Библиографическое описание:

Косумов Р. С., Демельханов М. Д. Улучшение состояния загрязненных нефтепродуктами почвенных экосистем использованием фитомелиорантов // Молодой ученый. — 2016. — №2. — С. 303-308.



 

Рекультивация земель и почв, которая частично проводится, должна соответствовать экологическим требованиям. Повышенный уровень и значительные площади загрязнения почв различными углеводородами, некоторыми тяжелыми металлами, наиболее характерны для г. Грозного и ареалов промышленной или использовавшейся кустарной добычи и переработки нефти. На всей территории Чеченской Республики характерно значительное ухудшение состояния сельскохозяйственных угодий, снижение плодородия почв. Излишне большое, сверх нормативов, количество выпасаемого скота, бессистемное, нерациональное использование пастбищ затеречных полупустынных ландшафтов, привели к утрате растительного покрова на больших площадях, к опустыниванию, к выдуванию маломощных почв ветрами. Более 350 тыс. гектаров полупустынных ландшафтов подвержены ветровой эрозии. В результате, в 1992 году терские пески были объявлены зоной экологического бедствия. Лишь в последние годы, в результате прекращения хозяйственной деятельности, выпаса излишне большого количества овец, здесь появились сенокосы, начался процесс самовосстановления природы. В результате нарушается структура почв, уменьшается количество органических и минеральных веществ, утрачивается плодородие земель, развивается эрозия.

Проблема рекультивации земель, загрязненных нефтепродуктами чаще всего затруднена чрезвычайно высоким уровнем их загрязнения, препятствующим деятельности углеродоокисляющих бактерий и естественному самоочищению. В связи с этим в каждой конкретной ситуации, в зависимости от масштаба и характера распределения загрязнения, вырабатывается оптимальная технология рекультивации горных пород и заключенных в них подземных вод. Лимитирующим климатическим фактором является влагообеспеченность. Территория располагается в засушливых условиях, коэффициент увлажнения составляет 0,45 и количество осадков не превышает 300–400 мм в год.

В биогеохимическом воздействии нефти на почвы участвует множество углеводородных и неуглеводородных компонентов, в том числе минеральные соли и микроэлементы. Токсичные действия одних компонентов могут быть нейтрализованы присутствием других, поэтому токсичность нефти не определяется токсичностью отдельных соединений, входящих в ее состав. Необходимо оценивать последствия влияния комплекса соединений в целом. При нефтяном загрязнении тесно взаимодействуют три группы экологических факторов: сложность, уникальная поликомпонентность состава нефти, находящегося в процессе постоянного изменения; сложность, гетерогенность состава и структуры любой экосистемы, находящейся в процессе постоянного развития и изменения; многообразие и изменчивость внешних факторов, под воздействием которых находится экосистема: температура, давление, влажность, состояние атмосферы, гидросферы и т. д.

При фитомелиорации происходит прежде всего: рост корней приводит к рыхлению почвы, благодаря чему увеличивается доступ кислорода в более глубокие слои загрязненной почвы; бобовые растения обогащают загрязненную почву азотом, что стимулирует углеводородокисляющую микрофлору и самоочищение почвы от углеводородов нефти; растения способны самостоятельно метаболизировать углеводороды нефти. Воздействие нефти на растения начинается сразу после посева семян в грунт. Наблюдается прямая зависимость между степенью загрязнения и всхожестью семян овсяницы луговой и костра безостого. Например, всхожесть семян овсяницы луговой при слабой степени загрязнения составляет 42,5 %, при средней — 9,8 % и при сильной — 3,7 %. В большей степени влияние нефти сказывается на росте растений, а не их развитии. На протяжении трех лет жизни растений не выявлены и какие-либо морфологические аномалии. Из внешних проявлений воздействия нефти необходимо отметить побурение и засыхание листьев, особенно у молодых растений.

