Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ БИОРЕМЕДИАЦИИ ПОЧВ С РАЗНОЙ СТЕПЕНЬЮ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕНИЯ КЫЗЫЛОРДИНСКОЙ ОБЛАСТИ В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ

Идрисова Д.Т. 1 Мухамедова Н.С. 1 Жумадилова Ж.Ш. 1 Абдиева К.М. 2 Шорабаев Е.Ж. 1 Саданов А.К. 3
1 Филиал «Прикладная микробиология» Института микробиологии и вирусологии
2 Атырауский государственный университет им. Х. Досмагамбетова
3 Институт микробиологии и вирусологии
Агромелиоративные и агротехнические мероприятия оказывают положительное влияние на все почвенные процессы, в частности на микробиологический состав и на ферментативную активность почвы. Изучено содержание нефти в нефтезагрязненной почве месторождения Акшабулак Кызылординской области. Исследовано влияние органоминеральных удобрений в 5 и 7 % нефтезагрязнении на скорость деструкции нефти в почве. Наибольший процент деструкции нефти наблюдается в варианте 5 % загрязнением и составляет 36,7 %, так как процентное содержание нефти меньше с сравнительным вариантом соответственно. Наблюдалось увеличение дегидрогеназной активности в 2 раза в почве с 5 % нефтезагрязнением. Процесс деструкции нефти в почве контролировали гравиметрическим методом. Выявлено, что внесение в нефтезагрязненную почву органоминеральных удобрений и проведение агротехнических мероприятий способствует снижению нефти в почве.
биоремедиация
нефтяное загрязнение
почва
органоминеральные удобрения
гравиметрия
микроорганизмы
мелкоделяночный участок
1. Биологическая очистка нефтезагрязненных почв Западной Сибири с применением препаратов «Мелафен» и «Fyre-Zyme». Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat. URL: http://www.dissercat.com/content/biologicheskaya-ochistka- neftezagryaznennykh-pochv- zapadnoi- sibiri-s- primeneniem- preparatov-#ixzz3J10Keuuz(дата обращения: 24.11.2014).
2. Коронелли Т.В., Комарова Т.И., Ильинский В.В. Интродукция бактерий рода Rhodococcus в тундровую почву, загрязненную нефтью // Прикладная биохимия и микробиология.– 1997. – № 2. – С. 198–201.
3. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. – М.: Наука, 2005. – 252 с.
4. РД 52.18.647-2003.Методические указания.Определение массовой доли нефтепродуктов в почвах. Методика выполнения измерений гравиметрическим методом.
5. Ферменты в почве. http://tele-conf.ru/problemyi-zhiznedeyatelnosti-organizma-i-ekologiya/fermentyi-v-pochve.html. (дата обращения: 02.12.2014 г.).

В результате развития нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих производств повышается риск аварийных нефтеразливов и, как следствие этого, негативных экологических эффектов, проявляющихся в изменении физических, химических и биологических свойств окружающей среды. Нефть и нефтепродукты являются приоритетными загрязнителями природной среды. Уже сейчас отдельные нефтедобывающие территории по состоянию окружающей среды приближаются к районам экологического бедствия. Происходят глубокие изменения практически всех компонентов окружающей среды: почв и структуры почвенного покрова, грунтов и недр, поверхностных и подземных вод, биоты и воздуха [1].

Влияние нефтяных загрязнений на почву проявляется в изменении ее физических, физико-химических и химических свойств, в торможении интенсивности биологических процессов. Хронические разливы нефти приводят к быстрой потере продуктивности земель или полной деградации ландшафтов. Нефтяное загрязнение отличается от других антропогенных воздействий тем, что оно дает не постоянную, а «залповую» нагрузку на среду, вызывая быструю ответную реакцию. Во всех мероприятиях, связанных с ликвидацией последствий загрязнения, с восстановлением нарушенных земель, необходимо исходить из главного принципа: не нанести экосистеме больший вред, чем тот, который уже нанесен при загрязнении [2].

Целью исследования является изучение процессов биоремедиации нефтезагрязненной почвы в разных степенях загрязнения, также влияния органоминеральных удобрений и проведении агромелиоративных и агротехнических мероприятий на стимуляции самоочищающей способности почв месторождения «Акшабулак» Кызылординской области.

