Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии
На правах рукописи
Новоселова Евдокия Ивановна
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТРАНСФОРМАЦИИ ФЕРМЕНТНОГО ПУЛА ПОЧВЫ ПРИ НЕФТЯНОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ И РЕКУЛЬТИВАЦИИ
Специальность
03.00.27 - почвоведение
03.00.16 - экология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора биологических наук
Воронеж 2008
Работа выполнена в ГОУ ВПО Башкирский государственный университет
Научные консультанты: доктор биологических наук, профессор
Киреева Наиля Ахняфовна
доктор биологических наук, профессор
Хазиев Фангат Хаматович
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор
Девятова Татьяна Анатольевна
доктор биологических наук, профессор
Селивановская Светлана Юрьевна
доктор биологических наук, профессор
Русанов Александр Михайлович
Ведущая организация Московский государственный
университет им. М.В.Ломоносова,
факультет почвоведения
Защита состоится л 27 мая 2008г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.038.02 при Воронежском государственном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, Университетская пл., 1
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета
Автореферат разослан л апреля 2007 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Брехова Л.И.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. Почва является неотъемлемой частью любой наземной экосистемы и играет важную роль в поддержании устойчивости биосферы. Ее бесконтрольное использование приводит к разрушению почвенного покрова. Деградация почв носит глобальный характер и является одной из самых главных причин экологического кризиса (Добровольский, 1997, 2003; Никитин, 2003).
Антропогенная деградация почв в районах добычи, транспортировки и переработки нефти часто связана с загрязнением нефтью и нефтепродуктами, относящимися к приоритетным загрязнителям биосферы. На сегодняшний день это загрязнение является экологической проблемой мирового масштаба (Аржанников, Громова, 2001). По экспертным оценкам, загрязнение почвы в результате деятельности нефтедобывающих и транспортных предприятий на территории России достигает сотен тысяч гектаров. В Башкирии ежегодно загрязняется 72 тыс. м2 поверхности в год (Абдрахманов, 1993). Разливы нефти вследствие аварий на нефтепроводах оцениваются миллионами тонн.
Загрязнение почвы нефтью нарушает ее стабильное функционирование: меняются физико-химические свойства, характер биохимических процессов, подавляется активность микробиоты (Kiss, 1985; Исмаилов, 1988; Пиковский, 1993; Гузев и др., 1989; Oberbremer, Mller-Hurtig, 1989; Киреева и др., 1994; Kiss, 1995; Киреева и др., 1996; Киреева и др., 1997; Гилязов, 1999; Margesin et al., 2000; Хабиров и др., 2001; Kiss, 2001; Габбасова, 2002; Киреева и др., 2004; Рахимова и др., 2005).
Почвы, несмотря на техногенные воздействия, способны поддерживать гомеостаз за счет регуляторных механизмов, основанных на микробном пуле и пуле ферментов, контролирующих синтетико-деструктивные биохимические процессы в почве (Звягинцев, 1978; 2003; Хазиев, 1982). Ферменты участвуют в процессах самоочищения почв от экзогенных веществ, трансформируя, нейтрализуя, разрушая не свойственные почвам вещества, которые могут быть токсичными изначально или в результате их накопления выше определенных пределов (Исмаилов, 1982; Пиковский, 1988). Гидролитические и окислительно-восстановительные ферментные системы включают в биогеохимические циклы азот, фосфор, углерод, серу. Тем самым пул ферментов непосредственно участвует в осуществлении почвой ряда экологических функций: трофической, санитарно-восстановительной и др. Ферменты системы микроорганизмы - почва играют важную роль в сохранении биохимического равновесия в почве при ее различных загрязнениях (Хазиев, 1982). Благодаря ферментному пулу метаболизм почвы может сохраняться стабильным, даже если условия окружающей среды неблагоприятны для жизнедеятельности микроорганизмов.
Вторжение потоков углеводородов, имеющих различные физико-химические характеристики, в биосферу происходит в разных природно-климатических условиях, что ведет к обилию ответных реакций природных систем. Процесс самоочищения и восстановления почв до исходного уровня длителен, это вызывает необходимость разработки приемов рекультивации с учетом их региональных особенностей, несмотря на значительное число исследований, выполненных по этой проблеме.
Цель работы - комплексная оценка состояния ферментативного пула почв в условиях нефтяного загрязнения и при рекультивации.
Задачи исследований:
1. Изучить трансформацию агрохимических свойств нефтезагрязненных почв и распределение нефти по почвенному профилю.
2. Изучить в почвах, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, состояние пула ферментов, участвующего в обмене азотсодержащих органических веществ, в углеводном обмене, особенности обмена фосфорсодержащих органических веществ, серусодержащих соединений, активность гидролазы эфиров карбоновых кислот - триацилглицерол-липазы.
3. Изучить состояние окислительно-восстановительных процессов в почвах, загрязненных нефтью и нефтепродуктами по активности оксидоредуктаз.
4. Изучить состояние ферментного пула, пула микроорганизмов в нефтезагрязненных почвах при проведении различных рекультивационных мероприятий.
Научная новизна исследований.
Впервые на территории Башкортостана в полевых, микрополевых, лабораторных опытах проведена комплексная оценка состояния ферментов азотного, углеводного, серного, фосфорного обмена серой лесной почвы и выщелоченного чернозема в условиях нефтяного загрязнения. Охвачен большой спектр ферментов различных классов и проанализированы изменения их активности при загрязнении почв сырой и товарной нефтью и различными нефтяными фракциями [ЛГК (легкий газойль коксования), ЭМ II (экстракт второй масляной фракции), Г (гудрон), КО (крекинг остаток), А (асфальтит), ДТ (дизельное топливо), ММ (моторное масло), Б (бензин), ДГФ (дистилят газойлевой фракции)], нефтяными углеводородами (н- парафины, циклопарафины, циклогексан, н-гексадекан, ароматические углеводороды), продуктами окисления углеводородов (гексадециловый спирт, пальмитиновая, бензойная и салициловая кислоты). В результате исследований предложено использовать активность некоторых ферментов в качестве диагностических показателей загрязненности почв нефтью Ц уреазы, нитрат- , нитритредуктазы, липазы, аскорбатоксидазы. Показано появление компенсационных механизмов, за счет действия которых предотвращаются потери серы. Приведен материал многолетних исследований по окислительно-восстановительным ферментам, участвующим в трансформации нефтяных углеводородов (пероксидаза, полифенолоксидаза, каталаза, дегидрогеназа). Впервые изучена аскорбатоксидазная, липазная активность в почвах, подвергшихся нефтяному загрязнению в Южном Предуралье. Модифицированы методы определения активности дегидрогеназы и липазы.
Разработаны и проверены на практике приемы рекультивации нефтезагрязненных почв с учетом природно-климатических условий Южного Предуралья и их влияние на ферментативную активность почв. Первый ряд приемов направлен на стимуляцию естественной углеводородокисляющей микробиоты, он включает в себя ежегодное внесение органо-минерального комплекса. Второе направление - внесение активного ила биохимкомбината, содержащего естественную ассоциацию углеводородокисляющих микроорганизмов и питательные вещества - соединения азота, фосфора, калия, микроэлементы в составе ила. Третье направление - очистка почв путем внесения препарата Бациспецин, полученного на основе природного штамма Bacillus sp. 739 в Институте биологии УНЦ РАН (г.Уфа), четвертое - фитомелиорация нефтезагрязненной почвы с использованием люнцерны в качестве фитомелиоранта. Все испытанные приемы рекультивации показали свою эффективность в повышении активности ферментного пула загрязненных нефтью почв и в ускорении процессов их восстановления.
