияния почвенно-климатических условий на результативность вермиремедиации загрязненных нефтепродуктами почв на территории Ставропольского края, на основе комплекса дождевых червей и микробиологического удобрения Байкал ЭМ-1. Получены результаты изучения жизнедеятельности дождевых червей в условиях нефтяного загрязнения, которые свидетельствуют о перспективности интенсификация биоре-медиационного потенциала симбиоза дождевых червей и нефтеокисляющей микрофлоры. Установлена продуктивность червей в диапазоне температур окружающей среды от 10 до 34°С и прекращение за его пределами (или за пределами температурного диапазона). Добавление орга-номикробной биомассы способствует ускорению разложения нефти и нефтепродуктов, особенно при малых концентрациях.
В дальнейшем это поможет воссозданию биоценозов с относительно стабильным видовым составом, подготовленных к превентивной ликвидации нефтяного загрязнения.
Ключевые слова, загрязненные почвы, нефтепродукты, вермиремедиация, дождевые черви, микробиологические препараты.
POTENTIAL POSSIBILITIES FOR VERMIREMEDIATION OF SOILS CONTAMINATED WITH PETROLEUM PRODUCTS
lPh.D. T.G. Zelenskaya, lPh.D. Yu.A. Bezgina, lDr.Sci. A.A. Korovin, 2Ph.D. V.V. Smolnikova, lPh.D. E.E. Stepanenko
1 Stavropol State Agrarian University, e-mail: tamara.zelenskaya2016@yandex.ru, Juliya.bezgina@mail.ru,
ak53935@rambler.ru; elenapstepanenko@yandex.ru 2North Caucasian Medical College, e-mail: wvinnik@mail.ru
Every year, the area of agricultural land withdrawn from agro-industrial circulation due to pollution with oil and oil products is increasing. To clean the soil, methods are used that are not only expensive and labor intensive, but also reduce the natural restoration of fertility. Vermiremediation methods have not yet been widely used, although they have proven their effectiveness in intensifying the processes of degradation of petroleum products to non-toxic compounds under experimental conditions. A study was carried out to study the influence of soil and climatic conditions on the effectiveness of vermiremediation of soils contaminated with oil products taken in the territory of the Stavropol Territory, based on a complex of earthworms and microbiological fertilizer «Baikal EM-1». The results of studying the vital activity of earthworms under conditions of oil pollution have been obtained, which indicate the prospects for intensifying the bioremediation potential of the symbiosis of earthworms and oil-oxidizing microflora. In the future, this will help to restore biocoenosis with a relatively stable species composition, prepared for the preventive elimination of oil pollution.
Keywords. polluted soils, oil products, vermiremediation, earthworms, microbiological preparations.
При разведке, добыче, транспортировке, перера- Дестройл, НАФТОКС, Альбит, Биодеструктор, Ли-
ботке и хранении нефти неизбежно загрязняется дер, Бациспецин и другие. Действие вышеперечис-
значительное количество почв, что приводит ко ленных препаратов направлено на снижение уровня
многим негативным долговременным воздействиям углеводородного загрязнения субстратов, а потому
на окружающую среду [1-3]. В мировой практике они недостаточно эффективны в восстановлении
для очистки окружающей среды от углеводородов почвенного плодородия.
нефти используют механические [4], физико- В свою очередь для восстановления плодородия химические [5-8] и химические методы [9-11], цель почв в России выпускают препараты широкого (некоторых - нейтрализация токсического действия специфического) спектра действия, содержащие нефтепродуктов. Однако применяемые методы от- микрофлору, которые обеспечивают накопление личаются высокой стоимостью, трудоемкостью, а биологически активных веществ и перевод органи-также снижают естественное восстановление пло- ческих соединений в биологические формы, доступ-дородия почв, в том числе за счет негативного воз- ные для корневой системы растений. К подобным действия на живые организмы. препаратам относятся микробиологические концен-
Вместе с тем известны менее затратные способы траты серии ЭМ (эффективные микроорганизмы) -
утилизации углеводородов нефти, основанные на Байкал ЭМ-1, Тамир, Микрозим(1ш), КОМПОСТ
использовании бактерий [12, 13]. Так, в России для ТРИТ. Эти микробиологические препараты произ-
ликвидации последствий углеводородного загряз- водят в стационарных (заводских) условиях, они
нения выпускают препараты: Путидойл, Деворойл, содержат многочисленные добавки (витамины, мик-
роэлементы и т.д.). Главные их отличия заключаются в питательных средах, на которых формируются специфические микробные симбиозы. Основной и общий недостаток применения этих препаратов для ликвидации последствий углеводородного загрязнения почв заключаются в нестабильной эффективности, так как они не направлены специально на деградацию нефти. При этом необходимо учесть, что в почве микроорганизмы образуют сложный биоценоз. Одни из них успешно сосуществуют, а другие служат антагонистами, поэтому простое внесение микробиологических препаратов в субстраты не всегда дает ожидаемый результат [14-18].
