ISSN 0137-0944
En Ru
ISSN 0137-0944
Реакция высших растений на уровень нефтезагрязнения почв в вегетационном опыте

Реакция высших растений на уровень нефтезагрязнения почв в вегетационном опыте

Аннотация

На территории России площади нефтезагрязнененных почв составляют десятки тысяч гектар. Однако до настоящего времени отсутствуют единые подходы к оценке состояния загрязненных почв и нормированию содержания нефти и нефтепродуктов в почвах. Отклик растений в вегетационном опыте может дать важные результаты нормирования содержания нефтепродуктов в почвах земель сельскохозяйственного назначения. В работе дается оценка реакции высших растений как маркера направленности и интенсивности биологических процессов в почвах в вегетационном опыте в условиях нефтезагрязнения для обоснования нормативов допустимого остаточного содержания нефтепродуктов (ДОСНП) в почвах земель сельскохозяйственного назначения. Исследованы состав и свойства черноземов выщелоченных (Чв), южных (Чю) и типичных (Чт), используемых в вегетационном опыте, который проводился спустя месяц после внесения сырой серосодержащей нефти в почвы. В эксперименте оценено влияние разных доз нефти на биопродуктивность пшеницы и гороха. Пшеница по показателю сухой биомассы проявила большую чувствительность к загрязнению нефтью, содержащей преимущественно средние и тяжелые фракции, нежели горох. При нормировании содержания нефти в черноземах применена нелинейная модель регрессии, описываемая логистической кривой. Величина норматива качества, установленная по биомассе пшеницы, равна 0,9; 0,4; 1,0 г·кг-1 для Чв (содержание гумуса ~ 9,8%, легкосуглинистого состава); Чю (содержание гумуса ~ 7,6%, тяжелосуглинистого состава); Чт (содержание гумуса ~ 12,8%, среднесуглинистого состава) соответственно. ДОСНП, принимаемое как 30% изменения функционирования почв, что соответствует уровню риска наступления ее деградации, оцененному по параметру плодородия почв — сухой биомассы пшеницы, составляет для Чт 1,2 г·кг-1; Чю — 0,5 г·кг-1; Чв — 1,1 г·кг-1

Литература

1. Ахметзянова Л.Г. Лабораторное моделирование рекультивации нефтезагрязненных почв для определения допустимого остаточного содержания нефтепродуктов // Ученые записки Казанского университета. Сер.: Естественные науки. 2010. Т. 152, № 4.

2. Булуктаев А.А. Фитотоксичность нефтезагрязненных почв аридных территорий (в условиях модельного эксперимента) // Russian Journal of Ecosystem Ecology. 2019. Т. 4, № 3.

3. Виноградов Б.В., Орлов В.П., Снакин В.В. Биотические критерии выделения зон экологического бедствия России // Изв. РАН. Сер. Геогр. 1993. № 5.

4. ГОСТ 9965-76 Нефть для нефтеперерабатывающих предприятий. Технические условия.

5. ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава.

6. ГОСТ 17.4.3.01-2017 Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб.

7. ГОСТ 17.4.4.02-2017 Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа.

8. ГОСТ 26207-91 Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО.

9. ГОСТ 26423-85 Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки.

10. ГОСТ 27821-88 Почвы. Определение суммы поглощенных оснований по методу Каппена.

11. ГОСТ 28268-89 Почвы. Методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания растений.

12. ГОСТ Р 53219-2008 (ИСО 14255:1998) Качество почвы. Определение содержания нитратного азота, аммонийного азота и общего азота в воздушно-сухих почвах с помощью хлорида кальция в качестве экстрагирующего вещества.

13. ГОСТ Р 58595-2019. Почвы. Отбор проб.

14. ГОСТ Р ИСО 22030-2009 Качество почвы. Биологические методы. Хроническая фитотоксичность в отношении высших растений.

15. Давыдова И.Ю., Пахненко-Дурынина Е.П. Реакция сельскохозяйственных растений на загрязнение почвы нефтью // Сб. науч. тр. Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова. М., 2002.

16. Карта почвенно-экологического районирования Российской Федерации масштаба 1:2 500 000 / Под ред. Г.В. Добровольского, И.С. Урусевской. М.: «Талка+», 2013.

