CC BY
58
ВОПРОСЫ АГРОЭКОЛОГИИ
УДК 632.122.2
DOI 10.24411/0235-2516-2019-10033
ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ И ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ
А.В. Леднев, д.с.-х.н., А.В. Ложкин, к.с.-х.н.
Удмуртский НИИСХ- структурное подразделение УдмФИЦ УрО РАН, e-mail: ugniish@yandex.ru
Представлены результаты влияния широкого диапазона доз нефтяного загрязнения (от 1 до 60 г/кг абс. сух. почвы) на токсикологические и агрохимические показатели дерново-подзолистых почв. Показано, что наиболее распространенный на практике гостированный метод определения содержания нефтепродуктов с помощью ИК-спектрофотометрии позволяет определить в загрязненной почве от 63 до 94% этих соединений. Предложено в качестве Норматива допустимого остаточного содержания нефти и продуктов ее трансформации для дерново-подзолистых суглинистых почв в условиях Удмуртской Республики рекомендовать содержание нефтепродуктов - 4,3 г/кг (на основании токсикологического анализа по двум тест-объектам: Paramecium caudatum Her и Daphnia magna Straus). Установлено негативное влияние нефтяного загрязнения на сумму обменных оснований в почве и содержание в ней элементов минерального питания. Параметры изменений этих агрохимических показателей находились в прямой зависимости от уровня загрязнения, что позволяет их использовать в качестве косвенных показателей для оценки степени загрязнения дерново-подзолистых почв нефтепродуктами.
Ключевые слова, нефтяное загрязнение, дерново-подзолистые почвы, допустимое остаточное содержание нефти и нефтепродуктов в почве, агрохимические показатели, токсичность почвы.
EFFECT OF OIL POLLUTION ON AGROCHEMICAL AND TOXICOLOGICAL INDICATORS OF SODDY-PODZOLIC SOILS
Dr. Sci. A.V. Lednev, Ph.D. A.V. Lozhkin
Udmurt Scientific-Research Institute for Agriculture - structural unit of Udmurt FRC UB RAS, e-mail: ugniish@yandex.ru
The results of the influence of a wide range of oil pollution doses (from 1 to 60 g/kg abs. dry soil) on toxicologi-cal and agrochemical indicators of soddy-podzolic soils are presented. It has been shown that the most common in practice, the GOST method of determining the content of petroleum products using IR-spectrophotometry allows determining in polluted soil from 63 to 94% of these compounds. As the Standardfor permissible residual oil content and its transformation products for soddy-podzolic loamy soils in conditions of the Udmurt Republic, it was proposed to recommend the content of oil products - 4.3 g/kg (based on toxicological analysis on two test objects: Par-amecium caudatum Her and Daphnia magna Straus). The negative impact of oil pollution on the amount of exchange bases in the soil and the content of mineral nutrients in it has been established. The parameters of changes of these agrochemical indicators were directly dependent on the level of pollution, which allows them to be used as indirect indicators to assess the degree of contamination of soddy-podzolic soils with oil products.
Keywords. oil pollution, soddy-podzolic soils, permissible residual content of oil and oil products in the soil, agrochemical indicators, soil toxicity.
В России ежегодно добывают около 450 млн. т нефти, при этом происходит до 20 тысяч официально зарегистрированных аварий, сопровождающихся значительными ее разливами. Только в 2015 г. по официальной статистике Минэнерго России на предприятиях топливно-энергетического комплекса произошло 20753 порыва трубопроводов, в том числе 11409 нефтепроводов, на поверхность почвы и в водоемы попало 2269 м3 нефти, загрязнено 7430,8 га
земель, общий ущерб от происшедших аварий составил 488,2 млн. руб. [1]. Сброс чужеродных и, как правило, геохимически активных соединений вызывает трансформацию и последующее разрушение природных систем, вплоть до полной деградации. Необходимость восстановления экологического состояния нарушенных территорий и возвращение земельных участков в хозяйственный оборот требует оперативного устранения последствий нефтяного
загрязнения почвенного покрова. Это достигается проведением комплекса работ по их ремедиации. Для успешного выполнения ремедиационных работ, необходимо иметь объективное представление о процессах, протекающих в почвах, загрязненных нефтью. Кроме того, необходимо понимать до какого уровня содержания нефтепродуктов необходимо осуществлять ремедиацию, при достижении которого они уже не будут оказывать негативное влияние на почвенные свойства и почвенную биоту. Этот показатель называется - допустимое остаточное содержание нефти и нефтепродуктов в почве (ДОСНП).