Посев многолетних травянистых растений непосредственно в грунт, загрязненный нефтью, без внесения органических удобрений непригоден при проведении рекультивационных мероприятий. В этом случае растения к концу первого и началу второго года жизни почти полностью выпадают или формируют очень незначительную фитомассу, не обеспечивающую выполнение культурным фитоценозом фитомелиоративных функций. Внесение в нефтезагрязненный грунт одних минеральных удобрений дает кратковременный и в целом незначительный положительный эффект и не может рекомендоваться в качестве способа мелиорации.

Для формирования культурных фитоценозов на дренированных участках нефтезагрязненных земель наиболее перспективны следующие злаки (перечисление дается по степени уменьшения нефтетолерантности): ежа сборная, полевица белая, тимофеевка луговая, овсяница луговая, овсяница красная, костер безостый, костер прямой, бекмания восточная, волоснец сибирский, а также бобовые: люпин многолетний, лядвенец рогатый, клевер шведский, клевер луговой, клевер ползучий. Из дикорастущих видов местной флоры, самопроизвольно поселяющихся на нефтезагрязненных землях, для целей рекультивации могут быть рекомендованы пырей ползучий, вейник наземный и канареечник тростниковидный.

Биологическая рекультивация нарушенных земель под пашню включает двукратное снегозадержание путем устройства валиков через 8–10 м в течение двух лет; ежегодное весеннее боронование в два следа; внесение органических и минеральных удобрений; вспашку на глубину 20–22 см с одновременным боронованием; сплошную культивацию и предпосевное боронование в два следа; прикатывание почвы до и после посева, посев трав в первый год; прикатывание сидератов на пашне на второй год освоения и дискование их на глубину до 30 см с одновременным боронованием осенью второго года. После завершения мелиоративного периода рекультивированные участки пашни можно использовать в системе необходимого севооборота. Мелиоративный срок восстановления нарушенных земель под пастбища составляет 3 года. В первый год разовое внесение органических удобрений под основную вспашку составляет 30 т/га.

Сравнение урожайности растений свидетельствует о том, что на грунтах, загрязненных нефтью в средней и, особенно, слабой степени, при совместном внесении торфа или навоза с минеральными удобрениями возможно создание культурных фитоценозов, незначительно уступающих по продуктивности сельскохозяйственным угодьям. Культурные фитоценозы, формирующиеся на грунтах, загрязненных нефтью в сильной степени, даже при соблюдении указанных агротехнических приемов, обладают очень низкой продуктивностью, при которой их фитомелиоративная роль для целей рекультивации неудовлетворительна.

При проведении комплекса фитомелиораций по реабилитации территорий необходимо: во-первых, подбирать наиболее толерантные к конкретному загрязнителю виды декоративных растений, способных достаточно хорошо произрастать в экстремальных условиях атмосферного и почвенного загрязнения; во-вторых, при выращивании подобранных культур важно, чтобы они очищали почву от загрязняющих веществ, выполняя функции фитомелиорантов.

Высевают фитомелиоранты после нанесения почвенного слоя и проведения комплекса агротехнических работ в основном в два этапа. На первом этапе высаживают растения-фитомелиоранты, способные выносить из почвы загрязняющие вещества. На втором этапе высевают дернообразующие травы. Травосмесь желательно составлять из двух, трех и более компонентов с таким расчетом, чтобы обеспечить хорошее задернение рекультивируемой территории.

Травы, используемые для рекультивации, должны быть апробированных сортов и местных популяций. Высаживаемые растения должны быстро акклиматизироваться, обладать устойчивостью к неблагоприятным условиям микроклимата и отрицательным физическим и химическим свойствам грунта, иметь сильно развитую корневую систему, обладать способностью к симбиозу с микроорганизмами.

Озеленение подобных территорий не завершается посадкой растений, а представляет собой длительный и трудоемкий процесс, требующий регулярного ухода за растительностью. Рекультивацию можно считать завершенной после создания густого и устойчивого травостоя, при этом концентрация остаточных нефтепродуктов со значениями коэффициента окисления нефти более 90 % не должна превышать в среднем по участку 8,0 % в органогенных и 1,5 % в минеральных и смешанных грунтах.