Основные положения, выносимые на защиту:
- Нефтяное загрязнение является фактором, нарушающим систему физических, химических и биологических свойств почвы. Существенные изменения выявляются в активности пула ферментов, участвующих в обмене азот-, фосфор-, серусодержащих органических веществ, в углеводном обмене, в окислительно-восстановительных реакциях. Уменьшается активность изученных ферментов, участвующих в углеводном обмене, обмене соединений органического фосфора почвы, активность большинства изученных ферментов обмена азотсодержащих органических соединений. При загрязнении почв нефтью меняются процессы трансформации соединений серы.
- Нефтяные углеводороды отличаются по своему действию на активность изученных ферментов.
- Внесение органо-минеральных удобрений, активного ила, использование биопрепарата Бациспецин, фитомелиорация эффективны в восстановлении активности ферментного пула, пула микроорганизмов загрязненных нефтью почв и ускорении процессов их рекультивации.
Практическая значимость работы. Установленная специфика функционирования пула ферментов, участвующего в азотном, углеводном, серном, фосфорном обменах, позволяет научно обоснованно корректировать направленность биохимических процессов в нефтезагрязненных почвах для наиболее полного обеспечения доступными элементами питания как микроорганизмов, так и растений. Активность ряда ферментов можно использовать в практике биомониторинга почв, подвергшихся нефтяному загрязнению. Предложенный метод рекультивации серой лесной почвы, загрязненной в результате прорыва магистрального нефтепровода, опубликован в информационном листке ЦНТИ и внедрен в колхозе Рассвет Калтасинского района. Препарат Бациспецин опробирован в условиях Южного Предуралья на Сергиевском месторождении (Чекмагушевский район), Западной Сибири (территория Быстринскнефть ПО Сургутнефтегаз) и показал свою эффективность в разных климатических зонах (на основе разработанного метода получен патент РФ №2077397, МКИ В 09 с 1/10.).
Апробация работы. Материалы диссертационной работы апробированы на международных симпозиумах и конференциях: Современные проблемы биоиндикации и биомониторинга (Сыктывкар, 2001; 2003), Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем (Иркутск, 2001), Проблемы биодеструкции техногенных загрязнений окружающей среды (Саратов, 2005), Вiдновлення порушених природных экосистем (Донецьк, 2002), Экология и биология почв (Ростов - на - Дону, 2004, 2007); Биологическая рекультивация и мониторинг нарушенных земель (Екатеринбург, 2007), Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования (Астрахань, 2007); на Всесоюзных и Всероссийских съездах, конференциях и симпозиумах: микробиологического общества (Алма-Ата, 1985) и общества почвоведов (Ташкент, 1985; Новосибирск, 1989, 2004; Санкт-Петербург, 1996), общества биотехнологов России (Москва, 2005); Мониторинг нефти и нефтепродуктов в окружающей среде (Уфа, 1985), Проблемы рекультивации нарушенных земель (Свердловск, 1988); Региональные проблемы экологии (Казань, 1985), Микробиологические процессы в почвах и урожайность сельскохозяйственных культур (Вильнюс, 1986), Биология почв антропогенных ландшафтов (Днепропетровск, 1991), Актуальные вопросы мониторинга экосистем антропогенно-нарушенных территорий (Ульяновск, 2000); Проблемы экологии Южного Урала (Оренбург, 2007); на региональных конференциях (Уфа 1983, 1984, 1985, 1986, 1987, 1989, 1995, 1996).
ичный вклад автора в работу. Диссертационная работа является результатом многолетних (1982-2007 гг.) исследований по изучению влияния нефти и нефтепродуктов на биологическую активность почв Южного Предуралья. Все результаты получены лично автором или при его непосредственном участии. Доля личного участия в совместных публикациях пропорциональна числу соавторов.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 72 работы, в том числе 2 монографии, 2 учебных пособия, 1 внедрение, 1 патент, 14 работ опубликованы в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 10 глав, заключения, выводов, списка литературы. Работа изложена на 340 страницах машинописного текста, в том числе 62 таблицы, 70 рисунков. Список литературы включает 558 источников, из них 132 на иностранном языке.
Выражаю искреннюю благодарность проф., д.б.н. Киреевой Н.А.; заслуженному деятелю науки РФ, ведущему научному сотруднику лаборатории почвоведения Института биологии УНЦ РАН, чл. корр. АН РБ проф., д.б.н. Хазиеву Ф.Х. за поддержку, помощь в проведении экспериментов и консультации; д.б.н. заведующему лабораторией почвоведения Института биологии УНЦ РАН Габбасовой И.М. за консультации при написании работы, сотрудникам лаборатории почвоведения Института биологии УНЦ РАН, а также коллегам по работе, принимавшим участие в проведении экспериментов: к.б.н. Ямалетдиновой Г.Ф., аспирантам Тарасенко Е. М, Валиуллиной (Шамаевой) А.А., Онеговой Т.С. и многим другим за неоценимую помощь в работе.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В главе 1 Структурно-функциональная трансформация биогеоценоза при нефтяном загрязнении и пути его восстановления (Обзор литературы) в п.1.1 Влияние нефтяного загрязнения на физические и химические свойства почв приведены данные исследований по распределению нефти в почвенном профиле и ее влиянии на физико-химические свойства почв (Przedwojski et al., 1980; Андресон, Хазиев, 1981; Пиковский, Солнцева, 1981; 1993; Солнцева, 1998; Гилязов, 1999; Хабиров и др., 2001; Габбасова, 2002; Плешакова и др., 2005).
В п. 1.2. Состояние микробиоты и ферментативной активности почв при нефтяном загрязнении рассмотрено влияние различных концентраций нефти и углеводородов на состояние микробиоты и ферментативной активности почв в различных климатических условиях (Donnelly, Mikucki, 1987; Oberbremer, Muller-Hurtig, 1989; Гузев и др., 1989; Халимов и др., 1996; Киреева и др., 1996 а, б, 1997, 1998 а, 2004; Гилязов, 1999; Margesin et al., 2000; Kiss, 1985, 1995, 2001; Рахимова и др., 2005).
В п.1.3. Рост и развитие растений в нефтезагрязненных почвах подробно проанализированы причины ухудшения роста и развития растений на загрязненных почвах (Mac'kiewicz et al, 1982; Демидиенко и др., 1983; Тупицина и др., 2001; Аниськина и др., 2001; Киреева и др., 2002), использование высших растений как фитоиндикаторов техногенного загрязнения (Кавеленова, 1999, 2006).
В п.1.4. Биоремедиация нефтезагрязненных почв проведен анализ различных методов рекультивации нефтезагрязненных почв (Meller et al., 1995; Braddock et al., 1997; Киреева и др., 1998; Емцев и др., 2000; Аржанников, Громова, 2001; Медведева, 2002; Карасева и др., 2005).
В главе 2 лОбъекты и методы исследований описаны особенности природно-климатических условий изучаемого района, дана подробная характеристика исследуемых почв.
В течение более двадцати лет в многолетних полевых, микрополевых и лабораторных опытах изучалось влияние различных концентраций нефти и отдельных углеводородов на ферментативную активность серой лесной тяжелосуглинистой, темно-серой лесной среднесуглинистой, песчаной иллювиально-железисто-гумусовой почвы, чернозема выщелоченного среднесуглинистого. Условия постановки и проведения опытов приведены в диссертации.
