CC BY
56
УДК 631.45; 631.95
А.А. Утомбаева, Э.Р. Зайнулгабидинов, Т.В. Кузнецова, А.М. Петров
Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, [email protected]
СКРИНИНГ РАСТЕНИЙ ДЛЯ ФИТОРЕМЕДИАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ
В лабораторных экспериментах проведен скрининг потенциальных фиторемедиантов, устойчивых к воздействию разных доз нефти в серых лесных почвах. Были использованы семена сельскохозяйственных культур, выращиваемых в природно-климатических условиях Волго-Вятского региона и Среднего Поволжья: пшеница яровая, горчица, вика посевная, рожь посевная, фацелия и люпин. Наиболее перспективными для фиторекультивации нефтезагрязненных почв являются однодольные растения рожь, пшеница и двудольное - вика посевная. Эффективность применения выбранных растений определяется остаточным содержанием нефтепродуктов в почве и временем технической рекультивации. Уровень содержания нефтепродуктов в рекультивированной почве мало влиял на всхожесть семян пшеницы и ржи. Увеличение продолжительности технической рекультивации до 3 месяцев приводило к повышению всхожести семян вики и горчицы, появлению стимулирующего действия на рост корней однодольных растений. Лабораторный вегетационный эксперимент в вариантах рекультивированная почва без растений, почва в которую были посеяны рожь или вика и рожь+вика позволил определить их влияние на интенсивность деструкции нефтепродуктов, токсичность почв, развитие почвенных микроорганизмов. Исходя из полученных результатов, наиболее перспективным для фиторекультивации является вариант с совместным использованием растений ржи и вики.
Ключевые слова: фиторемедиация; нефтепродукты; растения; микробиота; серая лесная почва.
DOI: https://doi.Org/10.24852/2411-7374.2022.1.68.75
Введение
Нефть и нефтепродукты (НП) являются одними из приоритетных загрязнителей окружающей среды (Truskewycz et а1., 2019). Вопросы, касающиеся восстановления нефтезагрязнен-ных земель, поднимаются давно, но до сих пор не потеряли своей актуальности. В настоящее время методы биологической рекультивации рассматриваются как наиболее перспективные. Относительно традиционных физико-химических методов почвенной ремедиации эти методы являются наиболее дешевыми (Busygina, Rykova, 2020).
Проведение восстановительных, в том числе фиторекультивационных мероприятий, повышают скорость окисления поллютанта, интенсивность процессов восстановления свойств нефтезагрязненных почв (Зайнулгабидинов и др., 2021; Киреева и др., 2009).
Фиторемедиация включает весь спектр метаболических процессов по поглощению, аккумуляции и разложению поллютантов, обеспечивает стабильное протекание процесса биологического распада углеводородов при относительно невы-
сокой стоимости затрат, не требует снятия плодородного слоя почвы, может применяться на больших площадях. Развитие корневой системы растений улучшает газообмен в глубинных слоях почвы, способствует развитию нефтеокисляю-щей микробиоты в естественной среде (Киреева и др., 2009).
При отработке технологии фиторемедиации почв от нефтепродуктов основное внимание должно уделяться подбору растений, способных совместно с симбиотическими микроорганизмами трансформировать токсичную часть загрязнений, переводя их в малоподвижную, малоактивную форму (Киреева и др., 2011; Киреева, Водопьянов, 2007). Следует учитывать, что степень всхожести, скорость роста и урожайность растений зависит от концентрации нефти в почве (Shahsavari et а1., 2013).
Основная цель высева трав на участке рекультивации загрязненных нефтью земель - создание условий для доочистки почвы и ее последующего восстановления как природного тела. Восстановление биоразнообразия растительности на рекультивированных участках может быть достиг-
68
российский журннл орииой экологии
нуто постепенным замещением искусственных фитоценозов естественными.
Целью исследований являлся скрининг растений, которые могут быть использованы при проведении мероприятий по рекультивации загрязненных нефтью серых лесных почв.
Материалы и методы исследования
В исследованиях были использованы выращиваемые в природно-климатических условиях Волго-Вятского региона и Среднего Поволжья-сельскохозяйственные культуры.