Так, интродуцированная микрофлора может вступать в конкурентные отношения с аборигенной, что приводит к снижению численности конкурирующих групп микроорганизмов и отрицательно сказывается на эффективности биодеградации загрязняющих веществ. Вместе с тем длительное время ведутся исследовательские работы по очистке почв, основанные на принципах биологической защиты с применением природных способностей бактерий, дождевых червей и/или их комплекса [19-29]. Установлено, что в почвах с низкими начальными концентрациями нефти дождевые черви способны не только выживать, но и способствуют ускорению естественного очищения и восстановления плодородия. В результате экспериментальных исследований установлена возможность формирования устойчивых биоценозов в условиях высокого загрязнения почв. Анализ положительных результатов проведенных полевых испытаний говорит об их неоднозначности, что сдерживает широкое внедрение вермиремедиации.
Цель исследования - разработка принципов эффективного промышленного применения способов вермиремедиации, направленных на восстановление плодородия почв, загрязненных нефтью и нефтесодержащими продуктами, доказавших свою эффективность в условиях эксперимента.
Для достижения поставленной цели изучили наиболее значимые, согласно сведениям литературы, факторы, влияющие на результаты вермиреме-диации, а именно:
- бактериологический состав обработанных образцов нефтезагрязненной почвы;
- влияние температуры окружающей среды на репродуктивные особенности червей и процесс воздействия червей и микроорганизмов на биоразложение нефти;
- эффективность биоразложения нефти в зависимости от концентрации раствора органомикроб-ной биомассы;
- изменение биосодержания нефти в черноземе при добавке органомикробной биомассы на основе листового опада.
Объекты и методы исследования. Исследования проводили в течение 2017-2020 гг. с учетом гидрометеорологической сезонности (весна - март, апрель; лето - июль, август; осень - октябрь, ноябрь). Полевые и лабораторные испытания проводили, начиная с марта месяца, моделируя сходные климатические явления. Ежегодная повторность опыта позволила минимизировать ежегодные климатические воздействия, характерные для Ставропольского края.
Почвы для проведения экспериментов отбирали на территории Ставропольской возвышенности, которая преимущественно сложена глинами, песчаниками и известняками, строматолитами, в восточной части - суглинками. В почвенном покрове преобладают черноземы и глиноземы. Для данной местности характерны мягкая зима (от -4 до -6°С), жаркое лето (22-25°С), сравнительно короткая весна и длинная осень со среднегодовым количеством осадков от 200-300 мм до 600 мм.
Планы проведения исследований в условиях лаборатории и полевых условиях были полностью идентичны. При этом все лабораторные опыты проводили в трехкратной повторности.
Пробы почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами массой 5 кг, отбирали в пластиковую тару в районах автозаправочных станций (г. Михай-ловск), нефтебазы (п. Верхнерусский), газораспределительных станций и нефтепроводов (п. Рыздвя-ный), крупных автодорог (г. Изобильный). На тех же участках проводили полевой этап эксперимента.
Эксперимент состоял из следующих этапов. На первом этапе в месте планируемого проведения эксперимента производился подсчет аборигенных дождевых червей, концентрация которых до загрязнения составила около 15 экз/м3.
Достижение запланированной планом исследования концентрации загрязнения почвы нефтью осуществляли следующим способом. Разница заключалась лишь в том, что в лабораторных условиях температурный режим и влажность поддерживали искусственно.
