Экология/6. Экологический мониторинг

Горшкова О.В.1, Троц Н.М. 2

1 аспирант, ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия», начальник группы ОАО «ВолгоНИИгипрозем».

2кандидат биологических наук, доцент кафедры «Химия и защита растений» ФБГОУ ВПО «Самарская сельскохозяйственная академия».

 

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННОЙ ПОЧВЫ (НА ПРИМЕРЕ АЛАКАЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ НЕФТИ  КИНЕЛЬ-ЧЕРКАССКОГО РАЙОНА САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ)

 

Среди техногенных факторов наиболее сильное влияние на природные компоненты оказывает нефтяная промышленность[1].

Основными причинами большого количества и объемов разливов нефти и нефтепродуктов можно назвать:

- изношенность основных фондов;

- неоперативное реагирование на аварии и происшествия и последующая не слаженность действий при локализации и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов;

- недостаточность, а порой и полное отсутствие сил и средств, необходимых для предупреждения разливов нефти и нефтепродуктов, своевременного реагирования на них, локализации и ликвидации последствий [3].

При очень слабой степени загрязнения почвы (до 1%) нефть является активатором восстановительных процессов, при слабой (1-3%) – заметно снижение продуктивности растений, а некоторых, чувствительных, даже гибель. Концентрация нефти более 5% оказывает ингибирующее влияние на живые организмы почвы [4].

Кинель-Черкасский район Самарской области характеризуется интенсивным развитием нефтедобывающего комплекса, в связи, с чем почвенный покров района испытывает значительную техногенную нагрузку. Развитие нефтедобычи в Кинель-Черкасском районе приурочено к 40-м годам прошлого столетия. Алакаевское месторождение было открыто в 1950 г [2].

Цель исследования  – разработать рекомендации по рекультивации нефтезагрязненной почвы сельскохозяйственных угодий Алакаевского месторождения Кинель-Черкасского района Самарской области.

Задачи исследования:

1) Провести морфологического обследования нефтезагрязненной почвы

2) Определить основные агрохимические характеристики почвы загрязненной нефтью и нефтепродуктами.

3) Выявить загрязнение высокоминерализованными (пластовыми) водами.

4) Определить степени загрязнения почв нефтепродуктами.

Материалы и методы исследований. Исследования проводились в 2012-2013 гг. в Кинель-Черкасском районе Самарской области. По геоморфологическому районированию области территория месторождения находится в южной части Лесостепи Высокого Заволжья, которая характеризуется возвышенным волнисто-равнинным рельефом с глубоко врезанными долинами рек. По природно-сельскохозяйственному районированию земельного фонда страны описываемая территория относится к  Предуральской провинции лесостепной зоны [5,6].

Климат территории исследования континентальный, находится в третьем агроклиматическом районе, который характеризуется пониженным увлажнением [5,6].

Участок обследования представлен землями сельскохозяйственного назначения, угодья – пашня.

В качестве фоновых данных были взяты сведения полученные институтом «ВолгоНИИгипрозем» в 2002 г. [5].

На нефтезагрязненном участке площадью 1,0 га, было отобрано точечным методом 70 почвенных  образцов. По створу потока нефти были заложены разрезы в почвенном профиле. 

В отобранных почвенных образцах определяли: содержание гумуса по Тюрину; рН солевой вытяжки;  подвижного фосфора и обменного калия в нейтральных почвах по Чирикову, в карбонатных почвах по Мачигину; водно-растворимых солей, нефтепродуктов.

Результаты исследований. Результаты проведенных морфологических исследований участка показали: окраска горизонтов почвы стала более темной, укрупнились структурные отдельности, по граням которых появилась маслянистая пленка, почвенный профиль приобрел уплотненное сложение, произошли процессы битумизации и нарушилась структура почвы.

В результате фронтального просачивания нефти почвенная толща оказалась пропитана  на 0,3 м. В более глубокие горизонты нефть  проникла уже по ходам корней, трещинам и другим ослабленным зонам.

Значительным трансформациям оказались подвержены и показатели химического состояния почв.

По результатам проведенных агрохимических анализов (табл. 1)  содержание гумуса на нефтезагрязненном участке уменьшилось на 1,05%, произошло усиление щелочности почвы, в 1,76 раза увеличилась обеспеченность подвижным фосфором и в 0,58 раза уменьшилась обеспеченность обменным калием. Повышенные концентрации фосфора в почве блокирует поступление в растения калия, железа, цинка, меди и других важнейших элементов питания.

По результатам анализа водной вытяжки (наличие катионов Ca2+ , Mg2+, Na+ и анионов CО32-, HCO3-, Cl-, SO42-), для всех почвенных образцов по соотношению катионов и анионов имеет место хлоридный тип засоления на почве – Cl-:SO42-.= 0,1:0,045=2,22>1 [7],  степень засоления определена как средняя, величина плотного остатка – 0,35% [8]. Накопления в почве солей (чаще всего хлоридов и сульфатов натрия) приводит к  образованию солонцеватых и солончаковатых почв. Повышение концентрации солей в почве делает невозможным рост растений.