Исследования проводились на серой лесной среднесуглинистой почве, имеющей следующие характеристики: гумус 4.4%, рНвод 6.3, фосфор подвижный 10.3 мг/100 г, калий подвижный 8.1 мг/100 г, азот общий 0.21%. Почвы были искусственно загрязнены парафинистой, сернистой смолистого типа нефтью Ямашинского месторождения. Нефть вносилась из расчета 14, 28, 42 и 56 г/кг почвы (варианты В1, В2, В3 и В4, соответственно). В качестве контроля использовалась чистая почва (К).
Пшеница Рожь Горчица Вика Фацелия Люпин Wheat Rye Mustard Vetch Phacelia Lupine
Рис. 1. Всхожесть семян растений через 1 месяц
после начала технической рекультивации Fig. 1. Seed germination of plants 1 month after the start of technical remediation
1 месяц 1 month
■ 3 месяца 3 months
В1 В2 В3 В4
Варианты / Variants
Рис. 2. Средняя длина корней пшеницы в зависимости от времени технической рекультивации и содержания НП в почвах Fig. 2. Average wheat root length depending on the technical remediation time and petroleum hydrocarbons content in soils
При проведении 3-месячной технической рекультивации пробы почвы инкубировались в лабораторных условиях при температуре 19-25 оС, периодическом перемешивании и поддержании влажности 60% от полной влагоемкости.
Содержание НП в почве определяли двумя методами - сопоставлением потери массы образцов при прокаливании (ППП) (Игнатьев и др., 2018) и ИК-спектрофотометрическим на анализаторе КН-2м (ПНД Ф 16.1:2.2.22-98).
Определение концентрации НП в исследуемых образцах проводилось через 1 и 3 месяца.
Для оценки влияния НП на развитие растений через 1 и 3 месяца инкубации был осуществлен посев фитомелиорантов на загрязненные нефтью почвы.
Острые опыты проводили согласно ФР 1.39.2006.02264. В качестве тест-объектов был испытан ряд растений-фитомелиорантов: пшеница яровая (Triticum vulgare L.), горчица белая (Sinapis alba L.), вика посевная (Vicia sativa L.), рожь посевная (Secale cereale L.), фацелия пи-жмолистая (Phacelia tanacetifolia Benth.) и люпин многолистный (Lupinus polyphyllus L.).
Хронические лабораторно-вегетационные эксперименты проводили согласно ГОСТ Р ИСО 22030-2009 при температуре 19-25°С и влажности 60% от полной влагоемкости. В качестве вегетационных сосудов использовали пластиковые емкости диаметром 11 см и объемом 550 мл. Количество повторностей в каждом варианте - 3.
Количественный и качественный состав микроорганизмов изучали методом посева почвенной суспензии на диагностические среды с использованием общепринятых методов почвенной микробиологии (Егоров, 1995).
Обработку данных проводили в пакете компьютерных программ MS Excel.
Результаты и их обсуждение
Среди биологических методов восстановления загрязненных нефтью и НП почв особое место занимает фиторемедиация, при которой разложение поллютанта осуществляется не столько растениями, сколько обитающими в непосредственной близости к их корням (в ризосфере) микроорганизмами. При правильном подборе растений можно ожидать усиления активности проходящих в почве биохимических процессов и, как следствие, ускорения деструкции и преобразования нефтяных углеводородов (Киреева, 2007). Развитие корневой системы растений в процессе фиторемедиации усиливает доступ кислорода в нижележащие слои грунта, что активирует ризос-ферную и почвенную микробиоты, которые син-
В1
В2
В3
В4
В1 В2 В3 В4
Варианты / Variants
Рис. 3. Средняя длина корней ржи в зависимости от остаточного содержания НП в почвах после
трехмесячной технической рекультивации Fig. 3. Average root length of rye depending on the residual content of petroleum hydrocarbons in soil after three months of technical reclamation
Таблица 2. Динамика содержания нефтепродуктов в почвах, г/кг
Table 2. Petroleum hydrocarbons dynamics in soils, g/kg
Варианты Variants Через 1 месяц After 1 month Через 3 месяца After 3 months
iüüi LOI ИК IS iiiiii LOI ИК IS
В1 10.9 ± 0.2 2.9 ± 0.4 8.6 ± 0.3 1.3 ± 0.2
В2 21.3 ± 0.4 6.1± 0.9 17.7 ± 0.3 6.1 ± 0.9
В3 35.0 ± 0.8 10.8 ± 1.6 33.2 ± 0.3 11.6 ± 1.7
В4 51.6 ± 0.4 14.8 ± 2.2 51.1 ± 0.1 15.4 ± 2.3
Примечание: ППП - метод потерь при прокаливании; ИК - метод инфракрасной спектрофотометрии.