Исследовались почвы, загрязненные сырой арланской, тюменской товарной (обессоленной, обезвоженной) нефтью, нефтепродуктами, краткая характеристика которых приведена в диссертации.
Аналитические исследования проводили на свежих образцах почвы. Разрыв во времени с момента отбора и поступления образцов в лабораторию составлял 2-3 дня. О биологической активнонсти почвы и ее способности к самоочищению судили по ферментативной активности почв, численности основных физиологических групп микроорганизмов, интенсивности дыхания, содержанию остаточной нефти в почве, коэффициенту минерализации углеводородов, всхожести семян, урожайности сельскохозяйственных культур. Активность ферментов азотного, углеводного, фосфорного, серного, липидного обмена, окислительно-восстановительных ферментов, участвующих в биодеградации углеводородов, определяли по методам, описанным Ф.Х.Хазиевым (1976, 1990, 2005):
- азотного обмена: - протеазы: субстрат - 1,5% казеин, время инкубации 24 часа, температура инкубации 30С, активность выражали в мг тирозина на 1г почвы за 24 часа.
- уреазы: субстрат 10% мочевина, время инкубации 24 часа, температура инкубации 30С, активность выражали в мг NН3 на 1г почвы за 24 часа.
- аспарагиназы: субстрат 3,3% аспарагин, время инкубации 48 часов, температура инкубации 30С, активность выражали в мг NН3 на 1г почвы за 48часов.
- глутаминазы: 3% глутамин, время инкубации 24 часа, температура инкубации 30С, активность выражали в мг NН3 на 1г почвы за 24 часа.
- нитратредуктазы: субстрат 1% азотнокислый калий, время инкубации 24 часа, температура инкубации 30С, активность выражали в мг восстановленного NO3-на 10г почвы за 24 часа.
- нитритредуктазы: субстрат 0,5% раствор NaNO2, время инкубации 24 часа, температура инкубации 30С, активность выражали в мг восстановленного NO2-на 10г почвы за 24 часа.
- гидроксиламинредуктазы: субстрат 0,5% солянокислый гидроксиламин, время инкубации 5 часов, температура инкубации 30С, активность выражали в мг восстановленного NH2OH на 1г почвы за 5 часов.
- карбогидраз: - инвертазы: субстрат 5% сахароза, время инкубации 24 часа, температура инкубации 30С, активность выражали в мг глюкозы на 1г почвы за 24 часа.
- целлюлаз: субстрат 50мг целлофана, время инкубации 10 дней, температура инкубации 30 С, активность выражали в мг глюкозы на 20г почвы.
- амилаз: субстрат 2% раствор крахмала, время инкубации 24 часа, температура инкубации 30 С, активность выражали в мг мальтозы на 1г почвы за 24 часа.
- ксиланазы: субстрат 1% ксилан, время инкубации 3 суток, температура инкубации 30 С, активность выражали в мг ксилозы на 1мл реакционной смеси.
- оксидоредуктаз: - каталазы: субстрат 3% Н2О2, время инкубации 1 мин., температура инкубации 30С, активность выражали в мл О2 на 1г почвы за 1 мин.
- дегидрогеназ: субстрат 1% тритетразолий хлористый, время инкубации 24 часа, температура инкубации 30С, активность выражали в мг формазана на 10г почвы за 24 часа. Для определения активности дегидрогеназ нами был дополнительно введен контроль для нефтезагрязненной почвы без субстрата, так как в спиртовой элюат экстрагировались сильно измененные в гипергенных условиях окисленные компоненты нефти, которые значительно завышали данные по дегидрогеназной активности.
- пероксидаз: субстрат 1% гидрохинон, 1 мл 0,05% перекись водорода, время инкубации 1час, температура инкубации 30С, активность выражали в мг 1,4-п-бензохинона на 1г почвы за 1 час.
- полифенолоксидаз: субстрат 1% гидрохинон, время инкубации 1час, температура инкубации 30 С, активность выражали в мг 1,4-п-бензохинона на 1г почвы за 1 час.
- аскорбатоксидазы: субстрат 1% аскорбиновая кислота, время инкубации 1час, температура инкубации 30С, активность выражали в мг дигидроаскорбиновой кислоты на 100г почвы за 1час.
4. фосфогидролаз: - фосфатазы: субстрат 1% фенолфталеинфосфат натрия, время инкубации 1час, температура инкубации 30С, активность выражали в мг фенолфталеина на 1г почвы за 1час.
- фитазы: субстрат 5% пирофосфат натрия, время инкубации 1час, температура инкубации 30 С, активность выражали в мг Р2О5 на 10г почвы за 1час.
- АТФазы: субстрат 0,02М АТФ-Nа, время инкубации 1час, температура инкубации 30 С, активность выражали в мг Р на 100г почвы за 1час.
- нуклеаз (РНК-аза, ДНК-аза): субстрат РНК или ДНК, время инкубации 1час, температура инкубации 30С, активность выражали в мг деполимеризованной нуклеиновой кислоты за 1 час на 1г почвы.
- серного обмена: - цистеиндегидрогеназы: субстрат 0,3М раствор цистеина, время инкубации 2 часа, температура инкубации 30С, активность выражали в мг формазана на 10г почвы за 2часа.
- сульфатредуктазы: субстрат 0,5н Na2SO4, время инкубации неделя, температура инкубации 30С, активность выражали в мг восстановленного SO2-4 на 1г почвы.
- сульфитредуктазы: субстрат 0,6М сульфит натрия, время инкубации 24 часа, температура инкубации 30С, активность выражали в мг восстановленного SO2-3 на 1г почвы за 24 часа.
- сульфидоксидазы: субстрат 1% Na2S, время инкубации 48 часов, температура инкубации 30С, активность выражали в мг SO2-4 на 100г почвы за 24 часа.
- сульфитоксидазы: субстрат 0,5М раствор сернистокислого натрия, время инкубации 1 час, температура инкубации 30С, активность выражали в мг SO2-3 на 1г почвы за 1 час.
- арилсульфатазы: субстрат 1% раствор п-нитрофенилсульфата калия, время инкубации 1 час, температура инкубации 30С, активность выражали в мг S на 100г почвы за 1 час.
6. гидролазы эфиров карбоновых кислот - триацилглицерол-липазы. Методика модифицирована. Вместо подсолнечного масла в качестве субстрата использовали 3,3% оливковое масло, эмульгированное на ультразвуковом диспергаторе УЗДН - 1 в поливиниловом спирте, время инкубации 72 часа, температура инкубации 30С, активность выражали в мл 0,05N KOH на 1г почвы.
Учет численности основных физиологических групп микроорганизмов проводили общепринятыми методами посева почвенной суспензии на агаризованные питательные среды: гетеротрофные микроорганизмы - на МПА, целлюлозоразрушающие аэробы - на среду Гетчинсона, актиномицеты - на КАА, грибы - на среду Чапека, сульфатвосстанавливающие бактерии (СВБ) - на среду Постгейта, тионовые бактерии - на среду Ваксмана и Бейеринка, нитрификаторы I и II фаз - на голодный агар с аммониево-магниевыми солями, углеводородокисляющие микроорганизмы - на среду Ворошиловой - Диановой (Егоров, 1976; Колешко, 1981; Методы..., 1991). Агрохимические и агрофизические анализы почв проводили общепринятыми методами (Аринушкина, 1970; Вадюнина, Корчагина, 1989). Содержание остаточных нефтепродуктов определяли горячей экстракцией метиленхлоридом (McGill, Rowell, 1980), содержание серы - спектральным ментодом на инфракрасном анализаторе ИК-4250, интенсивность дыхания почв по А.Ш.Галстяну (1974), коэффициент минерализации углеводородов по Н.М.Исмаилову с соавт.(1984).