В связи с интенсивной нефтедобычей в Республике, в течении XX века, наблюдается локальное загрязнение нефтепродуктами в результате переливов из скважин, а также отчуждении земель под отстойники нефтяных вод и испарителя, где накапливаются соли с наборoм микрокомпонентов, в том числе токсичных. Общая площадь отчужденных земель составляет порядка тысячи га. Нефть, разлитая на поверхность суши или воды, трансформируется, происходит испарение, поглощение и фильтрация части компонентов нефти на поверхности почвы или воды. В результате образуются новые химические вещества, исчезают или меняют свою структуру те, которые составляли раньше смесь, называемую нефтью.

Зафиксировано ежегодное убывание содержания гумуса. Ежегодно терялось более 0,7 % гумуса пахотного слоя. Потери со всей площади пашни республики составляли порядка 220 тыс. т. Часть гумуса терялась за счет дегумификации почв, то есть отрицательного баланса расхода гумуса и его восполнения, часть — за счет водной и ветровой эрозии.

Для удобства разработки мероприятий по рекультивации земель, загрязненных нефтью, проведена классификация земель по степени их загрязненности нефтью и продуктами ее переработки. К сильнозагрязненным землям отнесены земли, содержание нефти в почвенном профиле которых превышает 20 кг/кв. м, слабозагрязненные почвы — менее 8 кг/кв. м, среднезагрязненные земли занимают промежуточное положение между слабо- и сильнозагрязненными землями, то есть содержат нефть в количестве от 8 до 20 кг/кв. м.

В биогеохимическом воздействии нефти на почвы участвует множество углеводородных и неуглеводородных компонентов, в том числе минеральные соли и микроэлементы. Токсичные действия одних компонентов могут быть нейтрализованы присутствием других, поэтому токсичность нефти не определяется токсичностью отдельных соединений, входящих в ее состав. Необходимо оценивать последствия влияния комплекса соединений в целом. При нефтяном загрязнении тесно взаимодействуют три группы экологических факторов: сложность, уникальная поликомпонентность состава нефти, находящегося в процессе постоянного изменения; сложность, гетерогенность состава и структуры любой экосистемы, находящейся в процессе постоянного развития и изменения; многообразие и изменчивость внешних факторов, под воздействием которых находится экосистема: температура, давление, влажность, состояние атмосферы, гидросферы и т. д.

Проблема рекультивации земель, загрязненных нефтепродуктами чаще всего затруднена чрезвычайно высоким уровнем их загрязнения, препятствующим деятельности углеродоокисляющих бактерий и естественному самоочищению. В связи с этим в каждой конкретной ситуации, в зависимости от масштаба и характера распределения загрязнения, вырабатывается оптимальная технология рекультивации горных пород и заключенных в них подземных вод. Лимитирующим климатическим фактором является влагообеспеченность. Территория располагается в засушливых условиях, коэффициент увлажнения составляет 0,45 и количество осадков не превышает 300–400 мм в год. Летом преобладают ветра восточного и западного направления, иссушающие воздух и почвы.

Восстановление загрязненных нефтью земель — многоэтапный процесс, каждая стадия которого соответствует определенной последовательности естественной геохимической и биологической деструкции поступивших в почвы нефтяных углеводородов. использование фитомелиоративного эффекта является перспективным направлением улучшения физического состояния почв.

Наиболее быстро восстанавливаются такие физические свойства почв, как плотность, пористость, структурный состав. Более длительное фитомелиоративное воздействие требуется для восстановления водопрочности агрегатов. Эффективность фитомелиоративного улучшения почв связана с биологической продукцией растений, которая в свою очередь отражает климат.