Notes: LOI - loss on ignition method; IS - infrared spectrophotometry.
тезируют ферменты, активизирующие процесс деструкции нефтяных углеводородов (Емельянова, 2010).
При проведении мероприятий по фиторекуль-тивации загрязненных почв должны использоваться доступные для механической посадки, обладающие определенной устойчивостью к действию присутствующих в почве поллютантов растения. На эффективность применения тех или иных растений влияют климатические условия, тип почвы, «возраст», доза, вид и токсичность загрязнителя.
В настоящее время в РФ при определении токсичности техногенно-загрязненных почв достаточно широко используется методика, изложенная в ФР 1.39.2006.02264. В ней в качестве тест-объектов предлагается использовать семена однодольных растений пшеницы (Triticum vulgare L.) и ячменя (Hordeum vulgare L.), которые выращивают в 100 г испытуемой почвы в закрытых чашках Петри в течение 3-7 суток. Критериями наличия токсического действия являются снижение всхожести семян и угнетение роста корней более чем на 20%. В тоже время, не исключается возможность стимулирования роста растений в присутствии загрязнителей или продуктов их распада, когда длина корней опытных образцов превышает контрольные (Васильева, 2014).
Для экспериментов по фиторекультивации были отобраны растения с ожидаемой высокой всхожестью и способностью к росту на нефтеза-грязненном субстрате (Киреева, 2011; Ларионова, 2005).
Использование растений при фитомелиора-ции экономически целесообразно, когда содержание поллютанта в почве обеспечивает 50-60% всхожесть семян, а ингибирование роста корней растений на ранних стадиях развития не превышает 40-50%. При данных токсикологических характеристиках проведение фиторекультиваци-онных мероприятий обеспечит положительный экологический эффект и позволит экономически оправдать затраты на проведенные работы. В этой связи на последовательных этапах технической рекультивации целесообразно проведение предварительного тестирования загрязненных почв на планируемых к использованию фитоме-лиорантах.
Проведенный через месяц после начала технической рекультивации нефтезагрязненных почв посев семян показал, что их всхожесть существенно различается. Самая низкая всхожесть (не более 13%) была зарегистрирована у фацелии (рис. 1). Остаточное содержание НП в почве мало влияло на всхожесть семян горчицы белой и вики посевной. У горчицы она составляла 47-57%, у вики - 50-65%. У люпина всхожесть варьировала в интервале от 50 до 100%. Наиболее высокой она была в крайних вариантах, содержавших 10.9 и 51.6 г/кг НП,- 80% и 100%, соответственно.
Что касается злаковых культур, то содержание НП в почве в меньшей степени (рожь) или практически (пшеница) не влияло на всхожесть семян, которая составляла 73-93 и 93-100%, соответственно.
Учитывая то, что фацелия чувствительна к нефтяному загрязнению, а использование люпина
7!
российский журнал прикпной экологии
m к
В1 В2
■ В3
■ В4
Рожь+Bика Rye+Vetch
Рис. 4. Содержание НП в почвах после фиторекультивации Fig. 4. Petroleum hydrocarbons (PH) content in soils after phytoremediation
при фиторекультивации потребует его дальнейшего удаления с пахотных угодий, данные растения были исключены из дальнейших исследований.
Через 3 месяца экспозиции токсическое действие НП на растения было ниже. У вики в вариантах В2-В4 всхожесть семян увеличилась на 30, 13 и 23%,соответственно, у горчицы на 40, 33 и 16% в вариантах В1, В2 и В3, при сохранении высокого уровня всхожести у ржи и пшеницы.
После трехмесячной технической рекультивации пшеница, рожь и вика по всхожести семян оказались наиболее устойчивыми к присутствующему в почве поллютанту.
Хотя всхожесть пшеницы через 1 и 3 месяца рекультивации была примерно одинаковой, токсическое действие НП на растения существенно различалось. Если через 1 месяц в опытных ва-
риантах было зарегистрировано ингибирующее действие поллютанта, то через 3 месяца токсическое действие не проявлялось, а в варианте В1 была зарегистрирована 20% стимуляция роста корней (рис. 2).
