Изучение структуры почвенного микробоценоза на пути следования трассы магистрального нефтепровода 'Восточная Сибирь - Тихий океан', Ленский район, Республика Саха (Якутия)

Изучение структуры почвенного микробоценоза на пути следования трассы магистрального нефтепровода 'Восточная Сибирь - Тихий океан', Ленский район, Республика Саха (Якутия)

Изучение структуры почвенного микробоценоза на пути следования трассы магистрального нефтепровода «Восточная Сибирь - Тихий океан», Ленский район, Республика Саха (Якутия)

Л.А. Ерофеевская

Земельный фонд Республики Саха (Якутия) лишь на 0,5 % (1640,7 тыс. га) состоит из сельскохозяйственных угодий, при этом, 99,5% (306711,6 тыс. га) занимают земли не пригодные для аграрного развития [1]. Низкий потенциал к самовосстановлению, в условиях короткого вегетационного периода и низких температур, обуславливает необходимость экологических исследований, направленных на поиск щадящих технологий реабилитации техногенно-нарушенных земель, позволяющих максимально добиться восстановления естественных сообществ экосистем в природно-климатических условиях Якутии.

В рамках настоящей работы проведены исследования микробных популяций регионального фона на пути следования трассы магистрального нефтепровода «Восточная Сибирь - Тихий океан» (МН «ВСТО»), Ленский район, Республика Саха (Якутия).

В задачи исследований входило:

. Провести сравнительный анализ структуры микробных сообществ различных типов почв в пределах Ленского района.

. Изучение реакции микробоценоза на загрязнения нефтяными углеводородами.

. Выделение активных комплексных ассоциаций углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ), перспективных для очистки мерзлотных почв от нефтезагрязнений.

Методы исследований

Образцы нефтезагрязненных почв отбирали на глубине 0 - 10 см, 10 - 20 см, в некоторых точках - 40, 60, 100 см, в соответствии с нормативными требованиями [2], исходя из того, чтобы каждый образец представлял собой часть почвы, типичной для генетических горизонтов.

Для характеристики природного регионального фона были изучены контрольные пробы почв, не испытывающие на себе нефтяного воздействия, отобранные в удалении от загрязненных объектов на 500 и 1000 м.

Культивирование и определение нефтеокисляющей активности УОМ осуществляли методом жидких накопительных культур в мезофильном и психрофильном режимах на минеральной среде Мюнца [3]. В качестве источника углеводорода использовали нефть Талаканского месторождения, с содержанием 0,82% парафиновых и 12,4% смолистых веществ [4].

Посевы инкубировали в термостатированных качалочных установках «УВМТ-12-250». Рост УОМ оценивали методом предельных разведений с последующим подсчётом выросших колоний.

Натурные эксперименты по самоочищению мерзлотных почв от нефти проводили в условиях открытой экосистемы в опытных участках, разбитых на участке аварийного разлива нефти.

Битумоиды из проб почв извлекали методом экстракции [5].

Результаты исследований

Изучение структуры микробного ценоза регионального природного фона проводили методом посева на питательные среды. В качестве объектов изучения выбрали аммонифицирующие микроорганизмы, способные использовать органический азот; микроорганизмы, усваивающие минеральный азот; олигонитрофильные микроорганизмы; микроскопические грибы и нефтеокисляющие микроорганизмы, поскольку эти группы являются приоритетными в процессах очистки почв от нефтезагрязнений и улучшения плодородия пахотного слоя.

Расчет численности микроорганизмов вели в колониеобразующих единицах (КОЕ/г) на 1г абсолютно сухого веса (АСВ) почвы с учетом влажности соответствующих образцов, определяемой одновременно с учетом численности микроорганизмов.

Изучено влияние условий окружающей среды (рН, влажность, температура) на развитие почвенных микроорганизмов.

Оптимальная температура для развития большинства мезофильных микроорганизмов считается в пределах +20+40°С.

Рисунок 1. График температуры почвы контрольных площадок в районе исследования.

Следует отметить, что лето в год исследований в ленском районе, было прохладным и сухим. На выпадение атмосферных осадков в виде дождя из 153-х дней весенне-осеннего сезона пришлось 20 дней (май - 2; июнь - 3; июль - 5; август - 6; сентябрь - 4 дня).

