Научная статья на тему 'Процессы трансформации нефтепродуктов в почвах Волгоградской агломерации'

Процессы трансформации нефтепродуктов в почвах Волгоградской агломерации Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

CC BY
152
30
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СВЕТЛО-КАШТАНОВАЯ ГЛИНИСТАЯ И ПЕСЧАНАЯ ПОЧВА / АЛЛЮВИАЛЬНАЯ ПОЧВА / НЕФТЕПРОДУКТЫ / ОРГАНИЧЕСКИЙ УГЛЕРОД / ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ / ДЕСОРБЦИЯ / ИСПАРЕНИЕ / ВОДНАЯ ВЫТЯЖКА / АВТОКЛАВИРОВАНИЕ / LIGHT BROWN CLAY AND SANDY SOIL / ALLUVIAL SOIL / PETROLEUM PRODUCTS / ORGANIC CARBON / LEACHING / SORPTION / EVAPORATION / WATER EXTRACTOR / AUTOCLAVING

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Заикина В. Н., Околелова А. А., Кастерина Н. Г., Матус Л. И., Егорова Г. С.

Антропогенными источниками загрязнения почв урболандшафтов Волгоградской агломерации являются химические и металлургические предприятия, АЗС, транзитные автомагистрали, железнодорожная сеть и др. Для объективной оценки загрязнения почв нефтепродуктами необходимо учитывать наличие естественных органических соединений самой почвы. Выщелачивание нефтепродуктов из светло-каштановых почв происходит в течение первых 11 сут независимо от ее гранулометрического состава и их концентрации, в глинистой почве снижается в 2,58 раза (с 5,29 до 2,05), в песчаной почве в 13,9 раз (с 69,00 до 4,92%). Количество испарившегося органического углерода в глинистой почве максимально на 2-е и 6-е сутки. Глубина проникновения нефтепродуктов в почвенный профиль зависит от их гранулометрического состава. Содержание нефтепродуктов, переходящих в водную вытяжку, не зависит от их концентрации, типа почвы, ее гранулометрического состава. После автоклавирования под действием температуры и давления возможен процесс термической десорбции, разрушения химических связей, в результате чего органические компоненты высвобождаются из глиногумусовых и песчаногумусовых комплексов. В результате термической десорбции содержание нефтепродуктов в аллювиальной почве увеличивается.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по экологическим биотехнологиям , автор научной работы — Заикина В. Н., Околелова А. А., Кастерина Н. Г., Матус Л. И., Егорова Г. С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

TRANSFORMATION OF OIL PRODUCTS IN THE SOILS OF THE VOLGOGRAD AGGLOMERATION

The anthropogenic centres responsible for soil contamination in the urban landscapes of the Volgograd agglomeration include chemical and metallurgical enterprises, filling stations, transit highways, railway networks, etc. An objective assessment of soil contamination with oil products requires that the presence of natural organic compounds in the soil be taken into account. Leaching of oil products from light chestnut soils occurs during the first 11 days irrespective of the granulometric soil composition and oil product concentration, with the efficiency of the process decreasing by 2.58 times (from 5.29 to 2.05) and 13.9 times (from 69.00 to 4.92%) in clay and sandy soils, respectively. The amount of organic carbon evaporated from clay soils is maximal on the 2nd and 6th days. The depth of penetration of oil products into the soil profile depends upon the granulometric soil composition. The content of oil products having passed into the water extract depends neither on their concentration, nor on the soil type or granulometric composition. Following autoclaving, under the influence of temperature and pressure, the process of thermal desorption and chemical bond destruction is likely to release organic components from clay and hummock complexes. As a result of thermal desorption, the content of oil products in alluvial soils increases.

Текст научной работы на тему «Процессы трансформации нефтепродуктов в почвах Волгоградской агломерации»

ПРИКЛАДНАЯ ЭКОЛОГИЯ / APPLIED ECOLOGY Оригинальная статья / Original article УДК 631.4

DOI: http://dx.doi.org/10.21285/2227-2925-2018-8-1 -135-143

ПРОЦЕССЫ ТРАНСФОРМАЦИИ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ПОЧВАХ ВОЛГОГРАДСКОЙ АГЛОМЕРАЦИИ

© В.Н. Заикина*, А.А. Околелова*, Н.Г. Кастерина**, Л.И. Матус***, Г.С. Егорова****, А.Г. Кузин*

*Волгоградский государственный технический университет, 400131, Российская Федерация, г. Волгоград, пр. Ленина, 28 **Волжский политехнический институт,

филиал Волгоградского государственного технического университета, 404121, Росиийская Федерация, г. Волжский, ул. Энгельса, 42 а ***Акционерное общество «Каустик»,

400097, Российская Федерация, г. Волгоград, ул. 40 лет ВЛКСМ, 57 ****Волгоградский государственный аграрный университет, 400002, Российская Федерация, г. Волгоград, пр. Университетский, 26