Следует отметить, что через 3 месяца все опытные образцы были нетоксичны для ржи, а в вариантах В1-В3 проявлялось выраженное стимулирующее действие на рост корней, что с учетом физиологических свойств указывает на перспективность ее использования при проведении фиторекультивационных мероприятий (рис. 3).
Определение остаточного содержания НП в почве проходило двумя способами (табл. 2): ИК-спектрометрическим и по потерям в весе при прокаливании. Учитывая то, что ИК-спек-трофотометрический метод позволяет определить только содержание неполярных углеводородов, а метод ППП - суммарное содержание всех углеводородов нефти в почве, при обсуждении результатов были использованы количественные данные по величине ППП (Игнатьев, 2018; Зай-нулгабидинов, 2019).
Сопоставление содержания НП в почвенных образцах через 1 и 3 месяца технической рекультивации показало, что в вариантах В1-В3 содержание НП снизилось на 21%, 17% и 5%, соответственно. В варианте В4 концентрация поллютан-та не изменилась (табл. 2).
Известно, что совместное выращивание смеси одно- и двудольных растений при фиторекультивации в ряде случаев дает более высокий эффект, сокращает сроки восстановления свойств почв (Ларионова, 2005). Исходя из экспериментально
Таблица 3. Влияние фиторекультивации на численность микроорганизмов в почвах относительно
начального содержания, доля Table 3. Effect ofphytoremediation on the number of microorganisms in the soil relative to the initial
content, proportion
Микроорганизмы Microorganisms Растения Plants Варианты Variants
Контроль Control В1 В2 В3 В4
Углеводородокисляющие Hydrocarbon-oxidizing Рожь / Rye 0.4 1.6 1.8 1.6 1.4
Вика / Vetch 0.4 2.8 1.1 2.2 2.2
Рожь+Вика Rye+Vetch 0.6 1.1 1.2 1.2 1.1
Актиномицеты Actinomycetes Рожь / Rye 0.8 2.5 3.7 6.3 8.3
Вика / Vetch 0.8 9.8 3.5 20.7 20.7
Рожь+Вика Rye+Vetch 0.5 14.1 14.2 12.5 15.8
Нитрификаторы Nitrifiers Рожь / Rye 2.7 4.8 0.3 0.7 0.4
Вика / Vetch 0.2 1.2 0.3 0.3 0.3
Рожь+Вика Rye+Vetch 2.7 14.8 2.8 5.5 1.0
Таблица 4. Всхожесть семян вики при остром тестировании после хронического эксперимента, % Table 4. Germination of vetch seeds in the acute soil test after the chronic experiment, %
Растения Plants Варианты Variants
Контроль Control В1 В2 В3 В4
Рожь Rye 97 93 87 63 47
Вика Vetch 97 97 83 70 53
Рожь+Вика Rye+Vetch 100 87 53 60 43
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
В1
■ В2
■ В3
■ В4
Без растений No plants
Рис. 5. Средняя длина корней пшеницы при тестировании почвенных образцов, выдержанных без растений, и образцов после выращивания растений
Fig. 5. Average wheat root length in soil test samples aged without plants and samples after plant growth
полученных данных, наиболее перспективным является вариант совместного использования для фиторекультивации растений ржи и вики.
Для определения вклада каждого из растений и их совместного действия на биодеградацию поллютанта и характеристики технически рекультивированных нефтезагрязненных почв был проведен лабораторный хронический вегетационный эксперимент, который включал 4 варианта нефтезагрязненных почв: почва без растений (контроль), почва, на которую были посеяны отдельно рожь, отдельно вика и смесь (рожь+вика).
Анализ почв после трехнедельного вегетационного эксперимента показал, что относительно контроля снижение содержания Hi в вариантах с рожью, викой и смесью растений составило 0-8%, 5-14% и 1-9%, соответственно (рис. 4). Следует отметить, что в почвенных образцах
после опыта с викой была зарегистрирована более высокая численность углеводородокисляющих микроорганизмов и актиномицетов, что, вероятно, и способствовало более активной деструкции НП (табл. 3). При выращивании смеси растений в вариантах В1 и В3 наблюдалось увеличение численности нитрифицирующих микроорганизмов.
Повторный острый опыт после хронически-вегетационного опыта показал, что всхожесть семян ржи составила 90-97%, горчицы 83-100%, пшеницы 96-100%.