Статистическая обработка результатов проводилась по Е.А.Дмитриеву (1995) и с использованием пакета прикладных программ Excel, Statistica V.4.5. В таблицах приведены среднестатистические данные.
В главе 3 Влияние нефтяного загрязнения на агрохимические свойства почв и распределение нефти по профилю показан характер распределения сырой нефти по профилю серой лесной почвы после загрязнения и через три года. Установлено изменение агрофизических и агрохимических свойств серой лесной и темно-серой лесной почв при загрязнении сырой и товарной нефтью (структурно-агрегатный состав, содержание общего углерода, поглощенных катионов, рН, содержание аммиачного и нитратного азота, подвижного фосфора). Степень их изменчивости зависела от свойств почвы и типа загрязняющей нефти.
В главе 4 Ферменты обмена азотсодержащих веществ в нефтезагрязненных почвах приведены результаты изучения влияния различных видов и доз нефти на пул ферментов азотного обмена. Показано, что с ростом дозы нефти активность протеаз снижалась пропорционально концентрации поллютанта (табл.1), параллельно отмечалось уменьшение содержания аммиачного и нитратного азота.
В течение продолжительного времени (7Ч8 лет) активность протеазы оставалась ниже контрольного значения и только через 10 лет в вариантах опыта с концентрацией нефти 8 л/м2, 16 л/м2 становилась выше, что свидетельствовало о длительности восстановления процесса протеолиза в нефтезагрязненных почвах. В серой лесной почве, загрязненной сырой и товарной нефтью (обессоленной, обезвоженной), гидролиз мочевины, осуществляемый уреазой, возрастал как в полевых, так и в лабораторных опытах (табл.1).
Высокие значения активности уреазы не всегда благоприятны, так как приводили к значительным потерям азота мочевины.
Таблица 1
Активность гидролаз обмена азотсодержащих веществ серой лесной почвы в слое Апах в разные сроки после загрязнения товарной нефтью (микрополевой опыт)
Ферменты | Сроки | Концентрация нефти, л/м2 | НСР 0,95 | |||
0 | 8 | 16 | 25 | |||
Протеаза, мг тирозина | 1 мес. | 0.33 | 0.24 | 0.12 | 0.05 | 0,09 |
6 мес | 0.32 | 0.20 | 0.10 | 0 | 0,11 | |
12 мес | 0.33 | 0.16 | 0.08 | 0.02 | 0,10 | |
Уреаза, мг NH3 | 1 мес. | 0.39 | 0.48 | 0.68 | 1.24 | 0,10 |
6 мес | 0.36 | 0.52 | 0.74 | 1.20 | 0,07 | |
12 мес | 0.37 | 0.53 | 0.76 | 1.20 | 0,10 | |
Аспарагиназа, мг NH3 | 1 мес. | 0.05 | 0.04 | 0.03 | 0,02 | 0,02 |
6 мес | 0.05 | 0.04 | 0.03 | 0.02 | 0,02 | |
12 мес | 0.05 | 0.04 | 0.03 | 0.02 | 0,03 | |
Глутаминаза, мг NH3 | 1 мес. | 0,58 | 0,41 | 0,24 | 0,10 | 0,12 |
6 мес | 0,62 | 0,40 | 0,20 | 0,08 | 0,15 | |
12 мес | 0,60 | 0,40 | 0,18 | 0,08 | 0,15 | |
Характер изменения активности ферментов зависел и от состава углеводородов. Из изученных фракций нефти циклогексан и н-гексадекан повышали активность уреазы, ароматические углеводороды оказывали ингибирующий эффект (рис.1).
Рис.1. Влияние различных концентраций ароматических фракций, циклогексана, н-гексадекана на активность уреазы.
Это, очевидно, связано с наличием в их составе соединений фенольной и хиноидной природы (Долгова, 1975; Douglas, Bremner, 1971; Gonzales, Carcedo et al., 1982), что подтверждалось также исследованиями по влиянию фракций ЛГК (легкий газойль коксования), ЭМ II (экстракт второй масляной фракции) и Г (гудрон) на активность уреазы. Наибольшее ингибирующее действие через сутки после загрязнения даже при минимальной концентрации 0,5% оказывала фракция нефти ЛГК, которая содержала в своем составе ароматические углеводороды.
Из пула ферментов, участвующих в обмене азоторганических соединений, нефть значительно угнетала активность аспарагиназы, глутаминазы в серой лесной почве (табл. 1). Это связано, очевидно, с тем, что при нефтяном загрязнении в почве уменьшалось содержание аминокислот, так как в составе связанных и свободных аминокислот азоторганического комплекса почв аспарагин и аспарагиновая кислота составляют их доминирующую часть (Адерихин, Щербаков, 1974). Между двумя этими величинами нами установлена тесная корреляционная связь (r = 0,90-0,92; р0,05).
Нитрат-, нитритредуктаза и гидроксиламинредуктаза в анаэробных условиях участвуют в процессах восстановления окисленных форм азота до аммиака. Активность нитрат- и нитритредуктазы под действием нефти в почве снижалась, а гидроксиламинредуктазы повышалась (табл.2). Выявлена тесная связь между активностью этих ферментов (r = 0,99 для нитрат- и r = 0,92 для нитритредуктазы; р0,05) и нитрификационной активностью почвы.
Таблица 2
Активность редуктаз азотного обмена в нефтезагрязненной серой лесной почве
Концентрация нефти, л/м2 | Нитритредуктаза, мг NO2- | Нитратредуктаза, мг NO3- | Гидроксиламинредуктаза, мг NH2 OH | ||||||
1 мес. | 6 мес. | 12 мес. | 1 мес. | 6 мес. | 12 мес. | 1 мес. | 6 мес. | 12 мес. | |
0 | 0,87 | 0,86 | 0,86 | 1,25 | 1,32 | 1,27 | 1,85 | 1,80 | 1,72 |
8 | 0,76 | 0,75 | 0,74 | 1,01 | 1,00 | 0,94 | 2,16 | 2,44 | 2,08 |
16 | 0,36 | 0,32 | 0,28 | 0,65 | 0,52 | 0,57 | 2,59 | 2,62 | 2,81 |
25 | 0,12 | 0,10 | 0,07 | 0,28 | 0,12 | 0,08 | 3,18 | 3,57 | 3,44 |
НСР 0,95 | 0,09 | 0,07 | 0,09 | 0,05 | 0,07 | 0,05 | 0,41 | 0,63 | 0,58 |
Низкая нитрификационная активность нефтезагрязненной почвы и низкое содержание нитратов (Хазиев и др., 1988) свидетельствовало о незначительном содержании специфического субстрата для образования и функционирования этих ферментов в почве. Повышение гидроксиламинредуктазной активности, вероятно, связано с тем, что восстановление нитратов в загрязненных почвах шло по пути ассимиляционной (неспецифической) денитрификации. Косвенным свидетельством этого являлось повышение содержания аммиачного азота в почве. Между активностью гидроксиламинредуктазы и содержанием аммиачных форм азота в загрязненной почве выявлена положительная корреляционная связь (r = 0,76; р0,05).
Таким образом, при загрязнении почв нефтью подавлялась активность большинства изученных ферментов, участвующих в обмене азотсодержащих веществ. Характер влияния зависел от типа нефти, загрязнившей почву. Нефтяные углеводороды неоднозначно влияли на их активность.