Антропогенными источниками загрязнения почв урболандшафтов Волгоградской агломерации являются химические и металлургические предприятия, АЗС, транзитные автомагистрали, железнодорожная сеть и др. Для объективной оценки загрязнения почв нефтепродуктами необходимо учитывать наличие естественных органических соединений самой почвы. Выщелачивание нефтепродуктов из светло-каштановых почв происходит в течение первых 11 сут независимо от ее гранулометрического состава и их концентрации, в глинистой почве снижается в 2,58 раза (с 5,29 до 2,05), в песчаной почве - в 13,9 раз (с 69,00 до 4,92%). Количество испарившегося органического углерода в глинистой почве максимально на 2-е и 6-е сутки. Глубина проникновения нефтепродуктов в почвенный профиль зависит от их гранулометрического состава. Содержание нефтепродуктов, переходящих в водную вытяжку, не зависит от их концентрации, типа почвы, ее гранулометрического состава. После автоклавирования под действием температуры и давления возможен процесс термической десорбции, разрушения химических связей, в результате чего органические компоненты высвобождаются из глиногумусовых и песчаногумусовых комплексов. В результате термической десорбции содержание нефтепродуктов в аллювиальной почве увеличивается.

Ключевые слова: светло-каштановая глинистая и песчаная почва, аллювиальная почва, нефтепродукты, органический углерод, выщелачивание, десорбция, испарение, водная вытяжка, авто-клавирование.

Формат цитирования. Заикина В.Н., Околелова А.А., Кастерина Н.Г., Матус Л.И., Егорова Г.С., Кузин А.Г., Процессы трансформации нефтепродуктов в почвах Волгоградской агломерации // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2018. Т. 8, N. 1. С. 135-143. DOI: 10.21285/2227-2925-2018-81-135-143

TRANSFORMATION OF OIL PRODUCTS IN THE SOILS OF THE VOLGOGRAD AGGLOMERATION

© V.N. Zaikina*, A.A. Okolelova*, N.G. Kasterina**, L.I. Matus***, G.S. Egorova****, A.G. Kuzin****

*Volgograd State Technical University

28, building B, Lenin Ave., Volgograd, 400131, Russian Federation

**Volzhskiy Polytechnic Institute (branch of VSTU) 42a, building B, Engels St., Volzhsky, 404121, Russian Federation

***Joint-stock company «Kaustik»

57, 40 let VLKSM St., Volgograd, 400097, Russian Federation

****Volgograd State Agricultural University

26, University Ave., Volgograd, 400002, Russian Federation

The anthropogenic centres responsible for soil contamination in the urban landscapes of the Volgograd agglomeration include chemical and metallurgical enterprises, filling stations, transit highways, railway networks, etc. An objective assessment of soil contamination with oil products requires that the presence of natural organic compounds in the soil be taken into account. Leaching of oil products from light chestnut soils occurs during the first 11 days irrespective of the granulometric soil composition and oil product concentration, with the efficiency of the process decreasing by 2.58 times (from 5.29 to 2.05) and 13.9 times (from 69.00 to 4.92%) in clay and sandy soils, respectively. The amount of organic carbon evaporated from clay soils is maximal on the 2nd and 6th days. The depth of penetration of oil products into the soil profile depends upon the granulometric soil composition. The content of oil products having passed into the water extract depends neither on their concentration, nor on the soil type or granulometric composition. Following auto-claving, under the influence of temperature and pressure, the process of thermal desorption and chemical bond destruction is likely to release organic components from clay and hummock complexes. As a result of thermal desorption, the content of oil products in alluvial soils increases.

Keywords: light brown clay and sandy soil, alluvial soil, petroleum products, organic carbon, leaching, sorption, evaporation, water extractor, autoclaving

For citation. Zaikina V.N., Okolelova A.A., Kasterina N.G., Matus L.I., Egorova G.S., Kuzin A.G. Transformation of oil products in the soils of the Volgograd agglomeration. Izvestiya Vuzov. Prikladnaya Khimiya i Biotekhnologiya [Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology]. 2018, vol. 8, no. 1, pp. 135-143 (in Russian). DOI: 10.21285/2227-2925-2018-8-1-135-143

ВВЕДЕНИЕ

Антропогенными источниками загрязнения почв агломерации Волгоград - Волжский являются химические и металлургические предприятия, АЗС, транзитные автомагистрали, железнодорожная сеть и др.