В настоящее время в нормативных и директивных документах отсутствуют реальные критерии экологической оценки уровней загрязнения нефтью и нефтепродуктами почв и грунтов, не утверждена унифицированная методика определения нормативов ДОСНП. Тем не менее на основании многочисленных исследований установлено, что при разработке нормативов ДОСНП необходимо опираться на данные о совокупности свойств почв и процессов, обусловливающих детоксикацию и разложение нефти и продуктов ее трансформации в почве. Нормативы ДОСНП разработаны для целого ряда почв в нескольких регионах РФ (в Республике Татарстан, Республике Марий-Эл, в Ханты-Мансийском автономном округе). В Удмуртской Республике такие нормативы в 2014 г. разработаны для торфяных почв. При их разработке за основу взяты методические подходы, используемые в Республике Татарстан [2, 3], а также основные результаты исследований по торфяным почвам [4-6].
Цель исследований - установить и научно обосновать параметры допустимого остаточного содержания нефти и нефтепродуктов в дерново-подзолистых суглинистых почвах для условий Удмуртской Республики.
Материал и методы исследований. Площадь дерново-подзолистых почв в Удмуртской Республике 68% [7]. Именно они, в первую очередь, подвергаются интенсивному антропогенному воздействию, в том числе загрязнению нефтепродуктами, что определило их в качестве объекта исследований. Влияние разных уровней нефтяного загрязнения на почвы изучали в лабораторном и полевом опытах.
Лабораторный опыт проведен с почвой, искусственно загрязненной товарной нефтью. В качестве товарной нефти использована наиболее распространенная в Удмуртии ее разновидность: сернистая (содержание серы 2%), парафинистая (парафина 3%),
высокосмолистая (смол 24%), тяжелая. В опыте изучали 11 уровней загрязнения (с очень низкого до среднего). Лабораторные условия позволили выявить их действие на загрязненную почву в чистом виде, так как было исключено влияние посторонних факторов: растений, бокового и грунтового притока и оттока влаги, неравномерного воздействия ветра, солнца и т.д., кроме того, было достигнуто максимально равномерное перемешивание нефти и почвы. Именно данные лабораторных опыта рекомендуются использовать при разработке ДОСНП [2, 3].
Опыт заложен в мае 2016 г. в биохимической лаборатории Удмуртского НИИСХ в полиэтиленовых сосудах емкостью 1,5 л, в которых было размещено по 1 кг абсолютно сухой почвы, взятой из пахотного горизонта незагрязненной дерново-среднеподзолистой слабосмытой среднесуглини-стой почвы (табл. 1).
Подготовка почвы и набивка сосудов проведена по методике закладки вегетационного опыта, предложенной А.В. Соколовым [8]. Почва предварительно была подсушена и просеяна через сито с диаметром отверстий 3 мм. В каждый сосуд помещено по 1 кг абсолютно-сухой почвы. Ее загрязнение проведено товарной нефтью согласно схемы опыта. После этого сосуды с загрязненной почвой были доведены дистиллированной водой до одного веса, соответствующего его оптимальной влажности (60% от полной влагоемкости). Почва в сосудах компостировалась в течение трех месяцев в условиях оптимальной влажности (соответствующей 60% от полной влагоемкости) и температуры (+18-22°С). Из каждого сосуда дважды (через 5 и 90 дней компостирования) отобраны почвенные образцы на проведение в них агрохимических, микробиологических и токсикологических анализов.