На экспериментальных площадках листовым железом (стандартными металлическими листами) были огорожены 5 квадратных участков площадью 6,25 м2 с глубиной 0,5 м. На каждом огороженном участке расчетная масса почвы объемом 3,125 м3 при плотности 1,1 составила 3 438 кг. На каждый участок в целях искусственного загрязнения было разлито по 69 кг сырой нефти ставропольских месторождений. В результате начальная концентрация углеводородов на поверхности почвы составила 20 г/кг.
На следующие сутки после загрязнения нефть, оставшаяся на поверхности, была собрана механическими средствами. При этом в поверхностном слое почвы концентрация нефти оказалась близкой к 15 г/кг. На глубине 0,5 м ее концентрация соста-
вила около 2,0 г/кг.
После этого из всех участков загрязненная почва была изъята (выкопана) до глубины 0,5 м. При этом было установлено, что выжившие дождевые черви переместились в нижележащие слои почвы, где их численность существенно уменьшилась в результате гибели и составила всего лишь 2-3 экз/м3.
В первом варианте полевых испытаний почва была тщательно перемешена, увлажнена и помещена на свое место без любых других воздействий. Эту операцию повторяли 1 раз в неделю для имитации еженедельной плантажной (глубокой) вспашки. В данном случае после распределения нефти по всей глубине участка ее концентрация составила около 6 г/кг.
Во втором варианте концентрацию нефти доводили до 4 г/кг путем перемешивания, временного выжидания в целях испарения летучих фракций и добавления незагрязненной почвы.
В третьем варианте использовали почву на глубине 0,5 м после загрязнения, концентрация нефти в которой составила 2 г/кг.
Для решения поставленных задач в почвы добавлялся листовой опад (20%) и производилось компостирование (в том числе с использованием молочной сыворотки из расчета 0,6 л/кг и внесения раствора препарата Байкал ЭМ-1).
Во всех вариантах после подготовки почвы в нее вносили дождевых червей L. rubellus (20 экз/кг).
Контрольными точками отбора проб выступали земли на заведомо незагрязненных участках - особо охраняемых природных территориях краевого значения (лес Русский, Солдатская и Малая поляны на горе Стрижамент) и лесополосах (вокруг с. Пе-лагиада). Пробы отбирали в 3-5 точках на участках площадью 25 м2.
В процессе реализации поставленных задач использовали стандартные методики: присутствие бактерий группы кишечной палочки (БГКП) согласно МР N ФЦ/4022; определение С1. perfrmgens посевом на железосульфитный агар по МР N ФЦ/4022; наличие патогенных микроорганизмов, в том числе сальмонелл методом накопления в средах обогащения, с последующим пересевом на плотные селективные и дифференциальные среды по МР N ФЦ/4022; плесневые грибы определяли методом посева на сусло-агар по МР N ФЦ/4022.
Влияние температуры, как экологического фактора, оценивали через продуктивные качества червей - количество коконов и выход молоди из одного кокона. Эксперимент проводили при температуре от 0 до 40°С, и влажности нефтезагрязненной среды в пределах 60-70%. В емкости с органомик-робной биомассой на органическом носителе в виде листового опада, состоящего из аборигенных широколиственный деревьев особо охраняемой природной территории заказника лес Русский -
дуб, ясень, граб, клен, помещали по 20 экз/кг дождевых червей, в другие только коконы - 10 шт/кг. Эксперимент проводили в течение 30 суток. Емкости с червями и коконами помещали в аквариум, где поддерживали заданные в опыте температуры.
При компостировании органических материалов вносили растворы препарата «Байкал ЭМ-1» с помощью подручных средств, которые готовили согласно инструкции из концентрата на отстоянной водопроводной воде. Также использовали молочную сыворотку (подсырную творожную и казеиновую) в качестве источника молочнокислой микрофлоры в целях сквашивания органических материалов. Компостирование осуществляли в течение 60 суток.
Для сбора и предварительного измельчения листового опада использовали многофункциональный садовый пылесос-измельчитель марки TERO V100, а для измельчения других органических материалов (смеси подсолнечной лузги и растительных сельскохозяйственных отходов, таких как ботва, стебли, корни и пр.) использовали ножевую мельницу РМ120, способную обеспечить крупность измельчаемого материала от 0,5-5 мм до 2-20 мм.
