Экологические аспекты трансформации ферментного пула почвы при нефтяном загрязнении и рекультивации (стр. 7 )

Таким образом, внесение в нефтезагрязненную почву углеводородокисляющих микроорганизмов в составе препарата Бациспецин способствовало повышению биологической активности серой лесной почвы и песчаного иллювиально-железисто-гумусового подзола, ускорению разложения углеводородов.

10.4.Фитомелиорация нефтезагрязненных почв

Перспективным методом восстановления плодородия антропогенно за­грязненных почв является их фитомелиорация (Меаghег, 2000; Кгаmег, Сhагdonnеs, 2001). Посев лю­церны в полевом опыте на нефтезагрязненной серой лесной почве способствовал увеличению липолитической активности, которая стабилизировалась и со­хранялась на высоком уровне в течение двух лет, независимо от дозы нефти (табл.16).

Таблица 16

Активность липазы и содержание остаточных компонентов нефти в серой лесной нефтезагрязненной почве и при рекультивации (полевой опыт)

Варианты опыта	Активность липазы, мл 0,05 N КОН	Остаточная нефть, г/100г почвы
1	2	3	4	2	3	4
Контроль (К)	9,68	10,11	9,76	10,76	-	-	-
К+Фитомелиорант	9,83	11,93	11,03	14,16	-	-	-
Первоначальная концентрация нефти 5,67 г/100г почвы
НЗП	8,29	11,25	11,89	12,89	4,75	4,12	0,65
НЗП+Фитомелиорант	-	12,67	13,10	14,51	3,89	3,32	следы
Первоначальная концентрация нефти 7,32 г/100г почвы
НЗП	7,92	10,10	12,34	13,45	6,31	5,23	1,82
НЗП+Фитомелиорант	-	10,31	12,74	15,22	5,18	4,29	0,51
Первоначальная концентрация нефти 9,65г/100г почвы
НЗП	7,22	10,38	11,43	13,25	8,45	7,43	2,63
НЗП+Фитомелиорант	-	11,67	13,45	16,21	7,11	6,13	1,02
Первоначальная концентрация нефти 10,11 г/100г почвы
НЗП	6,38	8,31	7,98	10,55	9,11	8,34	3,42
НЗП+Фитомелиорант	-	10,02	12,95	16,44	8,99	7,32	1,12

Примечание: НЗП - нефтезагрязненная почва; 1 - через 3 сут.; 2 - через 6 мес.; 3 - через 12 мес.; 4- через 24 месяца.

Такие же закономерности выявлены и в лаборатор­ных условиях. Под посевами люцерны более интенсивно уменьшалось содержание остаточных компонентов нефти в почве (табл.16), увеличивалась численность УОМ. Между активностью липазы и содержанием остаточной нефти в рекультивируемой почве обнаружена обратная связь (г = (- 0,85)-(-0,98); p≤0,05), а между активностью липазы и численностью УОМ - пря­мая коррелятивная зависимость (г = 0,82-0,96; p≤0,05). Ускорение деструкции нефти при ис­пользовании фитомелиоранта способствовало накоплению в почве продуктов деградации, что в свою очередь повышало липолитическую активность почв.

Таким образом, фитомелиорант - люцерна повышал активность липазы серой лесной почвы и ускорял деструкцию углеводородов.

В заключении приведены схемы участия пула ферментов в обмене азот-, фосфор-, серусодержащих органических веществ, в углеводном обмене; характера влияния нефти на активность изученных ферментов.

Выводы

1. Почва аккумулирует и трансформирует нефтяные углеводороды. Загрязнение почв нефтью ведет к трансформации ее ферментного пула, изменению характера ферментативных реакций, физико-химических свойств почвы, ингибирующему или активизирующему влиянию компонентов нефти на ферменты. Ферментный пул в нефтезагрязненной почве трансформирует в подвижное состояние труднодоступные соединения и разрушает поступающие в почву ингредиенты, особенно органические. Активность ферментного пула тесно связана с численностью микроорганизмов. Нефтяное загрязнение приводит к увеличению содержания органического уг­лерода, расширяет соотношение С : N, уменьша­ет выход поглощенных оснований, содержа­ние нитратного азота, увеличивает долю аммиачной формы азо­та, подвижного фосфора, меняет реакцию почвенной среды. Степень изменения зависит от типа загрязняющей нефти и ее свойств.