Цель данной работы - выявление путей трансформации нефтепродуктов в почве с учетом ее самоочищающей способности.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Объекты исследования расположены на территории агломерации Волгоград-Волжский (рис. 1). Их можно разделить по типу почв:

светло-каштановая песчаная почва: заброшенная АЗС Тракторозаводского района Волгограда, расположена на расстоянии 4,6 км от ОАО «Тракторная компания «ВгТЗ»; АЗС № 3 г. Волжского, в 300 м от сталеплавильного цеха ОАО «Волжский трубный завод»; железная дорога, на расстоянии 830 м от ОАО «Волжский трубный завод» г. Волжского, и на расстоянии 7 м от АЗС № 1 г. Волжского; территория АО «Волгоградский металлургический комбинат (ВМК) «Красный Октябрь»; светло-каштановая глинистая почва: АЗС № 1, г. Волжского, в 800 м от ОАО «Волжский трубный завод»; светло-каштановая легкосуглини-

Рис. 1. Карта-схема мест проведения исследования

Fig. 1. Map-scheme of the study sites

стая почва, целина, учебно-производственный центр «Горная поляна», в 25 км от центра города, аллювиальная дерновая песчаная почва: окрестности Волжской ГЭС; Речпорт г. Волжского, в 3 км от Волжской ГЭС; АЗС № 2, рабочий поселок (р. п.) Средняя Ахтуба, в радиусе 50 км нет химических предприятий. Отбор проб и подготовку почв к анализу проводили по ГОСТ 17.4.3.01 -831.

Концентрацию органического углерода в изучаемых образцах почв определяли по И.В. Тюрину, нефтепродуктов в опытах по выщелачиванию и испарению — на приборе «Флюорат 02-3М ЛЮМЭКС» в соответствии с ПНД Ф 14.1:2.5-9, в водной вытяжке, а также до и после автоклавирования - на приборе «Кон-центратомер КН-2М». Все определения проводили в трехкратной повторности.

Выщелачивание НП. До начала опыта определяли концентрацию Сорг в почвах. Навеску почвы, равную 50 г, заливали 100 мл дистиллированной воды в конической колбе, затем закрывали плотно прикрытой крышкой. Три раза в день раствор перемешивали в течение 2 мин. Опыт повторяли в течение 40 дней. Через каждые 10 сут отбирали аликвоту, равную 10 мл, на определение в ней Сорг и нефтепродуктов [2, 3]. Эффективность выщелачивания устанавливали по величине Сорг, оставшегося в почве.

Испарение НП. До начала опыта определяли концентрацию Сорг в почвах. Навеску почвы в 50 г помещали в открытую колбу и через каждые 2 сут в течение 10 дней отбирали по 1 г почвы, чтобы проследить динамику испарения легколетучих органических соединений [2, 4, 5]. Эффективность испарения определяли по величине Сорг, оставшегося в почве.

Определение глубины проникновения бензина марки А-80 в почвенный профиль. Глубину проникновения бензина марки А-80 в почвенный профиль проводили непосредственно на территории АЗС, в прикопках глубиной 30 см. На расстоянии 5 см от их краев выливали 100 мл бензина [2, 5, 6]. Практически сразу в профиле появились локальные пятна нефтепродуктов. По их следам в профиле визуально устанавливали глубину их проникновения в трехкратной повторности.

Водная вытяжка. Водную вытяжку получали согласно ГОСТ 26423-852: 50 г воздушно-

1 ГОСТ 17.4.3.01-83 Почвы. Общие требования к отбору проб. М.: Изд-во стандартов, 2004. 4 с.

GOST 17.4.3.01-83. Pochvy. Obshchie trebo-vaniya k otboru prob [State Standard 17.4.3.0183. Soils. General requirements to sampling]. Moscow: Izdatel'stvo standartov Publ., 2004, 4 p.

2 ГОСТ 26423-85 Методы определения удель-

сухой почвы количественно переносили в колбу, добавляли 250 мл дистиллированной воды. Емкость энергично встряхивали 3 мин. По окончании взбалтывания всю суспензию почвы фильтровали.

Автоклавирование. Автоклавирование проводили в автоклаве MLS - 3020 U (SANVO, Япония) при 1,5 атм (122 °С), и прогревали в сухожаровом шкафу ШС-80-01 при 170 °С в течение 40 мин в соответствии с ГОСТ 14106803. Для извлечения высокомолекулярных углеводородов до и после автоклавирования использовали метод автоматизированной ускоренной экстракции в субкритических условиях в аппарате Сокслета.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Наибольшую степень биодеструкции наблюдали у высококачественной нефти с низким содержанием серы. Химический состав различных типов нефти и нефтепродуктов также влияет на скорость биодеградаци [9-12]. Нами проведены опыты по изучению различных механизмов трансформации нефтепродуктов.

Выщелачивание НП. Нами была определена динамика постадийного выщелачивания нефтепродуктов из светло-каштановой глинистой (АЗС № 1) и песчаной (АЗС № 3) почв. Эффективность выщелачивания определяли по величине Сорг, оставшегося в почве после выщелачивания. Результаты определения динамики выщелачивания нефтепродуктов из светло-каштановых почв представлены в табл. 1.

Содержание органического углерода (Сорг) в светло-каштановой глинистой почве (АЗС № 1) до начала опыта составляет 5,29%, а в светло-каштановой песчаной почве (АЗС № 3) - 69,00%.

Согласно данным табл. 1, выявлена закономерность - независимо от количества НП в почве, ее гранулометрического состава, выщелачивание эффективно в течение первых 11 дней. В период с 11 по 21 сут выщелачивание незначительное, после процесс выщела-

ной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки. М.: Стандартин-форм, 2011. 7 с.

