Влияние рекультивации на динамику растительности нефтезагрязненных почв

Влияние рекультивации на Биологические науки

динамику растительности нефтезагрязненных почв

Н. А. Иванова, Л. Е. Корчагина

Одним из негативных факторов деятельности нефтегазодобывающего комплекса на территории Нижневартовского района ХМАО-Югра являются разливы нефти [3, 6]. Существующие методы рекультивации земель часто бывают низкоэффективными, что связано со многими причинами: сочетанием факторов, лимитирующих биологическое разложение нефти в почве; неоднородностью почвенного покрова, с различающимися почвенными свойствами: водно-воздушным, окис лительно - восстановительным, температурным режимом почв и т.д [2, 4]. Изучение проблемы состояния земель и динамики растительных сообществ после рекультивации нефтезагрязненных земель позволяет выявить закономерности и условия, влияющие на их восстановление и использовать их при разработке технологий фитомеридиации.

В представленной работе изучено состояние почв и особенности растительных сообществ на нефтезагряз-ненных участках в зависимости от давности проведения рекультивационных работ.

Объектами исследования служили почвы и растительные сообщества нефтезагрязненных участков на территории Самотлорского месторождения ОАО «ТНК-Нижневартовск» после рекультивации. Исследование проводили в летний период 2008 г. Обследовано шесть участков с различной степенью нефтеза-грязнения от 0,13, 0,02, 0,87, 0,06, 0,005, 0,16 кг/м2 и сроком давности рекультивации от 2 до 10 лет.

На момент исследования определено содержание нефти, хлоридов, значение водородного показателя исследуемых почв. Содержание нефтепродуктов в образцах почв определяли методом ИК-спектрометрии (ПНД Ф 16.1:2.2.22-98), хлоридов — титриметриче-ским методом (ГОСТ 26425-85), значение водородного показателя (рН) водной вытяжки — по ГОСТ 26423-85.

На исследованных участках изучали состав, количество видов растений, состояние растительности, рассчитывали видовое разнообразие, проективное покрытие, обилие видов, степень доминирования, постоянство вида [8].

Результаты исследований о содержании нефтепродуктов, хлоридов и рН почв исследованных участков представлены в таблице 1.

После рекультивации наименьшее содержание нефтепродуктов отмечено в почвах первого и второго участков. Оно составило соответственно 0,40% и 0,99%. Третий участок, рекультивированный в 2003 г.,

отличается наиболее высоким содержанием нефтепродуктов — 11,28%, на четвертом, пятом, шестом процентное содержание нефти составило соответственно 9,20, 5,20, 3,60%.

Большинство исследуемых участков имело слабую степень загрязнения менее 10% — от 1,0% до 9,2%.

Участок третий характеризуется средней степенью загрязнения 11,28%, хотя с момента проведения рекультивационных работ прошло более 5 лет. Это возможно связано с высокой первоначальной степенью загрязнения, и с мозаичностью распределения концентраций нефти, которая зависит от различных факторов — рельефа и микрорельефа местности, плотности и влажности почвы [5]. Даже если исходный почвенный покров был однородным, в ходе технической рекультивации могут возникнуть неоднородности с различающимися свойствами. Поэтому усредненный показатель степени загрязнения является достаточно условным [2].

Содержание хлоридов в почвах исследуемых участков составляло менее 1%. Наиболее высокое процентное содержание хлоридов 0,77% отмечено на шестом участке, рекультивированном в 2006 г (табл. 1).

Засоление в значительной степени усугубляет влияние нефтяного загрязнения, показатель процентного содержания нефтепродуктов в почвах данного участка близок к средней степени нефтезагрязнения и составил 9,2%. Вероятно, дополнительное солевое загрязнение связано с разливами высокоминерализованных пластовых вод, используемых для поддержания пластового давления.

Обследованные рекультивированные участки представлены болотным типом почв с торфяным и песчаным (насыпным) типом грунта. Показатели рН водной вытяжки в исследованных образцах почвы варьировали от 3,99 (сильнокислые почвы) до 4,67—4,73 (кислые почвы) и от 5,1 (слабокислые) до 6,56—6,72 (нейтральные почвы).