Материалы и методы исследования

Мелко-деляночные опыты проводились на полигоне ТОО «Тимур Company» Кызылординской области. Объектами исследований являются почвы, искусственно загрязненные нефтью месторождения «Акшабулак». В контрольном варианте использовали нефтезагрязненную почву (без внесения удобрений). Ферментативную активность почв определяли методами почвенной энзимологии [3]. Содержание нефти в почве определяли гравиметрическим методом [4].

Результаты исследования и их обсуждение

До внесения органоминеральных удобрений содержание нефти в почве на экспериментальном участке составляло 5 и 7 %. На экспериментальные участки были внесены органические удобрения (птичий помет и навоз) и минеральные удобрения (нитроаммофоска и аммиачная селитра). В течение трех месяцев наблюдали за содержанием нефти в почве экспериментального участка (табл. 1).

Таблица 1

Содержание нефти в почве экспериментального участка

Варианты опыта

Содержание нефти, г/кг

Деструкция нефти, %

1 месяц

Контроль (загрязненная почва Н-5 %)

49,0

3,3

Загр. почва (Н-5 %) + ОМУ

46,3

12,3

Контроль (загрязненная почва Н-7 %)

68,7

4,3

Загр. почва (Н-7 %) + ОМУ

66,7

11,0

2 месяц

Контроль (загр. почва Н-5 %)

48,3

5,7

Загр. почва (Н-5 %) + ОМУ

42,0

26,7

Контроль (загрязненная почва Н-7 %)

68,3

5,7

Загр. почва (Н-7 %) + ОМУ

64,0

20,0

3 месяц

Контроль (загрязненная почва Н-5 %)

47,7

7,7

Загр. почва (Н-5 %) + ОМУ

39,0

36,7

Контроль (загрязненная почва Н-7 %)

68,0

6,7

Загр. почва (Н-7 %) + ОМУ

63,3

22,3

Анализ содержания нефти в почве экспериментального участка через 1 месяц показал, что в контрольных вариантах (Н-5 %, Н-7 %) содержание нефти снизилось на 3,3 и 4,3 %. В опытном варианте, со степенью нефтезагрязнения почвы 7 % деструкция нефти составила11,0 %, а в варианте с 5 % нефтезагрязнением – 12,3 %.

Анализ содержания нефти в почве экспериментального участка через 2 месяца показал, что в контрольных вариантах нефтезагрязненных почв (Н-5 %, Н-7 %) содержание нефти снизилось на 5,7 %. В варианте с внесением ОМУ (Н-7 %) деструкция нефти через 2 месяца составила 20,0 %. Наибольший процент деструкции нефти в почве наблюдался в варианте (Н-5 % + ОМУ) – 26,7 %.

Анализ содержания нефти в почве через 3 месяца показал, что в контрольном варианте (Н-7 %) содержание нефти снизилось на 6,7 %, а в контрольном варианте (Н-5 %) – на 7,7 %.

Внесение органоминеральных удобрений способствовало усилению процесса деструкции нефти в почве. Так, содержание нефти в почве с 7 % нефтезагрязнением снизилось на 22,3 %, а в почве с 5 % нефти – на 36,7 %. Также были определены содержание тяжелых металлов (Pb, Zn, Cd) в почве полевого эксперимента вначале и по истечении 4 месяцев после внесения органоминеральных удобрений (табл. 2).

Таблица 2

Численность основных групп почвенных микроорганизмов экспериментального участка до внесения органоминеральных удобрений

Варианты опыта

Численность микроорганизмов, КОЕ/г почвы

ОМЧ

Спорообразующие бактерии

Мицелиальные грибы

Актиномицеты

УОМ

Нефтезагрязненная почва - 5 %

4,3 ± 2,4∙104

2,3 ± 1,7∙103

1,0 ± 1,1∙104

4,0 ± 2,3∙104

5,3 ± 2,6∙104

Нефтезагрязненная почва - 7 %

6,3 ± 2,9∙104

3,6 ± 2,2∙103

2,0 ± 1,6∙104

4,3 ± 2,4∙104

9,0 ± 3,4∙104

Во всех вариантах опыта численность основных групп почвенных микроорганизмов до внесения органоминеральных удобрений составляла порядка 104 КОЕ/г, за исключением спорообразующих бактерий, которых было на порядок меньше.