Оптимальные условия культивирования и жизнедеятельности дождевых червей, а также влияние на них органомикробной биомассы, полученной при использовании начальных низкотемпературных фаз компостирования, оценивали по скорости закапывания в субстрат. Для этого компост смешивали с нефтезагрязненным черноземом (3 г/кг нефти) в различных соотношениях (компост : почва - 1:1, 1:2, 1:3 и 1:4). На поверхность полученной смеси помещали дождевых червей.
Поскольку основная цель компостирования в поставленном эксперименте - это накопление целевой микрофлоры, была использована технология незавершенного компостирования для получения целевой углеводородокисляющей микрофлоры (ЦУОМ) на различных органических носителях. В качестве исходного материала использовали микроорганизмы почв, подвергшихся нефтяному загрязнению. Микробиологический состав ЦУОМ представляли дрожжевые, плесневые грибы, актиномицеты, бактерии группы кишечной палочки, Cl. perfringens, Proteus vulgaris, Salmonella, и т.д. В данном случае конечный продукт применения указанной технологии можно обозначить как «органомикробную биомассу», которая представляет собой измененный биохимическими процессами органический растительный материал, выступающий носителем для ЦУОМ.
При планировании и реализации полевого этапа эксперимента учитывали, во-первых, что климат Центрального Предкавказья благоприятен для получения ЦУОМ. Во-вторых, что в случае загрязнения большого участка почв потребуется перемещение значительных количеств органомикробной биомассы, в связи с чем было решено использовать вместо
полученной биомассы ее водную вытяжку. Инокуляцию полученной ЦУОМ в нефтезагрязненную почву проводили в виде водного раствора (процеженной или непроцеженной болтушки в зависимости от технических возможностей ее внесения).
После определения оптимального времени получения органомикробной биомассы для культивирования дождевых червей была проведена серия экспериментов по определению влияния предварительной подготовки носителя (листового опада) на эффективность биодеградации углеводородов нефти. Для этого в свежезагрязненный чернозем с начальной концентрацией сырой нефти ставропольских месторождений 3 г/кг было внесено 5% песка и по 20 особей дождевых червей на 1 кг смеси, а затем по 20% масс. тридцатидневной органо-микробной биомассы на основе листового опада.
В качестве контроля использовали измельченный листовой опад без предварительной подготовки. Выбор контроля обусловлен следующим. В условиях высокого вовлечения почв в агропромышленный оборот и антропогенного загрязнения почвы в чистом виде практически не встречается, что существенно снизит потенциал и привлекательность разрабатываемой технологии реабилитации территорий, загрязненных нефтью и нефтепродуктами для конечных потребителей. Также ежегодно значительное количество листового опада из населенных пунктов края в качестве отходов вывозится на полигоны, что существенно снижает их природоохранную и экономическую значимость. В то же время использование листового опада в качестве органической составляющей позволяет превратить его в важный компонент технологии по реабилитации загрязненных почв. Влажность поч-венно-органической смеси поддерживали на уровне 70-75%. Определение концентрации нефти в субстрате производили еженедельно.
Результаты. В ходе проведения экспериментов с нефтезагрязненными субстратами отмечено, что интенсивность биодеградации нефти была выше в тех субстратах, где изначально присутствовала микрофлора, способная утилизировать углеводороды нефти. Это почва, взятая для проведения исследований на территориях, постоянно загрязняемых нефтью и нефтепродуктами - около автодорог, автозаправок, нефтебаз. Интенсивность биодеградации нефти в таких почвах была до 1,5 раз выше, чем в тех, в которые нефтяные углеводороды попадали впервые. В почвах, подвергающихся периодическому загрязнению нефтью и нефтепродуктами, накапливается аборигенная микрофлора, не только устойчивая к присутствию углеводородов, но и способная целенаправленно их использовать в качестве источника углерода.
При изучении влияния температуры на процессы биодеградации нефти при совместном воздействии червей и микроорганизмов установлено, что оптимальной была температура 20-22°С. Однако этот показатель - расчетный, поскольку оптимумы температур для микрофлоры и червей различаются (рис. 1).
