Особенности химического состава почвогрунтов и аккумулирующая способность растений нефтезагрязненных территорий Республики Калмыкия (стр. 1 )

На правах рукописи

Даваева Цаган Дорджиевна

ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОЧВОГРУНТОВ

И АККУМУЛИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ РАСТЕНИЙ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ РЕСПУБЛИКИ КАЛМЫКИЯ

03.00.16 – экология

03.00.05 – ботаника

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Саратов 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. » и в ГОУ ВПО «Калмыцкий государственный университет»

Научные руководители:         доктор биологических наук, профессор

 

доктор биологических наук, профессор

 

Официальные оппоненты:        доктор биологических наук, профессор

  кандидат биологических наук, доцент

Ведущая организация:  Институт прикладной экологии Республики  Дагестан        

Защита состоится «24» декабря 2009 года в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.243.13 при ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. »     V учебный корпус, ауд. №61. E-mail: *****@***ru.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке им. ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. »

Автореферат  разослан «20»  ноября  2009 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. Освоение новых месторождений и строительство крупных нефтегазовых комплексов часто проводится в природных зонах, которые отличаются повышенной экологической уязвимостью к техногенным воздействиям. Во многих районах плохо изучены исходные природные процессы, свойства местных ландшафтов и закономерности их функционирования.

Одной из ведущих отраслей народного хозяйства Республики Калмыкия (РК) является нефтегазовая промышленность. Крупные месторождения углеводородного сырья в Калмыкии пока еще не открыты, эксплуатируются средние и мелкие по запасам залежи. По данным Росприроднадзора (2009) на юго-востоке РК за последние 5 лет имело место свыше 30 случаев загрязнения земель на участках нефтедобычи следующих компаний: «Калмнефть», «Калмпетрол», «Калмистерн», «Калмнедра», «Астраханьморнефтегаз». Под воздействием аккумулированных в почве нефти и нефтепродуктов (НП) происходит трансформация почвенных экосистем (Солнцева, 1998; Кувшинская, 2001; Киреева, 2003, 2009; Колесников, 2006 и др.). Изменения свойств почв и непосредственное воздействие нефти и НП приводят к угнетению или полному ингибированию роста и развития растений, почвы становятся фитотоксичными (Гайнутдинов, 1988; Ларионова, 2004; Мифтахова, 2004 и др.). Высокая чувствительность полупустынных ландшафтов юго-востока Калмыкии к техногенезу, их нестабильность и длительный срок восстановления обуславливает необходимость проведения углубленных экологических испытаний с целью оценки последствий нефтезагрязнения природных компонентов.

Цель работы – выявление особенностей химического состава почвогрунтов и растений, их аккумулирующей способности на нефтезагрязненных территориях Республики Калмыкия.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

дать экологическую оценку современного уровня загрязнения территории НП и тяжелыми металлами (ТМ); изучить изменение химических свойств почвогрунтов, загрязненных нефтью и НП;

исследовать особенности видового состава растений на нефтезагрязненной территории, выявить виды устойчивые к нефтяному загрязнению;

проанализировать особенности химического состава и аккумулирующую способность растений нефтезагрязненных территорий; оценить эффективность фитомелиорации для очистки  нефтезагрязненных почв и выявить наиболее перспективные виды-фитомелиоранты в условиях РК; выявить влияние длительности загрязнения и увлажнения почв на ее свойства.

Научная новизна работы. Впервые на территории РК осуществлен комплексный анализ почвогрунтов и растительных группировок, определены содержания ТМ в почвогрунтах и растениях в зоне влияния нефтедобывающих комплексов. Выявлены факторы, определяющие степень фитотоксичности нефтезагрязненных почв. Для практического применения предложены виды культурных и дикорастущих растений, устойчивых к нефтяному загрязнению с учетом особенностей природных условий РК.

Научно-практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы при исследовании и прогнозировании ореолов рассеяния нефтяного загрязнения на участках добычи и транспорта нефти, загрязнения почв и растений ТМ. Выявление устойчивых к нефтяному загрязнению растений может быть использовано для рекультивации почв, загрязненных нефтью и НП. Материалы исследования могут быть использованы в учебном процессе при изучении курса экологии почв и растений, экологической химии и экологической геохимии.

Апробация работы. Основные положения диссертации апробированы на научной конференции «Эколого-геохимические проблемы бассейна Каспийского моря» (Астрахань, 2003), Всероссийской конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы экологии и охраны окружающей среды» (Уфа, 2004), Международной конференции «Каспий в судьбах народов Евразии: история и перспективы сотрудничества» (Казахстан-Атырау, 2006),  Республиканской научно-практической конференции «Молодежь и наука: третье тысячелетие» (Элиста, 2006), международной научной конференции «Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов» (Элиста, 2006), Всероссийском съезде почвоведов (Ростов-на-Дону, 2008), Международной конференции «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря и водоемов внутреннего стока Евразии» (Астрахань, 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 научных работ, одна из которых в издании, рекомендованном перечнем ВАК РФ.