В главе 5 Активность карбогидраз в нефтезагрязненных почвах показан характер изменений активности большой группы ферментов - карбогидраз, участвующих в круговороте углерода и расщепляющих углеводы различной природы и происхождения. В почвах, подвергшихся загрязнению сырой нефтью, ингибировалась активность инвертазы, что обусловлено снижением численности и активности целлюлозоразрушающих микроорганизмов (r = 0,5 в первый год после загрязнения; на второй - 0,79; на третий - 0,76; р0,05), соответственно это сопровождалось уменьшением содержания в почве дисахаридов - субстрата инвертазы; структурных фракций 0,25мм, в которых сосредоточена максимальная активность инвертазы (в первый год исследований коэффициент корреляции составил 0,46; на второй год r = 0,60; р0,05).
Характер влияния нефтяного загрязнения определялся свойствами загрязняемой почвы, главным образом, ее естественной буферностью. Активность инвертазы темно- серой лесной почвы, загрязненной товарной нефтью, в основном была на уровне контроля или выше на протяжении трех лет наблюдений, а в серой лесной почве - ниже контрольного уровня в течение трех лет (табл.3), и степень ее ингибирования пропорциональна концентрации загрязнителя.
Таблица 3
Изменения инвертазной активности (мг глюкозы) темно-серой среднесуглинистой и серой лесной тяжелосуглинистой почв при загрязнении различными дозами товарной нефти (Апах 0-20см)
Концентрация нефти, л/м2 | Темно-серая почва | Серая лесная почва | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
0 | 42,6 | 44,7 | 36,5 | 34,0 | 15,7 | 13,9 | 17,2 | 17,2 |
8 | 43,3 | 48,4 | 34,8 | 31,9 | 9,9 | 12,4 | 12,2 | 23,3 |
16 | 41,3 | 48,1 | 35,5 | 33,5 | 9,1 | 11,1 | 13,2 | 26,1 |
25 | 39,6 | 40,7 | 31,7 | 35,2 | 9,0 | 10,6 | 9,2 | 28,6 |
НСР 0,95 | 2,3 | 3,5 | 1,5 | 2,7 | 0,9 | 1,3 | 2,4 | 1,7 |
Примечание: 1 - через 3 суток после загрязнения, 2 - через год, 3 - через 2 года, 4 - через 3 года, 5 - через 10 лет.
По истечении времени нивелировались различия в активности инвертазы между вариантами с различными дозами загрязнения. Через 10 лет ее активность в загрязненной серой лесной почве была выше, чем в контроле (табл.3) и она увеличивалась пропорционально степени загрязнения. Стимуляторами ее активности могли быть продукты метаболизма нефти или остаточные компоненты растений.
Нефтяные углеводороды оказывали как ингибирующее, так и стимулирующее действие на активность этого фермента. Н-парафиновые и циклопарафиновые углеводороды повышали, ароматические фракции ингибировали процессы гидролиза сахаров (рис.2). Снижение активности инвертазы ароматическими углеводородами, вероятно, связано с низкой численностью целлюлозоразрушающих микроорганизмов (r = 0,97; р0,05). Наличие полициклических ароматических углеводородов в легкой фракции нефти (ЛГК) делало ее токсичной для инвертазы даже при минимальном уровне загрязнения - 0,5%. Данный эффект сохранялся и через три месяца инкубации.
Снижение активности ферментов целлюлазы, амилазы, ксиланазы при загрязнении серой лесной почвы нефтью наблюдалось в полевых (табл.4) и лабораторных опытах. В качестве иллюстрации приведены данные по активность целлюлазы, так как характер влияния нефти на активность этих ферментов одинаков.
Таблица 4
Влияние товарной нефти на целлюлазную активность серой лесной почвы (Апах, 0-20см)
Концентрация нефти, л/м2 | Целлюлаза, мг глюкозы | |||
3 сут | 1 мес. | 6 мес. | 12 мес. | |
0 | 0,53 | 0,52 | 0,53 | 0,52 |
8 | 0,48 | 0,41 | 0,38 | 0,30 |
16 | 0,37 | 0,23 | 0,21 | 0,12 |
25 | 0,26 | 0,12 | 0,10 | 0,07 |
НСР 0,95 | 0,09 | 0,1 | 0,1 | 0,07 |
Ингибирующее действие нефти на активность ферментов прямо пропорционально концентрации внесенного в почву полютанта. Снижение активности ксиланазы с увеличением концентрации нефти связано в первую очередь с уменьшением поступления в почву ксиланов вместе с растительным опадом. В темно-серой лесной почве наблюдалась аналогичная закономерность. Снижение целлюлазной, амилазной активности при загрязнении коррелировало с численностью в них целлюлозоразрушающих микроорганизмов (r = 0,78-0,85; р0,05), являющихся специфическими продуцентами целлюлаз.
Н-парафины и циклопарафины стимулировали активность инвертазы, целлюлазы, амилазы, ксиланазы прямо пропорционально их концентрации (0,5-2%) в течение всего лабораторного опыта. Ароматические фракции ингибировали активность этих ферментов, причем их ингибирующее действие с увеличением концентрации возрастало (рис.2).
инвертаза, мг глюкозы амилаза, мг мальтозы
целлюлаза, мг глюкозы ксиланаза, мг ксилозы
Рис. 2. Влияние нефтяных углеводородов (2%) на активность инвертазы, целлюлазы, амилазы, ксиланазы в серой лесной почве через 3 мес.: 1 - коннтроль; 2 - н-парафины; 3 - циклопарафины; 4 - ароматические углеводороды.
Одними из конечных продуктов метаболизма нефти в почве являются кислородсодержащие соединения: спирты, кислоты, альдегиды и др. (Пиковский, 1993). В наибольшей степени инактивирующей способностью на пул ферментов, участвующих в углеводном обмене, обладала салициловая кислота (табл.5). Очевидно, при длительном загрязнении может происходить инактивация ферментного комплекса продуктами окисления или сополимеризации нефти в почве.
Таблица 5
Влияние некоторых продуктов окисления углеводородов (2%) на активность гидролаз, участвующих в круговороте углерода серой лесной почвы
Вариант | Инвертаза, мг глюкозы | Амилаза, мг мальтозы | Целлюлаза, мг глюкозы | Ксиланаза, мг ксилозы |
Гексадециловый спирт Пальмитиновая кислота Бензойная кислота Салициловая кислота | 16,6 0,9 12,4 0,06 8,3 0,04 1,4 0,07 | 0,38 0,02 0,24 0,01 0,18 0,01 0,12 0,01 | 0,41 0,02 0,28 0,01 0,10 0,01 0,06 0,01 | 0,31 0,02 0,22 0,01 0,12 0,01 0,08 0,01 |
Таким образом, загрязнение почвы нефтью снижало активность карбогидраз. Характер этих изменений зависел от состава нефти, ее химических и физических свойств, от естественной буферности почв.
В главе 6 Фосфогидролазная активность нефтезагрязненных почв рассмотрены материалы, полученные в полевых и лабораторных экспериментах по влиянию нефтяного загрязнения на особенности обмена фосфорсодержащих веществ. Загрязнение серой лесной почвы товарной нефтью вело к снижению активности фосфатазы с ростом дозы загрязнителя на протяжении всего периода наблюдений (табл.6). Повышение активности фосфатазы сопровождалось ростом содержания в почве подвижного фосфора (r = 0,83; p0,05).