Атмосферные осадки отразились на показателях влажности почв, их уровень был недостаточно высоким для нормального развития микробоценоза и составлял не более 53% (на глубине 20 см) и 32% (на глубине 10 см) в разных точках исследований, тогда, как для успешного развития почвенной микрофлоры, в том числе УОМ оптимальная влажность почвы должна составлять 60% (рисунок 2).

Рисунок 2. График влажности почвы контрольных площадок в районе исследований.

Сравнительный анализ почвенных образцов исследуемой территории показал, что рН почвенного раствора коррелировал от слабокислого до слабо-щелочного, что незначительно превышало необходимый уровень для полноценного развития УОМ, поскольку оптимальным значением для почвенной микрофлоры является рН=6,5-7,2, то это не ведет к недостатку фосфора и микроэлементов в почвах. Такая реакция благоприятна особенно для развития бактерий, обогащающих почву азотом (рисунок 3).

Рисунок 3. рН почвенного раствора в контрольных площадках района исследований.

Сравнительный анализ структуры микробных сообществ регионального природного фона, показал, что в условиях естественной влажности и температуры воздуха в почвах Легского района доминируют бактериальные формы над грибными.

Общая численность бактерий составляет не менее 10 млн/г АСВ, что выше, чем, в изученных нами ранее, почвах Центральной и Северо-Восточной Якутии.

Наиболее богаты микрофлорой торфяно-таёжные почвы (ФК, Т-1, Т-2), чем суглинистые почвогрунты в местах проложения нефтепровода (Т-7, Т-7/1, Т-7/4). Средний промежуток занимают нефтезагрязнённые почвы в местах контрольных площадок для отбора проб У-16 и У-17 (рисунок 4).

Рисунок 4. Численность бактерий в почвах контрольных площадок района исследований.

По физиологическому составу, выделенные из почв Ленского района, УОМ отличались в разных типах почв. В торфяно-таёжных почвах, преобладали дрожжеподобные углеводородокисляющие грибы рода Aspergillus, дрожжи рода Candida и спорообразующие бактерии рода Bacillus; в суглинистом почвогрунте - главным образом, бактерии рода Pseudomonas и Bacillus.

Следует отметить, что бактерии рода Pseudomonas, в целом, характерны для мерзлотных почв Якутии. Среди них есть штаммы, способные развиваться при температуре, близкой к точке замерзания воды, что наиболее ценно, при разработке технологии восстановления нефтезагрязнённых территорий Северных регионов.

Таким образом, исходя из полученных результатов анализа почвенных образцов, отобранных из контрольных площадок Ленского района, можно предполагать, что внесение в нефтезагрязнённые почвы на данной территории, биопрепаратов, содержащих УОМ, с температурным диапазоном для их развития, +20+40°С, с целью биоремедиации, будут мало эффективными. Для сокращения сроков нефтеокисления и достижения фоновых показателей концентрации углеводородов в почвах на загрязнённой площади требуются биопрепараты, содержащие предпочтительно психротолерантную микрофлору, способную развиваться при температурах ниже +20°С.

микробный почва мерзлотный очистка

Литература

1. Государственный доклад о состоянии и охране окружающей среды Республики Саха (Якутия) в 2007 году / Министерство охраны природы Республики Саха (Якутия). - Якутск: «CMYK-MASTER», 2008. - С.60-85.

3. Керстен Д.К. Морфологические и культуральные свойства индикаторных микроорганизмов нефтегазовой съемки //Микробиология,1963,№5,С.1024-1030.

4. Зуева И.Н., Чалая О.Н., Лифшиц С.Х., Глязнецова Ю.С. Особенности загрязнения почв нефтепродуктами на объектах их хранения. Мат. Междунар. научно-практич. конф. «Прикладная экология Севера. Опыт проведенных исследований, современное состояние и перспективы». 20-21 марта 2003 г. Якутск. С.221-229.

РД 39-0147098-90 Инструкция по контролю за состоянием почв на объектах предприятий Миннефтегазпрома.