2. Загрязнение почв нефтью влияет на пул ферментов, формирующих азотный режим почвы: активизируется действие уреазы и гидроксиламинредуктаз, ингибируется действие протеазы, аспарагиназы, глутаминазы, нитрат - и нитритредуктазы. Высокие дозы сырой нефти и товарной отличаются по своему воздействию на уреазную активность в силу различного химического состава. Сырая нефть увеличивает активность уреазы и повышает содержание аммиачной формы азота в почве. Товарная нефть через два года ингибирует. Это позволяет использовать активность уреазы, нитрат- , нитритредуктазы в качестве диагностических показателей загрязненности почв нефтью.

3. Нефть ингибирует активность ферментов, участвующих в углеводном обмене, следствием чего является замедление процессов распада растительных остатков, изменение трансформации органических соединений. Прослеживается четкая зависимость активности карбогидраз от степени загрязнения почвы нефтью. Характер этих изменений зависит от состава нефти, ее химических и физических свойств, от естественной буферности почв. Сырая и товарная нефть ингибируют активность инвертазы. Со временем вследствие трансформации углеводородов в почве меняется характер их воздействия на ферментативную активность. Наиболее токсичной для ферментов группы карбогидраз из продуктов разложения углеводородов является салициловая кислота.

4. Поступление нефти в почву ведет к инактива­ции фосфогидролаз, уменьшению содержания подвижных фосфатов, что ухудшает передвижение фосфора в пищевых цепях, фосфорное питание растений и обеспеченность их доступны­ми формами соединений фосфора.

5. Низкие дозы нефти сти­мулируют активность изученных ферментов серного обмена, высокие - подавляют. При моделировании нефтяное загрязнение приводит к сниже­нию активности арилсульфатазы, сульфидоксидазы и активизирует сульфатредуктазу, сульфитоксидазу и сульфитредуктазу, в естественных условиях с увеличением дозы нефти снижается активность сульфитоксидазы, сульфитредуктазы, цистеиндегидрогеназы, повышается активность сульфатредуктазы. Отмечается активация арил­сульфатазы, цистеиндегидрогеназы и сульфидоксидазы при низких концентрациях поллютанта. С увеличением срока воздействия активность ферментов в загряз­ненной почве приближается к контрольному ва­рианту. Наряду с ингибирующим действием нефти на активность основных ферментов серного обмена наблюдается увеличение численности тионовых и сульфатвосстанавливающих бактерий, что предотвращает потери серы в почве. В нефтезагрязенных почвах интенсивнее идут процессы, направленные на восстановление сульфитов и сульфатов по сравнению с окислением соединений серы. Это может привести к уменьшению содержания сульфатной формы серы, используемой для питания растениями, и накоплению восстановленных соединений.

6. Активность пероксидазы и полифенолоксидазы выше в выщелоченном черноземе в начальный период после загрязнения, а в серой лесной почве она нарастает постепенно. В обоих типах почв низкие дозы нефти стимулируют пероксидазу и полифенолоксидазу, высокие - ингибируют. Из нефтепродуктов наиболее токсичное действие оказывал ДГФ, содержащий в своем составе ароматические углеводороды. Менее доступен ферментативному окислению асфальтит. Нефтяное загрязнение повышает активность аскорбатоксидазы пропорционально концентрации загрязнителя, и ее можно использовать в качестве одного из показателей загрязненности почв нефтью.