При фитомелиорации происходит прежде всего: рост корней приводит к рыхлению почвы, благодаря чему увеличивается доступ кислорода в более глубокие слои загрязненной почвы; бобовые растения обогащают загрязненную почву азотом, что стимулирует углеводородокисляющую микрофлору и самоочищение почвы от углеводородов нефти; растения способны самостоятельно метаболизировать углеводороды нефти. Воздействие нефти на растения начинается сразу после посева семян в грунт. Наблюдается прямая зависимость между степенью загрязнения и всхожестью семян овсяницы луговой и костра безостого. Например, всхожесть семян овсяницы луговой при слабой степени загрязнения составляет 42,5 %, при средней — 9,8 % и при сильной — 3,7 %. В большей степени влияние нефти сказывается на росте растений, а не их развитии. На протяжении трех лет жизни растений не выявлены и какие-либо морфологические аномалии. Из внешних проявлений воздействия нефти необходимо отметить побурение и засыхание листьев, особенно у молодых растений.

Посев многолетних травянистых растений непосредственно в грунт, загрязненный нефтью, без внесения органических удобрений непригоден при проведении рекультивационных мероприятий. В этом случае растения к концу первого и началу второго года жизни почти полностью выпадают или формируют очень незначительную фитомассу, не обеспечивающую выполнение культурным фитоценозом фитомелиоративных функций. Внесение в нефтезагрязненный грунт одних минеральных удобрений дает кратковременный и в целом незначительный положительный эффект и не может рекомендоваться в качестве способа мелиорации.

Лучшим агротехническим приемом при выращивании многолетних трав на нефтезагрязненных землях следует считать применение навоза с внесением минеральных удобрений; Оптимальными сроками высева многолетних трав на нефтезагрязненных землях при слабой степени загрязнения следует считать 1 мес, при средней — 1 год.

Для формирования культурных фитоценозов на дренированных участках нефтезагрязненных земель наиболее перспективны следующие злаки (перечисление дается по степени уменьшения нефтетолерантности): ежа сборная, полевица белая, тимофеевка луговая, овсяница луговая, овсяница красная, костер безостый, костер прямой, бекмания восточная, волоснец сибирский, а также бобовые: люпин многолетний, лядвенец рогатый, клевер шведский, клевер луговой, клевер ползучий. Из дикорастущих видов местной флоры, самопроизвольно поселяющихся на нефтезагрязненных землях, для целей рекультивации могут быть рекомендованы пырей ползучий, вейник наземный и канареечник тростниковидный.

Биологическая рекультивация нарушенных земель под пашню включает двукратное снегозадержание путем устройства валиков через 8–10 м в течение двух лет; ежегодное весеннее боронование в два следа; внесение органических и минеральных удобрений; вспашку на глубину 20–22 см с одновременным боронованием; сплошную культивацию и предпосевное боронование в два следа; прикатывание почвы до и после посева, посев трав в первый год; прикатывание сидератов на пашне на второй год освоения и дискование их на глубину до 30 см с одновременным боронованием осенью второго года. После завершения мелиоративного периода рекультивированные участки пашни можно использовать в системе необходимого севооборота. Мелиоративный срок восстановления нарушенных земель под пастбища составляет 3 года. В первый год разовое внесение органических удобрений под основную вспашку составляет 30 т/га.

Сравнение урожайности растений свидетельствует о том, что на грунтах, загрязненных нефтью в средней и, особенно, слабой степени, при совместном внесении торфа или навоза с минеральными удобрениями возможно создание культурных фитоценозов, незначительно уступающих по продуктивности сельскохозяйственным угодьям. Культурные фитоценозы, формирующиеся на грунтах, загрязненных нефтью в сильной степени, даже при соблюдении указанных агротехнических приемов, обладают очень низкой продуктивностью, при которой их фитомелиоративная роль для целей рекультивации неудовлетворительна.

При проведении комплекса фитомелиораций по реабилитации территорий необходимо: во-первых, подбирать наиболее толерантные к конкретному загрязнителю виды декоративных растений, способных достаточно хорошо произрастать в экстремальных условиях атмосферного и почвенного загрязнения; во-вторых, при выращивании подобранных культур важно, чтобы они очищали почву от загрязняющих веществ, выполняя функции фитомелиорантов.