Температура окружающей среды также сказалась на репродуктивности дождевых червей (табл. 1). При этом, очевидно, что существует проблема снижения продуктивности как при высоких температурах, так и при низких. Появление потомства наблюдалось уже при 10°С, но прекращалось при температуре выше 28°С.
Этологическая картина в низком и высоком диапазонах температур также имела существенные различия. В первом случае речь идет лишь о снижении двигательной активности червей, что достаточно типично для большинства пойкилотермных организмов. Во втором случае, как и при максимально
—•— Без червей —□— С червями -Степенная (Без червей) -Полиномиальная (С червями)
Рис. 1. Воздействие червей и микроорганизмов на биоразложение нефти
при различных температурах
1. Продуктивные особенности червей в зависимости от температуры окружающей среды
Температура, °С 0-8 10-12 14-16 18-20 20-22 22-24 26-28 30-40
Кол-во экземпляров молоди из 1 кокона, шт. - 1,1±0,1 2,8±0,3 3,9±0,3 4,8±0,1 4,4±0,1 1,1±0,1 -
Кол-во коконов от одной особи червя, шт/экз. - 0,3±0,1 2,2±0,1 2,7±0,3 4,1±0,3 3,1±0,3 0,9±0,1 -
низких температурах, черви проявляли стремление к агрегированности при ухудшении условий обитания. В неблагоприятных условиях среды они собирались в группы, увеличивалось выделение слизи. В результате формировалось некоторое образование, которое условно можно определить, как «общественный защитный кокон». При высоких температурах также наблюдали снижение двигательной активности, в частности, черви стремились покинуть субстрат, выползая на поверхность.
Черви, находящиеся в приповерхностных слоях компоста с использованием биопрепарата Байкал-ЭМ-1, были малоподвижны, среди них были обнаружены особи с поврежденными покровными тканями. По нашему мнению, в процессе компостирования с использованием биоудобрения помимо увеличения численности микрофлоры происходило накопление органических кислот, оказывающих высушивающее действие на покровные оболочки дождевых червей и снижающие их устойчивость.
Добавление измельченного органического материала, не подвергавшегося компостированию (листового опада), несколько улучшило ситуацию -черви в среднем закапывались за 30 минут. Таким образом, в данном случае компостирование с использованием препарата Байкал ЭМ-1 ухудшило условия обитания червей, а также и микроорганизмов.
Опыты подтвердили возможность накопления ЦУОМ в присутствии дождевых червей. В качестве контроля использовали накопление ЦУОМ без дождевых червей. Было установлено, что уже после 30 суток накопления ЦУОМ достигалась максимальная численность микроорганизмов в обоих вариантах опытов: с червями - 108 млн. кл/г, без червей - 106 млн. кл/г субстрата.
Наилучшие результаты по скорости закапывания дождевых червей в субстрат (20 минут) были полу-
чены при использовании тридцатидневной органо-микробной биомассы в смеси с загрязненной почвой в соотношении 1:1. Черви закапывались в субстрат без последующего выхода на поверхность. Через 6 часов после помещения в лабораторную кювету их обнаруживали на разной глубине, в том числе и на дне лабораторной посуды. Наиболее эффективным в этом случае оказалось растворение органомикроб-ной биомассы в воде в соотношении 1:10 при использовании червей. Без червей накопление ЦУОМ проходило менее эффективно и поэтому соотношение биомасса: вода составило 1:6 (табл. 2).
Результаты экспериментов по определению оптимального времени получения органомикробной биомассы для культивирования дождевых червей показали, что обработка листового опада с помощью биопрепарата Байкал ЭМ-1 интенсифицирует биоразложение углеводородов нефти. Конечная концентрация нефти в субстрате в случае применения органомикробной биомассы на основе листового опада оказывалась в среднем в 1,46 раз ниже, чем в контроле (рис. 2).
Возможно, и это более существенно, что получение органомикробной биомассы при низких температурах во всех случаях не предотвратило развитие патогенной микрофлоры, а поэтому санитарное состояние почв оказывалось неудовлетворительным. Естественно, что это оказало неблагоприятное воздействие как на углеводородокисляющую микрофлору, так и на дождевых червей. Это предположение было подтверждено бактериологическими исследованиями нефтезагрязненных почв, обработанных полученной органомикробной биомассой (табл. 3).
