Введение к работе
Актуальность проблемы. Нефтедобывающая промышленность составляет основу экономики России и в то же время является одной из наиболее опасных отраслей хозяйства по воздействию на окружающую природную среду (Михайлова, 2006; Геннадиев, Пиковский, 2010; Соромотин, 2010). В результате аварий, а их в 2001-2010 гг. насчитывалось от 1598 до 5480 в год, происходит загрязнение окружающей среды нефтью, а также подтоварными и сеноманскими водами, используемыми для поддержания пластового давления и обладающими агрессивными химическими свойствами (Большаник, 2003; Отчет о состоянии…, 2011). Нефтесолевое загрязнение территорий промыслов ХМАО-Югры больше чем механическая трансформация земель (Чижов, 1998; Садов, Солнцева, 2003). В литературе достаточно широко освещено влияние нефтяного и солевого загрязнения на растительность, как в полевых, так и в лабораторных условиях. Данные по совместному действию нефти и хлорида натрия практически отсутствуют. Вместе с тем нефтесолевое загрязнение таит в себе большую опасность для экосистем. Изучение механизмов и последствий влияния нефти на растительность и транслокацию в них нефтяных углеводородов важно не только для экосистем, но и для человека, поскольку растения накапливают ароматические углеводороды, в том числе мутагенные и канцерогенные.
В связи с этим, актуальным является изучение действия нефтяного и солевого загрязнения порознь и совместно как на сельскохозяйственные растения, так и на растительный покров в районах нефтедобычи, а также накопление в них опасных экотоксикантов.
Цель исследований – оценка влияния нефтяного, солевого и нефтесолевого загрязнения на морфофункциональные показатели сельскохозяйственных растений.
Задачи исследований:
-
Изучить влияние нефтяного, солевого и нефтесолевого загрязнения на лук репчатый, овес посевной, кострец безостый.
-
Сравнить исследуемые растения по чувствительности и устойчивости к данным видам загрязнения.
-
Исследовать действие нефтяного загрязнения на сельскохозяйственные растения в кратковременных и хронических опытах и накопление ими нефтяных углеводородов.
-
Оценить фитотоксичность почв территории ХМАО с разной давностью нефтесолевого загрязнения и рекультивации методом биотестирования.
-
Установить пороговые и подпороговые концентрации нефти в торфяной почве по показателям фитотоксичности, транслокации, генотоксичности.
Научная новизна работы. Впервые на торфяных почвах изучено влияние на растения (Allium cepa, Avena sativа, Bromopsis inirmus) раздельно и совместно нефти и хлорида натрия. Показана различная чувствительность и устойчивость растений к данным типам загрязнения.
Установлены пороги транслокации и токсического действия нефти на сельскохозяйственные растения и растительность на территории нефтедобычи.
С помощью биотестирования оценена токсичность нефтезагрязненных почв с территории ХМАО разной давности загрязнения и рекультивации.
Практическое значение работы. Данные по фитотоксичности, генотоксичности, транслокации нефти и биотестированию вошли в отчет по НИР «Разработка и апробация нормативов предельно допустимого уровня нефти в почвах органогенного и минерального типов для территории ХМАО-Югры» (Тюмень, 2009). Госконтракт № 84.7.2/4/2 с Департаментом охраны окружающей среды и экологической безопасности ХМАО.
Материалы диссертации используются в лекциях и практических занятиях по курсу «Экологическая токсикология» для студентов отделения «Водные биоресурсы и аквакультура» Института биотехнологии и ветеринарной медицины Тюменской государственной сельскохозяйственной академии.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Нефтяное, солевое и нефтесолевое загрязнение торфяной почвы вызывает нарушение роста и развития, хромосомные перестройки и гибель клеток в меристеме корней сельскохозяйственных растений и инициирует неспецифический физиолого-биохимический ответ.
-
Растения обладают разной чувствительностью и устойчивостью по отношению к изучаемым видам загрязнения.
-
Нефтяные углеводороды накапливаются в опасных для человека и животных концентрациях сельскохозяйственными и дикорастущими растениями.
-
Почвы, подвергшиеся нефтесолевому загрязнению разных лет давности, сохраняют токсичность длительное время (более 25 лет) даже после рекультивации и вызывают трансформацию растительного покрова.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной академической конференции «Состояние, тенденции и проблемы развития нефтегазового потенциала Западной Сибири» (Тюмень, 2008); Международной научно-практической конференции «Пути повышения эффективности сельскохозяйственного производства в Сибирском регионе» (Тюмень, 2009); I конференции молодых ученых NACEE «Вопросы аквакультуры» (Тюмень, 2009); VI Всероссийской научно-практической конференции Тобольск-научный (Тобольск, 2009); Всероссийском конкурсе (2 и 3 тур) на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых ВУЗов Министерства сх РФ (Троицк, 2010; Краснодар, 2010); Всероссийской конференции «Отражение био-гео-антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове» (Томск, 2010); Конференции молодых ученых «Научно-техническое творчество молодежи – агропромышленному комплексу Урала и Сибири» (Тюмень, 2010); Международной конференции «Окружающая среда и менеджмент природных ресурсов» (Тюмень, 2010); Международной научно-практической конференции «Экологическая безопасность и сбалансированное природопользование в АПК» (Киев, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 4 работы в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Материал изложен на 193 страницах машинописного текста. Состоит из введения, 6 глав, выводов. Содержит 31 таблицу, 57 рисунков и 7 приложений. Список литературы включает 277 источников, в том числе 53 иностранных авторов.
Личный вклад. Исследование влияния нефтяного, солевого, нефтесолевого загрязнения на 3 вида растений и биотестирование почв с территории ХМАО выполнены автором в 2008-2011 гг. самостоятельно. Вегетационные опыты и определение транслокации углеводородов в растения проведено совместно с сотрудниками Уфимского НИИ медицины труда и экологии человека, обследование нефтезагрязненных почв в районах нефтедобычи ХМАО-Югры и отбор проб проводилось совместно с сотрудниками Сибирской ЛОС, чему посвящены совместные публикации.
Автор выражает глубокую благодарность родителям, супругу и сотрудникам кафедры водных биоресурсов и гидроэкологии ТГСХА за помощь и поддержку, сотрудникам УфНИИМТиЭЧ к.м.н. Дубининой О.Н., к.б.н. Юсуповой З.Р., Хуснутдиновой Н.Ю., сотрудникам Сибирской ЛОС д.б.н. Чижову Б.Е., Черкашиной М.В., а также с.н.с. ФГУП «Госрыбцентр» А.И. Коваленко и к.ф.-м.н. ТюмГУ А.А. Кудрявцеву за консультации при выполнении химических анализов.
Особую признательность и благодарность выражаю моему научному руководителю к.б.н. Людмиле Владимировне Михайловой за постоянную помощь, терпение и чуткость, проявленные при выполнении, обсуждении и написании диссертации и за весь период работы на кафедре.