Кислые и сильнокислые почвы (рН 3,99 и 4,67) характерны для пятого и шестого участков, рекультивированных сравнительно недавно в 2006 г. и 2007 г. соответственно. Это возможно связано с изменением свойств почвы под воздействием нефти. В результате заполнения порового пространства почвы нефтью происходит утяжеление ее гранулометрического состава, нарушение водно-воздушного режима вследствие вытеснения почвенного воздуха нефтью, происходит

Таблица 1. Характеристика почв исследованных участков

Номер участка Дата загрязнения, год Дата рекультивационных работ, год Содержание нефтепродуктов, % Содержание хлоридов, % рН

1 1998 1998 0,40 0,32 4,73

2 1997 2001 0,99 0,13 6,72

3 1998 2003 11,28 0,25 6,59

4 2000 2005 9,20 0,30 5,10

5 1997 2006 5,20 0,77 3,99

6 2006 2007 3,60 0,13 4,67

закупорка порового пространства, изменяются гидрофизические характеристики почвы, происходит снижение значений водонепроницаемости, влагоемкости, влаговместимости, и как следствие возникает анаэробиоз, который вызывает образование органических кислот и снижение величины рН. [1].

На изученных участках Самотлорского месторождения были представлены следующие виды сообществ: 1 — рогозовое; 2 — пушицево-крупноосоковое с участием рогоза узколистного; 3 — пушицево-осоковое; 4 - пушицево-крупноосоковое с участием рогоза узколистного; 5 — пушицево-осоковое; 6 — крупноосоковое-вахтовое.

Видовое разнообразие в сообществах болот контрольных участков колебалось от 8 до 16 видов, проективное покрытие в среднем составило 60—70%. Нефтяное загрязнение значительно сокращает численность видов в сообществе, на нефтезагрязненных участках после рекультивации количество видов варьировало от 4 до 7. Восстановление видового разнообразия идет медленно, среднее количество видов для участков с давностью рекультивации 8—10 лет составляло около 6 и не достигало контрольных вариантов.

Проективное покрытие варьировало от 30 до 65%, участки с меньшей давностью разлива имели проективное покрытие 30—40%, на рекультивированных участках давностью 8—10 лет проективное покрытие практически достигало контрольного уровня и составляло 65%.

Третий, рекультивированный в 2003 г., несмотря на давность рекультивации более 5 лет, имел проективное покрытие 45%, что может быть связано, как указывалось ранее, с первоначально высокой степенью загрязнения и мозаичностью распределения концентраций нефти.

Таким образом, проективное покрытие растительных сообществ на рекультивированных участках зависит от срока давности рекультивации, первоначальной степени загрязнения, неоднородности почвенного покрова и соответствия почвенных свойств экологическому оптимуму для высеиваемой культуры.

*,5

4

W /

~ 3 4_I_I_+__ / ^ pphonjm viginniiim I

Тур ha ¿ngutfLfolii L. Ckiex ¿cuta L.

CartJL Limosa L.

Рисунок 1. Обилие пушицы влагалищной (Eriophorum vaginatum L.), рогоза узколистного OVpha angustifolia L.), осоки острой (Carex acuta L.), осоки топяной (Carex limosa L.) на рекультивированных участках в зависимости от давности рекультивации.

Результатов по изучению обилия видов растений в зависимости давности проведения рекультивацион-ных работ выявили, что пушица влагалищная характеризуется стабильностью данного показателя. Осока острая и осока топяная встречаются менее обильно, чем пушица влагалищная, пушица многоколосковая присутствует только на одном участке, возможно это связано с тем, что эти виды растений реже используют в качестве фитомелиорантов.

Для рогоза узколистного характерно увеличение обилия вида в зависимости от давности проведения рекуль-тивационных работ. Участок представлен рогозовым сообществом с присутствием пушицы влагалищной и осоки острой. Присутствие рогоза узколистного в качестве доминантного вида отмечено на участке втором и участке четвертом. Возможно, для болотных сообществ исследуемой территории в процессе сукцессии характерна замена пушицево-осоковых сообществ на рогозовые. Основанием для данного предположения служит то, что для рогоза, обладающего высокой устойчивостью к нефтяному загрязнению, после проведения рекультивации на нефтезагрязненных участках характерно увеличение обилия вида и степени доминирования с увеличением давности рекультивации. При достижении соответствия условий окружающей среды экологическому оптимуму данного вида, рогоз постепенно вытесняет другие виды растений, и в частности те, которые применяются в ка-

—Ф— Ericphocum ^^yiiztum L.

Typhi aEüUTbfolia L. —Cirí* acuta L —**— Саття limpsaL

21ГДД 3 гада 4 гада б лет S пп 11 лет Даввостъ рйкулътпв лив в

Рисунок 2. Степень доминирования пушицы влагалищной (Eriophorum vaginatum L.), рогоза узколистного (ТурЬш angustifolia L.), осоки острой (Carex acuta L.), осоки топяной (Carex limosa L.) на рекультивированных участках в зависимости от давности рекультивации.