7. GOST 26423-85. Metody opredeleniya udel'noi elektricheskoi provodimosti, pH i plotnogo ostatka vodnoi vytyazhki [State Standard 26423-85. Methods for determining specific electrical conductivity, pH and solid residue of water extract]. Moscow: Standartinform Publ., 2011, 7 p.

3 8. ГОСТ 14106-80 Автоклавы вулканизацион-ные. Общие технические условия. М.: Стан-дартинформ,1982. 13 с.

8. GOST 14106-80 Avtoklavy vulkanizatsionnyie. Tekhnicheskie usloviya [State Standard 14106-80. Autoklave vulcanizing. Jeneral specifications]. Moscow: Standartinform Publ., 1982, 13 p.

Таблица 1

Эффективность последовательного выщелачивания нефтепродуктов из светло-каштановой почвы при многократном поливе

Table 1

Effectiveness of consecutive leaching of oil products from light brown soil by means of multiple watering

День полива Сорг в почве, % Сорг, в % от исходного в почве Сорг, выщелоченное, %

Глинистая почва, АЗС № 1

Начало опыта 5,29 100,00 0

1 4,58 86,58 13,42

11 2,12 40,08 59,92

21 2,05 38,75 61,25

31 2,05 38,75 61,25

40 2,05 38,75 61,25

Песчаная почва, АЗС № 3

Начало опыта 69,00 100,00 0

1 20,70 30,00 70,00

11 4,95 7,20 92,80

21 4,92 7,10 92,90

31 4,92 7,10 92,90

чивания не зафиксирован.

После 21 сут в светло-каштановой глинистой почве АЗС № 1 содержание органического углерода остается неизменным. За три недели его концентрация в почве снизилась в 2,58 раза (с 5,29 до 2,05%).

При значительном содержании Сорг, равном 69,00%, в светло-каштановой песчаной почве АЗС № 3, в течение первых 11 дней опыта, концентрация НП в почве в результате выщелачивания снизилась в 13,9 раза (до 4,92%), после процесс выщелачивания не зафиксирован. Причиной такой высокой эффективности выщелачивания может быть большее содержание нефтепродуктов.

Полученные данные свидетельствуют о том, что мобильная легкорастворимая часть органических соединений антропогенного и природного происхождения в течение 10 дней выщелачивается из почвы.

Испарение НП. По мнению В.Н. Луканина и Ю.В. Трофименко легкие НП в большинстве своем разлагаются и испаряются еще с поверхности почвы и быстро смываются водой. Содержание нефтепродуктов в почве в результате снижается на 20- 40 % [13].

Результаты определения испарения нефтепродуктов из светло-каштановых почв представлены в табл. 2.

Из анализа данных таблицы 2 следует, что за 10 сут в светло-каштановой глинистой почве в результате испарения содержание Сорг снизилось в 2,8 раза, с 5,29 до 1,88%, и составило 35,54% от первоначального, в светло-каштановой песчаной - в 16,63 раза, с 69,00 до 4,15%, и составило после испарения 6,01%.

Количество испарившегося органического углерода снижается в обоих опытах, в светло-каштановой глинистой почве эффективность испарения максимальна на 2 и 6 сут, соответственно 1,05 и 0,81%, в песчаной почве - на 2 и 4 сут, соответственно 27,89 и 15,45%.

Глубина проникновения бензина А-80 в почвенный профиль. Результаты опыта по определению глубины проникновения бензина А-80 в почвенный профиль представлены в табл. 3.

Результаты опыта показывают, что глубина проникновения бензина А-80 в нижележащие горизонты незначительная, но выше в почвах легкого гранулометрического состава. Она достигает в среднем 12,67 см, варьируя от 10 до 15 см. В светло-каштановой глинистой почве глубина проникновения поллютантов составляет всего 2,83 см, диапазон колебаний от 1 до 5 см.

Водная вытяжка. Как отмечал И.С. Каури-чев в работе [14, с. 120], «...любые соединения, поступающие в почву извне, взаимодействуют с органическим веществом как твердой фазы, так и почвенного раствора». Опыты с водной вытяжкой подтвердили возможность растворения органических соединений и их переход в водную вытяжку. Результаты представлены в табл. 4.

Анализ полученных данных показал, что содержание НП в светло-каштановых почвах изменяется в широких пределах от 112 до 350 мг/кг, в аллювиальных почвах - от 108 до 158, а количество фракций, растворимых в водной вытяжке, находится в диапазоне от 11,14 до 37,84% в светло-каштановых почвах и от 11,69

Таблица 2

Интенсивность испарения нефтепродуктов из светло-каштановой почвы,

% Снач (постадийное)

Table 2

Intensity of oil products evaporation from light brown soil, % C initial (stepwise)

Время экспозиции, сут Собщ Сисп

% Доля от первоначального %,постадийное

Глинистая почва, АЗС № 1

0 5,29 0,00 0,00

2 4,24 80,15 1,05

4 3,78 71,45 0,46

6 2,97 56,14 0,81

8 2,52 47,63 0,45

10 1,88 35,54 0,64

Песчаная почва, АЗС № 3

0 69,00 0,00 0,00

2 39,71 57,55 27,89

4 25,67 37,20 15,45

6 15,50 22,46 11,48

8 8,38 12,14 7,10

10 4,15 6,01 4,24

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Примечание. Собщ - количество органического углерода, оставшееся в почве, Сисп - количество испарившегося органического углерода.

