Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,441

ВЛИЯНИЕ ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА БИОРЕМЕДИАЦИЮ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ

Идрисова Д.Т. 1 Мухамедова Н.С. 1 Жумадилова Ж.Ш. 1 Шорабаев Е.Ж. 1 Саданов А.К. 2
1 Филиал «Прикладная микробиология» Института микробиологии и вирусологии
2 Институт микробиологии и вирусологии
Внесение органоминеральных удобрений в нефтезагрязненную почву месторождения «Акшабулак» Кызылординской области оказывает положительное влияние на микробиологический состав и на ферментативную активность почвы. Установлено, что содержание тяжелых металлов не превышает ориентировочно допустимые концентрации в почве. По градациям Н.К. Балябо исследуемую почву по степени засоленности, можно отнести к слабо сульфатной и хлоридно-сульфатной почве. Изучено содержание нефти в нефтезагрязненной почве месторождения Акшабулак. Исследовано влияние разных доз органо-минеральных удобрений на скорость деструкции нефти в почве. Наибольший процент деструкции нефти наблюдается в варианте с внесением органо-минеральных удобрений (ОМУ-3) и составляет 51,7 %. Процесс деструкции нефти в почве контролировали гравиметрическим методом. Выявлено, что внесение в нефтезагрязненную почву ОМУ-3 и проведение агротехнических мероприятий способствует снижению нефти в почве.
биоремедиация
нефтяное загрязнение
почва
органо-минеральные удобрения
гравиметрия
микроорганизмы
мелкоделяночный участок
1. Биологическая рекультивация почв, загрязнённых нефтью и нефтепродуктами с помощью гуминовых препаратов. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://org.projects.show (дата обращения: 05.08.14).
2. Большая Энциклопедия Нефти и Газа. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ngpedia.ru (дата обращения: 05.08.14).
3. Егорова Н.С. Практикум по микробиологии. – М.: Изд-во МГУ, – 1976. – 307 с.
4. Елемесов Ж.Е., Калдыбаев С.К., Мухаметкаримов К.М., Ошакбаева Ж.О., Кекилбаева Г.Р. Практикум по почвоведению. – Алматы: Изд-во «Аграрный университет», 2012. – С. 78–79.
5. Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. – М.: Изд-во МГУ, 2005. – 126 с.
6. РД 52.18.647-2003. Методические указания. Определение массовой доли нефтепродуктов в почвах. Методика выполнения измерений гравиметрическим методом.
7. СТ РК ИСО 11047-2008. Качество почвы. Определение содержания кадмия, хрома, кобальта, меди, свинца, марганца, никеля и цинка в экстрактах почвы в царской водке. Спектрометрические методы атомной абсорбции в пламени и с электротермическим распылением.
8. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. – М.: Наука, 2005. – 252 с.

В почвах каждой климатической зоны формируется микробоценоз, обладающий различной активностью трансформации углеводородов. Из-за наличия обширной территории в Республике Казахстан не могут быть разработаны единые рекомендации для всех районов по защите и рекультивации земель, нарушенных при нефтедобыче и транспортировке нефти. Эффективность мероприятий, направленных на восстановление земель, для каждого ландшафтно-геохимического района возможна только с учетом природных механизмов самоочищения – факторов, ускоряющих этот процесс, количественных и качественных критериев, характеризующих разные стадии изменения нефти, почв, растительности, а также скорости восстановления последних. От данных факторов зависит правильная оценка экологического ущерба, вопросы нормирования нефтезагрязнений и расчет объемов работ по ликвидации последствий разливов нефти и нефтепродуктов [5]. Наиболее оптимальным показателем устойчивости почв к нефтяным загрязнениям является состояние микробных сообществ. Показано, что при загрязнении почв нефтью происходит адаптация и перестройка функциональной структуры почвенного микробного сообщества [1].

Ускорить очистку почв с помощью нефтеокисляющих микроорганизмов возможно несколькими способами: активизацией метаболической активности естественного микробоценоза путем изменения водно-воздушных условий почвы и её питательного режима (агротехнические приемы); подготовкой и внесением активных нефтеокисляющих микроорганизмов, удобрений в загрязненные почвы [2].

Цель исследования. Целью исследования является изучение процессов биоремедиации нефтезагрязненной почвы до и после внесения органоминеральных удобрений и проведении агротехнических мероприятий на нефтезагрязненную почву месторождения «Акшабулак» Кызылординской области.

