Закономерности трансформации состава углеводородов в нефтезагрязненных почвах о. Сахалин

Аннотация

Изучены основные типы почв северо-восточной части о. Сахалин в условиях нефтяного загрязнения (1 год и 10 лет), а также их фоновые аналоги. Выявлены закономерности трансформации углеводородов в нефтезагрязненных почвах, показана возможность запуска процессов самоочищения по результатам оценки состава нефтепродуктов. Анализ н-алканов как маркеров биодеградации нефтепродуктов показал изменение их уровня содержания и состава в зависимости от степени и возраста загрязнения ими почв, а также сорбционной способности почв. Показано, что в течение первого года запускаются механизмы самоочищения почв, приводящие к изменению состава н-алканов: легкие фракции улетучивались, алканы С16–С23 подвергаются биодеструкции. В условиях 1-летнего нефтяного загрязнения почв состав нефтяных углеводородов претерпевает значительные изменения, выражающиеся в возрастании доли н-алканов (ΣС20–25) микробиологического генезиса. Установлено увеличение содержания высокомолекулярных гомологов ΣС26–С34 по сравнению с исходным состоянием нефтезагрязненных почв и составом нефти. Результаты расчетов коэффициентов CPI, Ki и Kw демонстрируют преобразование состава н-алканов и в целом трансформации НП во времени. Величину суммы нечетных н-алканов С27, С29, С31 целесообразно применять как диагностический показатель при выборе фоновых почв на территории месторождений углеводородного сырья.