Полученные материалы о жизнедеятельности дождевых червей в условиях нефтяного загрязнения по отдельным факторам недостаточны для полномасштабного внедрения в практику мелиоративных
2. Эффективность биоразложения (% от начальной концентрации) нефти
в зависимости от концентрации раствора органомикробной биомассы
Начальная концентрация нефти, г/кг Соотношение биомассы и воды
1:16 1:14 1:12 1:10 1:8 1:6 1:4
С червями
2 48 44 40 38 37 35 35
4 66 64 62 61 61 59 58
6 69 67 67 66
Без червей
2 46 46 44 43 42 41 40
4 71 71 71 70 69 68 66
6 76 76 76 74 73 72 69
День эксперимента, сутки
—О— Контроль —Д— С компостированием
Рис. 2. Изменение содержания нефти в черноземе при добавке органомикробной биомассы на основе листового опада
3. Результаты бактериологических исследований обработанных образцов почвы
Концентрация нефти Титр1 Наличие Кол-во КМАФАнМ3, Кол-во колоний
в почве, г/кг БГКП2 Cl. perfringens Proteus Salmonella, КОЕ4/г плесневых грибов,
vulgaris ед/г ед/г
Незагрязненная почва 0 1 0,9 0 0 0,2 • 102 1
Обработка компостом 3 0,009 0,0009 + 3 0,1 • 104 4,3
Внесение листового опада 3 0,009 0,0009 + 3 0,1 • 104 4,7
!Под титром мы понимаем, как принято в микробиологических исследованиях, максимальное разведение водной взвеси бактерий, при посеве которой наблюдается их рост; 2БГКП - бактерии группы кишечной палочки; 3КМАФАнМ (общее число) - количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов;
4КОЕ - колониеобразующая единица (образование одной видимой невооруженным глазом колонии после введения
микроорганизма в питательную среду).
работ. Более перспективно комплексное воздействие, направленное на включение и интенсификацию биоремедиационного потенциала симбиоза дождевых червей и нефтеокисляющей микрофлоры. Итогом изучения проблем интенсификации метаболического потенциала биологических объектов может стать воссоздание биоценозов с относительно стабильным видовым составом, подготовленных к превентивной ликвидации нефтяного загрязнения.
Таким образом, использование бактериальных препаратов типа Байкал ЭМ-1 для получения органомикробной биомассы сокращает время получения пригодного для культивирования беспозвоночных субстрата. Наряду с этим установлено существенное увеличение его себестоимости и не всегда благоприятного влияния на состояние дождевых червей и микрофлоры поч-
вы. В этой связи возникает задача подбора более технологичного (дешевого и качественного) активатора накопления нефтеокисляющей микрофлоры, способной к симбиотическим отношениям с дождевыми червями.
Для осуществления своих функций червям необходимо создать оптимальные условия жизнедеятельности, включая: снижение концентрации нефти во всем загрязненном слое за счет введения органических добавок, которые одновременно были бы пищей для червей; создание оптимальной влажности нефтезагрязненной среды, плотности популяции. Кроме того, при планировании восстановительных мероприятий необходимо учитывать почвенно-
климатические условия, особенно в отношении температуры и влажности.
Литература
1. Лифшиц С.Х., Глязнецова Ю.С., Чалая О.Н., Зуева И.Н. Нефтезагрязнение почв как одно из наиболее распространенных явлений техногенного воздействия на окружающую среду / География и геоэкология на службе науки и инновационного образования: материалы XI Международной научно-практической конференции, посвященной Всемирному Дню Земли и 100-летию заповедной системы России (22 апреля 2016 г., г. Красноярск). - Красноярск: Изд-во Красноярского государственного педагогического университета им. В.П. Астафьева, 2016. - С. 58-60.
2. Wu B., Guo S., Wang J. Spatial ecological risk assessment for contaminated soil in oiled fields // Journal of Hazardous Materials, 2021, № 403. - Р. 123984. D01:10/1016/j/jhazmat.2020.123984.
3. Леднев А.В., Ложкин А.В. Влияние нефтяного загрязнения на агрохимические и токсикологические показатели дерново-подзолистых почв // Агрохимический вестник, 2019, № 2. - С. 72-78.