Таблица 3

Глубина проникновения бензина А-80 в почвенный профиль, см

Table 3

Penetration depth of benzene A-80 into soil profile, cm

Тип почв, объект исследования Глубина проникновения

Повторность Среднее

I II III

Светло-каштановая глинистая, АЗС № 1 Светло-каштановая песчаная, АЗС № 3 1,00 10,00 2,50 13,00 5,00 15,00 2,83 12,67

Таблица 4

Содержание нефтепродуктов в водной вытяжке

Table 4

_Oil products content in water extract_

Объекты Гранулометрический состав Содержание нефтепродуктов в исходной почве, мг/кг Содержание нефтепродуктов в водной вытяжке

мг/кг % от исходного

Светло-каштановые почвы

АО «ВМК «Красный Октябрь» Песчаная 350,00 39,00 11,14

Заброшенная АЗС Песчаная 148,00 56,00 37,84

АЗС № 1 г. Волжский Глинистая 135,00 17,00 12,59

Железная дорога в 7 м от АЗС № 1 г. Волжский Песчаная 112,00 13,80 12,32

Аллювиальные почвы

АЗС № 2, р.п. Средняя Ахтуба Песчаная 158,00 51,00 32,28

Волжская ГЭС Песчаная 118,00 13,8 11,69

Речпорт г. Волжского Песчаная 108,00 16,20 15,00

Таблица 5

Содержание нефтепродуктов и органического углерода в почве до и после автоклавирования

Table 5

Content of oil products and organic carbon in soil before and after autoclaving

Грануло- Содержание нефтепродуктов Органический

Объекты до после углерод

метрический состав автоклавирования автоклавирования % мг/кг * 104

мг/кг % от НПвал (НПвал), мг/кг

Светло-каштановые почвы

АЗС № 3 г. Волжский Песчаная 202 82 247 2,74 2,74

Заброшенная АЗС Песчаная 148 90 164 3,32 3,32

АЗС № 1 г. Волжский Глинистая 135 80 168 0,82 0,82

Железная дорога

в 7 м от АЗС № 1 Песчаная 112 70 160 2,84 2,84

г. Волжский

Аллювиальные почвы

АЗС № 2, р. п. Средняя Ахтуба Песчаная 158 87 181 3,41 3,41

Волжская ГЭС Песчаная 118 69 172 2,64 2,64

Речпорт г. Волжского Песчаная 108 67 162 0,55 0,55

до 32,28 - в аллювиальных. Близкие величины количества водорастворимых фракций, переходящих в водную вытяжку, в составе нефтепродуктов практически не зависят от их исходного содержания, типа почвы, ее гранулометрического состава и составляет 11-38%.

Наличие «нефтепродуктов» на целине, в светло-каштановой почве на 25 км удаленной от города и крупных автомагистралей, равное 48 мг/кг можно, определенно, рассматривать как долю органических соединений незагрязненной почвы. Тогда истинное содержание нефтепродуктов (НПист) в загрязненной почве будет составлять:

НПист,мг/кг = НПантр- НПц,

где НПантр - концентрация нефтепродуктов в антропогенной загрязненной почве, их общее содержание, НПц- концентрация органических соединений в условно незагрязненной почве (целина) [15].

Автоклавирование. Возможность десорбции нефтепродуктов, находящихся в почве в закрепленном состоянии, определяли с помощью автоклавирования, которое аналогично крекингу нефти. При термическом крекинге углеводороды расщепляются под воздействием высоких температур и повышенного давления. Каталитический крекинг происходит при нормальном давлении с использованием в качестве катализаторов силикатов4. Считаем, что в

4 Павлов Б.А., Терентьев А.П. Курс органической химии. М.: Химия, 1972. 648 с. Pavlov B.A., Terent'ev A.P. Kurs organicheskoi

почве подобные механизмы десорбции существуют. Результаты автоклавирования приведены в табл. 5.

Анализ табл. 5 позволил выявить следующие закономерности. До автоклавирования в светло-каштановой почве наибольшее содержание НП выявлено в песчаной почве АЗС № 3 (202 мг/кг), а наименьшее - в песчаной почве железной дороги (112 мг/кг), в аллювиальной почве максимальное содержание НП -158 мг/кг (АЗС № 2), а минимальное - 108 мг/кг (Речпорт).