Таблица 6
Влияние товарной нефти на рН, содержание подвижного фосфора, фосфатазную активность серой лесной почвы (Апах 0-20 см)
Концентрация нефти, л/м2 | рНводн | Подвижный фоснфор, мг Р2О5 | Фосфатаза, мг феннолфталеина | ||||
1 | 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 4 | |
0 | 6.2 | 4,0 | 3,5 | 4,23 | 3,15 | 5,29 | 6,4 |
8 | 6.0 | 2,9 | 1,8 | 2,12 | 2,02 | 1,56 | 9,0 |
16 | 5.9 | 0,8 | 0,6 | 1,76 | 1,26 | 1,34 | 4,0 |
25 | 5.8 | 0,02 | 0,12 | 0,18 | 0,27 | 0,95 | 3,4 |
НСР 0,95 | 0,5 | 0,5 | 1,1 | 1,0 | 0,7 | 0,5 | |
Примечание: 1 - через 1 мес., 2 - через 6 мес., 3 - через 12 мес., 4 - через 10 лет.
Высокие значения фосфатазы через 10 лет в варинанте опыта с концентрацией нефти 8 л/м2, вероятно, связаны как с почти полной биодеградацией нефти, так, возможно, и со стимулирующим эффектом продуктов ее разлонжения. Однако более высокие концентрации оснтавались токсичными и через 10 лет после внесенния. Н-парафиновые и циклопарафиновые
углеводороды стимулировали акнтивность фосфатазы на протяжении всего срока наблюдения, ароматические же фракции, наоборот ингибировали. Рост концентрации ароматических угнлеводородов и длительность срока их воздейстнвия усиливал ингибирующий эффект.
Гидролиз фитина - одной из основных форм почвенных фосфатов (Маркова, 1971) - осуществляется фитазами, уровень которых при нефтяном загрязнении серой лесной почвы значительно снижался (табл.7): при низких дозах нефти по сравнению с незангрязненной почвой на 16,7-22,2%, средних - на 50,0-55,6% и высоких - на 83,3-100%, что свянзано с токсичностью компонентов нефти.
Загрязнение нефтью замедляло процессы разложения РНК и ДНК в серой лесной почве (табл.7). Одной из причин снижения их активности является высокая чувствительность нуклеаз к микроэлементам, которые поступают в почву с нефтью и могут быть ингибиторами этих ферментов (Юсупова и др, 1973).
Активность АТФазы в серой лесной почве низкая и редуцировалась пропорционально росту дозы зангрязнителя (табл.7) вследствие токсичности нефти, влияющей на растения и животные, что вело к уменьшению поступленния АТФ в почву и индукции АТФаз. Снижение активности фоснфогидролаз вело к уменьшению содержания подвижного фосфора в нефтезагрязненной почве (табл.6).
Таблица 7
Влияние нефтяного загрязнения на активность фосфогидролаз в серой лесной почве
Концентрация нефти, л/м2 | Фитаза, мг Р2О5 | РНКаза, мг РНК | ДНКаза, мг ДНК | АТФаза, мг Р | ||||||||
1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | |
0 | 0,24 | 0,22 | 0,18 | 0,78 | 0,79 | 0,82 | 0,40 | 0,39 | 0,41 | 0,09 | 0,10 | 0,09 |
8 | 0,20 | 0,18 | 0,14 | 0,51 | 0,44 | 0,40 | 0,20 | 0,18 | 0,12 | 0,05 | 0,04 | 0,04 |
16 | 0,12 | 0,10 | 0,08 | 0,25 | 0,22 | 0,18 | 0,05 | 0,02 | 0,01 | 0,03 | 0,02 | 0,02 |
25 | 0,04 | 0,01 | следы | 0,11 | 0,08 | 0,04 | 0,01 | 0,01 | следы | 0,01 | 0,01 | следы |
НСР0,95 | 0,04 | 0,06 | 0,06 | 0,11 | 0,12 | 0,10 | 0,09 | 0,10 | 0,09 | 0,04 | 0,05 | 0,05 |
Примечание: 1- через месяц, 2- через 6 месяцев, 3 - через 12 месяцев.
Из вышеизложенного следует, что загрязнение нефтью серой леснной тяжелосуглинистой почвы вело к инактиванции фосфогидролаз, уменьшению содержания подвижных фосфатов, ухудшению фосфорного режима в почве.
В главе 7 Ферменты обмена серусодержащих соединений в нефтезагрязненных почвах рассмотрены особенности серного обмена в нефтезагрязненных почвах. Сульфаты образуются в результате действия арилсульфатазы - фермента группы сульфогидролаз. Загрязнение почвы низкими дозами товарной нефти повышало активность этого фермента, что связано с внесением в почву органических соединений серы с нефтью, токсический эффект которых в низких концентнрациях может не проявляться (рис.3).
При моделировании через 3 дня после зангрязнения низкие дозы поллютанта увеличивали активнность цистеиндегидрогеназы (ЦДГ) на 66% по сравненнию с контрольным вариантом. Дальннейшее повышение дозы нефти приводило к снижению активности до фонового уровня и ниже. Вероятно, при невысоких концентрациях нефтяного загрязнения дополнительным субстнратом могут выступать меркаптаны, содержащие SН-группы. Через месяц токсичность нефти в отнношении ЦДГ снижалась, и активность ее в загрязненных вариантах увеличивалась, достигая наибольшего значения при 4% загрязннении. В микрополевых опытах через 3 дня и ченрез 6 месяцев наблюдалась аналогичная картина (табл.8). В промежуточные сроки активность ЦДГ была снижена.
Рис.3. Активность арилсульфатазы серой лесной почвы, загрязненной различными дозами нефти через трое суток после загрязнения (лабораторный опыт).
Таблица 8
Влияние товарной нефти на активность ферментов обмена серусодержащих веществ и содержание серы в серой лесной почве
Фермент | Время* | Концентрация нефти, л/м2 | НСР 0,95 | |||
0 | 8 | 16 | 25 | |||
Цистеиндегидрогеназа, мг формазана | 1 2 | 0,43 0,45 | 0,60 0,37 | 0,29 0,20 | 0,31 0,19 | 0,07 0,08 |
3 | 0,59 | 0,52 | 0,29 | 0,32 | 0,06 | |
4 | 0,35 | 0,51 | 0,21 | 0,20 | 0,07 | |
Сульфитоксидаза, мг SО3 | 1 2 | 5,3 6,1 | 5,0 4,2 | 5,1 4,1 | 4,8 3,6 | 1,1 1,0 |
3 | 14,8 | 14,0 | 13,7 | 13,2 | 1,2 | |
4 | 1,7 | 1,7 | 1,7 | 2,0 | 0,5 | |
Сульфидоксидаза, мг SО4 | 1 | 4,2 | 4,2 | 4,0 | 3,9 | 0,9 |
2 | 2,9 | 3,3 | 2,8 | 2,8 | 0,8 | |
3 | 0,5 | 1,0 | 0,8 | 1,3 | 0,4 | |
4 | 2,0 | 2,2 | 2,6 | 2,5 | 0,6 | |
Сульфитредуктаза, мг мг SО3 | 1 2 | 2,3 8,0 | 2,1 7,5 | 1,6 7,4 | 1,7 7,2 | 0,6 1,0 |
3 | 7,1 | 6,6 | 5,7 | 5,4 | 0,9 | |
4 | 1,0 | 1,0 | 1,2 | 1,0 | 0,5 | |
Сульфатредуктаза, мг SO4 | 1 2 | 4,0 10,3 | 4,2 11,5 | 4,3 11,1 | 5,4 10,9 | 1,1 1,5 |
3 | 5,2 | 4,0 | 4,0 | 5,3 | 1,0 | |
4 | 4,7 | 4,7 | 5,8 | 4,4 | 1,2 | |
Сера, мг/кг | 1 | 4,0 | 14,8 | 16,2 | 18,2 | 0,5 |
2 | 4,8 | 13,5 | 15,9 | 23,6 | 0,5 | |
3 | 3,7 | 7,0 | 9,5 | 8,4 | 0,4 | |
4 | 5,0 | 5,1 | 4,6 | 4,9 | 1,0 | |
рНводн. | 2 | 6,2 | 6,0 | 5,9 | 5,8 | 0,5 |
*1 - через 3 суток после загрязнения, 2 - через 1 мес., 3- через 3 мес., 4 - через 6 мес.