Полевой опыт заложен в мае 2017 г. на опытном поле Удмуртского НИИСХ в Завьяловском районе Удмуртской Республики. Опытный участок расположен на средней части слабопокатого юго-западного склона увала. Угодье - пашня, почва - агродерново-среднеподзолистая слабосмытая среднесуглинистая на покровных глинах и тяжелых суглинках. Агрохимические показатели почвы до закладки опыта приведены в таблице 1. Они типичны для среднеокуль-туренных дерново-подзолистых почв.
В полевом опыте также изучали 11 уровней загрязнения товарной нефтью (с очень низкого до очень высокого). Дозы загрязнения рассчитывали на абсолютно-сухую почву. Размер делянок 1 х 2 м.
1. Химические и физико-химические свойства почвы до закладки опытов
Опыт Органическое рИкс1 Ф изико-химические Химические показатели, мг/кг
вещество, % показатели, ммоль/100 г
Нг 8 Р2О5 К2О ]Ч-]\И4 N-N03
Лаб. опыт 1 2,4 5,2 2,30 14,3 185 86 26 12
Пол. опыт 2 1,8 5,3 2,31 15,5 170 80 16 10
Делянки между собой отделены двойной полиэтиленовой пленкой на глубину 30 см. На каждую делянку с помощью лейки было вылито расчетное количество нефти согласно схемы опыта. После этого все делянки были перекопаны лопатой на глубину 20 см. Опыт заложен в четырех кратной повторности. Размещение делянок систематическое со смещением, в 4 яруса. Почвенные образцы в опытах проанализированы в биохимической лаборатории Удмуртского НИИСХ юстированными методиками. Содержание нефтепродуктов определено в экоаналитической лаборатории АУ «Управление Минприроды УР» по ПНД Ф 16.1:2.2.22-98.
Основным показателем, по которому определяют уровень загрязнения почв нефтью, служит содержание в них техногенного углерода. В литературе его очень часто отождествляют с показателем «нефтепродукты». В аналитическом значении к нефтепродуктам относят неполярные и малополярные углеводороды, растворимые в ^ге^ане и несорбирую-щиеся оксидом алюминия (ГОСТ 17.1.4.01-80).
При проведении экологического мониторинга наиболее широко используются три основных методики определения содержания техногенного углерода в почве, которые основаны на разных физических свойствах определяемых нефтепродуктов: метод гравиметрии; инфракрасная спектрофотометрия (ИК-спектрофотометрия); люминесцентно-битуми-нологический (флуориметрический) метод. Отличительная сторона всех этих методик - предварительное отделение неполярных и малополярных углеводородов (собственно нефтепродуктов) от полярных органических соединений почвы не нефтяного происхождения. Каждый из этих методов имеет свои положительные и отрицательные стороны [9, 10].
В наших исследованиях содержание нефтепродуктов определяли методом ИК-спектрофотометрии. Применение этой методики регламентируется ПНД Ф № 16.1:2.2.22-98. Метод заключается в экстракции нефтепродуктов из почв четыреххлористым угле-
родом, хроматографическом отделении нефтепродуктов от сопутствующих органических соединений других классов, и количественном определении нефтепродуктов по интенсивности поглощения в ИК-области спектра на приборе АН-2. Инфракрасная спектроскопия на сегодняшний момент -одна из основных аналитических методик, она широко применяется в исследованиях как прикладного, так и фундаментального характера.