После автоклавирования концентрация нефтепродуктов в аллювиальной почве увеличивается в 1,15-1,50 раза, а в светло-каштановой почве (наименьшее и наибольшее значения наблюдаются в песчаной почве) - в 1,22-1,43 раза. Диапазон изменений практически сопоставимый, что подтверждает одинаковую долю сорбированных органических соединений в почвах не зависимо от их типа, гранулометрического состава и концентрации нефтепродуктов.

В светло-каштановых почвах количество НП после автоклавирования увеличилось на 16-48 мг/кг, в аллювиальных - на 23-54.

Полученные результаты позволяют предположить, что под действием температуры и давления возможен процесс термической десорбции, разрушения химических связей, в результате чего органические компоненты высвобождаются из глиногумусовых и песчаногу-мусовых комплексов.

khimii [Course of organic chemistry]. Moscow: Khimiya Publ., 1972, 648 p.

Размерность. Для того, чтобы проводить сравнение содержания органического углерода (гумуса) и нефтепродуктов предлагаем привести их к одним единицам измерения в системе СИ, в проценты [17]:

% = г/100 г почвы г/100 г почвы = (мг *10-3)/(кг*10) = = мг/кг * 10-4 = % мг/кг = % * 104

При пересчете содержания органического углерода в мг/кг, очевидно, что концентрация НП по сравнению с Сорг незначительна. За валовое приняли содержание НП в почве с учетом фракций, прочно закрепленных в почве.

ВЫВОДЫ

1. Выщелачивание. Независимо от количества нефтепродуктов в почве, ее типа и гранулометрического состава, выщелачивание эффективно в течение первых 11 дней. После 21 сут в светло-каштановой глинистой почве АЗС № 1 содержание органического углерода снизилось в 2,58 раза (с 5,29 до 2,05%). При значительном содержании Сорг, равном 69,00%, в светло-каштановой песчаной почве АЗС № 3, в течение трех недель опыта, концентрация Сорг в почве в результате выщелачивания снизилась в 13,9 раза (до 4,92%).

2. Испарение. За 11 сут в глинистой почве в результате испарения содержание Сорг снизилось в 2,8 раза, с 5,29 до 1,88%, и составило 35,54% от первоначального, в песчаной - в 16,63 раза, с 69,00 до 4,15%, и составило 6,01% от исходного.

3. Глубина проникновения бензина А-80 в почвенный профиль зависит от их гранулометрического состава, в светло-каштановых песчаных почвах составляет 10-15 см, в светло-каштановых глинистых - 1-5 см.

4. Водорастворимые фракции. Содержание НП в светло-каштановых почвах изменяется в широких пределах от 112 до 350 мг/кг, в аллювиальных почвах - от 108 до 158, а количество фракций, растворимых в водной вытяжке находится в диапазоне от 11,14 до 37,84% в

светло-каштановых почвах и от 11,69 до 32,28 -в аллювиальных. Из этого следует, что количество фракций, переходящих в водную вытяжку, в составе нефтепродуктов не зависит от их исходного содержания, типа почвы, ее гранулометрического состава и составляет 11 -38%.

5. До автоклавирования в аллювиальной почве максимальное содержание нефтепродуктов наблюдается в почве АЗС № 2 (158 мг/кг), минимальное содержание - в почве Речпорта г. Волжского (108 мг/кг); в светло-каштановой почве наибольшее содержание НП выявлено в песчаной почве АЗС № 3 (202 мг/кг), а наименьшее - в песчаной почве железной дороги (112 мг/кг). После автоклавиро-вания, в аллювиальной почве накопление НП отмечено в почве АЗС № 2 (181 мг/кг), минимальное содержание - в почве Речпорта г. Волжского (162 мг/кг); в светло-каштановой почве наибольшее содержание НП установлено в почве АЗС № 3 (247 мг/кг), а наименьшее - в почве железной дороги (160 мг/кг).

6. После автоклавирования содержание нефтепродуктов в аллювиальной почве увеличивается в 1,15-1,50 раза, а в светло-каштановой почве (наименьшее и наибольшее значения наблюдаются в песчаной почве) - в 1,22-1,43 раза. В светло-каштановых почвах количество НП после автоклавирования увеличилось на 16-48 мг/кг, в аллювиальных - на 23-54. Диапазон изменений практически сопоставимый, что подтверждает одинаковую долю сорбированных органических соединений в почвах не зависимо от их типа, гранулометрического состава и концентрации нефтепродуктов.

Предложения.

1. Наличие «нефтепродуктов» в условно незагрязненной почве (целина) предлагаем рассматривать как долю органических соединений самой почвы.

2. Для сопоставления содержания органического углерода (гумуса) и нефтепродуктов в почве предлагаем их привести к одним единицам измерения - в системе СИ, в процентах.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1. Кокорина Н.Г., Околелова А. А., Голо-ванчиков А. Б. Детоксикация нефтезагрязнен-ных почв хитозаном. // Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ. 2012. 204 с.

