Алгоритм определения безопасного для растений и микроорганизмов содержания нефтепродуктов в рекультивируемой почве

• Автор: Ахметзянова, Лейсан Габбасовна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Нефть и нефтепродукты. Фракционный состав и физико- ^ химические свойства

1.2 Воздействие нефти на свойства почв

1.3 Фитотоксичность нефтезагрязненных почв

1.4 Влияние нефтяного загрязнения на почвенное микробное сообщество

1.5 Рекультивация нефтезагрязненных почв

1.5.1 Биоаугментация

1.5.2 Биостимуляция

Глава 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Объекты исследования
2.2 Схема экспериментов
2.3 Аналитические методы
2.3.1 Суммарное содержание нефтепродуктов в почве
2.3.2 Органический углерод почвы
2.3.3 Общий азот почвы
2.3.4 Подвижные соединения фосфора и калия почвы
2.3.5 Кислотность почвы
2.3.6 Гранулометрический состав почвы
2.4 Определение фитотоксичности почвы
2.5 Методы оценки состояния почвенного микробного сообщества
2.5.1 Респираторная активность почвенного микробного ^
сообщества
2.5.2 Суммарная микробная биомасса
2.5.3 Уреазная активность почвенного микробного сообщества
2.5.4 Дегидрогеназная активность почвенного микробного
сообщества
2.5.5 Определение численности гетеротрофных ^
микроорганизмов
2.5.6 Определение численности углеводородокисляющих
микроорганизмов
2.6 Статистическая обработка результатов
Глава 3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Характеристика исходной почвы
3.2 Изменение содержания нефтепродуктов в серой лесной почве, ^ загрязненной нефтью в дозах 1, 2 и 3%
3.3 Влияние нефтяного загрязнения в дозах 1, 2 и 3% на ^ агрохимические показатели серой лесной почвы
3.4 Микробная биомасса серой лесной почвы при нефтяном ^ загрязнении в дозах 1, 2 и 3%

3.5 Численность гетеротрофных микроорганизмов серо почвы при нефтяном загрязнении в дозах 1, 2 и 3%
3.6 Респираторная активность серой лесной почвы при загрязнении в дозах 1, 2 и 3%
3.7 Дегидрогензаная активность серой лесной почвы нефтяном загрязнении в дозах 1, 2 и 3%
3.8 Уреазная активность серой лесной почвы при нефтяном загрязнении в дозах 1, 2 и 3 %
3.9 Фитотоксичность серой лесной почвы при нефтяном загрязнении в дозах 1, 2 и 3%
3.10 Изменение содержания нефтепродуктов в серой лесной ^ почве, загрязненной нефтью в дозах 10 и 15%
3.11 Влияние нефтяного загрязнения в дозах 10 и 15% на агрохимические показатели серой лесной почвы
3.12 Микробная биомасса серой лесной почвы при нефтяном „ загрязнении в дозах 10% и 15%
3.13 Численность гетеротрофных микроорганизмов серой лесной почвы при нефтяном загрязнении в дозах 10% и 15%
3.14 Респираторная активность серой лесной почвы при нефтяном загрязнении в дозах 10 и 15%
3.15 Дегидрогеназная активность серой лесной почвы при ^
нефтяном загрязнении в дозах 10 и 15% °'
3.16 Уреазная активность серой лесной почвы при нефтяном загрязнении в дозах 10 и 15%
3.17 Фитотоксичность серой лесной почвы при нефтяном загрязнении в дозах 10 и 15%
3.18 Определение безопасного содержания нефтепродуктов в серой лесной почве методом статистического анализа
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ 1хх!

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Углеводороды нефти являются широко распространенными промышленными поллютантами, поступающими в окружающую среду вследствие нефтяных разливов при добыче, транспортировке и хранении нефти. Ответная реакция экосистем на нефтяное загрязнение обусловлена совокупностью множества факторов: поликомпонентностью состава нефти, находящейся в процессе постоянного изменения, наличием в её составе токсичных веществ, гетерогенностью состава и структуры самой экосистемы, многообразием и изменчивостью внешних факторов (Звягинцев, 19896, Марфенина, 1991, Caravaca and Roldan, 2003, Яковлев с соавт., 2009).
В технологии очистки почвы от нефтяного загрязнения активно развиваются направления, использующие биологические методы. При этом основным условием биодеградации углеводородов является развитие почвенной микробной биомассы (Margesin .and Schinner, 2005, Lee et al.,
2008). Увеличение аборигенной микробной биомассы и ее активности путем внесения дополнительных питательных веществ, удобрений, аэрации и увлажнения, а также интродукция углеводородокисляющих микроорганизмов стимулирует процессы деструкции нефти (Margesin and Schinner, 2001, Namkoong et al., 2002, Maki et al., 2003, Rayner et al., 2007, Tibbett et al., 2010).
Индикатором эффективности рекультивации нефтезагрязненной почвы служит изменение состояния почвенного сообщества. В качестве индикаторов часто используют респираторную, ферментативную активность почвы, а таюке численность и биомассу микроорганизмов (Song and Bartha, 1990, Phillips et al., 2000, Кураков с соавт., 2006, Dawson et al., 2007, Киреева с соавт., 2009, Новоселова, 2009, Gandolfi et al., 2010, Tahg et al., 2010). Помимо этого многие исследователи высказываются о возможности использования фитотоксичности, оцениваемой на основании реакции
уреазы и фосфатазы, при этом с удалением от корнеобитаемой зоны содержание ксенобиотика в почве увеличивалось. Наименьшее содержание пентохлорфенола отмечалось на расстоянии 3 мм от корней (Неа et al., 2005). Аналогичные результаты получены канадскими исследователями: анализ микробного сообщества методами молекулярной биологии на основе 16S рРНК анализа показал, что высев райграса, как самостоятельно, так и совместно с люцерной, вызывает увеличение биоразнообразия почвенных бактерий в образцах, отобранных в ризосферной области, по отношению к основной массе почвы (Kirka et al., 2005). Британские авторы показали, что применение райграса позволяет за 50 дней снизить содержание дизельного топлива с 25 до 4 мг/кг (Kechavarzi et al., 2007). Использование райграса многоукосного с клевером луговым и овсяницы луговой с ежой сборной способствовало снижению содержания нефти в зависимости от типа почвы на 69-84% от первоначального и повышению продуктивности почвы (Швец, 2009).
Широко используется в качестве фитомелиоранта на нефтезагрязненной
лесной почве люцерна (Schwab et al., 2006). Отмечается быстрое уменьшение
содержания остаточных компонентов нефти, увеличение численности У ОМ,
липолитической активности (Киреева с соавт., 20046, Новоселова, Киреева,
2009). Люцерна посевная (Medicago sativa) и тростник южный (Phragmites
austi-alis) были использованы в качестве фитомелиоранта для очистки почвы
от нефтяных углеводородов (ПАУ). Через 2 года эффект от присутствия
люцерны составил 24,2%, а от тростника 30%. Большая эффективность
фитомелиорантов отмечается в течение первых 12-18 месяцев (Муратова с
соавт., 2003). Суданская трава (Sorghum sudanense) использована для
проведения фитомелиоративного этапа биорекультивации отработанной
отбеливающей земли (Силищев, 2009). Посев травы позволил за 90 суток
снизить содержание остаточных углеводородов с 3,9 г/кг до 2,8 г/кг. При
этом степень биодеградации составила 28%. В целом, согласно общим
представлениям, для фиторемедиации следует отдавать предпочтение