Проведен микробиологический анализ через 3 месяца после внесения ОМУ (табл. 3).

Таблица 3

Численность основных групп почвенных микроорганизмов экспериментального участка

Вар. опыта

Численность микроорганизмов, КОЕ/г почвы

ОМЧ

Спорообраз. бактерии

Мицелиальные грибы

Актиномицеты

Олиготрофные микроорганизмы

УОМ

1 месяц

Конт. загр. почва (Н-5 %)

9,6 ± 3,5∙104

1,1 ± 0,3∙104

3,6 ± 2,2∙104

3,3 ± 2,1∙104

1,4 ± 0,4∙105

9,6 ± 3,5∙104

Загр. почва (Н-5 %) + ОМУ

3,4 ± 0,6∙105

2,0 ± 0,5∙104

4,6 ± 2,4∙104

2,4 ± 0,5∙105

0,8 ± 1,0∙105

2,0 ± 0,5∙105

Конт. загр. почва (Н-7 %)

8,6 ± 3,3∙104

9,0 ± 3,4∙103

не выявлены

3,3 ± 2,1∙104

6,6 ± 2,9∙104

9,0 ± 3,4∙104

Загр. почва (Н-7 %) + ОМУ

8,7 ± 1,1∙105

2,8 ± 0,6∙104

4,3 ± 2,4∙104

4,8 ± 0,8∙105

6,0 ± 0,8∙105

1,5 ± 0,4∙105

2 месяц

Конт. загр. почва (Н-5 %)

5,6 ± 2,7∙104

1,1 ± 0,3∙104

не выявлены

2,0 ± 1,6∙104

2,6 ± 1,8∙105

4,6 ± 2,4∙104

Загр. почва (Н-5 %) + ОМУ

3,1 ± 0,6∙105

8,9 ± 1,1∙104

1,0 ± 1,1∙104

4,1 ± 0,7∙105

2,5 ± 0,5∙105

4,0 ± 0,7∙105

Конт. загр. почва (Н-7 %) + ОМУ

2,0 ± 1,6∙104

2,5 ± 0,5∙104

0,6 ± 0,9∙104

2,3 ± 1,7∙104

1,0 ± 1,1∙104

7,3 ± 3,1∙104

Загр. почва (Н + 7 %) + ОМУ

2,3 ± 1,7∙105

7,8 ± 1,0∙104

1,3 ± 1,3∙104

3,6 ± 2,2∙105

5,3 ± 2,6∙105

1,6 ± 2,9∙105

3 месяц

Конт. загр. почва (Н-5 %)

9,6 ± 3,5∙104

1,8 ± 0,5∙104

3,3 ± 2,1∙104

6,6 ± 2,9∙104

2,2 ± 0,5∙105

9,6 ± 3,5∙104

Загр. почва (Н-5 %) + ОМУ

6,1 ± 0,9∙106

2,5 ± 0,6∙104

1,3 ± 1,3∙104

2,3 ± 0,5∙105

5,9 ± 0,9∙105

1,2 ± 0,1∙106

Конт. (загр. почва (Н-7 %)

7,0 ± 3,0∙104

4,0 ± 0,7∙104

1,3 ± 1,3∙104

3,3 ± 2,1∙104

1,0 ± 3,6∙104

8,6 ± 3,3∙104

Загр. почва (Н-7 %) + ОМУ

8,9 ± 1,1∙105

1,7 ± 0,5∙104

1,6 ± 1,4∙104

1,0 ± 0,4∙105

4,0 ± 0,7∙105

4,7 ± 0,8∙105

Микробиологический анализ нефтезагрязненной почвы экспериментального участка показал, что произошло увеличение количества основных почвенных микроорганизмов.

Общая микробная численность в почве экспериментального участка через 1 месяц в контрольных вариантах составила 9,6 ± 3,5∙104 и 8,6 ± 3,3∙104 КОЕ/г, тогда как в опытных ‒ 3,4 ± 0,6∙105 и 8,7 ± 1,1∙105 КОЕ/г, что на порядок больше.

Численность спорообразующих бактерий возросла на порядок по сравнению с исходными данными во всех вариантах с 5 % нефтезагрязнением и в опытном варианте с 7 % загрязнением.

