Введение к работе
Актуальность работы. Нефть и нефтепродукты относятся к приоритетным загрязнителям биосферы. Аварийные разливы нефти превращают почвы в техногенные пустыни. Вследствие того, что масштабы нефтяных загрязнений огромны, а процесс самоочищения нефтезагрязненных почв затягивается на 10-25 лет (Оборин и др., 1988; Пиковский, 1993), исключительную важность приобретает проблема совершенствования биотехнологии рекультивации почв. При этом, несмотря на имеющиеся достижения в этом направлении (Мурзаков и др., 1992), проблема восстановления нефтезагрязненных почв по-прежнему далека от своего окончательного решения. Поэтому совершенствование способов очистки поврежденных почв остается важной биотехнологической задачей, решение которой невозможно без познания особенностей функционирования микробных ценозов в почвах нефтезагрязненных экосистем.
Биологическая деградация нефти в окружающей среде начинается микроорганизмами-деструкторами, поэтому важно, чтобы их численность была высокой (особенно на начальном этапе восстановления экосистемы). Это не всегда возможно, поскольку микробоценоз страдает от токсического шока, вызываемого поступлением больших количеств нефти в случае разлива, и численность микроорганизмов сокращается. Внесение дополнительных количеств эффективных микроорганизмов-деструкторов (биодеструкторов) позволяет усилить и ускорить разрушение нефти. Использование нефтеокисляющих микроорганизмов для очистки почвы является не новой, но недостаточно изученной областью исследований. Вместе с тем, эта проблема представляется актуальной, особенно в связи с растущей потребностью в повышении интенсивности и эффективности процесса биологической очистки.
Цель исследований – изучить биологическую активность дерново-подзолистой почвы, загрязненной нефтью, по микробным ценозам и ферментативной активности.
Задачи исследований:
-
Определить численность основных эколого-трофических групп микроорганизмов в почве, загрязненной нефтью.
-
Изучить метаболизм микроорганизмов в исследуемой почве.
-
Выделить аборигенные бактерии-нефтедеструкторы из почвы и изучить степень деградации ими разных видов нефти.
-
Определить влияние разной степени нефтяного загрязнения на растения.
Научная новизна. Выявлены особенности состава и функционирования микробных ассоциаций нефтезагрязненных дерново-подзолистых почв Ханты-Мансийского автономного округа. В работе впервые приводятся сведения о влиянии нефтяного загрязнения на состояние стабильности микрофлоры азота и углерода.
Показана большая устойчивость к загрязнению нефтью бацилл и микроскопических грибов. Высокой толерантностью характеризуется аэробный фиксатор азота Azotobacter. Выделены микроорганизмы, характеризующиеся высокой активностью деградации нефти.
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследования расширяют сведения об изменениях состава и функционирования микроорганизмов в почвах с нефтяным загрязнением. Выявлены микроорганизмы, устойчивые к загрязнению, их можно использовать для диагностики состояния экосистем и разработки стратегии биоремедиации нефтезагрязненных почв и рационального использования микробных ценозов в биотехнологии.
Материалы диссертации используются в учебном процессе при изучении дисциплин «Микробиология», «Экология», «Охрана окружающей среды», «Почвоведение» при подготовке специалистов – агрономов и агроэкологов в сельскохозяйственных вузах Сибирского региона.
Защищаемые положения:
-
Загрязнение дерново-подзолистой почвы нефтью приводит к изменению структуры микробоценоза, снижению его биоразнообразия и физиологической активности.
-
Суммарная биологическая активность почвы и степень загрязненности ее нефтью находятся в обратной корреляционной зависимости.
-
Большую толерантность к нефтяному загрязнению проявляют сельскохозяйственные культуры по сравнению с дикорастущими.
-
Применение микроорганизмов активных деструкторов нефти способствует рациональному использованию биологических ресурсов и самоочищению дерново-подзолистой почвы.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на I Региональной научно-практической конференции «Продовольственная безопасность Среднего Приобья» (Колпашево, 2008); XIV Международной студенческой конференции «Экология России и сопредельных территорий» (Новосибирск, 2009); VII Межрегиональной конференции молодых ученых и специалистов аграрных вузов Сибирского федерального округа «Инновационный потенциал молодых ученых в развитии агропромышленного комплекса» (Новосибирск, 2009); VI Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде» (Семей, 2010); Региональной научно-практической конференции «Химия и жизнь» (Новосибирск, 2010).
Публикации результатов исследований. Материалы диссертации изложены в 12 публикациях, в том числе 1 в издании, рекомендованном ВАК («Достижения науки и техники АПК»).
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 110 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов, библиографического списка, включающего 165 наименований, в том числе 19 иностранных авторов. Работа содержит 24 таблицы, 11 рисунков.