Изучение степени доминирования видов растений в исследуемых сообществах в зависимости от давности разлива и проведения рекультивационных работ показали, что более высокой она была у пушицы влагалищной, данный вид более устойчив к нефтяному загрязнению [7], его используют для фитомелиорации при производстве рекультивационных работ. Пушица многоколосковая присутствовала и являлась доминантным видом только на одном участке по всей видимости на этом участке она входила в состав растений используемых при фитомелиорации.

честве фитомелиорантов (рис. 1).

Биологические науки

Степень доминирования рогоза узколистного возрастает в зависимости от давности проведения ре-культивационных работ. Осока топяная на четырех участках из шести является доминирующим видом, степень доминирования снижается в зависимости от давности проведения рекультивационных работ, что вероятно связано, как было отмечено выше, с постепенным вытеснением пушицово-осоковых сообществ рогозовыми.

Осока острая присутствовала на двух участках и являлась доминантным видом, тенденция снижения степени доминирования вида в зависимости от давности рекультивации сохраняется.

Рисунок 3. Частота встречаемости пушицы влагалищной (Eriophorum vaginatum L.), рогоза узколистного (Typha angustifolia L.), осоки топяной (Carex limosa L.) на рекультивированных участках в зависимости от давности рекультивации.

При анализе динамики частоты встречаемости исследуемых видов наблюдается та же тенденция, как при изучении степени доминирования и обилия рассмотренных видов (рис. 3).

С увеличением срока давности рекультивации степень доминирования пушицы влагалищной снижается, соответственно снижается частота встречаемости и обилие данного вида. Аналогичная ситуация для рогоза узколистного, с увеличением давности рекультивации возрастает степень доминирования данного вида, происходит увеличение частоты встречаемости и обилия вида.

Таким образом, нефтяное загрязнение значительно сокращает численность видов в сообществе, на нефтезагрязненных участках после рекультивации. Количество видов варьирует от 4 до 7. Восстановление видового разнообразия идет медленно, среднее количество видов для участков с давностью рекультивации 8—10 лет составляет примерно 6 и не достигает контрольных вариантов (от 8 до 16 видов).

Проективное покрытие растительных сообществ, частота встречаемости, обилие видов на рекультивированных участках напрямую зависит от срока давности рекультивации, первоначальной степени загрязнения, неоднородности почвенного покрова и соответствия почвенных свойств растений экологическому оптимуму высеиваемой культуры.

Список использованных источников

1. Анализ возможных причин низкой эффективности рекультивации нефтезагрязненных почв: МГУ им. И.М. Ломоносова / Рук. работы С. Я. Трофимов зав. Кафедрой химии почв МГУ им. И.М. Ломоносова, д.б.н.,проф., 2005. - 55 с.: ил.

2. Вершинин, Ю. А Рекультивация нефтезагрязненных земель: Аналитический обзор / Ю. А. Вершинин. - Нижневартовск: 2005. - С.6-15, 20-22.

3. Захаров, А. И. Виды и масштабы воздействия нефтедобывающей промышленности на лесной фонд ХМАО // Леса и лесное хозяйство Западной Сибири: Выпуск 6. - Тюмень, изд-во Тюм. гос.ун-та, 1998. - С. 149-153.

4. Зубайдуллин, А. А. Основные недостатки процесса рекультивации нефтезагрязненных территорий в Среднем Приобье // Эколого-географические проблемы природопользования нефтегазовых регионов: Материалы II Международной научно-практической конференции. -Нижневартовск: Нижневарт. Гос. пед. Ин-т, 2003. - С. 82-85.

5. Лекции по рекультивации нефтезагрязненных земель в Ханты-Мансийском автономном округе / [Чижов Б.Е. и др.].- Тюмень: Изд-во Тюменского государственного университета, 2000. - С.7, 15-16,17,19,22.

6. Обзор о состоянии окружающей природной среды Ханты-мансийского автономного округа в 2002 г: Информационный бюллетень / Управление по охране окружающей природной среды ХМАО; тематич. ред. З. Р. Уразаева, Е. В. Набокова. - Ханты-Мансийск, 2003. - с. 125.: ил.

7. Сметанин, В. И. Рекультивация земель: обзор технологий // Экология и промышленность. - май 2004. - С.42-45.

8. Титов, Ю. В. Природоведение: Учебно-Методическое пособие / Ю. В. Титов, Г. Н. Гребенюк, Е. С. Овечкина - Нижневартовск: Изд-во Нижневарт. пед. института, 1998. - С. 66.

Информация об авторе

• Н. А. Иванова, к. б. н., профессор, Нижневартовский государственный гуманитарный университет, г. Нижневартовск

• Л. Е. Корчагина, аспирант, Нижневартовский государственный гуманитарный университет, г. Нижневартовск