Результаты исследований. Процент извлечения нефтепродуктов из почвы зависел от исходного уровня ее нефтяного загрязнения и периода, прошедшего после загрязнения (табл. 2). Наибольшее количество нефтепродуктов извлекалось в первый период после загрязнения. Так, через пять дней после внесения нефти в модельном лабораторном опыте, четыреххлористый углерод извлекал из почвы в среднем от 63 до 94% нефтепродуктов, в независимости от уровня загрязнения. Наблюдалась четко выраженная закономерность - при увеличении дозы загрязнения почвы пропорционально увеличивалось количество нефтепродуктов, извлекаемых из нее вытяжкой ССЬ, что подтверждает возможность использования этого метода для оценки степени загрязнения почв нефтью. Близкие данные получены и другими исследователями [11]. Необходимо отметить, что четыреххлористый углерод даже из незагрязненной почвы извлекает какое-то количество органического вещества, которое условно подходит к понятию «нефтепродуктов». Это связано с тем, что в состав органического вещества почвы также входит определенное количество неполярных и малополярных органических соединений. Это количество необходимо определять для фоновых (незагрязненных) почв и отнимать из показателей нефтезагрязненных образцов. Так, в случае с почвой, используемой для закладки опыта, содержание «нефтепродуктов», извлекаемых вытяжкой ССи из незагрязненного (контрольного) образца почвы равнялось 50-60 мг/кг.
2. Содержание нефтепродуктов в нефтезагрязненной дерново-подзолистой _суглинистой почве (лабораторный опыт)_
Доза нефти 5 дней компостирования 90 дней компостирования
содержание нефтепродуктов, г/кг процент извлечения нефтепродуктов содержание нефтепродуктов, г/кг процент извлечения нефтепродуктов
1. Без загрязнения (контроль) 0,060±0,016 - 0,050±0,012 -
2. Загрязнение, 1 г/кг 0,998±0,250 94 0,338±0,084 29
3. Загрязнение, 2 г/кг 1,573±0,333 76 0,500±0,130 23
4. Загрязнение, 3 г/кг 2,515±0,628 82 0,800±0,200 25
5. Загрязнение, 4 г/кг 3,075±0,770 75 1,220±0,310 29
6. Загрязнение, 5 г/кг 4,258±1,045 84 1,730±0,430 34
7. Загрязнение, 6 г/кг 4,320±0,963 71 2,000±0,500 33
8. Загрязнение, 7 г/кг 4,525±1,075 64 2,480±0,620 35
9. Загрязнение, 8 г/кг 5,125±1,150 63 2,890±0,610 36
10. Загрязнение, 9 г/кг 5,625±2,350 62 3,440±0,610 38
11. Загрязнение, 10 г/кг 7,150±1,800 71 4,300±1,100 43
12. Загрязнение, 11 г/кг 8,850±2,200 80 4,700±1,200 42
Через 90 дней, при начальном уровне загрязнения нефтью до 4 г/кг, из почвы извлекалось только 2329% нефтепродуктов, внесенных в качестве загрязнителя, при уровне загрязнения 5-9 г/кг - 34-38%, при уровне загрязнения 10-12 г/кг - 42-43%. Низкий процент извлечения нефтепродуктов объясняется активным процессом их разложения в течение трех месяцев компостирования (при t ~24-26°C и влажности 60-70% от полной влагоемкости), причем при более низких дозах этот процесс протекал более интенсивно. Это объясняется негативным действием повышенных доз нефти на почвенную биоту.
Наиболее объективно характеризуют общее экологическое состояние территории результаты токсикологического тестирования водных вытяжек из загрязненных почв на гидробионтах. В качестве объектов тестирования выбраны Daphnia magna
Straus и Paramecium caudatum Her так как они являются стандартными, наиболее распространенными тест-объектами и на них имеются юстированные методики определения токсичности почв. Кроме того, для определения токсичности почвы использовали тест-систему «Эколюм». Результаты токсикологического тестирования приведены в таблицах 3 и 4.
Влияние нефти на тест-системы зависело от трех факторов: вида тест-системы, уровня загрязнения и от периода, прошедшего после загрязнения. Первый срок отбора образцов соответствовал свежему разливу. Нефть еще не успела значительно трансформироваться в почве и наиболее близко соответствовала своим исходным характеристикам (фракционному и химическому составу).
