Влияние нефтезагрязнения окружающей среды на ростовые и физиологические характеристики опытных живых организмов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние нефтезагрязнения окружающей среды на ростовые и физиологические характеристики опытных живых организмов

Нефть и нефтепродукты относятся к наиболее распространенным поллютантам природной среды, вызывая существенные изменения в химическом составе, свойствах и структуре почвы [4, 11]. Нефть является распространенным техногенным загрязнителем, при разливах которой на длительное время нарушается нормальное функционирование почвенной экосистемы, ухудшается почвенное плодородие и резко меняется интенсивность и направленность окислительно-восстановительных процессов. Поступление нефти в почву неоднозначно влияет на активность ферментов, которая может как усиливаться [1, 18], так и ослабевать [2, 3, 14] в зависимости от дозы и вида загрязнителя и типа почвы, подвергшейся загрязнению.

По результатам исследования С.И. Колесникова с соавторами [8], загрязнение чернозема нефтью (от 1 до 25% массы почвы) в большинстве случаев снижало активность почвенных ферментов. При относительно незначительном нефтезагрязнении (1%) уровень активности каталазы в почве с течением времени восстанавливался, а при существенном загрязнении (10%) увеличивался. По степени чувствительности к загрязнению почвы нефтью и нефтепродуктами исследованные ферменты указанные авторы предполагают расположить следующим образом: ферриредуктаза > каталаза > уреаза > инвертаза. По их мнению, при нефтяном загрязнении изменяются окислительно-восстановительные условия в почве в сторону восстановительных, так как нефть и нефтепродукты заполняют поры, обволакивают частицы почвы, тем самым снижают воздухопроницаемость, создают анаэробные условия и уменьшают окислительно-восстановительный потенциал почвы. Более чувствительны к изменению окислительно-восстановительных условий оксидоредуктазы (ферриредуктаза, каталаза), чем гидролазы (уреаза, инвертаза).

Загрязнение нефтью почвы сопровождается сильным негативным воздействием на растения, из-за изменения ее физико-химических свойств, главным образом, из-за увеличения гидрофобности и заполнения нефтью почвенных капилляров, а также прямого токсического действия углеводородов нефти (фитотоксичности), обусловленного развитием в ней микромицетов, образующих токсины [10].

По данным Е. Домингес-Росадо [15], прорастание семян злаков и зернобобовых снижалось с увеличением используемой нефтяной концентрации. Зеленые бобы, соя, и кукуруза проросли лучше, чем другие растения при использовании концентраций нефти до 10%.

В лабораторных опытах В.Н. Седых и Л.А Игнатьева [12] установлено, что повышение концентрации нефти в почве от 1 до 5% оказывало неоднозначное влияние на изменение всхожести семян яровой пшеницы. Ее содержание в почве на уровне 1% вызывало торможение роста пшеницы от фазы 1-го настоящего листа до фазы трубкования относительно контроля примерно на 40% во всех проведенных опытах, а концентрация 3 - 5% практически оказывала ингибирующее влияние на рост этой культуры. Такие концентрации нефти сдерживали не только рост растений, но и их развитие. Если опытные растения пшеницы находились в фазе кущения, то контрольные переходили уже в фазу трубкования.

По данным Н.А. Киреевой с соавторами [7], при загрязнении нефтью темно-серой лесной почвы в концентрации 1% происходило усиление роста корня растений яровой пшеницы в длину (124% по сравнению с контролем), особенно увеличивался объем корневой системы (на 50%), заметно увеличивалась ассимиляционная поверхность (на 16% превышало контроль), повышалась водоудерживающая способность тканей, содержание хлорофилла в листьях (на 11% по сравнению с контролем). Отмечено стимулирующее действие нефти в концентрации 1% на накопление сырой биомассы, которая на 8% превысила показатели контрольного варианта. Однако, при увеличении концентрации нефти (от 1 до 15% от массы почвы) происходило ухудшение прорастания семян. В вариантах опыта при концентрациях нефти 6 и 8% семена пшеницы не проросли. Число колосков в полевых опытах резко снижалось (до 3 - 13 шт.) уже при минимальной дозе нефти. С увеличением дозы нефти уменьшалась урожайность зерна и содержания в нем сырого протеина.

