Введение к работе
Актуальность исследования. Мазут является достаточно распространенным загрязняющим веществом. К источникам загрязнения окружающей среды мазутом относятся места его хранения, транспортировки и использования, в частности, широко распространенные котельные, работающие на мазутном топливе.
Известны многочисленные исследования влияния на свойства почвы загрязнения нефтью (Звягинцев и др., 1987; Исмаилов, 1988; Хазиев и др., 1988; Трофимов и др., 2000; Киреева и др., 2002; Пиковский и др., 2003; Колесников и др., 2007, и др.). Встречаются работы, посвященные загрязнению почв бензином, соляркой, керосином (Frankenberger et al., 1982, Татосян, Колесников, 2003), топливным маслом (Popa, 1999, 2000), продуктами окисления нефти (Киреева и др., 1998), полициклическими ароматическими углеводородами, флуораном и бенз(а)пиреном, полихлорированными бифенилами (Исмаилов, 1988; Геннадиев и др., 1990; Wilke, 1997; Wilke, Koch, 1998). А вот экологические последствия загрязнения почв мазутом практически не изучены. Недавно на кафедре экологии и природопользования ЮФУ были проведены исследовании по влиянию загрязнения мазутом на биологические свойства некоторых почв Юга России в условиях лабораторных модельных опытов (Гайворонский, Колесников, 2008). В настоящем исследовании изучены последствия загрязнения мазутом в естественных полевых условиях.
Один из крупных очагов мазутного загрязнения расположен под г.Майкоп, где в течение длительного времени сбросы из котельной конденсата с мазутом, а периодически и самого мазута привели к катастрофическому загрязнению прилегающей территории. При всем негативном воздействии на окружающую среду, загрязненный участок стал ценным полигоном для изучения последствий мазутного загрязнения почв и экосистем в естественных условиях и для отработки путей ликвидации мазутных загрязнений.
В настоящем исследовании главное внимание уделено биологическим свойствам почвы, поскольку именно они первыми реагируют на загрязнение.
Цель и задачи исследования. Цель работы — дать оценку экологического состояния загрязненных мазутом чернозема выщелоченного слитого и бурой лесной почвы по биологическим показателям.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
1.Установить закономерности воздействия загрязнения мазутом на биологические свойства чернозема слитого и бурой лесной почвы, такие как численность микроорганизмов, ферментативная активность, фитотоксичность почв, а также содержание гумуса и реакция среды.
2.Сравнить последствия загрязнения почв мазутом в лабораторном модельном опыте и в естественных полевых условиях.
3.Провести сравнительный анализ возможности и целесообразности использования различных биологических показателей в целях оценки экологического состояния почв, загрязненных мазутом.
4.Разработать и апробировать методику оценки эффективности рекультивации загрязненных мазутом почв по биологическим показателям.
Основные положения, выносимые на защиту.
1.Загрязнение мазутом чернозема слитого и бурой лесной почвы не вызывает катастрофического ухудшения их состояния: и под старой коркой мазута, и под свежим его слоем почва сохраняет достаточно высокую биологическую активность.
2.Негативные последствия загрязнения почв мазутом в большей степени проявляются в лабораторном модельном опыте, чем в естественных полевых условиях. В полевых условиях содержание в почве загрязняющего вещества является не единственным экологическим фактором, находящимся не в оптимуме, соответственно и разница в значениях биологических показателей между загрязненной и незагрязненной почвой затушевывается.
3.Для оценки экологического состояния почв, загрязненных мазутом, рекомендуется, в первую очередь, использовать такие биологические показатели как активность каталазы и дегидрогеназы, обилие бактерий рода Azotobacter, всхожесть.
4.Если до рекультивации разница значений интегрального показателя биологического состояния (ИПБС) между загрязненной и незагрязненной (фоновой) почвой составляет менее 10 %, рекультивацию проводить не целесообразно. Если разница между значениями ИПБС рекультивированной и незагрязненной почв составляет менее 10 %, значит рекультивация проведена эффективно.
Научная новизна работы. Впервые в естественных условиях установлены закономерности воздействия загрязнения мазутом на биологические и другие свойства чернозема слитого и бурой лесной почвы. Сопоставлены последствия загрязнения почв мазутом в лабораторном модельном опыте и в естественных полевых условиях. Проведен сравнительный анализ применимости различных биологических показателей в целях оценки экологического состояния почв, загрязненных мазутом. Разработана и апробирована методика оценки эффективности рекультивации загрязненных мазутом почв по биологическим показателям. Дана оценка эффективности технического и биологического этапов рекультивации почв «Майкопского полигона».
Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы при оценке воздействия на окружающую среду, мониторинге и диагностике состояния загрязненных почв, оценке риска природных и антропогенных катастроф, проведении экологической экспертизы, разработке региональных нормативов содержания мазута в почвах, рекультивации загрязненных мазутом почв и в других природоохранных и производственных мероприятиях.
Результаты исследования были использованы при научно-техническом сопровождении ликвидации мазутного загрязнения территории под г. Майкопом с разработкой технологических схем технического и биологического этапов рекультивации и оценкой эффективности рекультивации по биологическим показателям.
Материалы исследования используются в учебном процессе при преподавании экологии, почвоведения, природопользования и охраны окружающей среды, экологической экспертизы, мониторинга и биоиндикации, нормирования качества окружающей среды и в других дисциплинах Южного федерального университета.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Международной научной конференции «Экология и биология почв» (Ростов-на-Дону, 2007); Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы. Взгляд в будущее» (Абрау-Дюрсо–Ростов-на-Дону, 2008); I Всероссийской научно-практической конференции «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям» (Москва, 2008); V Всероссийском съезде общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Ростов-на-Дону, 18-23 августа 2008 г.); The Eurosoil Symposium (Austria, 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, объемом 2,2 п.л., из них 1 статья в издании, рекомендованном ВАК. Доля участия автора в публикациях составляет 50 % (1,1 п.л.).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 143 страницах печатного текста. Состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы. Содержит 22 таблицы и 11 рисунков. Список литературы включает 187 источников, из них 27 на иностранных языках.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты № 07-04-00690-а, № 07-04-10132-к, № 08-04-10080-к), Федерального агентства по науке и инновациям (грант № МД-3155.2007.4), ФЦП «Развитие сети федеральных университетов» (договора № К-07-Т-46, № К-08-Т-19), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (государственные контракты № П169 и № П1298), ООО МП «Экология» (хоздоговор № 3756).
Автор глубоко признателен за помощь в работе своему научному руководителю — заведующему кафедрой экологии и природопользования ЮФУ, д.с.-х.н., профессору С.И. Колесникову и всем сотрудникам кафедры.
Похожие диссертации на Оценка состояния загрязненных мазутом почв по биологическим показателям