Количество олиготрофных микроорганизмов в контрольном и опытном варианте с 5 % загрязнением было примерно на одном уровне, тогда как в почве с 7 % нефти в опытном варианте их содержание было на порядок выше, чем в контроле.

Численность мицелиальных грибов изменилась незначительно.

Внесение ОМУ способствовало увеличению количества УОМ. В почве с 5 % нефти оно возросло на порядок.

Результаты исследования показали, что через 2 месяца значительных изменений в численности микроорганизмов не произошло. В опытных вариантах с ОМУ количество актиномицетов и УОМ было на порядок выше, чем в контроле. Общая микробная численность в почве экспериментального участка через 3 месяца в контрольных вариантах составила 9,6 ± 3,5∙104 и 7,0 ± 3,0∙104 КОЕ/г, тогда как в вариантах с внесением ОМУ – 105 и 106 КОЕ/г, что на 1–2 порядка больше.

Численность спорообразующих бактерий и мицелиальных грибов во всех вариантах составила 104 КОЕ/г.

Через 3 месяца в контрольных вариантах (Н-5 %, Н-7 %) численность актиномицетов и УОМ составляла 104 КОЕ/г, тогда как в опытных вариантах она была выше на порядок.

Численность олиготрофных бактерий в контрольном варианте со степенью нефтезагрязнения (Н-7 %) была на порядок меньше по сравнению с другими вариантами.

Почвенно-энзиматические методы позволяют определять не количественное содержание ферментов в почве, а активность ферментов, находящихся преимущественно в иммобилизованном состоянии на поверхности почвенных коллоидов и частично в почвенном растворе. На основе изучения активности комплекса почвенных ферментов делаются выводы о ферментативной активности почв как одного из показателей биологической активности и, в целом, состояния почв, лежащего в основе ранней диагностики в системе почвенного мониторинга [5].

В табл. 4 представлены результаты определения ферментативной активности почв через 3 месяца после постановки эксперимента.

Таблица 4

Ферментативная активность почв

Варианты опыта

Дегидрогеназа, (мг ТФФ/10 г/24 ч)

Уреаза, СО2 в мл

Контроль 5 %

1,576

0,35

Нефтезагрязненная почва – 5 %

2,077

1,75

Контроль 7 %

0,893

0,25

Нефтезагрязненная почва – 7 %

1,891

0,5

Результаты исследования показали, что через 3 месяца после закладки эксперимента наблюдалось увеличение дегидрогеназной активности в 2 раза в почве с 5 % нефтезагрязнением. В контрольном варианте с 7 % нефти она изменилась незначительно. При внесении ОМУ активность дегидрогеназы повысилась в 2,7 раза в варианте (Н-5 %) и в 2,2 раза в варианте (Н-7 %).

Наблюдалось снижение уреазной активности в почве с 5 % нефтезагрязнением, тогда как в почве с 7 % загрязнением она не изменилась. Внесение ОМУ способствовало увеличению активности уреазы.

Выводы

Таким образом, проведенные исследования показали, что внесение органоминеральных удобрений способствует повышению темпов очищения почвы с разной степенью нефтезагрязнения, наибольший результат отмечен в варианте с 5 % нефтезагрязнением, при этом активизируется почвенная микрофлора и увеличивается ферментативная активность.

Также нужно отметить, что нефтезагрязнение до 5 %, поддается очистки, с помощью агромелиоративных и агротехнических мероприятий.

Рецензенты:

Ибадуллаева С.Ж., д.б.н., профессор кафедры «Биология и география», Кызылординский государственный университет им. Коркыт Ата, г. Кызылорда;

Тохетова Л.А., д.с.-х.н., заместитель директора, ТОО «Казахский научно-исследовательский институт рисоводства им. И. Жахаева», г. Кызылорда.

Работа поступила в редакцию 27.12.2014.


Библиографическая ссылка

Идрисова Д.Т., Мухамедова Н.С., Жумадилова Ж.Ш., Абдиева К.М., Шорабаев Е.Ж., Саданов А.К. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ БИОРЕМЕДИАЦИИ ПОЧВ С РАЗНОЙ СТЕПЕНЬЮ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕНИЯ КЫЗЫЛОРДИНСКОЙ ОБЛАСТИ В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 12-8. – С. 1668-1671;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=36419 (дата обращения: 08.12.2019).

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