Вплив нафтового забруднення на перебіг змін властивостей чорнозему та його фітотоксичність
Анотація
Загальновідомим фактом є те, що забруднення ґрунту нафтою дуже сильно впливає на його родючість, ріст та розвиток культурних рослин. Незважаючи нате, що ця проблема досить добре висвітлена у науковій літературі, на сьогодні вона повністю не вирішена. Метою роботи є дослідити зміну властивостей (фізико-хімічних, агрохімічних та біологічних) чорноземних ґрунтів та його фітотоксичність за різних рівнів нафтового забруднення. Дослідження проводили впродовж 2019-2021 рр. в умовах Лівобережного Лісостепу України у польовому дрібноділянковому досліді на чорноземі опідзоленому із періодичністю спостережень за діагностичними показниками у 1 місяць, 6, 12 та 24 місяці. Визначено динаміку біодеградації нафтопродуктів для різного рівня забруднення та виявлено, що протягом перших 6 місяців загальне зниження вмісту нафтопродуктів складало майже 42 %. Встановлено закономірності процесу самоочищення досліджуваного ґрунту від нафтових вуглеводнів протягом 24 місяців, які свідчать про істотну різницю у швидкості біодеградації нафтопродуктів для різного рівня забруднення. Визначено закономірності зміни вмісту водорозчинних калію та натрію, рухомих форм фосфору та калію у чорноземі опідзоленому, що зазнав нафтового забруднення. При цьому зафіксовано певну стабілізацію фосфатно-калійного стану нафтозабрудненого ґрунту і доведено неістотність даних вмісту рухомих форм фосфору та калію у якості індикаторів моніторингу на нафтозабруднених землях. Виявлено негативний вплив нафти на проростання насіння жита та гірчиці у польових умовах, що проявлявся у скороченні польової схожості насіння на 60-80 % за найвищого рівня забруднення. Визначено зв'язок рівня забруднення ґрунту нафтою із інтенсивністю виділення СО2 забрудненим ґрунтом, який свідчить про істотне посилення емісії СО2 з ґрунту через рік після його забруднення нафтою у діапазоні концентрацій 6,4-24,6 л/м2, що є наслідком активної діяльності нафтоокислювальних мікроорганізмів та очевидно свідчить про інтенсифікацію процесів біодеградації нафти.
Завантаження
Посилання
Adamenko, YA.O., Mandryk, O.M., Znak, M.S., Lopushnyak, YA.I., Konshyna, A.O., & Horbachevs’kyy, Z.B. (2010). Basic principles of organization of the system of ecological monitoring of the environment within the territory of oil and gas fields of Bohorodchany district. Ekolohichna bezpeka ta zbalansovane resursokorystuvanny,. № 1, 5-11.
Vlasova, N.V. (2014). Changes in geochemical parameters in the technogenically altered territories of the Middle Taiga during oil and gas production. Vestnik TGU, № 19(5), 1655-1658.
Bulyhin, S.YU. (2015). Land quality as a basis for land use control. Ahroekolohichnyy zhurnal, №. 1, 36-47.
Vogt, C., & Richnow, H.H. (2014). Bioremediation via in situ microbial degradation of organic pollutants. Adv Biochem Eng Biotechnol, № 142, 123-46. DOI: https://doi.org/10.1007/10_2013_266
Xue, J.L. Yu, Y., Bai, Y., Wang, L.P., & Wu Y.N. (2015). Marine oil-degrading microorganisms and biodegradation process of petroleum hydrocarbon in marine environments: a review. Curr Microbiol, № 71, 220-228. Retrieved from https://doi.org/10.1007/s00284-015-0825-7.
