Способ определения экологически безопасного остаточного содержания нефти и нефтепродуктов в почвах

Введение. Черноморское побережье Кавказа — один из важнейших для России рекреационных и туристических регионов. В последние годы он подвергается резко возросшей антропогенной нагрузке в связи с ростом числа отдыхающих, сопровождающейся усилением транспортных потоков и, как следствие, ростом загрязнения окружающей среды, в том числе нефтяными углеводородами. Усиливаются риски утечки нефтепродуктов при транспортировках и перекачке. Для прогноза и предотвращения опасных последствий загрязнения необходимо определение экологически безопасного остаточного содержания нефти и нефтепродуктов в почве, основываясь на региональных эколого-геохимических особенностях почв.

Материалы и методы. Проведено лабораторное моделирование загрязнения нефтью и нефтепродуктами (мазут, бензин, дизельное топливо (ДТ)) дерново-карбонатной типичной почвы. Для моделирования загрязнения в образцы почв добавляли нефть и нефтепродукты: мазут, бензин, ДТ в весовой концентрации 1% (небольшое загрязнение), 5% (среднее загрязнение) и 10% (высокий уровень загрязнения) от массы почвы. Срок экспозиции составил 30 сут. По истечении указанного периода определяли изменение биологических показателей дерново-карбонатной типичной почвы (активность ферментов, длина корней редиса, численность почвенных бактерий). На основе перечисленных параметров рассчитывали интегральный показатель биологического состояния дерново-карбонатной типичной почвы (ИПБС).

Результаты. Загрязнение нефтью и нефтепродуктами негативно сказалось на биологических свойствах исследуемой почвы. Зафиксировано достоверное снижение ферментативной активности, численности бактерий, длины корней растений. Ряд токсичности исследуемых веществ на биологические показатели почв выглядит следующим образом: нефть > мазут > бензин > ДТ. Проведённое исследование позволило определить уровень предельно допустимого остаточного содержания (ПДОС) нефти и нефтепродуктов (мазута, бензина, ДТ): ПДОС_нефти равен 0,27%, ПДОС_{бензина} — 0,4%, ПДОС_мазута — 0,3%, ПДОС_ДТ — 0,45%.

Ограничения исследования. Предложенные ПДОС нефти и нефтепродуктов (мазута, бензина, ДТ) в почвах применимы прежде всего на территории Черноморского побережья Кавказа.

Заключение. Предложенные ПДОС нефти и нефтепродуктов (мазута, бензина, ДТ) в почвах районе нефтеперерабатывающего предприятия могут быть использованы природоохранными, сельскохозяйственными и научными организациями.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике или иных документов.

Участие авторов:
Гайворонский В.Г. — сбор данных литературы, написание текста, редактирование;
Кузина А.А. — написание текста, редактирование;
Колесников С.И. — концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование;
Минникова Т.В. — сбор материала и обработка данных, редактирование;
Неведомая Е.Н. — сбор материала и обработка данных, статистическая обработка данных;
Казеев К.Ш. — сбор материала и обработка данных, редактирование.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование выполнено при финансовой поддержке проекта Программы стратегического академического лидерства Южного федерального универ-ситета («Приоритет 2030») (№ СП-12-23-01), Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания в сфере научной деятельности (№ FENW-2023-0008) и Президента Российской Федерации (МК-2688.2022.1.5 и МК-175.2022.5).

Поступила: 18.05.2023 / Принята к печати: 26.09.2023 / Опубликована: 30.10.2023

1. Антонинова Н.Ю., Усманов А.И., Собенин А.В. Анализ процесса фиторемедиации нефтезагрязненного грунта с использованием торфо-диатомитового мелиоранта. Проблемы недропользования. 2020; (4): 110-8. https://doi.org/10.25635/2313-1586.2020.04.110 https://elibrary.ru/xqltry

2. Валеев Т.К., Рахманин Ю.А., Сулейманов Р.А., Малышева А.Г., Бакиров А.Б., Рахматуллин Н.Р. и др. Опыт эколого-гигиенической оценки загрязнения водных объектов на территориях размещения предприятий нефтеперерабатывающих и нефтехимических комплексов. Гигиена и санитария. 2020; 99(9): 886-93. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-9-886-893 https://elibrary.ru/vrzzal

3. Palma-Cruz Fde J., Pérez-Vargas J., Rivera Casado N.A., Gómez Guzmán O., Calva-Calva G. Phytoremediation potential and ecological and phenological changes of native pioneer plants from weathered oil spill-impacted sites at tropical wetlands. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2016; 23(16): 16359-71. https://doi.org/10.1007/s11356-016-6675-4

4. Aigberua A. An assessment of trace metal pollution indicators in soils around oil well clusters. Pet. Res. 2021; 7(2): 275-85. https://doi.org/10.1016/j.ptlrs.2021.09.001

5. Bykova M.V., Pashkevich M.A. Engineering and ecological survey of oil-contaminated soils in industrial areas and efficient way to reduce the negative impact. In: Scientific and Practical Studies of Raw Material Issues. Proceedings of the Russian-German Raw Materials Dialogue: A Collection of Young Scientists Papers and Discussion, 2019. St. Petersburg; 2019: 135-42. https://doi.org/10.1201/9781003017226-20 https://elibrary.ru/oulgxd

6. Amaechi J.U.J., Onweremadu B.U., Uzoho B.U., Chukwu E.D. Physico-chemical properties of wetland soils affected by crude oil spillage in Niger Delta area, Nigeria. Int. J. Plant Soil Sci. 2022; 34(24): 109-21. https://doi.org/10.9734/ijpss/2022/v34i242619