Что касается всхожести семян вики, то в вариантах В3, В4, а после культивирования смеси растений также в варианте В2 токсическое действие поллютанта на семена растений сохранялось (табл. 4).
Острое тестирование, проведенное после хронического эксперимента в опыте без растений и в опыте после культивировании ржи, показало, что почвенные образцы не оказывают влияние на скорость роста корней пшеницы. В вариантах В1-В3 при совместном культивировании ржи и вики наблюдалось достоверное 74-28% стимулирование роста корней, а в опыте с викой в вариантах В2-В4 НП ингибировали рост корней пшеницы (рис.
5).
Ингибирование роста корней пшеницы в почвах после хронического опыта с викой, вероятно, связано с более активным протеканием в них микробиологических процессов (табл. 3), приводящих к накоплению метаболитов, которые и являются причиной появления токсического эффекта.
Выводы
1. Проведенный скрининг нескольких видов культурных растений-фиторемедиантов показал, что наиболее перспективными для фиторекуль-тивации нефтезагрязненных почв являются рожь посевная, пшеница яровая и вика посевная.
2. Выбор растений в качестве фитомелиоран-тов для биологической рекультивации необходимо производить с учетом остаточного содержания НП в почвах.
3. Наиболее эффективная деструкция НП наблюдалась в опыте с викой полевой, после культивирования которой регистрировалось острое токсическое действие, отсутствующее в других опытных и контрольном вариантах.
4. Почвы, содержащие НП в концентрации 8.6-33.2 г/кг, после совместного культивирования ржи и вики обладали выраженным эффектом стимулирования роста корней пшеницы (28-74%) в остром опыте.
72
российский журннл орииной экологии
Список литературы
1. Васильева Г.К., Яценко В.С., Стрижакова Е.Р., Зин-натшина Л.В. Использование фитотестов для оптимизации процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв // Технологии биотестирования в экологической оценке агроценозов и гуминовых веществ / Материалы международной молодежной школы МГУ имени М.В.Ломоносова. М.: Изд-во «Доброе слово», 2014. С. 21-27.
2. ГОСТ Р ИСО 22030-2009. Качество почвы. Биологические методы. Хроническая фитотоксичность в отношении высших растений.
3. Егоров Н.С. Руководство к практическим занятиям по микробиологии. М.: Изд-во МГУ, 1995. 224 с.
4. Емельянова Е.К., Алексеев А.Ю., Макеева В.М., Тарасова М.В., Шестопалов М.А., Карпова Е.В., Забелин В.А., Шестопалов А.М., Ильичева Т.Н. Биорекультивация загрязненных нефтью объектов в Тюменской области // Вестник НГУ Сер. Биология, клиническая медицина. 2010. Т. 8, вып. 4. С.155-161.
5. Зайнулгабидинов Э.Р., Игнатьев Ю.А., Петров А.М., Князев И.В. Особенности определения содержания углеводородов нефти в загрязненных почвах методами потери массы при прокаливании и ИК-спектрометрии // Отходы, причины их образования и перспективы использования / Сборник научных трудов по материалам международной научной экологической конференции. Краснодар, 2019. С. 322-325.
6. Зайнулгабидинов Э.Р., Игнатьев Ю.А., Петров А.М. Влияние фиторемедиации на профиль углеводородов нефти в аллювиальных дерновых почвах // Российский журнал прикладной экологии. 2021. №2. С. 53-60.
7. Игнатьев Ю.А., Зайнулгабидинов Э.Р., Петров А.М. Применение метода прокаливания для определения содержания аллохтонных углеводородов нефти в серых лесных почвах // Российский журнал прикладной экологии. 2018. №3. С. 34-37.
8. Киреева Н.А., Водопьянов В.В. Мониторинг растений, используемых для фиторемедиации нефтезагрязненных почв // Экология и промышленность России. 2007. №9. С. 46-47.
9. Киреева Н.А., Григориади А.С., Водопьянов В.В., Ами-рова А.Р. Подбор растений для фиторемедиации почв, загрязненных нефтяными углеводородами // Известия Самарского научного центра РАН. 2011. Т. 13, №5(2). С. 184-187.
10. Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Шамаева А.А., Григориади А.С. Биологическая активность чернозема выщелоченного, загрязненного продуктами сгорания попутного нефтяного газа, и возможности ее восстановления при фиторемедиации // Почвоведение. 2009. №4. С. 498-503.