17. Другов Ю.С., Родин А.А. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов. СПб., 2000.

18. Киреева Н.А., Мифтахова А.М., Салахова Г.М. Рост и развитие растений яровой пшеницы на нефтезагрязненных почвах и при биоремедиации // Агрохимия. 2006. № 1.

19. Ковалева Е.И., Яковлев А.С. Научные подходы к нормированию загрязнения почв нефтепродуктами // Экология и промышленность России. 2016. Т. 20, № 10.

20. Коронелли Т.В. Физиология, биохимия и экология углеводородокисляющих микроорганизмов // Мониторинг нефти и нефтепродуктов в окружающей среде: Тезисы докл. Всесоюз. совещ. Уфа, 1985.

21. Методические рекомендации по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве (утв. Минздравом СССР 05.08.1982 № 2609-82) (вместе с «Временными методическими указаниями по применению расчетного метода обоснования ориентировочных допустимых концентраций (ОДК) пестицидов в почве», утв. Минздравом СССР 14.01.1981 № 2283-81). Москва, 1982.

22. Милько Е.С., Егоров Н.С. Гетерогенность популяции бактерий и процесс диссоциации. М., 1991.

23. МР 2.1.7.2297-07 Обоснование класса опасности отходов производства и потребления по фитотоксичности. Методические рекомендации. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2008.

24. Пиковский Ю.И, Геннадиев А.Н., Чернянский С.С. и др. Проблема диагностики и нормирования загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами // Почвоведение. 2003. № 9.

25. Пиковский Ю.И., Калачникова И.Г., Облоблина А.И. и др. Экспериментальные исследования трансформации нефти в почвах // Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. Л. : Гидрометеоиздат, 1985.

26. Пиртахия Н.В. Биоиндикация химического загрязнения в системе гигиенического мониторинга почвы // Мат-лы Пленума Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН и М3 Российской Федерации. 17–19 декабря 2003 г.  Москва, 2003.

27. ПНД Ф 16.1.38-02 «Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в пробах почвы методом капиллярной газо-жидкостной хроматографии».

28. Постановление Правительства РФ от 13.02.2019 № 149 «О разработке, установлении и пересмотре нормативов качества окружающей среды для химических и физических показателей состояния окружающей среды, а также об утверждении нормативных документов в области охраны окружающей среды, устанавливающих технологические показатели наилучших доступных технологий» (вместе с «Положением о разработке, установлении и пересмотре нормативов качества окружающей среды для химических и физических показателей состояния окружающей среды»). URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_318449/ (дата обращения: 25.04.2022).

29. Практикум по агрохимии: Учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. / под ред. В.Г. Минеева. М., 2001.

30. Приказ МПР РФ от 12.09.2002 № 574 «Об утверждении Временных рекомендаций по разработке и введению в действие нормативов допустимого остаточного содержания нефти и продуктов ее трансформации в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ».

31. Совещание по развитию агропромышленного и рыбохозяйственного комплексов 5 апреля 2022 года. URL: http://www.kremlin.ru/events/president/transcripts/deliberations/68141 (дата обращения: 23.04.2022).

32. Соколова Т.А., Толпешта И.И., Трофимов С.Я. Почвенная кислотность. Кислотно-основная буферность почв. Соединения алюминия в твердой фазе почвы и в почвенном растворе. 2-е изд., испр. и доп. Тула, 2012.

33. Требин Г.Ф., Чарыгин Н.В., Обухова Т.М.. Нефти месторождений Советского Союза: справочник. 2-е изд., доп. и перераб. М., 1980.

34. Указ Президента Российской Федерации «О Стратегии экологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года», утверждена Указом Президента Российской Федерации от 19.04.2017 № 176. URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_215668/71330e43fc48d840d45e7c44eb8e184f03207692/ (дата обращения 25.04.2022).

35. Федеральный закон «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 № 7-ФЗ. URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_34823/ (дата обращения: 25.04.2022).

36. ФР 1.31.2019.33304 — Методика измерений массовых долей фракций нефтепродуктов в пробах почв, грунтов, донных отложений, отходов производства методом газовой хроматографии в сочетании с автоматической ускоренной экстракцией.