Wang, X. B., Chi, C.Q., Nie, Y., Tang, Y.Q., Tan, Y.,...Wu, G. (2011). Degradation of petroleum hydrocarbons (C6–C40) and crude oil by a novel Dietzia strain. Bioresour. Technol, № 102, 7755–7761. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.06.009
Iqbal, M.Z. Khursheed, S., & Shafiq, M. (2016). Effects of motor oil pollution on soil and seedling growth of Par-kinsonia aculeata L. In Scientia Agriculturae, 13(3), 130-136. DOI: https://doi.org/10.15192/PSCP.SA.2016.13.3.130136
Guarino, C. Spada, V., & Sciarrillo, R. (2017). Assessment of three approaches of bioremediation (Natural Attenu-ation, Landfarming and Bioagumentation e Assistited Landfarming) for a petroleum hydrocarbons contaminated soil. In Chemosphere, 170, 10-16. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.11.165
Panchenko, L., Muratova. A., Dubrovskaya, E., Golubev, S., & Turkovskaya, O. (2017). Dynamics of natural revege-tation of hydrocarbon-contaminated soil and remediation potential of indigenous plant species in the steppe zone of the southern Volga Uplands. In Environmental Science and Pollution Research, 25(4), 3260-3274. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-017-0710-y
Errington, I., King, C.K., Houlahan, S., George, S.C., Michie, A., & Hose, G.C. (2018). The influence of vegetation and soil properties on springtail communities in a diesel-contaminated soil. In Science of the Total Environment, 1, 1098-1104. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.11.186
Tevvors, J.T., & Saier, M.H.Jr. (2010). The Legacy Of Oil Spills. Water, Air and Soil Pollution, 211, 1, 1-3. DOI: https://doi.org/10.1007/s11270-010-0527-5
Сruz, J.M. Loрes, P.M., Montagnolli, N., Tamada, I.S., Gsilva, N.M., & Bidoia, E.D. (2013). Phytotoxicity of soil contaminated with petroleum derivatives and biodiesel. In Ecotoxicology and Environmental Contamination, 8(1), 49-54. DOI: https://doi.org/10.5132/eec.2013.01.007
Petrov, A.M. Versioning, A.A., Karimullin, L.K., Akaikin, D.V., & Tarasov, O.Yu. (2016). Dynamics of ecological and biological characteristics of soddy-podzolic soils under long-term oil pollution. In Eurasian Soil Science, 49, 7. 784-791. DOI: https://doi.org/10.1134/S1064229316050124
Fesenko, I.M., Reshetov, I.A., & Fesenko, M.M. (2003). Assessment and control of the impact of oil and gas drilling waste on soils. Ekolohiya dovkillya ta bezpeka zhyttyediyal’nosti, 3, 36-40.
Miroshnichenko, N.N. (2008). Principles of regulation of hydrocarbon pollution of Ukrainian soils. Pochvovedeniye, 5, 614-622.
Akinwumi, I.I., Diwa, D., & Obianigwe, N. (2014). Effects of crude oil contamination on the index properties, strength and permeability of lateritic clay. In Journal of Applied Sciences and Engineering Research, 3, 4, 816 ‒ 824. DOI: https://doi.org/10.6088/ijaser.030400007
Fateyev, A.I., Miroshnichenko, N.N., Panasenko, Ye.V., & Khristenko, S.I. (2004). Changes in agrochemical and microbiological properties of oil-contaminated chernozem during the reclamation period. Agroximiya, 10, 53-60.
Balliana, A.G., Moura, B.B., Inckot, R.C., & Bona, C. (2017). Development of Canavalia ensiformis in soil contami-nated with diesel oil. In Environmental Science and Pollution Research International, 24, 1, 979-986. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-016-7674-1
Sivkov, Yu., & Nikiforov, A. (2021). Study of Oil-Contaminated Soils Phytotoxicity During Bioremediation Activi-ties. Journal of Ecological Engineering, 22(3), 67–72. Retrieved from https://doi.org/10.12911/22998993/132435
Wasen, Abdul-Ameer Ali (2019). Biodegradation and phytotoxicity of crude oil hydrocarbons in an agricultural soil. Chilean journal of agricultural research, 79(2), 266-277. DOI: https://doi.org/10.4067/S0718-5839201900020266
Marinescu, M., Toti, M., Veronica, T., Carabulea, V., Georgiana, P., & Calciu, I. (2010). Аn assessment of the ef-fects of crude oil pollution on soil properties. Annals: Food Science and Technology, 11, 1, 94-99.
