Таким образом, приведенные Пиковским Ю. И., Калочниковой И. Г. 1985, данные показали наиболее общие тенденции в трансформации загрязняющих почвы нефтей в различных природных зонах. Эта трансформация в разных природно-климатических условиях идет с различной скоростью. Так, содержание метаново-нафтеновой фракции Федоровской нефти за один год в условиях лесотундры снизилось на 34%, в средней тайге- на 46%, в условиях южной тайги- на 55%.
Возможности деградации природной среды при добыче и транспортировке нефти могут отражаться на ландшафтно-геохимических прогнозных картах. М.А. Глазовская, В.В. Батоян и др. (1985), занимаясь составлением таких карт, выяснили, что опасность загрязнения и возможность самочищения почв от продуктов нефтедобычи в отдельных зонах и областях страны различаются. Опасность остаточного накопления нефтепродуктов возрастает с юга на север. В пределах отдельных биоклиматических зон опасность возрастает от песчаных почв к глинистым, от мезоморфных к гидроморфным, от распаханных к целинным. При составлении прогнозов деградации авторы рекомендуют пользоваться понятием КЛГС - каскадной ландшафтно-геохимической системы. КЛГС - это совокупность местных ландшафтов, находящихся в одном бассейне стока на разных гипсометрических уровнях и связанных между собой потоками вещества, энергии и информации. Прогноз для любого района необходимо строить с учетом всей КЛГС. Характер техногенных воздействий на КЛГС определяется положением очагов этих воздействий (нефтегазоносных бассейнов). Чем ниже находится очаг техногенного воздействия в цепочке звеньев каскада, тем влияние нефтезагрязненных территорий на КЛГС наименьшее. Авторы выделили шесть рангов по степени опасности деградации среды. Они утверждают, что анализ антропогенного воздействия на среду всегда должен быть системным, т.е. учитывать не только участок непосредственного воздействия, но и изменения, происходящие при этом во всей ландшафтно-геохимической системе или подсистеме.
Как уже указывалось выше, почвенные “ жители “ это основа почвенного плодородия. Без микроорганизмов почва мертва. Можно представить себе, что происходит с почвенной флорой и фауной при внезапном вторжении столь агрессивного поллютанта, как нефть.
Вопрос№5
НЕФТЯНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ.
Нефтяное загрязнение создает новую экологическую обстановку, что приводит к глубокому изменению всех звеньев естественных биоценозов или их полной трансформации. Общая особенность всех нефтезагрязненных почв - изменение численности и ограничение видового разнообразия педобионтов (почвенной мезо- и микрофауны и микрофлоры). Типы ответных реакций разных групп педобионтов на загрязнение неоднозначны (Н. М. Исмаилов 1985):
* Происходит массовая гибель почвенной мезофауны: через три дня после аварии большинство видов почвенных животных полностью исчезает или составляет не более 1% контроля. Наиболее токсичными для них оказываются легкие фракции нефти.
* Комплекс почвенных микроорганизмов после кратковременного ингибирования отвечает на нефтяное загрязнение повышением валовой численности и усилением активности. Прежде всего это относится к углеводородоокисляющим бактериям, количество которых резко возрастает относительно незагрязненных почв. Развиваются “специализированные “ группы, участвующие на разных этапах в утилизации УВ.
* Максимум численности микроорганизмов соответствует горизонтам ферментации и снижается в них по профилю почв по мере уменьшения концентраций УВ. Основной “ взрыв “ микробиологической активности падает на второй этап естественной деградации нефти.
* В процессе разложения нефти в почвах общее количество микроорганизмов приближается к фоновым значениям, но численность нефтеокисляющих бактерий еще долгое время превышает те же группы в незагрязненных почвах (южная тайга 10 - 20 лет).
* Изменение экологической обстановки приводит к подавлению фотосинтезирующей активности растительных организмов. Прежде всего это сказывается на развитии почвенных водорослей: от их частичного угнетения и замены одних групп другими до выпадения отдельных групп или полной гибели всей альгофлоры. Особенно значительно ингибирует развитие водорослей сырая нефть и минеральные воды.
* Изменяются фотосинтезирующие функции высших растений, в частности злаков. Эксперименты показали, что в условиях южной тайги при высоких дозах загрязнения - более 20 л/м2 растения и через год не могут нормально развиваться на загрязненных почвах.
* Исследования показали, что в загрязненный почвах снижается активность большинства почвенных ферментов (Н. М. Исмаилов, Ю. И. Пиковский 1985). При любом уровне загрязнения ингибируются гидролазы, протеазы, нитратредуктазы, дегидрогеназы почв, несколько повышается уреазная и каталазная активности почв.