Деятельность человека привела к значительному изменению в Чеченской Республике растительного и животного мира. Произошло резкое сокращение ареалов произрастания многих ценных видов растений. Некоторые из них оказались на грани полного исчезновения, например: облепиха, ромашка, валериана, алтей, бессмертник, белладонна кавказская.

 

Литература:

 

  1.    Арчегова И. Б., Панюков А. Н. Устойчивость многолетних агроценозов. Земледелие. 2007. № 3. С. 11.
  2.    Арчегова И. Б., Хабибуллина Ф. М., Шубаков А. А. Оптимизация очистки почвы и водных объектов от нефти с помощью биосорбентов. Сибирский экологический журнал. 2012. Т. 19. № 6. С. 769–776.
  3.    Байраков И. А., Идрисова Р. А., Чатаева М. Ж., Багашева М. И., Гакаев Р.А Мероприятия по оптимизации экологического состояния природных ландшафтов Чеченской Республики. В сборнике: Глобальный научный потенциал. Сборник материалов 4-й Международной научно-практической конференции. 2008.
  4.    Байраков И. А., Гакаев Р. А. Деградация почвенного покрова в Чеченской республике. В сборнике: Проблемы экологии в современном мире. Материалы VI международной internet- конференции. 2009.
  5.    Гаджиев Н. Г., Гакаев Р. А. Внедрение культурных фитоценозов с целью улучшения состояния нарушенных почв (на примере Чеченской Республики). В сборнике: Актуальные проблемы экологии и природопользования Сборник научных трудов. 2014. С. 227–230.
  6.    Гаджиев Н. Г., Гакаев Р. А. Почвенные экосистемы под влиянием техногенного воздействия и некоторые вопросы по их улучшению (на примере Чеченской Республики). В сборнике: Актуальные проблемы экологии и природопользования. Часть 1. 2012. С. 310–317
  7.    Газиев А. А., Гакаев Р. А., Ахмиева Р. Б. Нарушенные почвы Чеченской Республики и их современное состояние. В сборнике: Экологический интеллект — 2011. Материалы VI Международной научно-практической конференции молодых ученых. Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта. 2011. С. 74–75.
  8.    Гакаев Р. А. Нефтезагрязненные почвы Чеченской Республики: их современное состояние и перспективы оптимизации. В сборнике: Человек и окружающая среда: друзья или враги? Материалы Международной научной конференции. 2011. С. 7–9.
  9.    Гакаев Р. А., Гаджиев Н. Г. Восстановление севооборота на нефтезагрязненных землях Чеченской Республики. В сборнике: Экологический интеллект — 2013 Материалы VIII Международной научно-практической конференции молодых ученых. Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта. 2013. С. 101–103.
  10. Гакаев Р. А. Восстановление продуктивности земель подверженных негативному воздействию нефтекомплекса Чеченской Республики посадкой многолетних насаждений. В сборнике: Международная научная конференция, посвященная 500-летию армянского книгопечатания и 65-летию основания СНО ЕГУ Материалы Международной научной конференции, посвященной 500-летию армянского книгопечатания и 65-летию основания СНО ЕГУ. 2013. С. 89–92.
  11. Гакаев Р. А., Убаева Р. Ш., Чатаева М. Ж., Вагапова А. Б. Фитомелиоративный подход врекультивации нефтезагрязненных земель Чеченской Республики. Наука и бизнес: пути развития. 2012. № 8 (14). С. 009–013.
  12. Гакаев Р. А. Мелиоративные мероприятия по охране и улучшению почв на примере Урус — Мартановского района. В сборнике: Круговорот элементов в экосистемах и почвах. Материалы XV Всероссийской школы Экология и почвы. ИФХ и БПП РАН. Г. Пушино. 2007.
  13. Гакаев Р.А Высотная поясность и почвообразовательные процессы в условиях горной части Чеченской Республики. В сборнике: Роль абиотических факторов в почвообразовании. Материалы XVI Всероссийской школы Экология и почвы. ИФХ и БПП РАН. Г. Пушино. 2009. С. 20–21.