3. Влияние нефтяного загрязнения на степень токсичности дерново-подзолистой суглини-_стой почвы (лабораторный опыт, 5 дней после загрязнения)_
Вариант Содержание нефтепродуктов, г/кг тест-объект Paramecium caudatum Her [ФР.1.31.2005] тест-объект Daphnia magna Straus [ФР.1.39.2007] тест-система «Эколюм» [ПНД Ф Т 16.1:2.3:3.8-04]
индекс токсичности, ед. оценка отклонение от контроля, (а ± А), шт. оценка индекс токсичности, ед. оценка
1 0 0,17±0,10 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 0 допустимая степень токсичности
2 0,9 0,16±0,10 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 0 допустимая степень токсичности
3 1,5 0,20±0,13 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 0 допустимая степень токсичности
4 2,5 0,22±0,13 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 0 допустимая степень токсичности
5 3,0 0,32±0,19 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 0 допустимая степень токсичности
6 4,2 0,27±0,16 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 0 допустимая степень токсичности
7 4,3 0,25±0,15 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 0 допустимая степень токсичности
8 4,5 0,33±0,20 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 0 допустимая степень токсичности
9 5,1 0,32±0,19 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 0 допустимая степень токсичности
10 5,6 0,39±0,24 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 0 допустимая степень токсичности
11 7,1 0,38±0,25 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 0 допустимая степень токсичности
12 8,8 0,42±0,25 умеренная степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 0 допустимая степень токсичности
4. Влияние нефтяного загрязнения на степень токсичности дерново-подзолистой _суглинистой почвы (лабораторный опыт, 90 дней после загрязнения)_
Ва- Содержание тест-объект Paramecium тест-объект Daphnia magna Straus тест-система «Эколюм»
ри- нефтепро- caudatum Her [ФР.1.31.2005] [ФР.1.39.2007] [ПНД Ф Т 16.1:2.3:3.8-04]
ант дуктов, г/кг индекс ток- оценка отклонение оценка индекс оценка
сичности, ед. от контроля, (а±А), шт. токсичности, ед.
1 0 0,09±0,06 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 0 допустимая степень токсичности
2 0,3 0,08±0,04 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 5,2±1,6 допустимая степень токсичности
3 0,5 0,12±0,07 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 0 допустимая степень токсичности
4 0,8 0,15±0,09 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 0 допустимая степень токсичности
5 1,2 0,13±0,08 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 6,9±2,1 допустимая степень токсичности
6 1,7 0,27±0,16 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 0 допустимая степень токсичности
7 2,0 0,27±0,16 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 13,4±4,0 допустимая степень токсичности
8 2,4 0,19±0,11 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 0 допустимая степень токсичности
9 2,8 0,18±0,11 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 0 допустимая степень токсичности
10 3,4 0,31±0,18 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 2,2±0,7 допустимая степень токсичности
11 4,3 0,37±0,22 допустимая степень токсичности 10,0±4,0 не оказывает острое токсическое действие 6,8±2,0 допустимая степень токсичности
12 4,7 0,41±0,18 умеренная степень токсичности 3,0±1,2 оказывает острое токсическое действие 9,2±2,8 допустимая степень токсичности
Наиболее чувствительным тест-объектом на нефтезагрязнение в этот период оказались инфузории, они снижали свою численность при содержании нефтепродуктов в почве на уровне 8,8 г/кг. Необходимо отметить, что даже чистая почва (без загрязнения) действовала на инфузории отрицательно, она показала допустимую степень токсичности. Это связано с тем, что в дерново-подзолистой почве содержаться какое-то количество водорастворимых органических и минеральных соединений, обладающих ингибирующими свойствами для многих групп микроорганизмов и простейших. Нефтезагрязнение дополнительно повысило уровень токсичности почвы и при его уровне 8,8 г/кг он достиг умеренной степени. Дафнии оказались более устойчивыми к нефтяному загрязнению (благодаря наличию защитного панциря), заметное снижение их численности под действием изучаемых доз загрязнения нефтью не наблюдалось. Аналогичные результаты показала и тест-система «Эколюм».