Таблица 1 Агрохимические характеристики нефтезагрязненного участка почвы

Образец почвы, см

Гумус, %

рН водный

Подвижный фосфор, мг/кг

Обменный калий, мг/кг

Нефтепродукты, мг/кг

0-30

5,25

8,09

213

51

18130

30-60

4,49

8,02

-*

-*

13630

Фон [5]

6,3

7,4

121,0

87,0

1000**

Примечание: * – не определено; ** – для нефтепродуктов указано ПДК [8].

В исследуемых образцах содержание нефтепродуктов превышает ПДК  для горизонта 0-30см в 18 раз, для горизонта – 30-60см в 13,6 раза. Такое высокое содержание нефтепродуктов приведет к  подавлению роста и развития растений и почвенной биоты.

Выводы:

1) На исследуемом нефтезагрязненном участке произошли значительные морфологические изменения почвы, которые исключают использование ее в качестве сельскохозяйственных угодий.

2) Усилилась щелочная реакция среды почвы, на 1,05% снизилось содержание гумуса, увеличилась обеспеченность подвижным фосфором в 1,76 раза и уменьшилась обеспеченность обменным калием в 0,58 раза.

3) На участке разлива выявлен хлоридный тип засоления средней степени, что указывает на содержание в нефти пластовых (высокоминеральзованных) вод.

4) Содержание нефтепродуктов в верхнем пахотном горизонте, в сравнении с нижележащими слоями превышено в 1,33 раз, и в среднем значении превышает ПДК в 15,88 раза.

Рекомендации. Для возвращения нефтезагрязненной территории в сельскохозяйственное производство необходимо проведение специализированных мероприятий по рекультивации нефтезагрязненной территории:

1) Для перехвата загрязненных нефтью и пластовыми водами внутрипочвенных вод, необходимо в первоочередном порядке устройство противофильтрационного зуба. При этом параллельно замку со стороны участка копается приямок, который соединяется с дренажной канавой. Назначение дренажной канавы – перехват поверхностного стока и дренируемых вод с загрязненного участка с последующей откачкой  и утилизацией загрязненных стоков на полигон.

2) Неблагоприятные физические и биологические свойства засоленных пластовыми водами почв могут быть устранены только на основе комплексной мелиорации, включающей химические приемы, которые направлены на изменение состава поглощенных катионов путем замещения обменного натрия ионом кальция и удаления естественной промывкой легкорастворимых солей.

3) Проведение агротехнических мероприятия (вспашка, культивация, дискование) для стимулирования процессов самоочищения почвы.

4) Для рекультивации почв загрязненных нефтепродуктами рекомендуется посев культур, корневая система которых имеет многочисленные придаточные корни, что позволяет развивать большую поверхность соприкосновения с почвой. Благодаря образованию придаточных корней растения могут произрастать на слабоаэрируемых почвах, а также в местах, где может происходить деформация ее поверхности, нередко сопровождающаяся обрывом корней. Кроме того, при рекультивации засоленных почв рекомендован посев бобовых культур, аккумулирующих в своих корнях кальций. После запахивания этих растений и разложения корней кальций освобождается и вытесняет натрий из почвенного поглощающего комплекса.

5) Осуществление ежегодного (как минимум 3 года) мониторинга рекультивированных земель.

Литература:

1. Хазиев Ф. К. Экология почв Башкортостана – Уфа : АН РБ, Гилем, 2012. – 312 с.

2. Великое дело по имени нефть. Очерк о предприятиях нефтяной компании ЮКОС [Электронный ресурс]. – Воронеж, 1997. – URL: http://www.museum-rogwu.ru/PDF/00332.pdf (дата обращения: 12.08.2013).

3. Шабанова, Е. Е. Рекультивация почв, загрязненных нефтью // Седьмые Вавиловские чтения. Глобализация и проблемы национальной безопасности России в XXI веке. – Йошкар-Ола : МарГТУ, 2003. – С. 227-228.

4. Технический отчет по почвенному обследованию земель с целью создания государственного учета показателей состояния плодородия земель сельскохозяйственного назначения в ЗАО «Отрада» Кинель-Черкасского района Самарской области. – Куйбышев: ОАО «ВолгоНИИгипрозем», 2002. – 65 с.

5. Природно-хозяйственная характеристика и мероприятия по использованию и улучшению пастбищ совхоза «Отрадненский» Кинель-Черкасского района Куйбышевской области. – Куйбышев: ОАО «ВолгоНИИгипрозем», 1982. – 67 с.

6. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения / под ред. Л. М. Державина, Д. С. Булгакова – М. : ФГНУ «Росинформагротех», 2003. – 240 с.

7. Воробьева, Л. А. Химический анализ почв. Вопросы и ответы / Л. А. Воробьева, Д. В. Ладонин, О. В. Лопухина. – М., 2012. – 186 с.

8. Порядок определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами: утв. Роскомземом 10 ноября 1993 г. и Минприроды РФ 18 ноября 1993 г. [Электронный ресурс]. – URL:  http://www.stroyplan.ru/docs.php? showitem=10804 (дата обращения: 12.08.2013).