2. Околелова А.А., Кастерина Н.Г., Заикина В.Н., Бережная О.Н., Аухатова А.Э. Механизм выщелачивания нефтепродуктов из светло-каштановых почв // Тезисы докладов VII съезда Общества почвоведов и Всероссийской с международным участием научной конференции «Почвоведение - продовольственной и экологической безопасности страны» (Белгород, 15-22 августа 2016 г.). Часть II. Москва-Белгород: ИД «Белгород», 2016. С. 89-90.

3. Кастерина Н.Г., Заикина В.Н., Аухатова

А.Э. Испарение нефтепродуктов из светло-каштановых почв агломерации: материалы XXIII междунар. науч. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2016»: Секция «Почвоведение», 11-15 апреля 2016 г. М.: МГУ им. М. В. Ломоносова. М.: МАКС Пресс, 2016. С. 118-119.

4. Заикина В.Н., Кастерина Н.Г., Околело-ва А.А. Пути трансформации нефтепродуктов в светло-каштановых почвах // Научный альманах. 2015. N 8 (10). С. 1193-1197.

5. Околелова А.А., Кастерина Н.Г., Егорова Г.С., Заикина В.Н. Особенности трансформации нефтепродуктов в почвах // Научные ведомости Белгородского государственного

университета. Естественные науки. 2016. N 18 (239), вып. 36. С. 151-159.

6. Heemsbergen D., Warne M., McLaughin M., Kookana R. The Australian methodology to derive ecological investigation levels in contaminated soils // CSIRO Land and Water Science Report. 2009. P. 43-49.

7. Jobson A., Cook F. D., Westlake D. W. S. Microbial utilization of crude oil // Appl. Microbiol. 1972. V. 23. P. 1082-1089.

8. Perry J.J. Microbial co-oxidations involving hydrocarbons // Microbiol. Rev., 1979. V. 43, N 1. P. 59-72.

9. Sherrill T. W., Sayler G. S. Phenanthere biodegradatic in freshwater environments // Appl. Environm. Microbiol. 1980. V. 39, N 1.

Р. 172-178.

10. Луканин В. Н., Трофименко Ю. В. Про-мышленно-транспортная экология. М.: Высш. шк., 2001. 273 с.

11. Кауричев И.С. Почвоведение М.: Агро-промиздат, 1989. 719 с.

12. Околелова А.А., Желтобрюхов В.Ф., Егорова Г.С., Кастерина Н.Г., Мерзлякова А.С. Особенности почвенного покрова Волгоградской агломерации. Волгоград, ВГАУ, 2014. 224 а

13. Заикина В.Н., Околелова А.А., Касте-рина Н.Г. Органические соединения в почвах агломерации Волгоград-Волжский: материалы XX Всероссийской школы «Экология и почвы». Том XI (13 октября 2015 г., г. Пущино, Московская область). 2015. С. 20-21.

1. Kokorina N.G., Okolelova A.A., Golo-vanchikov A.B. Detoksikatsiya neftezagryaznen-nykh pochv khitozanom [Detoxication of the petropolluted soils by chitosan]. Volgograd: VSTU Publ., 2012, 204 p.

2. Okolelova A.A., Kasterina N.G., Zaikina V.N., Berezhnaya O.N., Aukhatova A.E. The mechanism of leaching of petroleum products from light chestnut soils. Tezisy dokladov VII s"ezda Obshchestva pochvovedov i Vserossiskoi s mezhdunarodnym uchastiem nauchnoi konfer-entsii «Pochvovedenie - prodovol'stvennoi I ekologicheskoi bezopasnosti strany» [Proc. VII Cong. Soil Sci. Soc. and all-Russ. Int. Part. Sci. Conf. «Soil science - food and environmental security of the country»]. Belgorod, 2016. Part II. Moscow-Belgorod: Publishing house «Belgorod», 2016, pp. 89-90.

3. Kasterina N.G., Zaikina V.N., Aukhatova A.E. Evaporation of petroleum products from light-chestnut soils of the Metropolitan area. Materialy XXIII mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii stu-dentov, aspirantov i molodykh uchonykh «Lomon-osov-2016». Sektsiya Pochvovedenie [Proc. XXIII Int. Sci. Conf. «Lomonosov-2016». Section Soil science]. Moscow: MSU named after M. V. Lo-monosov, MAKS Press Publ., 2016, pp. 118-119.

4. Zaikina V.N., Kasterina N.G., Okolelova A.A. The ways of transformation of petroleum products in light chestnut soils. Nauchnyi al'manakh [Scientific almanac]. 2015, no. 8 (10), pp. 1193-1197. (in Russian)

5. Okolelova A.A., Kasterina N.G., Egorova G.S., Zaikina V.N. The features of transformation of petroleum products in soils. Nauchnye ve-domosti Belgorodskogo gosudarstvennogo uni-versiteta. Estestvennye nauki [Bulletin of Belgorod

Критерии авторства

Заикина В.Н., Околелова А.А., Кастерина Н.Г., Егорова Г.С., Кузин А.Г. выполнили экспериментальную работу, на основании полученных

state University. Natural Sciences]. 2016, no. 18 (239), vol. 36, pp. 151-159. (in Russian)

6. Heemsbergen D., Warne M., McLaughin, M., Kookana R. The Australian methodology to derive ecological investigation levels in contaminated soils. CSIRO Land and Water Science Report. 2009, pp. 43-49.