Литература

1. Гаретова Л.А., Харитонова Г.В., Имранова Е.Л. и др. Углеводороды в почвах нефтяного месторождения Тамсагбулаг (Восточная Монголия) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2024. № 3. С. 180–189. https://doi.org/10.55959/MSU0137-0944–17-2024-79-3-180-189 2. Геннадиев А.Н., Завгородняя Ю.А., Пиковский Ю.И. и др. Алканы как компоненты углеводородного состояния почв: поведение, индикационное значение // Почвоведение. 2018а. № 1. С. 37–47. https://doi.org/ 10.7868/S0032180X18010045 3. Геннадиев А.Н., Пиковский Ю.И., Смирнова М.А. Углеводородное состояние почв в ландшафтах: генезис, типизация // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2018. № 6. С. 3–9. 4. Геннадиев А.Н., Пиковский Ю.И., Ковач Р.Г. и др. Углеводородное состояние почв при разновозрастном нефтяном загрязнении // Почвоведение. 2016. № 5. С. 574–583. https://doi.org/10.7868/S0032180X16050051 5. ГОСТ Р 51858-2020. Национальный стандарт Российской Федерации. Нефть. Общие технические условия. 6. Дучко М.А., Гулая Е.В., Серебреникова О.В. и др. Распределение н-алканов, стероидов и тритерпеноидов в торфе и растениях болота Темное // Известия Томского политехнического ун-та. 2013. Т. 323, № 1. С. 40–44. 7. Ивлев А.М. Особенности генезиса и биогеохимии почв Сахалина. М., 1977. 144 с. 8. Ковалева Е.И., Трофимов С.Я., Шоба С.А. Функционирование почв в условиях нефтяного загрязнения в таежной зоне Западной Сибири // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2024. Т. 79, № 4. С 214–227. https://doi.org/10.55959/MSU0137-0944-17-2024-79-4-214-227 9. Ковалева Е.И., Демин В.В., Трофимов С.Я. Радиальная миграция нефтепродуктов в почвах о. Сахалин по материалам лабораторных лизиметрических экспериментов // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2021. № 3. С. 70–78. 10. Ковалева Е.И., Яковлев А.С., Николаенко М.Г. и др. Экологическая оценка нефтезагрязненных почв с использованием энхитреид // Почвоведение. 2017. № 3. С. 1–10. https://doi.org/10.7868/S0032180X17030078 11. Краснопеева А.А., Пузанова Т.А. Геохимический углеводородный фон в почвах южной тайги // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2012. № 3. С. 33–40. 12. Мадышева Р.К., Серебренникова О.В., Исаев В.И. и др. Состав биомаркеров и происхождение нефтей Арыскумского прогиба (Южный Казахстан) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020. Т. 331, № 7. С. 116–130. 13. Петров А.А. Углеводороды нефти. М., 1984. 264 с. 14. Пиковский Ю.И., Геннадиев А.Н., Краснопеева А.А. и др. Углеводородные геохимические поля в почвах района нефтяного промысла // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2009. № 5. С. 28–34. 15. Пиковский Ю.И., Смирнова М.А., Геннадиев А.Н. и др. Параметры нативного углеводородного состояния почв различных биоклиматических зон // Почвоведение. 2019. № 11. С. 1307–1321. https://doi.org/10.1134/S0032180X1911008X 16. ПНДФ16.1:2.2.2298. Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в почвах и донных отложениях методом ИК-спектроскопии. 17. Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И. и др. Классификация и диагностика почв России. Смоленск, 2004. 18. Цветнова О.Б., Щеглов А.И. Содержание и распределение нефтяных углеводородов в почвах геохимически сопряженных ландшафтов южной части Сахалина // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2019. № 2. С 36–43. 19. Шляхов А.Ф. Газовая хроматография в органической геохимии. М., 1984. 222 с. 20. Bray E.E., Evans E.D. Distribution of n-parafins as a clue to recognition of source beds // Geochimica CosmochimicaActa. 1961. Vol. 22. Р. 2–15. 21. Connan J., Cassou A.M. Properties of gases and petroleum liquids derived from terrestrial kerogen at various maturation levels // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1980. Vol. 44. Р. 1–23. 22. Croteau R., Kutchan T.M., Lewis N.G. Natural products (Secondary metabolites) / In: B. Buchanan, W. Gruissem, R. Jones (Eds.), Biochemistry and Molecular Biology of Plants. 2000. ASPB. P. 1250–1318. 23. Didyk B.M., Simoneit B.R.T., Pezoa L.A. et al. Urban aerosol particles of Santiago, Chile: organic content and molecular characterization // Atmos. Environ. 2000. Vol. 34. P. 1167–1179. 24. Duan Y., Ma L. Lipid geochemistry in a sediment core from Ruoergai Marsh deposit (Eastern Qinghai-Tibet Plateau, China) // Organic Geochemistry. 2001. Vol. 32. P. 1429–1442. 25. Ficken K., Li B., Swain D. et al. N-alkane proxy for the sedimentary input of submerged/floating freshwater aquatic macrophytes // Organic geochemistry. 2000. Vol. 31. P. 745–749. 26. Kovaleva E.I., Trofimov S.Ya., Zhongqi Ch. Impact of oil contamination on ecological functions of peat soils from West Siberia of Russia // J. of Environmental Quality. 2021. Vol. 50, № 1. P. 49–62. https://doi.org/10.1002/jeq2.20171 27. Lei G.L., Zhang H.C., Chang F.Q. et al. Biomarkers of modern plants and soils from Xinglong Mountain in the transitional area between the Tibetan and Loess Plateaus // Quaternary International. 2010. Vol. 218. P. 143–150. 28. Maioli O.L., Rodrigues K.C., Knoppers B.A. et al. Distribution and sources of aliphatic and polycyclic aromatic hydrocarbons in suspended particulate atter in water from two Brazilian estuarine systems // Continental Shelf Research. 2011. Vol. 31. P. 1116–1127. 29. Peters K., Moldowan J. The biomarker Guide: Interpreting molecular fossils in petroleum and ancient sediments. Prentice hall, Englewood cliffs. NJ, 1993. 363 p. 30. Peters K., Walters C., Moldowan J. The Biomarker Guide: Biomarkers and isotopes in petroleum systems and Earth history // 2nd edition, NY, 2005. Vol. 2. 31. Rao Z.G., Wu Y., Zhu Z.Y. et al. Is the maximum carbon number of long-chain n-alkanes an indicator of grassland or forest? Evidence from surface soils and modern plants. // Chinese Sci. Bull. 2011. Vol. 56, № 16. P. 1714–1719. 32. Tissot P., Welte D. Petroleum formation and occurrence. 2nd ed. Berlin, 1984. 699p.