В темно-серой лесной почве при загрязнении товарной нефтью и нефтепродуктами окислительно-восстановительные реакции с участием каталазы и дегидрогеназ протекают интенсивнее, чем в серой лес­ной. Нефтяное загрязнение снижает активность оксидоредуктаз. Сырая нефть в течение длительного времени уменьшает активность каталазы, не влияя существенно на дегидрогеназную активность. Через десять лет после загрязнения окислительно-восстановительные реак­ции в почве интенсифицируются. Изменение активности ферментов зависит как от состава, так и от дозы загрязнителя. Первоначально ингибирующее действие на активность каталазы и дегидрогена­зы оказывает ЛГК, по истечении трех месяцев - ЭМ + Г и ЭМ, а через год все фракции ингибируют актив­ность дегидрогеназы, для каталазы менее токсич­ным был ЛГК в низких концентрациях.

7. Активность липазы в нефтезагрязненной серой лесной почве возрастает, со временем стабилизируется и сохраняется длительное время на достаточно высоком уровне. Интенсивный липолиз коррелирует с увеличением чис­ленности УОМ и с уменьшением содержания остаточных компонентов нефти в почве.

8. Парафиновые и циклопарафиновые углеводороды активизируют, а ароматические углеводороды ингибируют активность уреазы, амилазы, инвертазы, ксиланазы, целлюлазы, фосфатазы, каталазы, дегидрогеназы.

9. Приемы биорекультивации, направленные на стимуляцию аборигенной углеводородокисляющей микробиоты (внесение минеральных, органических удобрений и их сочетания), внесение активного ила, углеводородокисляющих микроорганизмов в виде бакпрепарата Бациспецин и использование люцерны в качестве фитомелиоранта, значительно повышают биологическую активность почв, ускоряют процессы биоразложения нефтяных углеводородов, снижают их токсичность, нормализуют ферментативную активность и в более короткие сроки ведут к восстановлению почв до исходного состояния.

Список основных трудов, опубликованных по теме диссертации

Монографии, брошюры и учебные пособия:

1.  Структурно-функциональная трансформация биогеоценоза при нефтяном загрязнении и пути его восстановления. Уфа, РИО БашГУ, 20с.

2.  , , , , Жданова рекультивация нефтезагрязненных почв. Москва, , 2001. 40с.

3.  , , Практикум по почвоведению: Учебное пособие. Уфа: РиО БашГУ, 20с.

4.  , , Биологическая активность почв: Руководство к практическим занятиям. Уфа: РиЦ БашГУ, 20с.

Статьи в журналах, рекомендуемых ВАК для публикаций основных результатов докторской диссертации

5. , , , Кузяхметов нефтяного загрязнения на некоторые компоненты агроэкосистемы // Агрохимия№2. - С.56-61.

6. Хазиев. Ф. Х., , Киреева нефтепродуктов на биологическую активность почв // Научн. докл. высш. шк. Биол. науки№ 10. - С.93-99.

7. , И., Хазиев активного ила для рекультивации почв, загрязненных нефтью // Почвоведение№ 11. - С..

8 , , Хазиев азотного обмена в нефтезагрязненных почвах // Известия АН. Сер. биолС.755-759.

9. , , Хазиев активность нефтезагрязненных почв // Почвоведение№6. - С.723-725.

10. , , Хазиев карбогидраз в нефтезагрязненных почвах // Почвоведение№12. - С..

11. , И., Ямалетдинова оксидоредуктаз в нефтезагрязненных и рекультивируемых почвах // Агрохимия№4. - С.53-60.

12. , И., Ямалетдинова критерии самоочищения почвы от нефти // Экология и промышленность России
№ 12. - С.34-35.

13. , , И., Хазиев серного обмена в нефтезагрязненных почвах // Почвоведение№4. - С.474-480.

14. , , Онегова каталазы и дегидрогеназы в почвах, загрязненных нефтью и нефтепродуктами // Агрохимия№8. - С.64-72.

15. , , Снижение фитотоксичности нефтезагрязненной серой лесной почвы при биорекультивации //Агрохимия№2.- С.50-55.

16. , , А, Влияние загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами на активность липазы // Почвоведение№ 8. - С..

17. Использование ферментативной активности для мониторинга биоремедиации нефтезагрязненных почв // Вестник Оренбургского государственного университета№75. - С.246-247.