Срок отбора почвенных образцов через 90 дней после загрязнения соответствовал одному вегетационному периоду естественной трансформации нефти в почве. За этот период из нее уже испарилась низкомолекулярная фракция углеводородов и часть нефти разложилось в результате физико-
химических и микробиологических процессов, что подтверждается резким уменьшением содержания нефтепродуктов в почве. В этот срок отбора два тест-объекта: Paramecium caudatum Her и Daphnia magna Straus выявили острое токсичное действие при уровне содержания нефтепродуктов в почве 4,7 г/кг. Следовательно критическим уровнем загрязнения дерново-подзолистых суглинистых почв нефтепродуктами является 4,3 г/кг.
Данный уровень загрязнения нефтью подтвердился результатами микробиологического и ферментативного анализа, в частности, значительным снижением (более чем на 25%) уреазной и инвер-тазной активности в варианте с содержанием нефтепродуктов в почве - 4,7 мг/кг.
Данные полевого опыта (табл. 5) подтверждают результаты, полученные в лабораторном опыте. Вытяжка четыреххлористого углерода извлекает из нефтезагрязненной почвы не более 80% нефтепродуктов и даже из «чистой» почвы извлекается до 77 мг/кг этой группы соединений. В отличие от лабораторного опыта разброс содержания нефтепродуктов по проворностям был более значителен. Кроме того, процесс снижения нефтепродуктов за 90 дней в полевых условиях происходил менее активно, что связано с более высокими дозами изучаемого загрязнения и засушливым вегетационным периодом
5. Изменение агрохимических показателей почвы под действием различных доз загрязнения нефтью (полевой опыт, 90 дней после загрязнения)
Доза нефти, Орг. угле- Нефтепро- рИкс1 Ф изико-химические Химические показатели, мг/кг
г/кг род, % дукты, г/кг показатели, ммоль/100 г
Нг S Р2О5 К2О N-NH4 N-NO3
0 1,48 0,077±0,022 5,46 4,12 16,4 373 121 32 3,3
2 1,60 1,198±0,310 5,40 4,21 16,5 371 117 32 3,3
4 1,71 2,715±0,690 5,39 4,41 16,4 371 121 33 3,3
6 1,85 3,750±0,870 5,36 4,51 16,3 369 122 35 3,2
8 1,90 6,368±1,530 5,40 4,43 16,5 361 122 35 3,2
10 2,35 8,025±1,960 5,40 4,47 16,2 356 120 34 3,1
15 2,53 9,068±2,100 5,40 4,46 16,1 337 120 33 2,3
20 2,90 13,900±3,220 5,39 4,59 15,9 321 114 32 2,3
30 3,37 24,450±5,700 5,37 4,56 15,5 287 106 31 2,3
40 3,56 27,350±8,650 5,34 4,53 14,8 237 95 29 2,0
50 3,66 30,575±6,400 5,33 4,51 14,5 220 84 28 1,8
60 3,83 35,900±7,800 5,32 4,60 14,1 208 63 25 1,7
НСРс 0,30 - Fф < Fр 0,22 0,5 37 13 4 0,3
2017 г. В вариантах отмечается резкое повышение содержания органического углерода в загрязненных почвах, так как нефть представляет собой сложную смесь жидких и небольшого количества твердых углеводородов различной молекулярной массы и в среднем содержит в своем составе 8287% углерода. Это общеизвестное свойство и оно отмечено в большом количестве работ [9, 12-14]. Содержание общего углерода загрязненной почвы складывается из углерода природного органического вещества (в первую очередь, гумуса) и техногенного углерода (входящего в состав нефтепродуктов). Между уровнем загрязнения нефтью и содержанием углерода в почве существует весьма тесная положительная прямолинейная зависимость (коэффициент корреляции равен 0,98±0,02) [13, 14]. Это указывает на возможность использования этого показателя в качестве агрохимического теста для установления уровня загрязнения почвы нефтью.