7. Jobson, A., Cook F.D., Westlake D.W.S. Microbial utilization of crude oil. Appl. Microbiol. 1972, vol. 23, pp. 1082-1089.

8. Perry J.J. Microbial co-oxidations involving hydrocarbons. Microbiol. Rev. 1979, vol. 43, no. 1, pp. 59-72.

9. Sherrill T.W., Sayler G.S. Phenanthere biodegradatic in freshwater environments. Appl. Environm. Microbiol., 1980, vol. 39, no. 1, pp. 172-178.

10. Lukanin V.N., Trofimenko Yu.V. Promyshlenno-transportnaya ekologiya [Industrial and transport ecology]. Moscow: Vysshaya shkola Publ., 2001, 273 p.

11. Kaurichev I.S. Pochvovedenie [Soil Science]. Moscow: Agropromizdat Publ., 1989, 719 p.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

12. Okolelova A.A., Zheltobryukhov V.F., Egorova G.S., Kasterina N.G., Merzlyakova A.S. Osobennosti pochvennogo pokrova Volgograd-skoi aglomeratsii [Peculiarities of the soil cover of the Volgograd agglomeration]. Volgograd: VSAU Publ., 2014, 224 p.

13. Zaikina V.N., Okolelova A.A., Kasterina N.G. Organic compounds in soils agglomeration Volgograd-Volzhskii. Materialy XX Vserossiskoi shkoly «Ekologiya i pochvy» [Proc. XX all-Russ. School «Ecology and soil»]. Pushchino (Moscow region), 2015, vol. XI, pp. 20-21.

Contribution

Zaikina V.N., Okolelova A.A., Kasterina N.G., Matus L.I., Egorova G.S., Kuzin A.G. carried out the experimental work, on the basis of the results

результатов провели обобщение и написали рукопись. Заикина В.Н., Околелова А.А., Кастерина Н.Г., Егорова Г.С., Кузин А.Г. имеют на статью равные авторские права и несут равную ответственность за плагиат.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ Принадлежность к организации

Вероника Н. Заикина

Волгоградский государственный технический университет

Аспирант кафедры ПЭБЖ [email protected]

Алла А. Околелова

Волгоградский государственный технический университет,

Д.б.н., профессор кафедры ПЭБЖ [email protected]

Надежда Г. Кастерина

Волжский политехнический университет, филиал Волгоградского государственного технического университета

К.б.н., доцент кафедры «Химическая технология полимеров и промышленная экология» (ВТПЭ)

[email protected] Лариса И. Матус

Акционерное общество «Каустик», цех 65 (Экологический центр аналитического контроля)

К.х.н., начальник экологической лаборатории, заместитель начальника Экологического центра аналитического контроля [email protected]

Галина С. Егорова

Волгоградский государственный аграрный университет

Д.с.-х.н., профессор, зав. кафедрой общей биологии и почвоведения, декан агрономического факультета [email protected]

Александр Г. Кузин

Волгоградский государственный аграрный университет

К.с.-х.н., доцент кафедры «Почвоведение и общая биология», заместитель декана по практикам Агро-технологического факультета [email protected]

Поступила 15.05.2017

summarized the material and wrote the manuscript. Zaikina V.N., Okolelova A.A., Kasterina N.G., Matus L.I., Egorova G.S., Kuzin A.G. have equal author's rights and bear equal responsibility for plagiarism.

Conflict of interests

The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this article.

AUTHORS' INDEX Affiliations

Veronika N. Zaikina

Volgograd State Technical University Postgraduate Student

Department of Industrial Ecology and Life Safety [email protected]

Alla A. Okolelova

Volgograd State Technical University

Doctor of Biology, Professor

Department of Industrial Ecology and Life Safety

[email protected]

Nadezhda G. Kasterina

Volzhskii Polytechnical University (branch of Volgograd State Technical University) Ph.D. (Biology), Associate Professor Department «Chemical Technology of Polymers and Industrial Ecology» (WTPA) [email protected]

Larisa I. Matus

Joint-stock company «Kaustik», plant 65 (Environmental Centre of Analytical Control) Ph.D. (Chemistry), Head of the Ecological Laboratory - Deputy Head of Environmental Centre of Analytical Control [email protected]

Galina.S. Egorova

Volgograd State Agricultural University Doctor of Agriculture, Professor, Head of the Department of General Biology and Soil Science, Dean of the Faculty of Agronomy [email protected]

Alexander G. Kuzin

Volgograd State Agrarian University Ph.D. (Agriculture), Associate Professor Department «Soil Science and General Biology» [email protected]

Received 15 May 2017

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.