18. , , , Маркарова степени загрязненности почв нефтью по показателям ферментативной активности // Вестник Оренбургского государственного университета№75. - С.432-434.

Патенты

19. Патент РФ №2 МКИ В 09 с 1/10. Способ рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами /, , И. Заявл. 15.06.93. Опубл. 20.04.97 Бюлл. №11.

Внедрения

20. И. Восстановление плодородия почв. Внедрение. - Информационный листок. ЦНТИ. .

Статьи, материалы, тезисы

21. , Киреева деструкции нефти в черноземах микроорганизмами: Тез. докл. «Роль черноземов Башкирии в решении продовольственной программы». - Уфа, 1983. - С.56-57.

22. И., Киреева нефтяного загрязнения на биологические свойства почв: Тез. докл. научн. конф. БФ АН СССР. – Уфа, 1983. – С.127.

23. , Киреева ферментов фосфорного обмена в эродированных почвах: Сб. научн. тр. «Эрозия почв Южного Приуралья». - Уфа. Изд-во БФАН, 1984. - С.103-110.

24. И. Влияние нефтяного загрязнения на активность почвенных ферментов под посевами проса и овса: Тез. докл. науч. конф. «Вклад ботаников Башкирии в осуществление продовольственной программы». - Уфа, 1984. - С.30.

25. , , Киреева способы стимуляции самоочищения почв от нефтепродуктов: Тез. докл. «Вопросы ограничения циркуляции загрязняющих веществ в объектах окружающей среды». – Уфа, 1984. - С.23-25.

26. И., Киреева некоторых приемов повышения биологической активности нефтезагрязненных почв: Тез. докл. научн. конф. «Изучение, охрана и рациональное использование природных ресурсов». БФ АН СССР. – Уфа, 1985. С.83.

27. И., Киреева биохимических и микробиологических параметров нефтезагрязненных почв: Тез. докл. VII делегатского съезда ВОП. – Ташкент, 1985. - Ч.2. - С.188.

28. , , , Шамратова критерии оценки почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами // Актуальные вопросы гигиены окружающей среды в связи с интенсивным развитием нефтяной и газовой промышленности. – Уфа, 1985. - С. 99-100.

29. , , Хазиев микроорганизмов в самоочищении нефтезагрязненных почв: Тез. докл. VII делегатского съезда микробиологического общества. - Алма-Ата, 1985. - Т.6. - С.83.

30. , Хазиев биохимических свойств почв при загрязнении нефтью и трансформация нефти в почвенной экосистеме: Тез. докл. Всес. совещания «Мониторинг нефти и нефтепродуктов в окружающей среде». – Уфа, 1985.- С. 66-69.

31. , , , , Сайфуллина влияния нефтяного загрязнения на некоторые компоненты агробиоценозов: Тез. конф. «Региональные проблемы экологии». Казань, 1985. - Ч.1. - С.44-46.

32. , Киреева нефтезагрязненных серых лесных почв: Сб. статей «Повышение плодородия почв в условиях интенсивной системы земледелия». - Уфа. БФ АН СССР, 1986. - С.146-152.

33. , Киреева процессы и урожайность сельскохозяйственных культур в нефтезагрязненных почвах: Материалы Всес. конф. «Микробиологические процессы в почвах и урожайность сельскохозяйственных культур». - Вильнюс, 1986. - С.360.

34. , Скрининг микроорганизмов, устойчивых к действию нефти: Тез. докл. конф. «Скрининг в системе интенсификации научных исследований». – Уфа, 1986. - С. 49-50.

35. , , Сайфуллина почвенного микробоценоза при воздействии нефти и нефтепродуктов: Тез. докл. «Проблемы изучения, охраны и рационального использования природных ресурсов Башкирии». – Уфа, 1987. - С. 157-158.

36. , , Анализ действия нефти на культуру овса и рекультивация загрязненных нефтью земель: Тез. докл. «Актуальные вопросы охраны окружающей среды». – Тамбов, 1987. - С.37-38.