Как показано Н.А. Киреевой с коллегами [5], высокие концентрации поллютанта (10 - 20%) обладали ярко выраженным токсическим действием по отношению к проросткам люцерны. Нефть в таких дозах вызывала гибель всходов уже в первые недели инкубации. Меньшим токсическим действием обладала нефть в концентрации 1 - 5%. Нефть уменьшала всхожесть семян редиса лишь при значительном (10%) ее содержании в почве.

В многолетних полевых и лабораторных исследованиях Н.А. Киреевой с соавторами [6] изучалось влияние различных концентраций нефти на общую численность почвенных бактерий и микроскопических грибов. Было установлено, что большая часть типов нефти негативно влияет на численность почвенных микроорганизмов при содержании нефтяных углеводородов более 10% массы почвы. Более низкие дозы загрязнителя способствовали росту численности бактерий и грибов вследствие бурного развития углеводородокисляющей микробиоты. Динамика численности микроорганизмов в этом случае не была связана напрямую с токсичностью почвы, а момент достижения исходной численности совпадал с завершением процесса разложения легкодоступных для микроорганизмов нефтяных фракций. В почве всегда содержится некоторое количество неустойчивых, чувствительных к нефтяному загрязнению видов микромицетов. По мнению данных ученых, под воздействием нефтепродуктов в комплексе почвенных микроскопических грибов может увеличиваться доля условно-патогенных и аллергенных для человека видов, таких, как Aspergillus niger, Aspergillus fumigatus, Fusarium solani, Paecylomyces variotii и др.. Нефтяное загрязнение может также способствовать накоплению в почве микроскопических грибов, вызывающих заболевания растений и выделяющих фитотоксины.

По данным исследования Ф.Х. Хазиева с соавторами [13], высокие дозы нефти (25 л/м²) через 3 дня после внесения значительно уменьшили численность основных групп микроорганизмов. К концу 1-го года численность актиномицетов снизилась в 5 - 10 раз по сравнению с незагрязненной почвой. Численность нитрификаторов, аэробных целлюлозоразрушающих микроорганизмов при загрязнении почвы нефтью также уменьшилась.

М.М. Эль-Ших с коллегами [16] изучали эффект нефтезагрязнения на рост и метаболическое действие водорослей Chlorella homosphaera и Chlorella vulgaris. По их данным, низкая концентрация сырой нефти (0,01%) стимулировала рост на 16 и 15%, тогда как высокая концентрация (0,3%) вызвала существенное сокращение (15 и 20%) в росте С. homosphaera и С. vulgaris. Chlorella vulgaris более чувствительна к загрязнению нефтью, в то время как Chlorella homosphaera может выдерживать относительно более высокие концентрации нефти.

Целую серию работ по изучению влияния НУ на поведение морских ракообразных выполнили канадские исследователи. Они показали, что двигательная активность амфиподы Onisimus affinis угнетается сырой нефтью при сублетальных концентрациях 15 - 20 мг/л [17].

По данным Д.В. Лозовой с соаторами [9], эмульсии нефти (10 - 10^-10 мл/л) оказывали токсическое действие на представителей отряда Cladocera при суточной экспозиции.

Исходя из литературных данных видно, что с увеличением концентрации нефтезагрязнения подавляется активность ряда почвенных ферментов, ростовые и физиологические характеристики растений, снижается численность чувствительных к нефтяному загрязнению микроорганизмов, выживаемость водорослей и планктонных организмов, что вызвано загрязнением сферы нефтью и нефтепродуктами, приводящее к нарушению динамического равновесия в экосистеме вследствие изменения структуры почвенного покрова, геохимических свойств почв, а также токсического действия на живые организмы.

Литература

нефтезагрязнение микроорганизм растение экосистема

1. Алиев, С.А. Влияние загрязнения нефтяным органическим веществом на активность биологических процессов почв / С.А. Алиев, Д.А. Гаджиев // Изв. АН АзССР. Сер. биол. наук. - 1977. - № 2. - С. 46-49.

2. Андресон, Р.К. Применение биологического метода для очистки и рекультивации нефтегазозагрязненных почв / Р.К. Андресон, Т.Ф. Бойко, Ф.Я. Багаутдинов, ЛЛ. Даниленко, Е.М. Денежкин, Е.И. Новоселова, Ф.Х. Хазиев, Б.А. Андресон // Защита от коррозии и охрана окружающей среды. - 1994. - № 2. - С. 16-18.

3. Габбасова, И.М. Деградация и рекультивация почв Южного Приуралья: Автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук / И.М. Габбасова. - М.: ТСХА, 2001. - 45 с.

4. Илларионов, С.А. Экологические аспекты восстановления нефтезагрязненных почв / С.А. Илларионов. - Екатеринбург: УрО РАН, 2004. - 194 с.

5. Киреева, Н.А. Детоксикация нефтезагрязненных почв под посевами люцерны (Medicago sativa L.) / Н.А. Киреева, Е.М. Тарасенко, М.Д. Бакаева // Агрохимия. - 2004. - № 10. - С. 68-72.

6. Киреева, Н.А. Комплексное биотестирование для оценки загрязнения почв нефтью / Н.А. Киреева, М.Д. Бакаева, Е.М. Тарасенко // Экология и промышленность России. - 2004. - № 2. - С. 26-29.

7. Киреева, Н.А. Рост и развитие растений яровой пшеницы на нефтезагрязненных почвах и при биоремедиации / Н.А. Киреева, А.М. Мифтахова, Г.М. Салахова // Агрохимия. - 2006. - № 1. - С. 85-90.

8. Колесников, С.И. Изменение ферментативной активности чернозема обыкновенного при загрязнении нефтью и нефтепродуктами в модельных экспериментах / С.И. Колесников, М.Л. Татосян, Д.К. Азнаурьян // Доклады Россельхозакадемии. - 2007. - № 5. - С. 32-34.

9. Лозова, Д.В. Влияние эмульгированных нефтепродуктов на разновозрастных Cladocera / Д.В. Лозова, М.Н. Саксонов, А.Э. Балаян, Д.И. Стом // Сибирский экологический журнал. - 2006. - № 5. - С. 619-622.

10. Мирчинк, Т.Г. Почвенная микология / Т.Г. Мирчинк. - М.: Изд.-во МГУ, 1988.- 220 с.

11. Пиковский, Ю.И. Проблемы диагностики и нормирования загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами / Ю.И. Пиковский, А.Н. Геннадиев, С.С. Чернянский, Г.Н. Сахаров // Почвоведение. - 2003. - № 9. - С. 1132-1140.

12. Седых, В.Н. Влияние отходов бурения и нефти на физиологическое состояние растений / В.Н. Седых, Л.А. Игнатьев // Сибирский экологический журнал. - 2002. - № 1. - С. 47-52.

13. Хазиев, Ф.Х. Влияние нефтяного загрязнения на некоторые компоненты агроэкосистемы / Ф.Х. Хазиев, Е.И. Тишкина, Н.А. Киреева, Г.Г. Кузяхметов // Агрохимия. - 1988. - № 2. - С. 56-61.

14. Хазиев, Ф.Х. Изменение биохимических процессов в почвах при нефтяном загрязнении и активация разложения нефти / Ф.Х. Хазиев, Ф.Ф. Фатхиев // Агрохимия. - 1981. - № 10. - С. 102-111.

15. Dominguez-Rosado, E. Phytoremediation of Soil Contaminated with Used Motor Oil: I. Enhanced Microbial Activities from Laboratory and Growth Chamber Studies / E. Dominguez-Rosado, J. Pichtel, M. Coughlin // Environmental Engineering Science. - 2004. - Vol. 21. - № 2. - P. 157-168.

16. El-Sheekh, M.М. Comparative Studies on the Green Algae Chlorella Homosphaera and Chlorella Vulgaris with to Oil Pollution in the River Nile / M.М. El-Sheekh, A.H. El-Naggar, M.E.H. Osman, A. Haieder // Plant and Soil. - 2004. - Vol. 267. - P. 191-206.

17. Percy, J.A. Responses of Arctic marine crustaceans to crude oil and oil-tainted food / J.A. Percy // Environ. Poll. - 1976. - Vol. 10. - P. 155-162.

Размещено на Allbest.ru