7. Marin-Garcia D.C., Adams R.H., Hernandez-Barajas R. Effect of crude petroleum on water repellency in a clayey alluvial soil. Int. J. Environ. Sci. Technol. 2016; 13: 55-64. https://doi.org/10.1007/s13762-015-0838-6

8. Gordon G., Stavi I., Shavit U., Rosenzweig R. Oil spill effects on soil hydrophobicity and related properties in a hyper-arid region. Geoderma. 2018; 312: 114-20. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2017.10.008

9. Shukry W.M. Effect of petroleum crude oil on mineral nutrient elements, soil properties and bacterial biomass of the rhizosphere of jojoba. Br. J. Environ. Clim. Change. 2013; 3(1): 103-18. https://doi.org/10.9734/BJECC/2013/2492

10. Коршунова Т.Ю., Четвериков М.Д., Бакаева М.Д., Кузина Е.В., Рафикова Г.Ф., Четверикова Д.В. и др. Микроорганизмы в ликвидации последствий нефтяного загрязнения (обзор). Прикладная биохимия и микробиология. 2019; 55(4): 338-49. https://doi.org/10.1134/S0555109919040093 https://elibrary.ru/hnvrqu

11. Li Y., Li C., Xin Y., Huang T., Liu J. Petroleum pollution affects soil chemistry and reshapes the diversity and networks of microbial communities. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2022; 246: 114129. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2022.114129

12. Salam M.M.A., Ruhui W., Sinkkonen A., Pappinen A., Pulkkinen P. Effects of contaminated soil on the survival and growth performance of European (Populus tremula L.) and hybrid aspen (Populus tremula L. × Populus tremuloides Michx.) clones based on stand density. Plants (Basel). 2022; 11(15): 1970. https://doi.org/10.3390/plants11151970

13. Околелова А.А., Желтобрюхов В.Ф., Тарасов А.П., Кастерина Н.Г. Особенности нормирования нефтепродуктов в почвенном покрове. Фундаментальные исследования. 2015; (12-2): 315-9. https://elibrary.ru/vcjrff

14. Ковалева Е.И., Яковлев А.С. Модель экологического нормирования нефтезагрязненных почв по изменению некоторых биогеоценотических функций. Экология и промышленность России. 2018; 22(11): 34-9. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2018-11-34-39 https://elibrary.ru/ymhxpv

15. Minnikova T., Ruseva A., Kolesnikov S. Assessment of ecological state of soils in southern Russia by petroleum hydrocarbons pollution after bioremediation. Environ. Proc. 2022; 9(3): 49. https://doi.org/10.1007/s40710-022-00604-9

16. Hewelke E., Szatyłowicz J., Hewelke P., Gnatowski T., Aghalarov R. The impact of diesel oil pollution on the hydrophobicity and CO2 efflux of forest soils. Water Air Soil Pollut. 2018; 229(2): 51. https://doi.org/10.1007/s11270-018-3720-6

17. Ракутько Е.Н., Ракутько С.А., Цзянь С., Ян М. Методы биоиндикационной оценки состояния агроэкосистем: аналитический обзор. АгроЭкоИнженерия. 2022; (1): 19-42. https://doi.org/10.24412/2713-2641-2022-1110-19-42 https://elibrary.ru/ccvsqv

18. Ковалева Е.И., Трофимов С.Я., Шоба С.А. Реакция высших растений на уровень нефтезагрязнения почв в вегетационном опыте. Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. 2022; (3): 74-84. https://elibrary.ru/wwkhuy

19. Русаков Н.В., Водянова М.А., Стародубова Н.Ю., Донерьян Л.Г. Методологические и концептуальные проблемы нормирования нефтезагрязнений в почве. Гигиена и санитария. 2017; 96(10): 929-33. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-10-929-933 https://elibrary.ru/zwsrpr

20. Кузина А.А., Колесников С.И., Минникова Т.В., Гайворонский В.Г., Неведомая Е.Н., Тер-Мисакянц Т.А. и др. Экологически безопасные концентрации нефти в почвах черноморского побережья Кавказа. Экология и промышленность России. 2021; 25(11): 61-5. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2021-11-61-65 https://elibrary.ru/dofiob

21. Kolesnikov S.I., Kazeev K.S., Akimenko Y.V. Development of regional standards for pollutants in the soil using biological parameters. Environ. Monit. Assess. 2019; 191(9): 544. https://doi.org/10.1007/s10661-019-7718-3

22. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. М.: МГУ; 1987.

23. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука; 1990.

24. Бабьева М.А., Зенова Н.К. Биология почв. М.: МГУ; 1989.

25. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Экология почв. Учение об экологических функциях почв. М.: Наука; 2006.

26. Дауд Р.М., Колесников С.И., Кузина А.А., Казеев К.Ш., Акименко Ю.В. Разработка региональных предельно допустимых концентраций нефти в почвах аридных экосистем Юга России. Экология и промышленность России. 2019; 23(9): 66-71. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2019-9-66-71 https://elibrary.ru/ffprbp

27. Мощенко Д.И., Кузина А.А., Колесников С.И., Тер-Мисакянц Т.А., Неведомая Е.Н., Казеев К.Ш. Биодиагностика устойчивости бурых лесных почв Центрального Кавказа, Западного Кавказа и Республики Крым к загрязнению нефтью. Экосистемы. 2020; (24): 124-9. https://elibrary.ru/ekdfkh