Материалы и методы исследования

Мелкоделяночные опыты проводились на полигоне Товарищества с ограниченной ответственностью «К-Курылыс» Кызылординской области. Объектами исследований являлись искусственно загрязненные нефтью почвы месторождения «Акшабулак». В контрольном варианте использовали загрязненную почву (без внесения удобрений). Ферментативную активность почв определяли методами почвенной энзимологии [8]. Содержание нефти в почве определяли гравиметрическим методом [6]. Исходное содержание нефти определяли в аккредитованной лаборатории Центра физико-химических методов исследований и анализа Казахского национального университета им. аль-Фараби.

Результаты исследования и их обсуждение

В полевых условиях на нефтезагрязненную почву были внесены органо-минеральные удобрения ОМУ-1 (навоз – 1,60 кг, птичий помет – 0,16 кг, нитроаммофоска – 13 г, аммиачная селитра – 6,5 г), ОМУ-2 (навоз – 2,50 кг, птичий помет – 0,25 кг, нитроаммофоска – 20 г, аммиачная селитра – 10 г) и ОМУ-3 (навоз – 3,30 кг, птичий помет – 0,33 кг, нитроаммофоска – 26 г, аммиачная селитра – 13 г) на 4 м2. На экспериментальном участке исходное содержание нефти составляет 30,95 г/кг.

Таблица 1

Влияние органо-минеральных удобрений на содержание нефти в почве экспериментального участка

Наименование участка

Исходное содержание

нефти, г/кг

Содержание нефти, г/кг

(1 месяц)

Процент деструкции

нефти, % (1 месяц)

Содержание нефти, г/кг

(2 месяц)

Процент деструкции

нефти, % (2 месяц)

Содержание нефти, г/кг

(3 месяц)

Процент деструкции

нефти, % (3 месяц)

Контроль

(загрязненная почва)

30,95

29,6

4,36

26

15,9

23,7

23,42

Загр. почва + органо-минеральные удобрения (ОМУ-1)

24,8

19,8

20

35,3

17,96

41,9

Загр. почва + органо-минеральные удобрения (ОМУ-2)

23,7

23,4

17,7

42,8

16,4

47,01

Загр. почва + органо-минеральные удобрения (ОМУ-3)

23,3

24,71

16,6

46,3

14,92

51,7

По результатам проведенных исследований, найдено, что через 3 месяца в почве контрольного варианта содержание нефти снижается на 23,42 %, наибольший процент деструкции нефти наблюдается в варианте ОМУ-3 и составляет 51,7 %. Также было определены содержание тяжелых металлов (Pb, Zn, Cd) в почве полевого эксперимента вначале и по истечении 4 месяцев после внесения органо-минеральных удобрений. Результаты исследований представлены в табл. 2 и 3.

Как видно из табл. 2, в почвенных образцах были выявлены гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, тогда как карбонаты не обнаружены, это доказывает, что исследуемая почва не относится к кислым почвам, pH-7,4. Содержание тяжелых металлов не превышает ориентировочно допустимые концентрации в почве. По градациям Н.К. Балябо, исследуемую почву по степени засоленности, можно отнести к слабо сульфатной и хлоридно-сульфатной почве [4].

Проведен микробиологический анализ отобранных проб почвы до закладки полевого эксперимента. Численность микроорганизмов экспериментального участка до внесения органо-минеральных удобрений ОМЧ – 4,3 ± 0,7×105 КОЕ/г, спорообразующие микроорганизмы 2,8 ± 0,6×104 КОЕ/г, мицелиальные грибы 1,7 ± 0,5×103 КОЕ/г, актиномицеты – 1,6 ± 1,4×104 КОЕ/г, олиготрофные микроорганизмы – 1,5 ± 0,4×105 КОЕ/г,

УОМ – 8,0 ± 0,3×103 КОЕ/г,

Таблица 2

Исходные агрохимические показатели и содержание тяжелых металлов в исследуемых почвах

Наименование пробы

НСО3-

СО32-

SO42-

Cl-

Zn

Cd

Pb

ммоль/100 г почвы%

мг/кг

Контроль

(загрязненная почва)

idris01.wmf

н/о

idris02.wmf

idris03.wmf

0,20

0,58

10,88

Загр.почва +

органо-минеральные удобрения (ОМУ1)

idris04.wmf

н/о

idris05.wmf

idris06.wmf

0,54

0,61

13,73

Загр.почва +

органо-минеральные удобрения (ОМУ2)

idris07.wmf

н/о

idris08.wmf

idris09.wmf

1,28

0,95

9,55

Загр.почва +

органо-минеральные удобрения (ОМУ3)

idris10.wmf

н/о

idris11.wmf

idris12.wmf

2,17

0,47

4,60

Таблица 3

Конечные агрохимические показатели и содержание тяжелых металлов в исследуемых почвах

