Разработка мероприятий по оптимизации агрохимического фона при рекультивации загрязненных почв

Введение…………………………………………………………… 5
Глава 1. Обзор литературы………………………………………………... 8
1.1 Влияние нефти и нефтепрдуктов на биологические и физико-химические свойства почв…………………………………………………… 8
1.2. Влияние нефтезагрязнения на рост и развития растений…………...… 14
1.3. Супрессивность почв…………………………………………………… 20
1.4. Методы определения почвенной супрессивности…………………… 25
Глава 2. Объекты и методы исследования………………………………. 36
2.1. Объекты исследований………………………………………………… 36
2.2. Описание экспериментов……………………………………. ……….. 38
Глава 3. Результаты и обсуждения………………………………………. 41
3.1. Влияние минеральных удобрений на продуктивность растений…… 41
3.2. Влияние минеральных удобрений на содержание азота в надземной биомассе растений…………………………………………………………. 44
3.3. Влияние минеральных удобрений на содержание фосфора в надземной биомассе………………………………………………………… 46
3.4. Влияние минеральных удобрений на содержание калия в надземной биомассе растений …………………………………………………………. 48
3.5. Анализ главных компонентов…………………………………………. 53
Заключение…………………………………………………………………. 54
Выводы………………………………………………………………………. 55
Список литературы ………………………………………………………… 56

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность работы. Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами является серьезной экологической проблемой, требующей комплексного подхода для ее решения. Поллютанты попадают в окружающую среду из различных источников, возникающих в результате антропогенной деятельности. Очень часто, нефтяные углеводороды попадают в почву из-за случайных разливов в результате добычи, переработки или транспортировки нефти и продуктов ее переработки. Этот загрязнитель представляет серьезную опасность для почвенных экосистем, а также для здоровья человека.
Попадая в почву, нефтепродукты изменяют естественное экологическое равновесие, морфологические характеристики почвы и физико-химические свойства (Гилязов, 1999). В целом, нарушается устойчивость природных экосистем и появляется существенная угроза для их безопасного функционирования.
На настоящий момент активно разрабатываются технологии ремедиации нарушенных земель. Особое внимание уделяется разработке биологических методов рекультивации, безвредных для окружающей среды и особенно привлекательных из-за их невысокой стоимости и относительно простого обслуживания (Манучарова и др., 2021; Созина, Данилов, 2023; Трофимов и др., 2023).
Среди большого разнообразия механизмов можно выделить биодеградацию и фиторемедиацию. В первом случае, используется потенциал каталитической активности автохтонных микробных сообществ для биологического разложения углеводородов нефти. Фиторемедиация основана на использовании растительности и связанных с ней микроорганизмов для удаления и обезвреживания загрязняющих веществ из почвенной среды (Abdullah et al., 2020).
Данные подходы можно использовать не только сами по себе, но и в сочетании, что, как правило, приводит к повышению эффективности и ремедиации загрязненных земель. В ряде исследований отмечается значительный синергетический эффект взаимодействия микроорганизмов и растений в ризосфере, который может быть связан с увеличением адсорбционной способности корней или с повышением биодоступности питательных элементов в ризосфере для микроорганизмов (White, 2010).
Ключевым аспектом данных методов может стать использование агрохимических средств для оптимизации условий питания и развития как растений, так и автохтонных микроорганизмов в почве (Wu et al., 2020). Использование, в частности минеральных удобрений, позволяет улучшить характеристики среды обитания растения и микробиоты, стимулируя их биологическую активность и, как следствие, усиливая процессы деградации углеводородов нефти.
Цель и задачи. Целью настоящей работы являлось изучение возможностей оптимизации агрохимических свойств нефтезагрязненных почв путем применения различных форм азотных удобрений для повышения эффективности растений-ремедиантов и автохтонных микроорганизмов-нефтедеструкторов.
В задачи исследования входило:
1) определение влияния нефтезагрязнения на агрохимические свойства почвы;
2) оценка воздействия поллютанта на рост и развитие растений-ремедиантов;
3) оценка супрессивности нефтезагрязненных почвы с использованием метода биотестирования;
4) выбор показателей, наиболее эффективно отражающих процессы восстановления почвы.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1. Обзор литературы
1.1 Влияние нефти и нефтепродуктов на биологические и физико-химические свойства почв

