Нефтезагрязнённые серобурые почвы Апшеронского полуострова и методы их биорекультивации

Нефтезагрязнённые серо-бурые почвы Апшеронского полуострова и методы их биорекультивации

А.Г. Ибрагимов, н.с., Институт почвоведения и агрохимии НАН Азербайджана

Сырая нефть и её горючие производные в процессе разведки, добычи, эксплуатации, очистки, транспортировки и хранения являются главными источниками загрязнения окружающей среды углеводородами. Азербайджан считается одной из старейших нефтедобывающих стран мира, где добыча нефти и нефтеперерабатывающая индустрия имеют более чем 160-летнюю историю. Апшеронский полуостров Азербайджана является одной из проблемных в экологическом отношении территорий мира из-за критического загрязнения почвы и воды, исходящего от высокоразвитого производства и эксплуатации нефти и газа, их очистки и транспортировки [1].

Серо-бурые почвы Апшерона, занятые под нефтепроизводством и освободившиеся из-под эксплуатации, по гранулометрическому составу — супесчаные, суглинистые и глинистые [2].

Данные почвы слабо обеспечены гумусом и питательными элементами Р, К). Содержание

гумуса не больше 1,5—2%. Тяжёлые фракции сырой нефти перекрывают аэрацию почвы, склеивают комочки почв, чем затрудняют процесс аэрации почв.

Основные диагностические показатели серобурых почв Апшеронского полуострова, на которых производились опыты (территория промыслов Сабунчи и Бинагади) представлены в таблице 1.

Цель и методика исследований. Цель исследований заключалась в изучении влияния био-

логической рекультивации на нефтезагрязнённых серо-бурых почвах Апшерона, влияние нефти на развитие растений, урожайность и накопление токсических веществ за период вегетации.

Хотя рекультивация нефтезагрязнённых почв с помощью растений является одним из распространённых и давно применяемых способов биоремидации, она до сих пор недостаточно аргументирована и экспериментально обоснована. При этом не учитывается то, что растения тесно взаимосвязаны с микроорганизмами и за счёт изменения качественного и количественного состава микрофлоры в прикорневой зоне способны влиять на процессы, протекающие в почве. Однако основными деструкторами углеводородов выступают именно микроорганизмы, хотя до сих пор не исследована численность ризосферных микроорганизмов, способных к деструкции углеводородов нефти, их роль в очищении нефтезагрязнённых земель, а также

1. Некоторые диагностические показатели серо-бурых почв Апшеронского полуострова

Показатель Почва

суглинистая супесчаная

Гранулометрический состав, < 0,01 мм 9,06 0,06

СаС03, % 4,75 4,75

Объёмный вес, г/см3 1,70 1,70

Гумус, % 1,74 1,03

pH, водн. сусп. 7,52 7,73

Азот, % 9,48 46,56

Фосфор, % 35,00 17,78

Калий, % 12,05 48,20

2. Урожайность люцерны, выращенной на суглинистой серо-бурой почве, загрязнённой сырой нефтью (2009—2011 гг.), г/сос

Вариант опытов (3-х кр. повт., объём сосудов - 10 кг) 2009 г. 2010 г 2011 г. Среднее за 3 года

свежее сухое свежее сухое свежее сухое свежее сухое

Контроль - чист. почва (ч/п) 39,82 13,30 87,89 23,97 85,58 29,46 71,10 22,24

ч/п + 0,5% нефти 30,22 8,55 83,59 23,15 80,57 24,15 64,79 18,62

ч/п + 1,0% нефти 19,01 6,10 67,73 19,94 98,27 31,32 61,67 19,12

ч/п + 1,5% нефти 07,82 2,00 16,72 5,42 54,62 15,36 26,39 7,59

ч/п + 2,0% нефти 2,17 0,55 21,07 6,70 64,55 18,00 29,26 8,42

ч/п + 2,5% нефти 0,5 0,2 8,19 3,18 18,50 5,69 9,06 3,02

ч/п + 3,0% нефти 5,40 2,24 13,88 4,93 9,64 3,59

ч/п + 3,5% нефти 5,46 2,71 21,73 7,59 13,60 5,15

ч/п + 4,0% нефти 3,54 1,12 16,50 4,46 10,02 2,79

ч/п + 4,5% нефти 2,39 0,92 20,82 6,91 11,61 3,92

ч/п + 5,0% нефти 7,17 1,90 7,17 1,90

ч/п + 5,5% нефти 3,91 0,99 3,91 0,99

ч/п + 6,0% нефти 2,92 0,75 2,92 0,75

ч/п + 7,0% нефти 5,49 1,51 5,49 1,51

ч/п + 8,0% нефти 4,23 1,17 4,23 1,17

3. Урожайность люцерны в вегетационных сосудах серо-бурых супесчаных почв (2009—2011 гг.), г/сос

Вариант опыта (3-кр. повт., объём сосудов - 10 кг) 2009 г. 2010 г 2011 г. Среднее за 3 года

свежее сухое свежее сухое свежее сухое свежее сухое

Контроль - чист. почва 48,45 17,43 131,32 30,84 24,84 9,76 68,20 19,34

ч/п + 0,5% нефти 17,68 4,95 73,18 19,75 36,41 14,73 42,42 13,14

ч/п + 1,0% нефти 0,33 0,02 18,03 7,04 35,11 15,52 17,82 7,53

ч/п + 1,5% нефти 15,75 4,59 29,59 12,47 22,67 8,53

ч/п + 2,0% нефти 3,25 1,023 7,63 1,8 5,44 1,41

ч/п + 2,5% нефти 1,27 0,56 1,54 0,42 1,41 0,49

ч/п + 3,0% нефти 3,15 1,10 14,02 4,42 8,59 2,76

ч/п + 3,5% нефти 17,63 4,33 17,63 4,33

ч/п + 4,0% нефти 8,70 2,47 8,70 2,47

ч/п + 4,5% нефти 2,83 1,10 2,83 1,10

ч/п + 5,0% нефти 7,08 2,15 7,08 2,15

ч/п + 5,5% нефти 2,05 0,57 2,05 0,57

ч/п + 6,0% нефти 0,82 0,16 0,82 0,16

ч/п + 7,0% нефти 0,88 0,24 0,88 0,24

ч/п + 8,0% нефти

влияние нефтяного загрязнения почвы на ризосферную микрофлору [3].

