Микробиологическая и
ферментативная оценка нефтезагрязненных участков биоценозов Нижневартовского
района
Зубайдулин А.А. ,
Фахрутдинов А.И.
Состояние микрофлоры загрязненных биоценозов и
протекание процессов ее жизнедеятельности являются важными показателями выбора
направления способов восстановления с учетом биологических особенностей
территорий.
В летний период 2001 года на территории
Нижневартовского района проводились исследования по определению влияния
нефтяного загрязнения на состояние различных биоценозов. Целью ставилось
оценить процесс самоочищения ряда биоценозов и эффективность применения
технологий биорекультивации нарушенных территорий Ватин-ского и Самотлорского
месторождений путем определения микробиологической и ферментативной активности
почв.
Две трети обследованных участков размещалась на
верховых олиготрофных болотах, а треть - на облесенных суходолах. Все они в
свое время подверглись интенсивному нефтезагрязнению, не ниже средней степени
(20-40 весовых % нефти в 20 сантиметровом слое почвы), а в основном сильной
степени (более 40 %). По срокам загрязнения отобранные участки делились на
свежие разливы (до 5 лет), давние (от 5 до 10 лет), старые (от 10 до 15 лет),
очень старые (от 15 до 20 лет) и старейшие (более 20 лет). Большинство участков
ранее не подвергались каким-либо рекультивационным мероприятиям и сохранялись
до момента обследований в естественном, нетронутом состоянии. Часть
обследованных участков была рекультивирована.
На всех обследованных участках закладывались пробные
площадки, в том числе контрольные на незагрязненных территориях, на которых
проводилось изучение растительного покрова и почвенных беспозвоночных, а также
определение микробиологической и ферментативной активности почв.
Загрязненные участки болотных биоценозов
характеризуются незначительным изменением общего количества микроорганизмов по
отношению к контрольным участкам. Отмечено изменение численности отдельных
групп микроорганизмов, увеличивается количество гетеротрофных бактерий,
способных активно развиваться на углеводородах нефти. Бактериальная микрофлора
представлена в основном родами Pseudomonas и Acinetobacter, среди почвенных
микроскопических грибов главенствуют рода Aspergillus и Fusarium. На более
старых загрязнениях (20 лет и более) выравнивается активность грибной
микрофлоры, приближаясь к контрольным значениям, при этом, к выше названным
группам присоединяют представители рода Мисог. Ферментативная активность
характеризуется резким угнетением, в особенности на участках со сроком
загрязнения 4-5 лет, с последующим возрастанием, превышая значение с
контрольных участков. Наиболее четко это прослеживается на примере каталазы и
инвертазы, демонстрирующих возрастание процессов окисления остаточных
нефтеуглеводородов.
Суходольные участки биоценозов в большинстве
характеризуются песчаным гранулометрическим составом, что накладывает особый
отпечаток на течение реакции населения почвы на нефтезагрязнение. Общая
численность микроорганизмов на участках с загрязнением 10-20-летней давности
гораздо выше, чем на контрольных участках. Видовой состав широкий, до 7-12
активных углеводородоокисляющих представителей микроорганизмов Pseudomonas sp.u
Rhodococcus sp., около 105 клеток на гр. почвы. При этом резко активизируется
не только бактериальная микрофлора, способная включать в энергетические
процессы любые углеводороды нефти, но и грибы, и актиномицеты. Рода
Aspergillus. Fusarium, Mucor находятся в соотношении 7:3:1. Это обуславливается
более активным процессом выноса продуктов метаболизма, что в меньшей степени
изменяет кислотность среды. Ферментативная активность более высокая на участках
3-5-летним загрязнением. Более старые участки характеризуются уменьшением
каталазной активности, что указывает на меньшую скорость окислительных
процессов в почве. Это вызвано, очевидно, сложностью разложения парафинов и
циклических форм нефтепродуктов, преобладающих на участках со старым (20-25
лет) загрязнением.
На всех рекультивируемых участках нарушенных
территорий прослеживается увеличение общего количества микрофлоры по отношению
к нерекультивированным, однако, концентрация бактерий отмечается лишь верхних
участках профиля загрязнения. Численность почвенных грибов гораздо ниже
контрольных значений, что является следствием изменения кислотности среды
обитания, и приближающейся к слабокислой (рН 6,0-6,5), смещенной при внесении
раскислителей. Биохимическая активность рекультивированных участков не позволяет
отметить ускорения процесса разложения нефти, так как она ниже по отношению,
как к контрольным, так и невостанавливаемым участкам. Это вызвано выносом, при
помощи культиватора и фрезы, нижних слоев почвы, которые сформированы в
анаэробных условиях и содержат специфическую микрофлору и насыщены токсинами.
Основной причиной низких результатов рекультивации
является недостаточная аэрация нефтяной корки, благодаря высокому уровню
грунтовой воды и недостаточной разрыхленностью горизонта загрязнения.
Видовой и численной состав ризосферной микрофлоры
резко изменяется в сторону уменьшения количества бактерий, использующих
различные формы азота. При этом общая численность микроорганизмов, по отношению
к контролю, изменяется незначительно. Не отмечены изменения микрофлоры
ризосферы и у аборигенных растений, использованных для фиторекультавации.
Ферментативная активность увеличивается, очевидно, благодаря увеличению аэрации
прикорневой зоны растений и привнесением в зону посадки благоприятных для
развития корневой системы микроорганизмов.
Таким образом, загрязнения нефтью изменяет
численность отдельных групп микроорганизмов за счет угнетения одних и
стимулирования других, что отражается на равновесии в почвенном биоценозе.
Ферментативная активность почвы повышается параллельно с возрастом загрязнения,
благодаря уменьшению токсичности остаточной нефти по мере снижения ее
концентрации за счет выноса из почвы и разложения.
Однако процесс естественного восстановления
биоценозов, в часности исходных фитоценозов, на загрязненных нефтью землях
очень длителен. Это вызывает необходимость разработки более эффективных приемов
рекультивации, в том числе фиторекультивации, и их применения на каждом участки
не разово, а в течение нескольких лет, до снижения концентрации остаточных нефтеуглеводородов
и продуктов их разложения до фоновых значений.
Главным направлением восстановительных работ является
повышение биогенности почв и грунтов на загрязненных территориях с обязательной
стимуляцией деятельности нефтеразлагающей микрофлоры. Важным аспектом в
рекультивации нефтезагрязненных земель Среднего Приобья является обязательное
проведение на предварительном этапе работ контролируемого дренирования
нарушенных участков болот и использование на этапе фиторекультивации
аборигенных видов растительности.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.ecoportal.ru