Самоочищение и восстановление плодородия почв природных и антропогенных экосистем в условиях нефтяного загрязнения

• Автор: Мифтахова, Айсылу Мансафовна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 361 с. : ил.

Оглавление

Список сокращений

Введение

ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ НА

ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ И МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ ГРИБЫ

Обзор литературы

1.1. Зависимость токсичности от характера загрязнителя

1.1.2.3ависимость от сорта растений

1.1.3. Влияние нефтяного загрязнения на ростовые

и физиологические показатели

1.1.4. Концепция фитоиндикации

1.1.5.Концепция фиторемедиации
1.2. Влияние нефти и нефтепродуктов на комплекс микромицетов
и фитотоксичность почвы
1.2.1. Разложение нефти и нефтепродуктов грибами
1.3. Ремедиация и биоремедиация почв, загрязненных нефтью и
нефтепродуктами
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ
2.1. Природные условия
2.1.1.Рельеф
2.1.2. Климат
2.1.3. Почва. Гидрология
2.1.4. Растительность
2.2. Объекты и методы исследования
2.2.1. Методы изучения действия нефти и нефтепродуктов
на растительный покров и высшие растения
2.2.2. Маршрутные исследования
2.2.3. Стационарные площадки с искусственным загрязнением почвы Микроделяночные полевые опыты
2.2.4. Микроделяночные опыты с искусственным загрязнением почвы для изучения влияния удобрений на интенсивность деструкции нефти
2.2.4.1. Рост и развитие растений овса посевного v iv на почвах, загрязненных нефтью полевые и лабораторные опыты
2.2.4.2.Влияние загрязнения выщелоченного чернозема нефтепродуктами на рост и развитие вики яровой Vii iv . лабораторные опыты
2.3. Методы изучения роли микромицетов в загрязненных нефтыо и ее продуктами почвах
2.3.1.Определение длины гиф грибного мицелия методом мембранных фильтров
2.3.2. Характеристика структуры комплекса грибов
2.4. Методы изучения фитотоксичности нефти и ее продуктов
2.4.1. Методы изучения влияния нефти и се продуктов на высшие растения
2.4.2. Определение фитотоксичности почвы
2.4.3. Определение фитотоксичности микромицетов почв 2.4.4.0пределенис фитотоксичности культуральной жидкости грибов
2.5. Определение активности микромицетов
2.5.1. Метод определения целлюлозолитической активности грибов
2.5.2. Метод определения пектолитической активности грибов 2.5.3.Определение углеводородокисляющей активности микромицетов
2.6.0пределение влияния удобрений на микроскопические грибы в
почвах, загрязненных нефтью
2.7. Статистическая обработка данных



ГЛАВА 3. ПРЯМОЕ ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ СОРНЫХ
РАСТЕНИЙ
3.1. Обследование нефтезагрязненных участков естественных и агрофитоценозов
3.1.1. Изучение растительности на стационарных площадках с искусственным загрязнением
3.2. Изучение воздействия возрастающих концентраций нефти на виды сорных растений
3.2.1. Влияние загрязнения темносерой лесной почвы различными концентрациями нефти на рост и развитие ежовника обыкновенного i i . v
3.2.2. Влияние загрязнения темносерой лесной почвы различными концентрациями нефти на рост и развитие звездчатки средней или мокрицы i i .
3.2.3. Влияние загрязнения темносерой лесной почвы различными концентрациями нефти на рост и развитие пырея ползучего ii .
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА РОСТ, РАЗВИТИЕ И ПРОДУКТИВНОСТЬ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ
4.1. Рост и развитие гречихи посевной . в условиях нефтяного загрязнения лабораторные опыты
4.2. Изучение влияния нефтяного загрязнения почвы на рост и развитие яровой пшеницы ii iv . лабораторные опыты
4.3. Рост и развитие растений овса посевного v iv на почвах, загрязненных нефтью полевые и лабораторные опыты
4.4. Влияние загрязнения темносерой лесной почвы разными


8
1
концентрациями нефти на рост и развитие ячменя двурядного ii . полевые опыты
4.5. Влияние различных концентраций нефти и нефтепродуктов на рост и развитие донника лекарственного i iii . лабораторные опыты
4.6.Влияние загрязнения выщелоченного чернозема нефтепродуктами на рост и развитие вики яровой Vii iv . лабораторные опыты
4.7. Определение фитотоксичности нефтезагрязненных почв с помощью биотестирования на проростках
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА КОМПЛЕКСЫ МИКРОСКОПИЧЕСКИХ ГРИБОВ В ПОЧВАХ
5.1.Численность грибных пропагул
5.1.1 .Длина гиф грибного мицелия
5.1.2. Биомасса мицелия
5.1.3. Видовой состав комплекса микромицетов
5.1.4. Радиальная скорость роста микромицетов
5.1.5.Влияние антропогенных факторов на фитотоксичность грибных изолятов
5.2.Углеводородусваивающая активность микромицетов
5.3. Целлюлозолитическая активность грибов
5.9. Пектинолитическая активность микромицетов
ГЛАВА 6. ВОССТАНОВЛЕНИЕ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ
ЭКОСИСТЕМ ПУТЕМ БИОРЕКУЛЬТИВАЦИИ
6.1.Роль удобрений в снижении фитотоксичности нефтезагрязненных почв
6.1.1.Влияние минеральных удобрений на урожай ячменя двурядного ii .
1
8
5
3
2
0
0
6.1.2. Влияние удобрений на урожай викоячменной смеси и се компонентов полевые опыты
6.1.3. Продуктивность овса посевного Ауепа эаЦуа на почвах, загрязненных нефтью, и при рекультивации полевые опыты
6.1.4. Влияние удобрений на микроскопические грибы нефтезагрязненных почв
6.2. Использование бакпрепарата Бациспецин для рекультивации нефтезагрязненных почв
6.2.1. Влияние биопрепарата Бациспецин на рост и развитие яровой пшеницы ТгШсигп аезбуит Ь.
6.2.2. Влияние применения бакпрепарата Бациспецин на комплексы почвенных микроскопических грибов
Заключение
Литература
Приложение
0
1
6
6