В 2009, 2010, 2011 гг. была проведена биологическая рекультивация нефтезагрязнённых серо-бурых почв Апшерона на территориях НГДУ в зависимости от механического состава почв. В вегетационных опытах исследовано влияние сырой нефти на урожайность люцерны сорта Апшерон. Этими почвами заполняли вегетационные сосуды ёмкостью 10 кг, предварительно смешивая с сырой нефтью в соотношении 0,5%; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 7,0; 8,0%.

Результаты исследований. В 2009 г. на суглинистой почве, загрязнённой нефтью до 2,5%, наблюдалась вегетация люцерны. Урожай сена в контроле составил 39,82 г/сос, на загрязнении 0,5% урожайность сена люцерны составила 30,22 г/сос, а в варианте 2,5% — 0,5 г/сос (табл. 2).

В 2010 г. опыты были продолжены. В вариантах, где семена люцерны не проросли, они

засевались заново, при этом в почву вносили минеральные удобрения и систематически её поливали. Если в 2009 г. вегетация люцерны отмечалась в вариантах загрязнения до 2,5%, то в 2010 г. стало возможным получить укос сена в вариантах с загрязнением до 4,5%. В контрольном варианте (суглинистая чистая почва) урожай сена составил 87,89 г/сос, в варианте с 0,5% загрязнения — 83,59 г/сос, а в варианте с загрязнением сырой нефтью до 4,5% — 2,39 г/сос.

В 2011 г. произвели посев люцерны в вариантах, где не было всходов. Только в третьем вегетационном сезоне всходы люцерны появились даже в вариантах с загрязнёнием сырой нефтью в 7 и 8%. В контрольном варианте (чистая почва) урожайность сена люцерны составила 85,58 г/сос, а в варианте с загрязнением в 7% — 5,49 г/сос, в 8% — 4,23 г/сос.

Параллельно с загрязнением серо-бурой суглинистой почвы проводились опыты и с супесчаной почвой. Процентное загрязнение сырой нефтью такое же, как и в предыдущей схеме (табл. 3).

В 2009 г. на супесчаных серо-бурых почвах, загрязнённых сырой нефтью, всходы люцерны наблюдались на участках до 1% загрязнения. В контрольном варианте урожайность люцерны составила 48,45 г/сос, в варианте с 0,5% загрязнения — 17,68 г/сос,1,0% — 0,33 г/сос.

В 2010 г. после посева, удобрения и полива всходы люцерны отмечались на участках до 3% загрязнения. В контрольном варианте урожайность люцерны составила 131,32 г/сос, в варианте с 0,5% загрязнения — 73,18 г/сос, с 3,0% - 3,15 г/сос.

В 2011 г. отмечались ростки люцерны в вариантах с загрязнением до 6 и 7%. В контрольном варианте урожайность люцерны составила 24,84 г/сос, в варианте с 0,5% — 36,41 г/сос, в варианте с 5% — 7,08 г/сос, с 6% — 0,82 г/сос, с 7% — 0,88 г/сос.

Выводы. 1. Суглинистые и супесчаные серобурые почвы Апшеронского полуострова слабо карбонатны, мало гумусны и слабо обеспечены питательными элементами (14, Р, К). В таблице 1 представлены данные по слою данных почв 0—25 см.

2. Суглинистые почвы смешивались с сырой нефтью от 0,5 до 8%, где проращивалась лю-

церна сорта Апшерон. В первый год освоения (2009 г.) ростки люцерны отмечались на почвах с загрязнением до 2,5%.

В контрольном варианте средний из трёх повторностей урожай люцерны составил 39,82 г/сос.

3. Во второй год освоения почв (2010 г.) проростки люцерны отмечались на участках с загрязнением до 4,5%. В третьем году (2011 г.) ростки люцерны наблюдались во всех вариантах почвы с загрязнением до 8%.

4. Повышение урожайности люцерны из года в год объясняется разложением углеводородов под действием солнца и регулярных поливов.

5. На супесчаных почвах всходы люцерны отмечались на вариантах до 7% загрязнения, в третий год освоения из года в год урожайность люцерны так же возрастала, как и на суглинистых почвах.

Литература

1. Морфогенетические профили почв Азербайджана / под ред. Ш.Г. Гасанова, А.П. Герайзаде. Баку: Элм, 2004. С. 185-187.

2. Али-заде В.М., Ширвани Т.С., Алирзаева Э.Г. Устойчивость растений к токсичности металлов и нефтяных углеводородов. Подходы к фиторемидации. Баку: Элм, 2011. С. 52—53.

3. Ibrahimov А. Н. Phytoremidation of the soils by oil in Absheron // Journal of Soil Science and Agrochemistry. 2011. V. 20. № 1. P. 383-384.