11. Ларионова Н.Л. Устойчивость растений к загрязнению почвы углеводородами и эффект фиторемедиации: Дисс. ... канд. биол. наук. Казань, 2005. 153 с.
12. Парфенов В.Г., Сивков Ю.Г. Рекультивация нефтеза-грязненных земель. Тюмень: ТюмГНГУ, 2015. 96 с.
13. ПНД Ф 16.1:2.2.22-98. Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в минеральных, ор-гано-минеральных почвах и донных отложениях методом ИК-спектрометрии.
14. Технология возделывания горчицы. [Электронный ресурс] https://agrovesti.net/lib/tech/growing-oilseeds/ tekhnologiya-vozdelyvaniya-gorchitsy.html (Дата обращения 5.04.2021).
15. Тишин А.С. Фитотестирование почв, загрязненных нефтепродуктами // Международный научно-исследовательский журнал. 2020. №12-2. С. 78-83.
16. Фацелия пижмолистная - медоносы [Электронный ресурс] https://ylejbees.com/index.php/medonosy/560-fatsehya-pizhmolistnaya-medonosy (Дата обращения 12.04.2021).
17. ФР 1.39.2006.02264. Методика выполнения измере-
ний всхожести семян и длины корней проростков высших растений для определения токсичности техногенно-загряз-ненных почв.
18. Shahsavari E., Adetutu E.M., Anderson P. A., Ball A.S. Tolerance of selected plant species to petrogenic hydrocarbons and effect of plant rhizosphere on the microbial removal of hydrocarbons in contaminated soil // Water, air, and soil pollution. 2013. Vol. 224, №4. doi: 10.1007/s11270-013-1495-3.
19. Trofimov I.,PavliukhL., NovakivskaT., Bondarenko D. Assessment of phytotic toxicity of mixed aviation fuels using of plant testers // International independent scientific journal. 2020. №11. Р. 9-17.doi:10.20535/1813-5420.2.2018.147375
20. Truskewycz A.A., Gundry T.D., Khudur L.S., Kolobaric A., Taha M., Aburto-Medina A., Ball A.S., Shahsavari E. Petroleum hydrocarbon contamination in terrestrial ecosystems—fate and microbial responses // Molecules. 2019. Vol. 24, №18. P. 1-20. doi: 10.3390/molecules24183400
References
1. Vasilyeva G.K., Yacenko V.S., Strizhakova E.R., Zin-natshina L.V. Ispolzovanie fitotestov dlya optimizacii processa bioremediacii neftezagryaznenny'x pochv [Using phytotests to optimize bioremediation of oil-contaminated soils] // Texnologii biotestirovaniya v ekologicheskoj ocenke agrocenozov i gumi-novyh veshhestv [Biotesting technologies in ecological assessment of agrocenoses and humic substances] / Materialy mezh-dunarodnoj molodezhnoj shkoly MGU im. M.V. Lomonosova [Proceedings of the Lomonosov Moscow State University international youth school]. M.: Dobroeslovo, 2014. P. 21-27.
2. GOST R ISO 22030-2009.Kachestvopochvy. Biologiches-kie metody. Hronicheskaya fitotoksichnost v otnoshenii vysshih rastenij [Soil quality. Biological methods. Chronic phytotoxicity in relation to higher plants].
3. Egorov N.S. Rukovodstvo k prakticheskim zanyatiyam po mikrobiologii [Guide to practical classes in microbiology]. M.: Moscow State University, 1995. 224 p.
4. Emelyanova E.K., Alekseev A.Yu., Makeeva V.M., Tara-sova M.V., Shestopalov M.A., Karpova E.V., Zabelin V.A., Shestopalov A.M., Ilicheva T.N. Biorekul'tivaciya zagryaznen-nyh neftyu ob'ektov v Tyumenskoj oblasti [Bioremediation of oil-contaminated sites in the Tyumen region] // Vestnik NSU. Ser. Biologiya, klinicheskaya medicina [NSU Proceedings. Ser. of Biology, clinical medicine]. 2010. Vol. 8, iss. 4. P. 155-161.