4. Slyusarevsky A.V., Zinnatshina L.V., Vasilyeva G.K. Comparative environmental and economic analysis of methods for the remediation of oil-contaminated soils by in situ bioremediation and mechanical soil replacement // Ecology and Industry of Russia, 2018, № 22(11). -Р. 40-45. DOI: 10.18412/1816-0395-2018-11-40-45.
5. Shabanov E. Study of the Processes of Electroosmotic Cleaning of Soils from Oil Pollution on a Three-dimensional Physical Model / E3S Web of Conferences: 5. Сер. «5th International innovative Mining Symposium, IIMS 2020» (19-21 of October 2020, Kemerovo), 2020, 174. - P. 01054. D0I:10.1051/e3sconf/202017401054.
6. Shulaev N.S., Pryanichnikova V.V., Damineva R.M. Changes of Characteristics of Soil Contaminated by Oil Products during Electrochemical Cleaning / IOP Conference Series: Earth and Environmental Science: International Science and Technology Conference «EarthScience». 2020. IOP Publishing, 2020, № 459(2). -Р. 022095. DOI:10.1088/1755-1315/459/2/022095.
7. Pereira M.S., Panisset C.M.D.A., Martins A.L., (...), Barrozo M.A.D.S., Ataide C.H. Microwave treatment of drilled cuttings contaminated by synthetic drilling fluid // Separation and Purification Technology, 2014, № 124. - Р. 68-73.
8. Liu H., Li J., Zhao M., Li Y., Chen Y. Remediation of oil-based drill cuttings using low-temperature thermal desorption: Performance and kinetics modeling // Chemosphere, 2019, № 235. - Р. 1081-1088.
9. Chen X., Ma X., Yeung T., Sun D., Xu Z. Comprehensive treatment of oil-contaminated soils using CO2-Responsive O/W micro-emulsions // Journal of Cleaner Production, 2022, № 341. - Р. 130857. DOI: 10.1016/j/jclepro.2022.130857.
10. Interiano Lopez M.L., Ramirez Coutino V.A., Zamudio Perez E., Godinez L.A., Rodriguez-Valadez F.J. Removal of hydrocarbons from drill cuttings using humic acids in washing processes // Revista Internacional de Contaminacion Ambiental, 2019, № 35(3). - Р. 705-712.
11. Cavalcanti J.V.F.L., Fraga T.J.M., de Lima V.F., (...), Schuler A.R.P., da Motta Sobrinho M.A. Advanced Oxidation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Soils Contaminated with Diesel Oil at Pilot-Scale // Chemical Engineering and Technology, 2021, № 44(3). - Р. 503-512.
12. Korelskiy D.S., Strizhenok A.V., Ismailova D.V. Development and justification of the method of biotechnological reclaiming of oil-contaminated land // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 2020, № 15(3). - Р. 342-353.
13. Safarov A.H., Vodopyanov V.V., Yagafarova G.G., Dusaeva I.M., Akchurina L.R. Prediction of heavy oil biodegradation by association of aboriginal petrodestructive microorganisms // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, Geo Assets Engineering, 2019, № 330(12). - Р. 111-118.
14. Гузев В.С., Левин С.В. Техногенные изменения сообщества почвенных микроорганизмов / Перспективы развития почвенной микробиологии. - М.: МАКС Пресс, 2001. - С. 178-219.
15. Аdams G.O., Fufeyin P.T., Okoro S.E., Ehinomen I. Bioremediation, biostimulation, and bioaugmention: a review // International Journal of Environmental Bioremediation & Biodegradation, 2015, Vol. 3, № 1. -Р. 28-39. DOI: 10.12691/ijebb-3-1-5
16. Garcia-Segura D, Castillo-Murrieta IM, Martinez-Rabelo F et al. Macrofauna and mesofauna from soil contaminated by oil extraction // Geoderma, 2018, № 332. - Р. 180-189.
17. Кирцидели И.Ю., Логуткина Т.М., Бойкова И.В. Влияние интродуцированных нефтеразлагающих бактерий на комплексы почвенных микроорганизмов // Новости систематики низших растений, 2001, Вып. 34. - С. 45-47.
