Особенности трансформации углеводородов в почвах сухой степи в условиях нефтезагрязнения

Аннотация

Изучены закономерности преобразования н-алканов как биомаркеров, позволяющих судить о трансформации нефтепродуктов (НП) в нефтезагрязненных почвах каштанового ряда (Ставропольский край) в динамике. Выявлены закономерности преобразования углеводородов в нефтезагрязненных почвах, показана возможность запуска процессов самоочищения по результатам оценки состава НП. В составе исходной нефти доминировали среднемолекулярные н-алканы. Особенностью углеводородного состояния почв земельных участков, выделенных как фоновые, является отсутствие высокомолекулярных н-алканов (тяжелых фракций) и присутствие жидких, входящих в состав керосиновой фракции. Это свидетельствует о существующем региональном фоне по содержанию нефтепродуктов в почвах. Гомологические ряды н-алканов свежезагрязненных нефтью образцов почв включали соединения с числом атомов углерода от С11 до С40, в составе которых выделяются маркеры органического вещества гидробионтного генезиса ∑С15, С17, С19, маркеры органического вещества бактериального генезиса ∑С20–С25 и маркеры терригенного органического вещества ∑С27, С29, С31. Нормальные алканы с длиной углеродной цепочки С20–С25 и С26–С40 представлены почти в равных долях с небольшим преобладанием последних. Показано, что уже через четыре месяца с момента поступления сырой нефти в почвы фиксируются результаты самоочищения почв, приводящие к изменению состава н-алканов. Биодеградация н-алканов в почвах подтверждалась увеличением углерода микробной биомассы в нефтезагрязненных почвах по отношению к фоновым аналогам. Характер распределения четных и нечетных гомологов н-алканов, величину суммы нечетных н-алканов (ΣС27, С29, С31) целесообразно оценивать наряду с общим содержанием НП при выборе фоновых аналогов почв.

Литература

1.    Анохина Н.А., Дёмин В.В., Завгородняя Ю.А. Состав н-алканов и н-метил-кетонов в почвах парковой зоны Москвы // Почвоведение. 2018. № 6. С. 683–692. DOI: 10.7868/S0032180X18060047
2.    Геннадиев А.Н., Завгородняя Ю.А., Пиковский Ю.И. и др. Алканы как компоненты углеводородного состояния почв: поведение, индикационное значение // Почвоведение. 2018. № 1. С. 37–47. https://doi.org/10.31857/S0032180X22060156
3.    ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава.
4.    ГОСТ 26213-2021 Почвы. Методы определения органического вещества.
5.    ГОСТ 26423-85 Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки.
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.    Исмаилов Н.М., Гасымова А.С. Самоочищающая способность почв от нефти и нефтепродуктов в зависимости от структуры углеводородов // Аридные экосистемы. 2016. Т. 22, № 4(69). С. 73–80.
8.    Егоров В.В., Фридланд В.М., Иванова Е.Н. и др. Классификация и диагностика почв СССР. М., 1977. 221 с.
9.    Ковалева Е.И., Трофимов С.Я., Шоба С.А. О выборе индикационных показателей для экологического нормирования нефтепродуктов в каштановых почвах // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2023. Т. 78, № 2. С. 94–105. https://doi.org/10.55959/MSU0137-0944-17-2023-78-2-94-105
10.    Кураков А.В., Ильинский В.В., Котелевцев С.В. и др. Биоиндикация и реабилитация экосистем при нефтяных загрязнениях. М., 2006. 336 с.
11.    Петров А.А. Углеводороды нефти. М., 1984. 264 с.
12.    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
13.    ПНДФ16.1:2.2.2298. Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в почвах и донных отложениях методом ИК-спектроскопии.
14.    Розенцвет О.А. Липидный состав растений как показатель их адаптивных возможностей к различным экологическим условиям^ Автореф. дис. … д-ра биол. наук. Тольятти, 2006. 38 с.
15.    Шляхов А.Ф. Газовая хроматография в органической геохимии. М., 1984. 222 с.
16.    Эрих В.Н., Расина М.Г., Рудин М.Г. Химия и технология нефти и газа: Учеб. для техникумов. – 3-е изд., перераб. Л., 1985. 408 с.
17.    Anderson J.P.E., Domsch K.N. A physiological method for quantitative measurement of microbial biomass in soil // Soil Biol. Biochem. 1978. № 10. Р. 215–221. https://doi.org/10.1016/0038-0717(78)90099-8
18.    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. https://doi.org/10.1016/S0146-6380(01)00105-X
19.    Eglinton G., Hamilton R.J. Leaf epicuticular waxes // Science. 1967. 156(3780). Р. 1322–1335.
20.    Eglinton G., Logan G.A. Molecular preservation // Phill. Trans. Roy. Soc. London B333, 1991. P. 315–328.
21.    Harayama S., Kasai Y., Hara A. Microbial communities in oil contaminated seawater // Curr. Opin. Biotechnol. 2004. Vol. 15, № 3. P. 205–214. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2004.04.002
22.    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. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2009.12.009
23.    Minai-Tehrani D., Herfatmanesh A., Azari-Dehkordi F., Minuoi S. Effect of salinity on biodegradation of aliphatic fractions of crude oil in soil // Pakistan J. Biol. Sci. 2006. V. 9(8). P.1531–1535. https://doi.org/10.3923/pjbs.2006.1531.1535
24.    Odoemena C.S.I., Odoemena S.O. Influence of salinity and fungal prevalence on bioremediation of crude oil polluted soil // Global Journal of Environmental Sciences. 2011. Vol. 10, № 1–2. Р. 23–28.
25.    Peters K., Moldowan J. The biomarker Guide: Interpreting molecular fossils in petroleum and ancient sediments, Prentice Hall, Englewood cliffs. NJ, 1993. 363 p.
26.    Peters K., Walters C., Moldowan J. The Biomarker Guide: Biomarkers and isotopes in petroleum systems and Earth history Vol. 2. 2nd edition, Cambridge university press, NY, 2005. 1132 р. https://doi.org/10.1017/S0016756806212056
27.    Piasentier E., Bovolenta S., Malossini F. The n-alkane concentrations in buds and leaves of browsed broadleaf trees // The Journal of Agricultural Science. 2000. Vol. 135(3). P. 311–320. https://doi.org/10.1017/S0021859699008230
28.    Raeid M.M. Abed, Assad Al-Thukair, Dirk de Beer. Bacterial diversity of a cyanobacterial mat degrading petroleum compounds at elevated salinities and temperatures // FEMS Microbiology Ecology. August 2006. Vol. 57, Iss. 2. P. 290–301. https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.2006.00113.x
29.    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. https://doi.org/10.1007/s11434-011-4418-y
30.    Wu T., Xie W.J., Yi Y.L. et al. Surface activity of salt-tolerant Serratia spp. and crude oil biodegradation in saline soil // Plant soil environ. 2012. № 58(9). Р. 412–416. https://doi.org/10.17221/217/2012-PSE
31.    IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports № 106. FAO, Rome, 2015.
32.    Zech M., Krause T., Meszner S. et al. Incorrect when uncorrected: Reconstructing vegetation history using n-alkane biomarkers in loess-paleosol sequences–A case study from the Saxonian loess region, Germany // Quaternary Int. 2013. Vol. 296. P. 108–116. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2012.01.023