37. , Хазиев свойств серой лесной нефтезагрязненной почвы и пути восстановления ее плодородия: Тез. докл. V Уральского совещания «Проблемы рекультивации нарушенных земель». 14-18 ноября 1988г. - Свердловск, 1988. - С. 139-140.

38. , , и др. Восстановление и повышение плодородия техногенно нарушенных земель. - Комплексная программа повышения плодородия почв Башкирской АССР на 1гг. – Уфа, 1989. - С.139-150.

39. И., Киреева различных нефтепродуктов на биологическую активность карбонатного чернозема: Тез. докл. VIII Всесоюзного съезда почвоведов. – Новосибирск, 1989. - Т.2. - С.337.

40. И., Влияние навоза на урожайность ячменя в почве, загрязненной нефтью: Тез. докл. « Экологические проблемы агропромышленного комплекса Башкирской АССР». - Уфа, 1989. - С.55.

41. Влияние нефтяного загрязнения на свойства серых лесных почв Предуралья и пути восстановления их плодородия : Автореф. дис….канд. биол. наук. - Воронеж, 19с.

42. , Ускорение биодеструкции нефтяных загрязнений при рекультивации почв: Межвуз. сб. научн. статей « Актуальные вопросы биотехнологии». - Уфа. БашГУ, 1990. - С. 36-44.

43. , , , , Андресон биологического метода для очистки и рекультивации нефтегазозагрязненных почв // Защита от коррозии и охрана окружающей среды№2. - С.16-18.

44. Использование активного ила для ускорения биодеструкции нефти в почве: Тез. докл. I Всесоюз. науч. конф. «Биология почв антропогенных ландшафтов».15-17 октября 1991г. – Днепропетровск. Изд-во: ДГУ, 1995. - С.57.

45. , , , Хазиев бактериального препарата для рекультивации нефтезагрязненных почв: Межвуз. научн. сб. «Вопросы биотехнологии». - Уфа. Изд-во: БашГУ, 1995. - С.9-14.

46. , И. Изучение интенсивности процессов самоочищения нефтезагрязненных почв: Тез. докл. «Актуальные вопросы экологии Республики Башкортостан». - Уфа, 1995. - С. 37-38.

47. , И. Сравнительное изучение биодеградации нефти в естественных и лабораторных условиях // Итоги исследований биологического факультета Башкирского государственного университета за 1994г. - Уфа, 1995. - С.95-96.

48. , И. Особенности микробоценоза серой лесной почвы, загрязненной нефтяными фракциями // Итоги исследований биологического факультета Башкирского государственного университета за 1994г. - Уфа, 1995. - С.96-97.

49. , И. Некоторые приемы рекультивации нефтезагрязненной серой лесной почвы: Сб. статей науч. конф. по науч.-технич. программам Госком вуза России. - Уфа. БашГУ, 1996. - С.195-196.

50. , Киреева условий рекультивации нефтезагрязненных почв в лабораторных условиях // Итоги науч. исследований биологического факультета Башкирского госуниверситета за 1995 год. - Уфа. БашГУ, 1996. - С.11-12.

51. , Влияние нефтепродуктов на биологическую активность серой лесной почвы: Тез. докл. II съезда общества почвоведов. - С.- Петербург, 1996. - Кн. 1. - С.261.

52. Kireeva N. A., Novoselova E. I., Khaziev F. X. Use of active sludge for reclamation of oil – polluted soils // Eurasian Soil Sci. – 1996. – V.29. N11. – P..

53. , , Кузяхметов сельскохозяйственных культур на нефтезагрязненных и рекультивируемых почвах: Межвуз. сб. научн. тр. «Экологические проблемы Республики Башкортостан». - Уфа: БГПИ, 1997. - С.293-299.

54. Kireeva N. A., Novoselova E. I., Khaziev F. X. The phosphohydrolase activity of the oil – polluted soils // Eurasian Soil Sci. – 1997. – V.30. №6. – P.639-641.

55. , , Хазиев свойств серой лесной почвы при загрязнении нефтью и в процессе рекультивации // Башкирский экологический вестник№ 3. - С. 3-7.

56. Kireeva N. A., Novoselova E. I., Khaziev F. X. Carbohydrase activity in oil – contaminated soils // Eurasian Soil Sci. – 1998. – V.31. №12. – P..

57. , , Комплексная система показателей биологической активности почв для индикации токсичности нефтяных загрязнений // Башкирский экологический вестник№2(9). - С.26-30.

58. , , Использование ферментативной активности для биоиндикации нефтезагрязненных и рекультивируемых почв: Тез. докл. Всеросс. науч.-практ. конф. «Актуальные вопросы мониторинга экосистем антропогенно-нарушенных территорий». – Ульяновск, 2000. - С.51-53.

59. , , ,Онегова ферментативной активности для диагностики антропогенной трансформации почв: Матер. междунар. конфер. «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем». 8-12 октября 2001г. - Иркутск, 2001. - С.156.

60. , , Ямалетдинова состояния почв, загрязненных нефтью, по показателям ферментативной активности: Тез. докл. XI Межд. симпозиума по биоиндикаторам «Современные проблемы биоиндикации и биомониторинга». - Сыктывкар, 2001. - С.77-78.

61. , , , Онегова рекультивация нефтезагрязненных почв: Матерiали Першоi науковоi конференцii «Вiдновлення порушених природных екосистем». - Донецьк, 2002. - С.191-193.

62. Kireeva N. A., Yamaletdinova G. F., Novoselova E. I., Khaziev F. X. Sulfur - metabolizing enzymes in oil - contaminated soils // Eurasian Soil Sci. – 2002. – V.35. №4. – P.421-427.

63. , И. Загрязненной почве поможет ил // Табигат. Экологический журнал№ 4-5. - С.21.

64. Kireeva N. A., Vodopyanov V. V., Tarasenko E. M.,Onegova T. S., Novoselova E. I. Assesment of toxicity of oil-contaminated soil by microbial activity indexes // Modern problems of bioindication and biomonitoring. Proceeding of the XI International symposium of bioindicators. - Syktyvkar, 2003. - P. 182-188.

65. , И., Валиуллина липазной активности для биомониторинга деградации нефти и нефтепродуктов в почве: Матер. IV съезда Докучаевского общества почвоведов «Почвы – национальное достояние России». 9-13 августа 2004г. - Новосибирск: Наука-Центр, 2004. - С.630.

66. Биодиагностика и мониторинг состояния загрязненных нефтью почв: Матер. междун. конф. « Экология и биология почв». – Ростов - на - Дону, 2004. - С.201.

67. , , Онегова почв, загрязненных нефтью, внесением органических отходов: Материалы третьего съезда общества биотехнологов России. 25-27 октября 2005г. - Москва, 2005. - С.185-186.

68. , , Онегова разложения нефти в почве при внесении органических отходов: Матер. межд. конф. «Проблемы биодеструкции техногенных загрязнений окружающей среды». - Саратов, 2005. - С. 75-76.

69. Kireeva N. A., Tarasenko E. M., Shamaeva A. A. and Novoselova E. I. Effect of Oil and Oil Products on Lipase Activity in Gray Forest Soil // Eurasian Soil ScienceV.39. № 8. - Р. 905-910.

70. И., Киреева состояния нефтезагрязненных почв по активности аскорбатоксидазы: Тез конф. «Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования». - Астрахань, 2007. С.

71. , Киреева состояния нефтезагрязненных почв по активности окислительно-восстановительных ферментов: Матер. Междун. научн. конф. «Биологическая рекультивация и мониторинг нарушенных земель». 4 – 8 июня 2007г. - Екатеринбург, 2007. - С. 536-543.

72. , Тарасенко активность как индикатор эффективности рекультивации нефтезагрязненных почв: Матер. VI Междун. заочной научн. конф. «Экология и биология почв». окт. 2007г. - Ростов - на - Дону, 2007. - С.