18. Кобзев Е.Н., Петрикевич С.Б., Шкидченко А.Н. Исследование устойчивости ассоциации микроорганизмов-нефтедеструкторов в открытой системе // Прикладная биохимия и микробиология, 2001, Т. 37, № 4. - С. 413-417.
19. Чачина С.Б., Чачина Е.П., Тихонов В.М. Биоремедиация почв, загрязненных нефтешламом 50 г/кг, с использованием биопрепаратов и вермикультуры дождевых червей / Экологические проблемы региона и пути их разрешения: материалы XV Международной научно-практической конференции: под общей редакцией Е.Ю. Тюменцевой (13-14 мая 2021 г., г. Омск). - Омск: Омский государственный технический университет, 2021. - С. 24-28.
20. Волкова Е.Н., Здоровцева А.Г., Галушко А.С., Журавлева А.С., Панова Г.Г. Поиск термофильных нефтеразрушающих почвенных бактерий на месте несанкционированной свалки на окраине г. Санкт-Петербурга / Зыкинские чтения: материалы национальной научно-практической конференции, посвященной памяти доктора медицинских наук, профессора Л.Ф. Зыкина: под редакцией О.С. Ларионовой, И.А. Сазоновой (28 апреля 2020 г., г. Саратов). - Саратов: Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова, 2020. - С. 41-46.
21. Чебышева В.А., Зеленская Е.А. Совершенствование технологии восстановления нефтезагрязненных почв на основе микробиологического окисления / Природно-ресурсный потенциал Прикаспия и сопредельных территорий: проблемы его рационального использования: материалы IV региональной студенческой научно-практической конференции (20-21 апреля 2017 г., г. Элиста). - Элиста: Калмыцкий государственный университет им. Б. Б. Городовикова, 2017. - С. 107-109.
22. Чижевская М.В., Миронова В.А. Сравнительная эффективность биопрепаратов, используемых для ремедиации почв, загрязненных нефтепродуктами // Решетневские чтения, 2015, Т. 2. - С. 324-325.
23. Кондинский Р.В., Юркевич А.А., Чижевская М.В., Миронова В.А. Российский и международный опыт биологической очистки почв от нефтезагрязнений // Актуальные проблемы авиации и космонавтики, 2015, Т. 1, № 11. - С. 742-743.
24. Zeb A., Li S., Wu J., (...), Liu W., Sun Y. Insights into the mechanisms underlying the remediation potential of earthworms in contaminated soil: A critical review of research progress and prospects // Science of the Total Environment, 2020, № 740. - Р. 140-145.
25. Stom D.I., Matveeva O.N., Zhdanova G.O., (...), Wang L., Ge S. Transformation of oil and hexadecane in soil by microbial preparations and earthworms // Bioremediation Journal, 2021, № 25(2). - Р. 159-168.
26. Хатмуллина А.В., Чачина С.Б., Блохина Е.В., Колпаков З.М. Рекультивация нефтезагрязненных почв с использованием трех микробиологических препаратов и с помощью дождевых червей Е. fedita / Актуальные вопросы энергетики: материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (21 мая 2019 г., г. Омск). - Омск: Омский государственный технический университет, 2019. - С. 132-136.
27. Чачина С.Б., Михайлиди М.В., Плеханова А.В. Использование калифорнийских червей eisenia andrei и микробиологических препаратов «Байкал ЭМ-1» и «Восток-ЭМ» при рекультивации почв, загрязненных битумом / Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства: материалы 9-ой международной научно-технической конференции (26-28 февраля 2019 г., г. Омск). - Омск: Омский государственный технический университет, 2019. - С. 234-235.
28. Абдурашитов А.Ю., Антипов Б.В., Бельков В.М., Зиновьева Е.В., Певзнер В.А., Прохоров И.С., Семенцов А.Ю. Методические указания по применению агрохимиката «СК «ПИКСА» для улучшения экологической обстановки в инфраструктуре филиалов ОАО «РЖД». -М.: ВНИИЖТ, ООО «РВК», 2005. - 53 с.
29. Семенцов А.Ю., Антипов Б.В., Прохоров И.С., Мизгирев Н.С., Башкин В.Н. Применение суперкомпоста «ПИКСА» для очистки почв, загрязненных нефтепродуктами // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе, 2006, № 10. - С. 14-18.