Декларация личного участия автора. Все исследования проведены лично автором. Анализ полученных результатов осуществлен автором самостоятельно по плану, согласованному с научными руководителями. Доля личного участия автора в подготовке и написании публикаций в соавторстве составляет 50 – 70%.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав и выводов. Она изложена на 141 стр., содержит 38 таблиц, 11 рисунков и приложение на 10 страницах. Список литературы состоит из 257 источников отечественных и зарубежных авторов.

Основные положения, выносимые на защиту.

По мере увеличения времени эксплуатации месторождений на территории нефтедобывающих комплексов РК уровень загрязнения почвогрунтов НП и ТМ возрастает. Видовой состав растительных группировок в зоне действия нефтедобывающих комплексов относительно беден и характеризуется высоким долевым участием сорных видов, устойчивых к сопутствующему загрязнению. Различные виды устойчивых к нефтяному загрязнению растений обладают в разной степени избирательной аккумулирующей способностью, что дает возможность использовать в качестве фитомелиорантов лишь некоторые из них.

Содержание работы

Глава 1. Современное состояние проблемы загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами (Обзор литературы)

В главе дана общая характеристика НП как загрязняющих веществ окружающей среды. Проанализированы данные о процессах трансформации нефти и НП в почвах, изменения морфологических, физико-химических свойств почв. Рассмотрено влияние НП на растительные организмы. Описаны формы нахождения ТМ в почвах и механизмы их поглощения, показано влияние ТМ на свойства почв и состояние растений.

Глава 2. Объекты и методы исследования

Обследование проводилось с 2001 по 2008 гг. В качестве объектов исследования были использованы образцы почвогрунтов и растений, загрязненных нефтью в естественных условиях, в модельных и полевых экспериментах. Общая площадь исследованной территории составила около 60 га. Изучено три месторождения нефти, отобрано и проанализировано более 440 образцов, в т. ч. 340 почвенных, 90 растительных, 10 водных. На месторождениях нефти сделано 28 описаний, отобрано 186 проб почв и 10 проб пластовой воды. Проведены два модельных опыта. Повторность опытов 3-х кратная.

В районе буровых площадок Улан-Хольского, Состинского и Тенгутинского месторождений нефти РК были отобраны образцы нефтезагрязненных и фоновых бурых полупустынных почв. Пробы почв и растений отбирались по общепринятым методикам (Агрохимические…, 1975; РД 39-0147098-015-90). Отбор проводился по мере удаления от источника загрязнения: устье, резервуар, дизель, шламонакопитель, факел, на обваловке и фоновых участках (500 м от месторождения). На территории месторождений были сделаны почвенные разрезы на глубину до 100 – 120 см.

Проведены модельные опыты.

1. «Определение фитотоксичности нефтязагрязненных почв». Исследования по изучению роста, развития и динамики накопления ТМ растениями проводили в полевых микроделяночных условиях на светло-каштановой почве (гумус 2,5%, рН водн. 7,3, Nобщ. 14,0 мг/100 г, P2O5 25,0 мг/100 г, К2О 32,0 мг/100 г, тип засоления сульфатно-хлоридный) с искусственным загрязнением сырой нефтью Улан-Хольского месторождения (0,5 л/м2) на площадках размером 1м2.  Контролем служили образцы почв с незагрязненных участков. Для ускорения разложения нефти одновременно вносили минеральное удобрение (N30P60K30). В качестве тест-объектов использовали ячмень обыкновенный (Hordeum vulgare L.), овес посевной (Avena fatua L.), кресс-салат (Lepidium sativum L.) и амарант запрокинутый (Amaranthus retroflexus L.). Посев проводили весной, сразу после загрязнения.

2. «Влияние длительности загрязнения и увлажнения почвы на ее свойства, степень экстракции и сорбции нефтепродуктов».  В модельном эксперименте были использованы чернозем обыкновенный, светло-каштановая и бурая полупустынная почвы, отобранные в западном, северном и юго-восточных районах РК. Измельченную пробу воздушно-сухой почвы помещали в колонку высотой 30 см и диаметром 10 см. Моделировали первичное загрязнение – аварийный пролив нефти, нанося на поверхность почвы 25 г нефти (слой высотой 10 см). Вторичное загрязнение – перераспределение нефти в почве под действием атмосферных осадков моделировали внесением в почву 50 г нефти, затем почву с нефтью перемешивали и увлажняли дистиллированной водой еженедельно. Загрязнение нефтью проводилось в течение 6 месяцев. Образцы почв для анализов отбирали через 2, 3, 6 месяцев. Контролем служила аналогичная незагрязненная почва.