  14. Гакаев Р. А., Багашева М. И. Условия почвообразования в Чеченской Республике. В сборнике: Экологические проблемы. Взгляд в будущее. Сборник трудов VI Международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону. 2010. С. 67–69.
  15. Гакаев Р. А., Ахмиева Р. Б. Нефть и продукты ее переработки в почвах Чеченской Республики и их восстановление. В сборнике: Проблемы освоения недрв XXI веке глазами молодых. Материалы VIII Международной научной школы молодых ученых и специалистов. 2011. С. 290–294.
  16. Гакаев Р. А. Физико химические методы восстановления почв в местах интенсивного воздействия нефтекомплекса Чеченской Республики. В сборнике: Проблемы освоения недрв XXI веке глазами молодых. Материалы IX Международной научной школы молодых ученых и специалистов. 2012. С. 468–471.
  17. Гакаев Р. А. Воздействие нефтегазового комплекса на подземные воды Чеченской Республики и некоторые вопросы их оптимизации. В сборнике: Проблемы освоения недрв XXI веке глазами молодых. Материалы X Международной научной школы молодых ученых и специалистов. 2013. С. 413–416.
  18. Государственный доклад о состоянии окружающей среды Чеченской Республики в 2010 году. Комитет экологии при Правительстве Чеченской Республики, Грозный 2011.
  19. Жлудко В. В., Сердюк Н. И. Мероприятия по минимизации воздействия загрязненных почв на подземные воды в г. Грозный Чеченской Республики. Доклады Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы экологии». www.eco-oos.ru
  20. Колесникова Н. М. Разработка основ рекультивации сельскохозяйственных угодий, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Свердловск. 1990.
  21. Мантаев Х. З., Гакаев Р. А. Влияние антропогененза на почвообразовательные процессы г. Грозного. Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского. 2008. Т. 2. № 2. С. 186–193.
  22. Оборин А. А. Биологическая рекультивация в условиях таежной зоны. Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем: М.: Наука, 1988.
  23. Пиковский Ю. И. Трансформация техногенных потоков нефти в почвенных экосистемах. Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем: Сб. науч. тр. М.: Наука, 1988.
  24. Рашидов М. У., Гакаев Р. А. К вопросу взаимоотношения общества и природы в Чеченской Республике. Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского. 2007. Т. 2. № 3 (9). С. 146–149.
  25. Рашидов М. У., Гакаев Р. А. Проблемы оздоровления окружающей среды Чеченской Республики. В сборнике: Наука и устойчивое развитие общества. Наследие В. И. Вернадского Сборник материалов 2-й Международной заочной научно-практической конференции. 2007. С. 109–111.
  26. Сааева Х. А. Комплексное воздействие растительности на улучшении почв загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Молодой ученый. 2015. № 20. С. 159–163.
  27. Скрябин Г. К. Использование микроорганизмов в органическом синтезе М.: Наука, 1976
  28. Убаева Р. Ш., Гакаев Р. А., Ирисханов И. В. Основы системной экологии. Назрань, 2015.
  29. Убаева Р. Ш., Гакаев Р. А., Гайрабеков Х. Т., Ахмиева Р. Б. Природные условия реабилитации нефтезагрязненных почвенных экосистем Чеченской Республики. Глобальный научный потенциал. 2012. № 19. С. 85–88.
  30. Устаев А. Л. География Чеченской Республики. природа, социальная сфера, экономика. Учебник для 8–9 классов общеобразовательных учебных заведений / А. Л. Устаев. Грозный, 2008.
  31. Шилова И. И. Биологическая рекультивация нефтезагрязненных земель в условиях таежной зоны. Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем: Сб. науч. тр./ М.: — Наука, 1988.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle