Нефтесодержащие отходы опасны для окружающей среды. Они загрязняют почвы, грунтовые и поверхностные воды. Попадая в почву, нефть провоцирует увеличение нерастворимого остатка, что приводит к снижению плодородия. Его естественное восстановление может занять несколько десятков лет. Одним из последствий этого процесса становится экономический ущерб сельскохозяйственным предприятиям. Ученые Пермского Политеха исследуют, как нефтепродукты влияют на состояние почв и их обитателей. Они изучили состояние червей и микроорганизмов, которые «отвечают» за плодородие земли. Результаты позволят расширить возможности оценки эффективности рекультивации почв, загрязненных токсичными отходами.
Работа реализована в лаборатории рационального природопользования и природоподобных технологий Пермского Политеха при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ. Часть результатов исследователи опубликовали в сборнике материалов всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Химия. Экология. Урбанистика» (2022).
— Для изучения нефтяных загрязнений почв используют биологические тест-системы — в частности, дождевых червей. Их применяют для оценки результатов рекультивации территорий с токсичными отходами. Черви обладают высокой чувствительностью к загрязнениям. Микроорганизмы также играют большую роль в процессе восстановления почв и действуют в симбиозе с червями. Животные поддерживают популяцию микроорганизмов в своем кишечнике и «помогают» им перемещаться в другие слои почвы, — рассказала одна из исследователей, младший научный сотрудник лаборатории природопользования и природоподобных технологий Пермского Политеха Ксения Малышева.
Исследователи провели эксперимент, используя искусственный грунт и калифорнийских дождевых червей вида Eisenia andrei. Грунт состоял из 30 % сфагнового сухого и тонко растертого торфа, 10 % каолина и 60 % мелкого промышленного песка.
Согласно нормативным источникам, допустимое остаточное содержание нефти и нефтепродуктов в торфяных болотных верховых почвах земель лесного фонда составляет 2,8 г/кг, а для земель сельскохозяйственного назначения — 5,3 г/кг. Концентрация веществ в процессе эксперимента достигла 50 г/кг. Биологи оценили острую токсичность искусственной почвы в соответствии с ГОСТ 33036-2014.
— Приготовленный грунт мы поместили в чистые стеклянные банки по 750 г в каждую и разместили там дождевых червей на сутки для адаптации к новому субстрату. После этого в одном из экспериментов в почву добавили смесь углеводородов: гептана, додекана и тридекана. Их концентрация составила 50 г/кг, 10,7 г/кг, 5,3 г/кг и 2,8 г/кг грунта. Далее выложили червей на поверхность почвы по 10 штук на банку. В ходе эксперимента, который длился 14 дней, мы оценивали выживаемость червей, контролировали их общую массу в банке, изучали общее состояние и поведение, биомаркеры, а также исследовали микробиологический состав почвы, — отметил биолог.
В результате эксперимента исследователи обнаружили, что губительными для червей оказались концентрации смеси 10,7 г/кг и 50 г/кг. При этом сначала активность животных падает, а затем, через 1-1,5 часа при 50 г/кг и 2-3 часа при 10,7 г/кг, они умирают. При концентрации вещества 2,8 г/кг общая масса животных в банке увеличивается, как и в норме. Из этого следует, что условия безопасны для червей. Концентрация 5,3 г/кг занимает промежуточное положение.
Кроме сотрудников лаборатории рационального природопользования и природоподобных технологий, в работе также участвовали студенты-биотехнологи и сотрудники научно-образовательного центра прикладных химических и биологических исследований Пермского Политеха.
Результаты исследования можно использовать в разработке актуальных методов оценки влияния «загрязнителей» углеводородной природы на почву. Кроме того, они полезны для определения эффективности мероприятий по очистке почв, загрязненных нефтью.