5. Zajnulgabidinov E'.R., Ignatyev Yu.A., Petrov A.M., Knyazev I.V. Osobennosti opredeleniya soderzhaniya ug-levodorodov nefti v zagryaznennyh pochvah metodami poteri massy pri prokalivanii I ik-spektrometrii [Peculiarities of determination of petroleum hydrocarbons content in contaminated soils by methods of loss on ignition and IR spectrometry ] // Otxody, prichiny ih obrazovaniya I perspektivy ispolzovani-ya [Waste, the reasons for its formation and prospects for use] / Sbornik nauchnyh trudov po materialam mezhdunarodnoj nauch-noj ekologicheskoj konferencii [Collection of scientific papers on the materials of the international scientific environmental conference]. Krasnodar, 2019. P. 322-325.
6. Zajnulgabidinov E.R., Ignatyev Yu.A., Petrov A.M. Vli-yanie fitoremediacii na profil uglevodorodov nefti v allyuvialnyh dernovyh pochvah [Effect of phytoremediation on the profile of petroleum hydrocarbons in alluvial sod soils] // Rossijskij zhur-nal prikladnoj ekologii [Russian journal of applied ecology]. 2021. №2. P. 53-60.
7. Ignatyev Yu.A., Zajnulgabidinov E.R., Petrov A.M. Prime-nenie metoda prokalivaniya dlya opredeleniya soderzhaniya alloxtonnyh uglevodorodov nefti v seryh lesnyh pochvah [Application of the calcination method to determine the content of allochthonous petroleum hydrocarbons in gray forest soils] //
Rossijskij zhumal prikladnoj ekologii [Russian journal of applied ecology]. 2018. №3. P. 34-37.
8. Kireeva N.A., Vodopyanov V.V. Monitoring rastenij, is-polzuemyh dlya fitoremediacii neftezagryaznennyh pochv [Monitoring of plants used for phytoremediation of oil-contaminated soils] // Ekologiya I promyshlennost Rossii [Ecology and industry in Russia]. 2007. №9. P. 46-47.
9. Kireeva N.A., Grigoriadi A.S., Vodopyanov V.V., Amirova A.R. Podbor rastenii dlya fitoremediatsii pochv zagryaznennykh neftyanymi uglevodorodami [Selection of plants for phytore-mediation of soils contaminated with petroleum hydrocarbons] // Izvestija Samarskogo nauchnogo centra RAN [Bulletin of the Samara scientific center of the Russian Academy of sciences]. 2011. Vol. 13, №5. P. 184-187.
10. Kireeva N.A., Novoselova E.I., Shamaeva A.A., Grigor-iadi A.S. Biologicheskaya aktivnost chernozema vyshhelochen-nogo, zagryaznennogo produktami sgoraniya poputnogo neftya-nogo gaza, I vozmozhnosti ee vosstanovleniya prifitoremediacii [Biological activity of leached chernozem contaminated by combustion products of associated petroleum gas and possibilities of its restoration by phytoremediation] // Pochvovedenie [Soil science]. 2009. №4. P. 498-503.
11. Larionova N.L. Ustojchivost rastenij k zagryazneniyu pochvy uglevodorodami I effect fitoremediacii [Plant resistance to soil contamination by hydrocarbons and phytoremediation ef-fectsk]. DSc (Ph.D. of Biol.) thesis. Kazan, 2005. 153 p.
12. Parfenov V.G., Sivkov Yu.V. Rekultivaciya neftezagryaznennyh zemel [Reclamation of oil-contaminated land]. Tyumen: Tyumen state oil and gas university, 2015. 96 p.
13. PND F 16.1:2.2.22-98. Metodika vypolneniya izmerenij massovoj doli nefteproduktov v mineralnyh, organo-mineral-nyh pochvah I donnyh otlozheniyah metodom IK-spektrometrii [Methods for measuring the mass fraction of petroleum products in mineral, organic-mineral soils and sediments by infrared spec-trometry].
14. Texnologiya vozdelyvaniya gorchicy [Cultivation technology of mustard]. [Electronic resource] https://agrovesti.net/ lib/tech/growing-oilseeds/tekhnologiya-vozdelyvaniya-gorchit-sy.html (Accessed 5.04.2021).
15. Tishin A.S. Fitotestirovanie pochv, zagryaznennyh neft-eproduktami [Phytotesting of soils contaminated with petroleum hydrocarbons] / Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatelskij zhur-nal [International scientific and research journal]. 2020. №12-2. P. 78-83.
