Трофимов Сергей Яковлевич

Проанализирован процесс естественной ремедиации рекультивированных 14-16 лет назад нефтезагрязненных и солезагрязненных верховых болот ХМАО - Югры. В целом восстановление покрытия растительностью протекает успешно, хотя высеянные при рекультивации мезофитные травы почти полностью выпали из травостоя. На солезагрязненных участках наблюдается постепенное рассоление торфяной почвы, сопровождаемое сукцессионной сменой галофитной (гемигалофитной) растительности сообществами с доминированием Calamagrostis epigeios, Eriophorum angustifolium, Phragmites australis и участием сфагновых и зеленых мхов, а также печеночников. Характерной особенностью этих местообитаний служит поселение ряда редких охраняемых видов ( Heterogemma laxa, Thelypteris palustris, Triglochin maritimum ). На нефтезагрязненных болотах в ходе восстановления растительности часто происходит поступление углеводородов из нижележащих горизонтов торфяной почвы с образованием поверхностной корки. При этом на смену травяно-осоково-пушицевым и другим сообществам приходят травостои и з Eriophorum angustifolium и некоторых других видов с мощными корневыми системами. Определенную роль в зарастании покрытых коркой поверхностей играют также мхи ( Sphagnum riparium, Warnstorfia fluitans и др.). Неудачное восстановление свойственно мочажинам с затрудненным стоком в случае солезагрязненных болот и наиболее дренированным сегментам - в случае нефтезагрязненных.

Изучение в лаборатории твердой фазы засоленных торфов методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) показало наличие в ней галогенорганических соединений. Хлорорганические соединения обнаружены в трети образцов торфа, при этом их доля невелика - 14-15% от валового содержания хлора. Напротив, броморганические соединения встречаются чаще и их доля выше - 12-23% от валового содержания брома. Относительно слабое развитие галогенизации органического вещества засоленных торфяников объясняется восстановительными условиями, препятствующими синтезу галогенорганических соединений. Рентгенодифрактометрический анализ (РДА) золы засоленных торфов выявил четыре главных минерала: галит, кварц, кальцит и гипс. В низкозольных торфяниках галит абсолютно доминирует. РДА подтверждает засоленность торфов и дает количественное содержание трех минералов: галита, кварца и кальцита. Но при анализе золы торфов возможны ошибки как за счет новообразования минералов (гипс), так и за счет неполной идентификации числа фаз в золе. Второй тип ошибок можно исправить, используя данные о содержании хлора в золе торфа методом рентгенофлуоресцентного анализа. При характеристике загрязнения торфяников, помимо построения профилей распределения солей в растворе, необходимо определять количество и состав галогенорганических соединений, часть которых обладает гербицидными свойствами.

В лабораторных экспериментах определяли скорость минерализации органического вещества в нефтезагрязненных нерекультивированных, рекультивированных и фоновых почвах, сформированных в основных типах среднетаежных биогеоценозов Западной Сибири. Скорость процесса оценивали по количеству выделившегося СО₂ из влажных образцов при комнатной температуре. Кумулятивные кривые имели линейный вид, поэтому для оценки скорости минерализации использовали величину среднесуточного выделения СО₂, отнесенного к одному грамму сухой почвы (К1). Значения К1 варьировали в диапазоне 0,123—1,578 мг СО₂/г/сут. Наибольшая величина этого показателя зафиксирована в фоновой лесной почве, наименьшая — в нефтезагрязненной торфяной с экстремальным уровнем загрязнения (544 г/кг). Значения К1 отрицательно коррелировали с содержанием нефтепродуктов (К = –0,57). Скорость минерализации органического вещества рекультивированных торфяных почв варьировала в диапазоне 0,31—0,85 мг СО₂/г/сут.

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. 

Исследовали эффективность ремедиантов в детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами в лабораторном эксперименте. Объектами исследования послужили почвы южной тундры, функционирующие в условиях антропогенно-техногенных воздействий: глеезем криометаморфический (Гл-крио) и аллювиальная торфяно-глеевая почва (АлТГ). Оценена химическая способность ремедиантов связывать металлы (Ni и Cu), переводя их в малоподвижное состояние по сравнению с референтными вариантами (без внесения ремедианта). В экспериментах использовали ремедианты в трех дозах (Д1, Д2, Д3): углеродный (шунгит); биологического происхождения (диатомит) и минеральные (глауконит, бентонит). Для оценки иммобилизации Ni и Cu в почвах определяли кислоторастворимые (КР) формы (извлечение 1 н. HNO₃), подвижные формы (ацетатно-аммонийный буферный раствор с pH 4,8), водорастворимые формы Ni и Cu (водная вытяжка 1:20) методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Эффективность детоксикации почв при внесении ремедиантов оценивали по фитотоксическому эффекту в экспресс-тесте — отклику стандартизованных тест-культур (Brassica rapa CrGC и Avena sativa), представленных высшими растениями. Выявлено снижение доли подвижных форм Ni и Cu на 50% и более в Гл-крио при добавлении любой дозы мелиорантов. В АлБ почве наибольший эффект снижения подвижности оказали шунгит и диатомит в дозе Д1 — до 15% Ni и Cu. Применение выбранных ремедиантов в указанных количествах не оказывало фитотоксического эффекта на тест-культуры в эксперименте.