* Дыхание почв также чутко реагирует на нефтяное загрязнение. В первый период, когда микрофлора подавлена большим количеством УВ, интенсивность дыхания снижается, с увеличением численности микроорганизмов интенсивность дыхания возрастает.
Итак, процессы естественной регенерации биогеоценозов на загрязненных территориях идут медленно, причем темпы становления различных ярусов экосистем различны. Сапрофитный комплекс животных формируется значительно медленнее, чем микрофлора и растительный покров. Пионерами зарастания нарушенных почв часто являются водоросли.
Вопрос№6
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕЕНЫХ ПОЧВ.
Говоря о процессах восстановления нефтезагрязненных почвенных экосистем, многие исследователи (например, Т.П. Славина, М.И. Кахаткина и др., 1986) обращают внимание на то, что обычные рекультивационные мероприятия имеют ряд недостатков - не всегда способствуют восстановлению почв и растительности и часто сами наносят долговременный вред природе. Землевание замедляет процессы разложения нефти. Вывоз загрязненного слоя создает новые очаги вторичного загрязнения. Исследования показывают, что при сжигании нефти сроки естественного восстановления нефтезагрязненных почв значительно увеличиваются, происходит образование полициклических ароматических УВ, обладающих канцерогенными свойствами, следовательно увеличивается токсичность почв, затормаживается восстановление всех блоков экосистемы.
В настоящее время научно обоснованные методы ликвидации последствий загрязнения отсутствуют. Для максимального уменьшения неблагоприятного воздействия необходимо знание законов трансформации загрязненных экосистем и загрязняющих веществ, прогноз их изменения во времени.
Н.М. Исмаилов, Ю.И. Пиковский (1988) считают, что концепция восстановления загрязненных экосистем должна опираться на следующий принцип: не нанести экосистеме больший вред, чем тот, который уже нанесен при загрязнении. Суть концепции - максимальная мобилизация внутренних ресурсов экосистемы на восстановление своих первоначальных функций. Рекультивация, по определению исследователей, - это продолжение процесса самоочищения, при котором используются природные резервы экосистемы: климатические, микробиологические, ландшафтно-биохимические.
Концепция восстановления загрязненных земель исходит из положения, что в разных почвенно-климатических и ландшафтно-геохимических условиях процессы трансформации загрязнителей аналогичного типа в одних и тех же дозах происходят с разной скоростью и останавливаются на разных стадиях. Различаются и результаты воздействия разных доз загрязнителей на экосистемы. Самоочищение и самовосстановление экосистем - стадийный биохимический процесс трансформации загрязняющих веществ, сопряженный со стадийным восстановлением биоценоза.
В соответствии с этапами биодеградации происходит регенерация биоценозов. Процессы идут разными темпами на разных ярусах экосистем. Значительно медленнее, чем микрофлора и растительный покров, формируется сапрофитный комплекс животных. Полной обратимости процесса, как правило, не наблюдается. Наиболее сильная вспышка микробиологической активности приходится на второй этап биодеградации нефти. При дальнейшем снижении численности всех групп микроорганизмов до контрольных значений, численность углеводородоокисляющих организмов на многие годы остается аномально высокой по сравнению с контролем.
Н.М. Исмаилов, Ю.И. Пиковский (1988) неоднократно подчеркивают, что механические и физические методы рекультивации не могут обеспечить полное удаление нефти и нефтепродуктов из почвы. Разложение нефти в почве в естественных условиях - процесс биогеохимический, в котором главное и решающее значение имеет функциональная активность комплекса почвенных микроорганизмов, обеспечивающих полную минерализацию нефти и нефтепродуктов до углекислого газа и воды. Ускорить очистку почв с помощью микроорганизмов можно в основном двумя способами: активизацией метаболической активности микрофлоры почв путем изменения физико-химических условий среды ( агротехнические приемы ) или внесением специально подобранных активных нефтеокисляющих микроорганизмов в загрязненную почву.
Анализ многочисленных работ по рекультивации нефтезагрязненных почв дает противоречивые результаты - одни и те же мероприятия в разных условиях приводят к неодинаковым последствиям. Вышеупомянутые авторы намечают наиболее общие принципы интенсификации самоочищающей способности почв. На первом этапе, когда геохимическая обстановка наиболее токсична, целесообразно проводить подготовительные мероприятия: аэрацию, увлажнение, локализацию загрязнения. На втором этапе возможен пробный посев культур с целью оценки остаточной фототоксичности почв, работы по регулированию водного режима и кислотных условий, в случае необходимости - рассоление. На третьем этапе восстанавливаются естественные растительные биоценозы, создаются культурные фитоценозы, практикуется посев многолетних растений. Длительность процесса рекультивации зависит от почвенно-климатических условий и характера загрязненности.