Первоначальное загрязннение выщелоченного чернозема и серой лесной почвы нефтью привондило к увеличению содержания SO32- вследствие роста активности почвенной сульфинтоксидазы. Причем этот показатель при повышеннии дозы нефти уменьшался, но тем не менее оставался выше контрольного варианта. Появление токсичных для даннного фермента продуктов, образовавшихся в рензультате разложения нефти, через полгода снижало активность сульфитоксидазы при всех концентрациях нефти. В серой лесной почве, в отличие от выщелоченного чернозема, уменьшение активности сульфитоксидазы носило нелинейный характер, и интенсивность окисления сульфитов была снижена вследствие ее меньшей устойчивости к действию загрязнителя. В полевых опытах с увеличением концентрации поллютанта активность этого фермента снижалась по сравнению с контрольным вариантом (табл.8) в течение первых 3 месяцев после загрязнения нефтью. Через 6 месяцев достоверные изменения активности фермента в различных вариантах опытов не нанблюдались (за исключением варианта с дозой 25 л/м2 нефти, в котором интенсивность окисленния сульфитов нарастала).
Изучение активности сульфидоксидазы поканзало, что в лабораторных опытах через 3 дня низнкие концентрации нефти вызывали незначительное повыншение ее активности, а увеличение дозы загрязнителя приводило к снижению. Прямо пропорционального снижения интенсивности окисления сульфидов с увеличением концентрации нефти не наблюдалось и в понлевом опыте (табл.8). Через 3 месяца после вненсения загрязнителя затормаживающее действие нефти, отмечаемое в первые периоды наблюденния, нивелировалось, и отмечалось усиление интеннсивности окисления сульфидов. Таким образом, низкие дозы нефти стимулировали активность ферментов серного обмена или не влияли на нее, а высокие -ингибировали.
В первые дни после загрязнения чернозема выщелоченного и серой лесной почвы низкими и средними дозами нефти наблюдалось увеличение активности сульфитредуктазы на 16-26%, а высонкими дозами - ее уменьшение. Через 6 мес. при 6% загрязнении активность этого фермента в черноземе выщелоченном ингибировалась. Критиченская доза поллютанта в серой лесной почве составляла для этого фермента 15%. Далее с увеличением срока инкубанции критическая доза нефти в ней сдвигалась в сторону более низких концентраций: через 1 мес. - это 10%, через 3 мес. - 4%, через полгода -1%, что может быть обусловлено появлением токсичных продуктов деградации нефти.
В полевых условиях нефтяное загрязнение принводило к снижению активности сульфитредуктазы в течение трех месяцев наблюдений (табл. 8), и к концу вегетации ее активность выравнивалась. Через 3 дня после загрязнения акнтивность сульфатредуктазы повышалась прямо пропорционально дозам нефти. Через месяц активность фермента на фоне нефтяного загрязнения оставалась выше контрольного варинанта, но наибольший стимулирующий эффект проявлялся при низкой (8 л/м2) концентрации поллютанта. В последующие сроки инкубации ее активность повышалась при дозе 25 л/м2 - через 3 мес. и при 16 л/м2 - через 6 мес., что, очевидно, связано с изменнением окислительно-восстановительного режинма почвы (табл. 8).
Ингибирование активности сульфитоксидазы и сульфитредуктазы в нефтезагрязненной почве компенсировалось увеличением численности СВБ (рис.4), которые продуцировали в среду сульфиты - субстрат для проявления акнтивности рассмотренных оксидоредуктаз серного обмена, что способствовало сохранению процессов биологической трансформации серы.
Рис. 4. Численность сульфатвосстанавливающих бактерий в загрязненных товарной нефтью черноземе выщелоченном (А) и серой лесной почве (Б).
Таким образом, нефтяное зангрязнение неоднозначно влияло на активность ферментов серного обмена: низкие концентрации повышали их активность, а высокие - ингибировали.
В главе 8 лВлияние нефтяного загрязнения на активность оксидоредуктаз рассмотрена активность ферментного пула оксидоредуктаз: пероксидаз, полифенолоксидаз, каталазы, дегидрогеназ, аскорбатоксидазы в нефтезагрязненных почвах.
Пул полифенолоксидаз (ПФО) и пероксидаз (ПО) играет важную роль в процессах гумификанции, разрушения органических соединений ароматического ряда (Раськова, 1995). В серой лесной почве активность ПО и ПФО была ниже, чем в выщелоченном черноземе, в котором биохимические реакции с участием данных ферментов протекали энергичнее в начальный период после загрязненния, затем затухали. Ингибирование активности этих ферментов средними и высокими дозами нефти наблюдалось в поленвых условиях (табл. 9) на серой лесной почве и в лабораторных на серой лесной и темно-серой лесной почвах. По прошествии длительного времени после загрязнения почвы (через10 лет) активность ПО и ПФО стимулировалась, что связано со значительным восстановлением агроэкологических свойств почв. Чем выше концентрация нефти и длительность воздействия загрязнителя, тем интенсивнее шла биодеградация. При этом возрастали интенсивность дыхания и коэффициент минерализации углеводородов (табл.9).
Таблица 9
Влияние нефтяного загрязнения на активность ферментов, коэффициент гумифинкации и интенсивность дыхания серой лесной почвы (полевой опыт)
Время | Концентрациянефти, /м2 | Аскорбатоксидаза, мг ДГАК | Пероксидаза | Полифе-нолоксидаза | Коэффициент минерализации | СО2, мг/г почвы |
мг парабензохинона | ||||||
3 сут | 0 | 34,5 | 0,13 | 0,18 | 1,36 | 2,98 |
8 | 56,2 | 0,13 | 0,19 | 1,39 | 3,28 | |
16 | 66,2 | 0,11 | 0,15 | 1,36 | 1,58 | |
25 | 71,0 | 0,09 | 0,12 | 1,46 | 1,21 | |
1 мес. | 0 | 36,2 | 0,13 | 0,18 | 1,42 | 2,80 |
8 | 58,5 | 0,15 | 0,20 | 1,29 | 3,24 | |
16 | 70,5 | 0,09 | 0,14 | 1,54 | 1,86 | |
25 | 75,2 | 0,08 | 0,11 | 1,44 | 1,06 | |
6 мес. | 0 | 35,0 | 0,13 | 0,18 | 1,36 | 2,75 |
8 | 59,5 | 0,16 | 0,21 | 1,32 | 4,12 | |
16 | 71,2 | 0,09 | 0,13 | 1,45 | 2,80 | |
25 | 81,5 | 0,05 | 0,10 | 1,88 | 1,98 | |
12 мес. | 0 | 37,5 | 0,13 | 0,17 | 1,33 | 2,84 |
8 | 63,0 | 0,17 | 0,23 | 1,22 | 3,05 | |
16 | 74,4 | 0,07 | 0,11 | 1,71 | 4,50 | |
25 | 84,0 | 0,04 | 0,08 | 1,81 | 3,98 | |
НСР 0,95 | 1,49 | 0,06 | 0,07 | 0,22 | 0,30 | |
Нефтепродукты разной степени конденсированности, используемые для получения структурообразователей, в серой лесной почве, в основном, обладали ингибирующим действием за исключением гудрона. И в дальнейшем, через 1 мес. и 12 мес., наблюдалось его ингибирующее действие. Более токсичным оказался ДГФ (дистиллят газойлевой фракции),
имеющей в своем составе большое количество ароматических углеводородов. По уровню сниженния ингибирующего действия нефтепродукты в дозе 0,5% через 3 сут после загрязнения распологались следующим образом ДГФ > асфальтит > бензин > крекинг-остаток (рис.5). С ростом концентрации загрязнителя ПО активность увеличивалась, кроме варианта с асфальтинтом, который менее доступен фернментативному окислению. Аналогичная закономерность сохранялась на протяжении всего срока наблюдения. При загрязнении нефтепродуктами в концентрации 8% их можно бынло расположить по убыванию стимулирующего действия на ПО в ряд: бензин > асфальтит > ДГФ > крекинг-остаток. Низкие дозы нефти стимулировали активность ПО и ПФО, высокие - ингибировали.