16. Faceliya pizhmolistnaya - medonosy [Phacelia mel-lifera] [Electronic resource] https://ylejbees.com/index.php/ medonosy/560-fatseliya-pizhmolistnaya-medonosy (Accessed 12.04.2021).
17. FR 1.39.2006.02264. Metodika vypolneniya izmerenij vsxozhesti semyan I dliny kornej prorostkov vysshih rastenij dly aopredeleniya toksichnosti texnogenno-zagryaznennyh pochv [Methodology for measuring seed germination and root length of seedlings of higher plants to determine the toxicity of anthropogenically polluted soils].
18. Shahsavari E., Adetutu E.M., Anderson P. A., Ball A.S.
Tolerance of selected plant species to petrogenic hydrocarbons and effect of plant rhizosphere on the microbial removal of hydrocarbons in contaminated soil // Water, air, and soil pollution. 2013. Vol. 224, №4. doi: 10.1007/s11270-013-1495-3.
19. Trofimov I., Pavliukh L., Novakivska T., Bondarenko D. Assessment of phytotic toxicity of mixed aviation fuels using of plant testers // International independent scientific journal. 2020. №11. P. 9-17. doi:10.20535/1813-5420.2.2018.147375
20. Truskewycz A.A., Gundry T.D., Khudur L.S., Kolobaric A., Taha M., Aburto-Medina A., Ball A.S., Shahsavari E. Petroleum hydrocarbon contamination in terrestrial ecosystems—fate and microbial responses // Molecules. 2019. Vol. 24, №18. P. 1-20. doi: 10.3390/molecules24183400
Utombaeva A.A., Zainulgabidinov E.R., Kuznetsova TV., Petrov A.M. Plant screening for oil-contaminated soils phytoremediation.
Screening of potential anti-oil-resistant plant retardants in grey forest soils was carried out in laboratory experiments. Seeds of agricultural crops grown in the Volga-Vyatka and the Middle Volga regions were used: wheat, mustard, vetch, rye, phacelia, and lupine. The most promising for the phytoremediation of oil-contaminated soils are the single-particle plants of the rye, wheat and the double-particle weed. The efficiency of application of the selected plants is determined by the residual content of petroleum hydrocarbons in the soil and the time of technical recultivation. The level of petroleum hydrocarbons in the reclaimed soil had little impact on wheat and rye seeds. The extension of the technical recultivation period to 3 months resulted in an increase in the seedling of week and mustard seeds and the development of stimulating action for the growth of the roots of plants.The laboratory vegetation experiment in the variants of recultivated soil without plants, soil in which rye or vetch and rye+vetch were sown, made it possible to determine their influence on the intensity of destruction of petroleum hydrocarbons, toxicity of soils, development of soil micro-organisms. On the basis of the obtained results, the most promising option for phytoremediation is the joint use of rye and vetch plants.
74
российский журннл приклиой экологии
Раскрытие информации о конфликте интересов: Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов / Disclosure of conflict of interest information: The author claims no conflict of interest
Информация о статье / Information about the article.
Поступила в редакцию / Entered the editorial office: 19.01.2022
Одобрено рецензентами / Approved by reviewers: 27.01.2022
Принята к публикации / Accepted for publication: 04.02.2022
Информация об авторах
Утомбаева Алина Александровна, младший научный сотрудник, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, Россия, 420087, г. Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: [email protected].
Зайнулгабидинов Эрик Ренатович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, Россия, 420087, г. Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: [email protected].
Кузнецова Татьяна Васильевна, научный сотрудник, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, Россия, 420087, г. Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: [email protected].
Петров Андрей Михайлович, кандидат биологических наук, заведующий лабораторией, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, Россия, 420087, г. Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: [email protected].
Information about the authors
Alina A. Utombaeva, Junior Researcher, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, 28, Daurskaya st., Kazan, 420087, Russia, E-mail: [email protected].
Erik R. Zainulgabidinov, Ph.D. in Biology, Senior Researcher, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, 28, Daurskaya st., Kazan, 420087, Russia, E-mail: [email protected].
Tatyana V. Kuznetsova, Researcher, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, 28, Daurskaya st., Kazan, 420087, Russia, E-mail: [email protected].
Andrey M. Petrov, Ph.D. in Biology, Head of the Laboratory, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, 28, Daurskaya st., Kazan, 420087, Russia, E-mail: [email protected].