Lawson, I.Yd., Nartey, E.K., Darko, D.A., Okrah, V.A., & Tsatsu, D. (2012). Microbial degradation potential of some Ghanaian soils contaminated with diesel oil. In Agriculture and Biology Journal of North America, 3, 1, 1-5. DOI: https://doi.org/10.5251/abjna.2012.3.1.1.5
Wang, Y., Jiang, F., Qianxin, L., Lyu, X., Wang, X., & Wang, G. (2013). Effects of crude oil contamination on soil physical and chemical properties in Momoge wetland of China. In Chinese Geographical Science, 23, 6, 708-715. DOI: https://doi.org/10.1007/s11769-013-0641-6
Davydova, S.L. (2006). The conversion of the oil in the biosphere. Energy, 5, 53-58.
Elimination of pollution of soils and water bodies with oil and oil products. Rules. SОU 74.200777720-034:2018. Approved By the order of PJSC "Ukrnafta" dated March 6, 2019, 34
Trofymenko, P.I., Siabruk, O.P., Borysov, F.I., Miroshnychenko, M.M., Tsapko, & YU.L., Trofymeno, N.V. (2019). The method of determining the intensity of emissions of gases from the soil (on the example of CO2). Kharkiv, Brovin.
Dadrasnia, A., & Agamuthu, P. (2013). Dynamics of diesel fuel degradation in contaminated soil using organic wastes. International Journal of Environmental Science and Technology, 10, 769-778. DOI: https://doi.org/10.1007/s13762-013-0224-1
Makadia, T.H., Adetutu, E.M., Simons, K.L., Jardine, D., Sheppard, P.J., & Ball, A.S. (2011). Re-use of remediated soils for the bioremediation of waste oil sludge. Journal of Environmental Management, 92, 866-871. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.10.059
Omotayo, A.E., Ojo, O.Y., & Amund, O.O. (2012). Crude oil degradation by microorganisms in soil composts. Re-search Journal of Microbiology, 7, 209-218. DOI: https://doi.org/10.3923/jm.2012.209.218
Gawdzik, J., & Zygadlo, M. (2010). Modelling transport of hydrocarbons in soil-water environment. Ecological Chemistry and Engineering, 17, 331-343.
Bruns, К., Dahlmann, J., & Zunkel, W. (1991). Marine petroleum hydrokarbon degrading bacteris: distribution and aktivity in the North See and Baltic See. Kieler Meeres- forsch, Kiel.
Zvyagintsev, D.G., Guzev, B.C., Levin, SV., Seletskiy, G.I., & Oborina A.A. (1989). Diagnostic signs of various levels of soil pollution with oil. Pochvovedeniye, 1, 72-78.
SylvaTraci, Y., Charles, M.,…Rowena, T. (2003). Bioremediation of petroleum-impacted soils from investigation-derived wastes. Remediation, 13, 4, 79–90.
Lapina, G.P., Chernavskaya, N.M., Litvinovskiy, M.Ye., & Sazanova, S.V. (2007). Physical and chemical character-istics of environmental pollution during man-made disasters (oil spill). Khimicheskaya i biologicheskaya bezopas-nost', 1(31), 24-32.
Shaw, L.J., & Burns, R.G. (2003). Biodegradation of organic pollutants in the rhizosphere. Advances in applied microbiology, 53, 1-47.
Panasenko, Ye.V. (2007). Influence of agro-ameliorative measures on restoration of properties and fertility of oil-contaminated chernozem. (Unpublished Doctoral dissertation.) National Scientific Center «Institute for Soil Sci-ence and Agrochemistry Research named after O.N. Sokolovsky», Kharkiv, 27.
Miroshnychenko, M.M. (2000). Influence of oil pollution on soil properties of different particle size distribution. Ahrokhimiya i gruntoznavstvo, 60, 91-96.
Adam, G., & Duncan, H.J. (1999). Effect of diesel fuel on growth of selected plant species. Environmental Geo-chemistry and Health, 21, 4, 353–357. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1006744603461
Ekundayo, E.O., Emede, T.O., & Osayande, D.I. (2001). Effects of crude oil spillage on growth and yield of maize (Zea mays L.) in soils of Midwestern Nigeria. Plant Foods for Human Nutrition, 56, 4, 313–324.