37. Халилова А.Ф. Устойчивость растений к углеводородному загрязнению на стадии прорастания // Проблемы агрохимии и экологии. 2012. № 2.

38. Цулаия А.М. Функционально-морфологические изменения высших растений при действии нефтяного, солевого и нефтесолевого загрязнения почв: Автореф. … канд. биол. наук. Тюмень, 2012.

39. Щербаков А.П., Васенев И.И. Агроэкологическое состояние черноземов ЦЧО. Курск, 1996.

40. Agamuthu P., Abioye O.P., Aziz A.A. Phytoremediation of soil contaminated with used lubricating oil using Jatropha curcas // Journal of Hazardous Materials. 2010. Vol. 179, № 1–3. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2010.03.088

41. Ayotamuno J.M., Kogbara R.B. Determining the tolerance level of Zea mays (maize) to a crude oil polluted agricultural soil // Afr. J. Biotechnol. 2007. Vol. 6.

42. Calabrese E.J. Paradigm lost, paradigm found: the reemergence of hormesis as a fundamental dose response model in the toxicological sciences // Environ. Pollut. 2005. № 138.

43. Calabrese E.J., Blain R.B. Hormesis and plant biology // Environ. Pollut. 2009. № 157.

44. Choden D., Pokethitiyook P., Poolpak T. et al. Phytoremediation of soil co-contaminated with zinc and crude oil using Ocimum gratissimum (L.) in association with Pseudomonasputida MU02 // International Journal of Phytoremediation, 2021. 23:2, 181-189, DOI: 10.1080/15226514.2020.1803205.

45. Czemniawska-Kusza I., Ciesielczuk T., Kusza G., Cichoń A. Comparison of the Phytotoxkit microbiotest and chemical variables for toxicity evaluation of sediments // Environ. Toxicol. 2006. Vol. 21, № 4.

46. El-Hashash E.F., El-Absy К.М. Barley (Hordeum vulgare L.) breeding // Advances in plant breeding strategies: cereals / ed. by J.M. Al-Khayri, S.M. Jain, D.V. Johnson. Cham, Switzerland, 2019. Vol. 5.

47. EnvironmentBiological Test Method: Tests for growth in Contaminated Soil using terrestrial plants native to the Boreal Region. Environmental Protection Series, EPS 1/RM/56, Ottawa, Ontario, Canada, 2013.

48. Gamage S.S.W., Masakorala K., Brown M.T., Gamag S.M.K.W. Tolerance of Impatiens balsamina L. and Crotalaria retusa L. to grow on soil contaminated by used lubricating oil: A comparative study // Ecotoxicology and Environmental Safety, 2020 Vol. 188. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2019.109911

49. Gaskin S., Soole K., Bentham R. Screening of Australian native grasses for rhizoremediation of aliphatic hydrocarbon-contaminated soil // Int. J. Phytorem. 2008. Vol. 10.

50. Gospodarek J., Rusin M., Nadgórska-Socha A. Effect of petroleum-derived substances and their bioremediation on Triticum aestivum L. growth and chemical composition // Pol. J. Environ. Stud. 2019. Vol. 28.

51. Grifoni M., Rosellini I., Angelini P. et al. The effect of residual hydrocarbons in soil following oil spillages on the growth of Zea mays plants // Environ. Pollut. 2020. Part A. Oct. Art. 114950.

52. Hatami E., Abbaspour A. Dorostkar V. Phytoremediation of a petroleum-polluted soil by native plant species in Lorestan Province, Iran // Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2019. Vol. 26.

53. Hentati O., Lachhab R., Ayadi M. et al. Toxicity assessment for petroleum-contaminated soil using terrestrial invertebrates and plant bioassays // Environ. Monit. Assess. 2013. Vol. 185. https://doi.org/10.1007/s10661-012-2766-y

54. Kaur N., Erickson T.E., Ball A.S. et al. A review of germination and early growth as a proxy for plant fitness under petrogenic contamination – knowledge gaps and recommendations // Science of The Total Environment. 2017. Vol. 603–604.

55. Liao C., Xu W., Lu G. et al. Biosurfactant-enhanced phytoremediation of soils contaminated by crude oil using maize (Zea mays L) // Ecol. Eng. 2016. Vol. 92.