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
А асфальтит
Асв абсолютно сухой вес Б бензин
ВУС водоудерживающая способность Ггудрон
ДГФ дистиллят коксования тяжелой газойлевой фракции крекингостатка
дк дыхательный коэффициент
ДТ дизельное топливо
ИД интенсивность дыхания
КАА крахмал аммиачный агар
КМЦ карбоксиметилцеллюлоза
КО крекингостаток
КОЕ колонисобразующие единицы
ЛГК легкий газойль коксования
ММ моторное масло
МПА мясо пептонный агар
НЗП нефтезагрязненная почва
ПАВ поверхностноактивное вещество
ПАУ полициклическис ароматические углеводороды
ПВ полная влагоемкость
ТГК тяжелый газойль коксования
ТГКК тяжелый газойль каталитического крекинга
УКЕ условнокумариновые единицы
УОМ углеводородокисляющие микроорганизмы
ЭМ экстракт второй масляной фракции
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Учет значимости частоты встречаемости или обилия видов в общей структуре грибного комплекса способствует более точному определению видового разнообразия и степени сходства грибных комплексов различных местообитаний Методы почвенной . Характер структуры комплекса почвенных грибов может быть использован для биомониторинга и биоиндикации изменений, происходящих в почве при длительном применении минеральных удобрений Щербаков и др. Киреева и др. Лебедева и др. Как правило, разница в структуре комплекса микромицетов загрязненных и контрольных почв довольно значительна, и коэффициент сходства не превышает Лебедева и др. Хабибуллина, Арчегова, . На основе методов, разработанных российскими учеными МГУ им. М.В. Ломоносова, установлено четыре зоны действия токсикантов на почвенные микроорганизмы зона гомеостаза, стресса, резистентности и репрессии Гузев и др. С помощью лабораторных моделей осуществлено нормирование содержания нефти и других поллютантов в почвах разного типа, в зависимости от отклика микробного сообщества Звягинцев и др. Левин и др. Обогащение почвы нефтью в пределах до 1 3 млкг обычно оказывало лишь общее стимулирующее действие на почвенную микробиоту и не вызывало проявления какихлибо последствий. Общая биомасса микроорганизмов амилолитического микробного сообщества несколько возрастала, а его состав оставался постоянным. По мнению авторов, отдельные компоненты нефти в этом диапазоне концентраций выступают как биологические стимуляторы. При концентрациях нефти в интервале концентраций млкг она уже выступает как активный модификатор микробиологических свойств почвы. В этом диапазоне нагрузки, названной зоной стресса, происходит значительное перераспределение доминантов в составе активно функционирующего микробного сообщества. Организмы, занимающие минорные позиции в исходной почве, становятся доминирующими, и наоборот. При больших концентрациях нефти до 0 млкг можно обнаружить значительное снижение, вплоть до полного прекращения, активности сапротрофной микробиоты. Именно в этом интервале концентраций углеводороды нефти активно мстаболизируются углеводородокисляющими микроорганизмами. Этот диапазон концентраций определен как зона резистентности. Еще больший уровень загрязнения зона репрессии выделяется на том основании, что при концентрациях нефти больше 0 млкг за счет плохой аэрации и острого токсического действия загрязнителя в почве практически полностью подавляется биологическая активность. Н.А. Киреевой и др. Нефть стимулировала развитие популяций . Киреева, Галимзянова, . При исследовании почв вблизи Батумского нефтеперерабатывающего завода установлено, что в загрязненной почве увеличивалась частота встречаемости . Лебедева и др. При непродолжительном или умеренном по силе антропогенном воздействии, сообщества грибов динамически неустойчивы и чутко реагируют на изменение величины стрессорного фактора перестройками своей структуры Лебедева, . С другой стороны, по данным И. Ю. Кирцидели и др. Видимо, хорошо адаптированные к условиям хронического загрязнения грибные комплексы могут принципиально отличаться по свойствам от комплексов естественных почв. Трансформации грибных сообществ, происходящие под действием нефти, помимо количественной имеют и временную шкалу измерений Киреева и др. Маркарова, Ренжина, . Они носят характер постепенной смены видов сукцессии. Сукцессии по основным показателям численности доминирующих групп микробиоты и изменение состава нефти в почве можно разбить на три этапа Маркарова, Ренжина, . На первом этапе происходит перестройка микробоценоза и активизация группы углеводородокисляющих микроорганизмов. Разложению на этом этапе подвергаются токсичные для основной массы почвенных микроорганизмов легкие углеводороды. На втором этапе биохимических преобразований активизируются нерезистентные к нефтяному загрязнению группы микроорганизмов, происходит деструкция основной массы углеводородов нефти и промежуточных соединений, образовавшихся в результате частичной деструкции нефти, начинается деструкция гетероциклических соединений. Третий этап это продолжительное и постепенное возвращение микробного сообщества к исходному или близкому к исходному состоянию, завершение очищения почвы от нефтяных соединений.