Наименование пробы

НСО3-

СО32-

SO42-

Cl-

Zn

Cd

Pb

ммоль/100г почвы/%к

мг/кг

Контроль

(загрязненная почва)

idris13.wmf

н/о

idris14.wmf

idris15.wmf

16,2

0,06

3,04

Загр.почва +

органо-минеральные удобрения (ОМУ1)

idris16.wmf

н/о

idris17.wmf

idris18.wmf

15,7

0,06

2,97

Загр.почва +

органо-минеральные удобрения (ОМУ2)

idris19.wmf

н/о

idris20.wmf

idris21.wmf

21,7

0,07

3,70

Загр.почва +

органо-минеральные удобрения (ОМУ3)

idris22.wmf

н/о

idris23.wmf

idris24.wmf

22,6

0,06

3,65

По результатам агрохимического анализа, карбонаты не обнаружены, были выявлены гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды. В контрольном варианте содержание гидрокарбонатов, хлоридов и сульфатов составляет 0,18/0,011, 0,42/0,015 и 0,53/0,025 ммоль/100 г почвы/ %, соответственно. Содержание тяжелых металлов в почве не превышают ПДК [7]. В опытных вариантах наибольшее содержание гидрокарбонатов отмечено в варианте с внесением органо-минеральных удобрений ОМУ-3 и составляет 0,51/0,024 ммоль/100 г почвы/ %.

Разложение нефти и нефтепродуктов в почве в естественных условиях – процесс биохимический. Интенсивность деградации нефти находится в прямой зависимости от ферментативной активности почвы, общего количества почвенной микрофлоры и ее физиологической активности [3]. По степени обогащенности ферментами почву месторождения «Акшабулак» можно отнести к очень бедным. Повышение ферментативной активности наблюдается через 4 месяца после внесения органоминеральных удобрений. Результаты исследований представлены в табл. 4.

До закладки полевого опыта уреазная активность почвы не проявляется, а дегидрогеназная активность составляет 0,085 мг ТФФ/10 г/24 ч. Внесение органоминеральных удобрений способствует значительному повышению активности изучаемых ферментов. Через 4 месяца в опытных вариантах активность дегидрогеназы составляет 0,61–0,804 мг ТФФ/10 г/24 ч, а уреазы – 0,225–0,91 СО2 в мл.

Таблица 4

Ферментативная активность почв экспериментального участка

Варианты опыта

Дегидрогеназа,

(мг ТФФ/10 г/24 ч)

Уреаза,

СО2 в мл

До внесения органо-минеральных удобрений

Контроль (загрязненная почва)

0,085

0

через 4 месяца

Фон (незагрязненная почва)

0,131

0,66

Контроль (загрязненная почва)

0,124

0,155

Загр. почва + органо-минеральные удобрения (ОМУ-1)

0,685

0,91

Загр. почва + органо-минеральные удобрения (ОМУ-2)

0,804

0,225

Загр. почва + органо-минеральные удобрения (ОМУ-3)

0,61

0,78

Исследования общей микробной численности показали, что после одного месяца при внесении ОМУ наблюдается увеличение на порядок количества спорообразующих бактерий и мицелиальных грибов во всех опытных вариантах. Численность актиномицетов при внесении ОМУ-1 и ОМУ-2 повышается на порядок, а с использованием ОМУ-3 – на 2 порядка. Содержание углеводородокисляющих микроорганизмов превышает исходные показатели на 2–3 порядка. Через 3 месяца в экспериментальных образцах заметных изменений в численности исследуемых групп микроорганизмов не происходит. Исключение составляют углеводородокисляющие микроорганизмы, количество которых возрастает на порядок.

Выводы

Таким образом, по результатам полевых исследований, показано, что наибольший процент деструкции нефти наблюдается в варианте с внесением ОМУ-3 и составляет 51,7 %. Численность основных групп почвенных микроорганизмов возрастает на 1–3 порядка, ферментативная активность почвы увеличивается по сравнению с контрольным участком. Найдено, что содержание тяжелых металлов не превышает ориентировочно допустимые концентрации.

Рецензенты:

Ибадуллаева С.Ж., д.б.н., профессор кафедры «Биология и георграфия» Кызылординского государственного университета им. Коркыт Ата, г. Кызылорда;

Нургызарынов А.М., д.с-х.н., профессор кафедры «Химия и экология» Кызылординского государственного университета им. Коркыт Ата, г. Кызылорда.

Работа поступила в редакцию 02.09.2014.


Библиографическая ссылка

Идрисова Д.Т., Мухамедова Н.С., Жумадилова Ж.Ш., Шорабаев Е.Ж., Саданов А.К. ВЛИЯНИЕ ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА БИОРЕМЕДИАЦИЮ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 9-10. – С. 2246-2249;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=35306 (дата обращения: 12.04.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074