BioScience Blog – Научный Биологический блог

Углеводородное загрязнение почвы, особенно алифатическими фракциями, содержание которых в нефти и нефтепродуктах может достигать 90% и более, является актуальной экологической проблемой для многих стран, включая Россию и ее нефтедобывающий регион – Татарстан. Среди биологических методов восстановления почв, загрязненных углеводородами (УВ), в последнее время особое внимание привлекают биостимуляция (внесение в почву различных мелиорантов и удобрений) и фиторемедиация (использование устойчивых растений).

Целью работы являлась сравнительная оценка использования приемов биостимуляции – внесения аммиачной селитры (0,3; 0,6 и 0,9 г N/кг) и торфа (5 вес.%), а также фиторемедиации – выращивания кукурузы – для очистки выщелоченного чернозема, загрязненного алифатическим УВ н-тридеканом (ТД). Хотя во многих исследованиях отмечены положительные эффекты использования почвенных добавок и растений, вопросы об их применимости для конкретных классов УВ и конкретных почвенных условий, а также о дозах внесения азотных удобрений остаются дискуссионными. Вегетационный опыт проводили при естественном освещении в течение 62 суток на выщелоченном черноземе (уровень загрязнения ТД 1 и 2 вес.%) после предварительного его раскисления (рНKCl возросла с 5,7 до 7,2). По данным ранее проведенных исследований в качестве потенциального фиторемедианта использовали устойчивую к УВ загрязнению культуру – кукурузу обыкновенную (Zea mays L., сорт «Катерина»). Численность деструкторов ТД определяли методом посева на агаризованную синтетическую среду. Содержание ТД в почве определяли методом газожидкостной хроматографии. В конце опыта была оценена степень самоочищения выщелоченного чернозема. Существенное стимулирование биодеградации ТД наблюдали в вариантах со всеми используемыми дозами азотного удобрения (0,3; 0,6 и 0,9 г N/кг), что согласуется с резким ростом численности деструкторов ТД (6-29 раз); более того, остаточное содержание УВ в конце опыта в незасеянной почве и под кукурузой (0,01-0,07%) было ниже уровня ПДК (<0,1%). Оптимальный эффект достигался при внесении в почву 0,6 г N/кг. Несмотря на то, что в ряде работ (Chaоneau et al., 2000; Kaimi et al., 2007) кукуруза проявляла себя на УВ загрязненных почвах как фиторемедиант, в нашем опыте отмечалось снижение степени биодеградации под ней: ингибирование наблюдалось при обоих уровнях загрязнения как на почве без добавок, так и с ними. Обнаруженный эффект, вероятнее всего, объясняется конкуренцией за биогенные элементы между микроорганизмами и растениями, наблюдавшейся в почве, загрязненной ТД. Внесение торфа во всех вариантах ингибировало биодеградацию ТД в почве: при 1 вес.% в 1,1-1,4 раза и при 2 вес.% в 1,9-2,3 раза. Проведенные нами ранее сорбционные исследования показали, что этот эффект связан со снижением биодоступности ТД вследствие его абсорбции торфом.

Таким образом, в ходе исследования влияния азотного удобрения, торфа и выращивания кукурузы на биоремедиацию выщелоченного чернозема, загрязненного ТД, выявлена эффективность использования аммиачной селитры. При внесении 0,3, 0,6 и 0,9 г N/кг существенно возрастала численность углеводородокисляющих микроорганизмов, а также значительно снижалось содержание ТД в почве, вплоть до ПДК и ниже. Кукуруза не проявила эффекта фиторемедиации, в том числе и при восстановлении азотного питания кукурузы.