Нефтяное загрязнение не оказало статистически достоверного влияния на показатель pHкa ^ф < Fр), но несколько увеличило гидролитическую кислотность почвы (на 0,09-0,48 ммоль/100 г почвы, или на 2,2-11,7%). Одной из причин подкисле-ния загрязненной почвы является то, что нефть способствует развитию в ней грибной микрофлоры, продукты метаболизма которой представлены низкомолекулярными органическими кислотами.
Нефть, начиная с уровня загрязнения 20 г/кг (содержание нефтепродуктов 13,9 г/кг) статистически достоверно уменьшила показатель суммы обменных оснований, что объясняется не столько уменьшением общего количества поглощенных оснований, сколько с утратой их способности обмениваться вследствие обволакивания почвенных коллоидов нефтяными пленками. Этот физико-химический показатель предлагаем использовать в качестве косвенного индикатора степени загрязнения почвы.
Нефть оказывает негативное влияние на пищевой режим почвы, она образует вокруг почвенных агрегатов гидрофобные пленки, препятствующие проникновению в них водных растворов. В зависимости от дозы загрязнения происходит частичная или почти полная изоляция почвенных частиц и структурных отдельностей от жидкой фазы. Это приводит к снижению содержания подвижных, а значит и доступных для растений и почвенных микроорганизмов форм элементов минерального питания. Статистически достоверное снижение элементов питания наблюдалось уже при дозе загрязнения 10-20 г/кг (8,0-13,9 г/кг нефтепродуктов). При максимальной дозе нефти (60 г/кг) это снижение по содержанию нитратного азота и обменного калия достигло 48%, подвижного фосфора - 44%, аммонийного азота - 22%.
Выводы.
1. Наиболее распространенный на практике метод определения содержания нефтепродуктов в почвах с помощью ИК-спектрофотометрии позволяет выявить в загрязненной почве только от 63 до 94% этих соединений, что необходимо учитывать при определении истинного их содержания в загрязненных почвах.
2. На основании токсикологического анализа по двум тест-объектам (Paramecium caudatum Her и Daphnia magna Straus) установлено острое токсичное действие нефти при уровне содержания нефтепродуктов в почве 4,7 г/кг. Это позволяет в качестве Норматива допустимого остаточного содержания нефти и продуктов ее трансформации для дерново-подзолистых суглинистых почв в условиях Удмуртской Республики рекомендовать содержание нефтепродуктов 4,3 г/кг.
3. Нефтяное загрязнение резко снижает в почве сумму обменных оснований и содержание в ней элементов минерального питания. Параметры изменений этих агрохимических показателей находи-
лись в прямой зависимости от уровня загрязнения, ных показателей для оценки степени загрязнения что позволяет их использовать в качестве косвен- дерново-подзолистых почв нефтепродуктами.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 18-416-180005 р_а.
Литература
1. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2016 году». -М.: Минприроды РФ, 2018.
2. Петров А.М., Зайнулгабидинов Э.Р., Шагидуллин Р.Р. и др. Разработка нормативов допустимого остаточного содержания нефти и продуктов ее трансформации в светло-серых лесных почвах Республики Татарстан // Экология и промышленность России, 2011, № 6. - С. 29-35.
3. Шагидуллин Р.Р., Латыпова В.З., Иванов Д.В., Петров А.М., Шагидуллина Р.А., Тарасов О.Ю. Нормирование допустимого остаточного содержания нефти и продуктов ее трансформации в почвах // Георесурсы, 2011, № 5. - С. 2-6.
4. Леднев А.В., Скворцова И.А. Влияние нефтяного загрязнения и мелиоративных добавок на агрохимические свойства аллювиальных торфяных почв // Агрохимический вестник, 2017, № 3. - С. 49-54.