56. Ma B., He Y., Chen H.H. et al. Dissipation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the rhizosphere: synthesis through meta-analysis // Environ. Pollut. 2010. № 158.

57. Ma H., Wang A., Zhang M. et al. Compared the physiological response of two petroleum tolerant-contrasting plants to petroleum stress // Int. J. Phytoremediation. 2018. Vol. 20.

58. Masloboev V.A., Evdokimova G.A. Bioremediation of oil product contaminated soils in conditions of North Near-Polar Area // Proceedings of the MSTU. 2012. Vol. 15, № 2.

59. Miedaner T., Laidig F. Hybrid breeding in rye (Secale cereale L.) // Advances in plant breeding strategies: cereals / ed. by J.M. Al-Khayri, S.M. Jain, D.V. Johnson. Cham, Switzerland, 2019. Vol. 5.

60. Moubasher H.A., Hegazy A.K., Mohamed N.H. et al. Phytoremediation of soils polluted with crude petroleum oil using Bassia scoparia and its associated rhizosphere microorganisms // Int. Biodeterior. Biodegrad. 2015. Vol. 98.

61. Munns R., James R.A., Läuchli A. Approaches to increasing the salt tolerance of wheat and other cereals // J. Exp. Bot. 2006. Vol. 57, № 5.

62. Odiyi B.O., Giwa G.O., Abiya S.E. et al. Effects of crude oil pollution on the morphology, growth and heavy metal content of maize (Zea mays Linn.) // J. Environ. Manag. 2020. Vol. 24.

63. OECD Guideline for the Testing of Chemicals. № 208: Terrestrial Plant Test: Seedling emergence and seedling growth test. 2006. https://doi.org/10.1787/9789264070066-en

64. Płaza G., Nałecz-Jawecki G., Ulfig K. et al. The application of bioassays as indicators of petroleum-contaminated soil remediation // Chemosphere. 2005. Vol. 59.

65. Reed M.L., Glick B.R. Growth of canola (Brassica napus) in the presence of plant growth-promoting bacteria and either copper or polycyclic aromatic hydrocarbons // Can. J. Microbiol. 2005. № 5.

66. Rusin M., Gospodarek J., Barczyk G. et al. Antioxidant responses of Triticum aestivum plants to petroleumderived substances // Ecotoxicology. 2018. Vol. 27.

67. Shahsavari E., Adetutu E.M., Anderson, P.A. et al. Plant residues — a low cost effective bioremediation treatment for petrogenic hyrodocarbon-contaminated soil // Science of The Total Environment. 2013. Vol. 443.

68. Sivkov Yu., Nikiforov A. Study of oil-contaminated soils phytotoxicity during bioremediation activities // Journal of Ecological Engineering. 2021. Vol. 22, № 3.

69. Skrypnik L., Maslennikov P., Novikova A. et al. Effect of crude oil on growth, oxidative stress and response of antioxidative system of two rye (Secale cereale L.) varieties // Plants. 2021. Vol. 10, № 157. https://doi.org/10.3390/plants10010157

70. Trofimov S.Ya, Rozanova M.S. Transformation of soil properties under the impact of oil pollution // Eurasian Soil Science. 2003. Vol. 36, № 1.

71. U.S. Environmental Protection Agency. Ecological effects test guidelines (OPPTS850.4200): seed germination/root elongation toxicity test. 1996.

72. Wang W. Literature review on higher plants for toxicity testing // Water Air Soil Pollut. 1991. Vol. 59.

73. Xie W., Zhang Y., Li R. et al. The responses of two native plant species to soil petroleum contamination in the Yellow River Delta, China // Environ. Sci. Pollut. Res. 2017. Vol. 24. https://doi.org/10.1007/s11356-017-0085-0

Статья на сайте ELibrary.ru

Поступила: 05.05.2022

Принята к публикации: 14.06.2022

Дата публикации в журнале: 30.09.2022

Ключевые слова: черноземы; нефтезагрязнение; экологические функции; экологическое нормирование; степная зона

Доступно в on-line версии с: 30.09.2022

  • Для цитирования статьи:
Номер 3, 2022