На данный момент нефть и продукты ее переработки являются одними из самых опасных и распространенных загрязнителей окружающей среды. Вещества, входящие в его состав, представляют собой сложную смесь из различных фракций углеводородов. Многокомпонентный состав нефти и продуктов ее переработки является причиной того, что становится практически невозможно спрогнозировать последствия воздействия поллютанта на окружающую среду.
Не только сложность состава нефтепродуктов обуславливает характер поведения этого загрязнителя в почвенной экосистеме. Существует ряд внешних факторов, непосредственно не связанных с природой самого поллютанта. К этим факторам относят сложность и комплексность структуры самой экосистемы, подвергшейся воздействию загрязнителя, а также высокая изменчивость внешних факторов, влияющих на экосистему. В связи с этим, Пиковский Ю.И. (1988) отмечает, что: «... оценивать степень загрязнения и намечать пути рекультивации загрязненных почв необходимо с учетом сочетания всех этих факторов».
Ранее было отмечено, что нефтепродукты представляют собой смесь различных фракций (Kronenberg et al., 2017). Вещества, входящие в состав нефти, обладают различной степенью токсичности, по-разному взаимодействуют с компонентами экосистемы и обладают неодинаковыми скоростью и характером деструкции в почве. Соответственно, степень и характер воздействия на окружающую среду может варьироваться в широких пределах в зависимости от качественного состава и количественных соотношений компонентов смеси. Можно наблюдать эффекты синергизма и антагонизма при взаимодействии одних компонентов нефти с другими. Поэтому необходимо оценивать последствия воздействия комплекса соединений в целом, и отдельных фракций в частности.
Выделяют несколько основных фракций нефти: легкая, соединения метановых углеводородов (в том числе твердые парафины), циклические углеводороды, смолы и асфальтены и серосодержащие соединения.
Легкие фракции нефтепродуктов могут быть представлены низкомолекулярными углеводородами с числом углеродных атомов в цепи от 5 до 11, а также ароматическими и нафтеновыми соединениями. Эти соединения относятся к группе наиболее летучих и подвижных компонентов нефти. Природа этих соединений обуславливает их легкость и быстроту миграции по почвенному профилю, что приводит к значительному расширению первичного ареала загрязнения.
При попадании легкой фракции нефти в почвы наблюдается токсическое и наркотическое действие на почвенные организмы (Щемелина, 2008). Снижение численности популяции может достигать 50% от изначального количества. Так Усачевой Ю.Н. была подсчитана численность микроорганизмов на участках сфагновых болот, загрязненных нефтепродуктами. На площадках с содержанием нефти 21,3% численность составила 200 тыс. микроорганизмов на 1 грамм почвы, что в 3,6 раза меньше, чем на контроле (Усачева, 2012). Механизм такого рода изменений связан со способностью легких фракций растворять плазмалеммы и разрушать клеточные структуры. Однако, автором также отмечены изменения в составе микробного сообщества. Изменения структуры сообщества, в сторону увеличения численности организмов, резистентных к токсичным метановым и ароматическим углеводородам, выявлены также рядом других исследователей (Колесников, Казеев, 2006; Киреева и др., 2008). Активное развитие этих форм микроорганизмов представляет опасность из-за того, что продукты их жизнедеятельности высокотоксичны для растений при попадании их в прикорневую зону.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Бакаева М.Д. Комплексы микромицетов нефтезагрязненных и рекультивируемых почв: автореф. дис канд. биол. наук: 03.00.16 / Бакаева Маргарита Дмитриевна. — Уфа, 2004. —22 с.
2. Бородулина Т.С., Полонский В.И. Влияние нефтезагрязнения на физиологические характеристики растений пшеницы // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. — 2010. — № 5. — С. 50-55.
3. Бородулина Т.С., Полонский В.И. Последствие различных уровней нефтезагрязнения почвы на процессы прорастания пшеницы и салата // Вестник КрасГАУ. — 2011. — № 5. — С. 33– 38.
4. Васильконов Е.С. Особенности рекультивации нефтезагрязненных почв Западной Сибири (на примере территории Среднего Приобья): автореф. дис. ... канд. биол. наук: 03.00.16 / Васильконов Егор Сергеевич. — М., 2009. — 26 с.
5. Веселовский В.А., Вшивцев В.С. Биотестирование загрязнения среды нефтью по реакции фотосинтетического аппарата растений // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем: Сборник научных трудов. — М.: Наука, 1988. — С. 99-112.
6. Габбасова И.М., Абдрахманов Р.Ф. Изменение свойств почв и состава грунтовых вод при загрязнении нефтью и нефтепромысловыми сточными водами Башкирии // Почвоведение. — 1997. — № 11. — С. 1362-1372.
7. Гальцова А.Д. Влияние нефтезагрязнения на продуктивность ячменя и агрохимические свойства чернозема выщелоченного и темно-серой лесной почвы / Материалы Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2019». — 2019. — С. 111-112.
8. Гилязов М.Ю. Агроэкологическая характеристика нарушенных при нефтедобыче черноземов и приемы их рекультивации в условиях Закамья Татарстана: автореф. дис. … док. с/х наук: 06.01.04 / Гилязов Миннегали Юсупович. — Казань, 1999. — 43 с.

Весь текст будет доступен после покупки