5. Леднев А.В., Скворцова И.А. Влияние нефтяного загрязнения на микробное сообщество торфяных почв среднего Предуралья // Аграрная наука Евро-Северо-Востока: научный журнал Северо-Восточного регионального аграрного научного центра, 2017, № 1. - С. 47-53.
6. Семенцов А.Ю., Антипов Б.В., Прохоров И.С., Мизгирев Н.С., Башкин В.Н. Применение суперкомпоста «ПИКСА» для очистки загрязненных нефтепродуктами почв // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе, 2006, № 10. - С. 14-18.
7. Ковриго В.П. Почвы Удмуртской Республики. - Ижевск: РИО Ижевская ГСХА, 2004. - 490 с.
8. Соколов А.В. Вегетационный метод / Агрохимические исследования почв. - М.: Наука, 1975. - С. 585-604.
9. Пиковский Ю.И., Коротков Л.А., Смирнова М.А., Ковач Р.Г. Лабораторно-аналитические методы при определении углеводородного состояния почв // Почвоведение, 2017, № 10. - С. 1165-1178.
10. Абдурашитов А.Ю., Антипов Б.В., Бельков В.М., Прохоров И.С., Зиновьева Е.В., Певзнер В.А. Методические указания по применению агрохимиката «СК «ПИКСА» для улучшения экологической обстановки в инфраструктуре филиалов ОАО «РЖД». - М.: ВНИИЖТ, 2005. - 53 с.
11. Сухова И.В., Садовникова Л.К. Методы определения содержания нефти и нефтепродуктов в почвах // Методы исследований органического вещества почв. - М.: Россельхозакадемия - ГНУ ВНИПТИОУ, 2005. - С. 323-333.
12. Солнцева Н.П. Добыча нефти и геохимия природных ландшафтов. - М.: Изд-во МГУ, 1998. - 376 с.
13. Гилязов М.Ю., Гайсин И.А. Агроэкологическая характеристика и приемы рекультивации нефтезагрязненных черноземов республики Татарстан. - Казань: Фен, 2003. - 228 с.
14. Леднев А.В. Изменение свойств почв Среднего Предуралья под действием продуктов нефтедобычи и приемы их рекультивации. - Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2008. - 174 с.
150 ЛЕТ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЕ МЕНДЕЛЕЕВА
1 марта 1869 г. Дмитрий Иванович Менделеев закончил свой труд «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве» и сдал в печать рукопись первого варианта Периодической таблицы химических элементов, которая стала итогом многолетних научных трудов и универсальным ключом к изучению неорганической химии.
Периодическая таблица позволила ученым прогнозировать строение и свойства элементов, которые еще предстоит открыть. Когда Д.И. Менделеев закончил свой знаменитый труд было известно всего около 60 элементов. Сегодня известно 118 элементов, из которых первые 94 встречаются в природе на Земле, а остальные 24 являются синтетическими.
20 декабря 2017 г. на 72-ой сессии Генассамблеи ООН 2019 г. провозглашен Международным годом Периодической таблицы химических элементов в честь 150-летия ее открытия Д.И. Менделеевым. С инициативой проведения Международного года выступили РАН, Российское химическое общество имени Д.И. Менделеева, Минобрнауки России, российские и зарубежные ученые. Данную инициативу поддержали международные научные организации, а также более 80 национальных академий наук и научных обществ.
Церемония открытия Международного года состоялась 29 января 2019 г. в парижской штаб-квартире ЮНЕСКО. Официальное закрытие планируется провести в декабре в Японии. Международный год Периодической таблицы химических элементов пройдет под эгидой ЮНЕСКО в нескольких странах мира, где намечено проведение научных конференций, тематических выставок, конкурсов молодых ученых. В России планируется проведение более 500 научно-популярных и образовательных мероприятий. Одним из ключевых событий Международного года станет XXI Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, который состоится с 9 по 13 сентября 2019 г. в Санкт-Петербурге.
