К.х.н. Джигола Л.А., Шустова Н.Ю.

Астраханский государственный университет, Россия

Моделирование нефтяного загрязнения почвы

на основе биотестирования

Рекультивация земель, загрязненных нефтью и тяжелыми нефтепродуктами, предполагает снижение их содержания в почве и воде до биологически безопасных концентраций. Однако, величина этих концентраций до настоящего времени не установлена из-за сложного и непостоянного химического состава нефти и вряд ли будет установлена однозначно.

Почва, обладая свойством дисперсного гетерогенного тела, действует как хромотографическая колонка, в которой происходит послойное перераспределение компонентов нефти. Показано, что угнетение растений начинается, когда количество нефтяных углеводородов (УВ) в почве становится выше 1 кг/м² [1].

Влияние нефти и отдельных ее продуктов на почву и почвообразовательный процесс исследован недостаточно подробно. Нами было изучено влияние нефтешлама и отмытого нефтегрунта, содержащихся в почве, на фитопродуктивность тест-культуры – пшеницы. Отмывка замазученного грунта производилась моющим раствором, представляющем собой смесь водоотнимающей композиции и СПАВ [2].

При проведении лабораторных опытов «контактным методом» [3] использовались стандартные образцы почвы массой 230 г. Объектом исследования выбраны семена пшеницы. Для проведения лабораторных опытов в каждый сосуд равномерно высаживали по 20 семян. Почва в сосуде с контролем оставалась без изменений, тогда как в другие образцы почвы добавляли нефтешлам и отмытый нефтегрунт в различных соотношениях. Учёт биомассы, длины и определение фотосинтетических пигментов (ФСП) в тест-растениях проводили на 25-й день после появления всходов.

Оценка токсичного воздействия вносимого в почву нефтешлама или замазученного грунта на всхожесть семян, биомассу растений и длину корней тест-объекта пшеницы, позволяет отметить, что увеличение концентрации нефтешлама оказывает следующее влияние: длина корней незначительно уменьшается; масса корней в диапазоне от 1 г/кг до 20г/кг – увеличивается, а при большем содержании уменьшается; длина побега относительно контроля уменьшается; масса побегов увеличивается в диапазоне от 0 г/кг до 15г/кг и уменьшается от 15г/кг до 40г/кг. Таким образом, незначительное количество до 20г/кг нефтешлама стимулирует процессы роста, что связано, вероятно, с обогащением почвы углеродом и повышением активности биологической азотфиксации [4]. Анализ токсического воздействия на основе содержания фотосинтетических пигментов (ФСП) позволяет отметить, что допустимое содержание нефтешлама и отмытого нефтегрунта в почве составляет 3 г/кг и 80 г/кг соответственно.

Математическое моделирование влияния нефтешлама и отмытого нефтегрунта на показатели развития тест-объекта - это в первую очередь формализация некоторых достаточно общих понятий, способствующая качественному и количественному анализу рассматриваемых явлений.

Исследуя влияние нефтешлама и отмытого нефтегрунта на фитопродуктивность тест-объекта было выявлено, что зависимость некоторых параметров может быть описана следующими уравнениями линейной регрессии:

_251658240 (рис.1)

_251658240 (рис.2)

_251658240 (рис.3)

_251658240 (рис.4)

_251658240 (рис.5)

где: l_кор.- длина корней тест-объекта, см;

С_НП - концентрация нефтепродукта (нефтешлама), г/кг;

R² – величина достоверности аппроксимации; l

gC_{отмыт.неф.гр.} – логарифм от концентрации отмытого нефтегрунта;

m_кор.-масса корня тест-объекта, г;

l_поб.- длина побега тест-объекта, см;

C_{отмыт.неф.гр.} – концентрация отмытого нефтегрунта, г/кг;

_251658240- фитотоксический эффект от массы корня;

251659264251659264251659264251659264_251658240 - фитотоксический эффект от длины побега.

251659264251659264251659264

Используя выведенные математические зависимости, представленные на рисунках 1-5, можно прогнозировать допустимое содержание нефтеотходов в почвах при их утилизации в качестве примесей в дорожном строительстве: при производстве керамзита, тротуарных плит, отсыпки дорог, планировки территории и т.п., или, вывоз очищенного шлама на свалки в качестве строительного мусора.

Литература:

1. Никифорова Е. М., Козин КС. и др. Полициклические ароматические углеводороды в выщелоченных черноземах и серых лесных почвах природных и техногенных ландшафтов // Почвоведение. 1989. №2. С.70-78.

2. Симакова Ю.М., Шустова Н. Ю., Джигола Л.А. Использование неионогенных поверхностно-активных веществ для отмывки нефтешламов./Материалы XVI международной экологической студенческой конференции «Экология России и сопредельных территорий» / Новосибирский гос. ун-т. Новосибирск, 2011. – С.205-206.

3. ФР 1.39.2006.02264 «Методика выполнения измерений всхожести семян и длины корней проростков высших растений для определения токсичности техногенно-загрязнённых почв («контактным» методом)».

4. Калачников И.Г. Влияние нефтяного загрязнения на экологию почв и почвенных микроорганизмов // Экология и популяционная генетика микроорганизмов. Свердловск, 1987. -234 с.