Рис. 5. Влияние нефтепродуктов разной степени конденсированности на активность пероксидазы через трое суток после загрязнения. 1 - бензин, 2 - дистиллят газойлевой фракции, 3 - гудрон, 4 - крекинг - остаток, 5 - асфальтит.
При загрязнении нефтью в почву попадали фенольные компоненты, которые косвенно, ченрез образование хинонов и других окисленных продуктов, вызывали в почве
окиснление ряда веществ, в том числе и аскорбиновой кислоты. Окисление ее может проходить и при участии аскорбатоксидазы, активность которой возрастала пропорциональнно увеличению концентрации нефти. С увеличеннием срока инкубации активность фермента повышалась и оставалась достоверно выше контрольного варианта (рис.6). Между интенсивностью выделения СО2 и аскорбатоксидазной активностью существует тесная корреляция (r = 0,67-0,88; p0,05), подтверждающая взаимосвязь этих процессов, что является косвенным свидетельством ее участия в процессах биотрансформации углевондородов.
Рис. 6. Активность аскорбатоксидазы в серой лесной почве, загрязненной различными концентрациями нефти. 1 - незагрязненная почва, 2 - 8 л/м2, 3 - 16 л/м2, 4 - 25 л/м2.
С окислительно-восстанонвительными процессами в почве, происходящими при участии каталазы и дегидрогеназ, связан распад нефтяных углеводородов (Skujins, 1978; Margesin et al., 2000). Активность этих ферментов в опытах на серой лесной и темно-серой лесной почвах через 3 сут. после загрязнения нефтью была достоверно ниже по сравнению с активностью незагрязненного ванрианта. Интенсификанция активности дегидрогеназы в темно-серой леснной почве в варианте с максимальным загрязненнием на второй и третий год после внесения нефти, а в серой лесной почве - только на третий год, может служить одним из показателей больншей способности темно-серой лесной почвы к восстановлению при загрязнении высокими дозанми нефти по сравнению с серой лесной. Через десять лет при высоких концентрациях нефти активнность каталазы возрастала почти в два раза по сравнению с активностью незагрязненной почвы, а дегидрогеназы - в 1,8 раза. Активность этих ферментов тесно связана с общей численностью минкроорганизмов: соответственно для каталазы (через три дня после загрязнения r = 0,68; через год - r = 0,40; через два - r = 0,63; через три - r = 0,61), для дегидрогеназы (r = 0,67; r = 0,70; r = 0,69; r = 0,48; p0,05).
Сырая нефть в оптимальных и полевых условиях (табл. 10) снижала активность каталазы так же, как и товарная (обессоленная и обезвоженная) на протяжении всего срока обследования, но не оказывала существенного влияния на процессы анаэробного дегидрирования.
Таблица 10
Активность каталазы и дегидрогеназы в серой лесной почве, загрязненной сырой нефтью (лаборанторный и полевой опыт)
Варианты | Каталаза, мл О2 | Дегидрогеназа, мг формазана | ||||
1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | |
Почва (контроль лабор.опыт) | 5,8 | 5,5 | 4,4 | 2,9 | 2,6 | 2,0 |
Почва + нефть | 2,9 | 1,7 | 1,8 | 6,1 | 2,2 | 0,8 |
Почва (контроль полевой опыт) | 4,5 | 6,9 | 7,5 | 3,5 | 2,4 | 2,9 |
Почва + нефть | 2,3 | 3,0 | 3,7 | 3,6 | 3,0 | 2,7 |
НСР 0,95 | 1,1 | 0,5 | 0,1 | 0,6 | 0,6 | 0,2 |
Примечание: лабораторный опыт 1 - 1 мес., 2 - 3 мес., 3 - 1 год; полевой опыт: 1 -1 год, 2 - 2 года, 3 - 3 года.
Из фракций нефти ЛГК являлся наиболее токсичной для этих ферментов. Уже через три дня с ростом концентрации ингибирующее действие усиливалось. ЭМ и ЭМ + Г в концентрации 0,5% оказывали стимулирующее действие на активность окислительно-восстанонвительных ферментов, что может явиться коснвенным доказательством их участия в биодеграндации данной группы углеводородов. ЛГК вследствие своей большей летучести уже ченрез три месяца становился менее токсичным. Во всех варинантах опыта по истечении одного года активность дегидрогеназы снижалась в сравнении с ее активностью в незагрязненной почве.
Внесение в серую леснную почву отдельных углеводородов (н-гексадекана, циклогексана, бенз(а)пирена) в различных концентрациях показало, что циклогексан и н-гексадекан стимулировали активность этих ферменнтов, а бенз(а)пирен ингибировал активность каталазы и дегидрогеназы.
Таким образом, окислительно-восстановительные реакции, протекающие с участием оксидоредуктаз интенсивнее в почвах с большей буферной емкостью. Через десять лет активность данной группы ферментов возрастала. Нефтяные фракции в силу различного углеводородного состава по-разному влияли на изученные ферменты. Нефтяное загрязнение повышало активность аскорбатоксидазы пропорционально концентрации загрязнителя.
В главе 9 Активность липазы в нефтезагрязненных почвах приведены результаты изучения липазной активности в нефтезагрязненных почвах. Исследования показали, что через три дня после зангрязнения серой лесной почвы происходило снижение активности липазы пропорционально дозе загрязнителя (табл.11).
Таблица 11
Концентрация нефти, г/100г почвы | Активность липазы, мл 0,05 N КОН | Остаточная нефть, г/100г | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 2 | 3 | 4 | |
0 | 9,68 | 10,11 | 9,76 | 10,76 | - | - | - |
5,67 | 8,29 | 11,25 | 11,89 | 12,89 | 4,75 | 4,12 | 0,65 |
7,32 | 7,92 | 10,10 | 12,34 | 13,45 | 6,31 | 5,23 | 1,82 |
9,65 | 7,22 | 10,38 | 11,43 | 13,25 | 8,45 | 7,43 | 2,63 |
10,11 | 6,38 | 8,31 | 7,98 | 10,55 | 9,11 | 8,34 | 3,42 |
НСР 0,95 | 0,9 | 1,2 | 1,0 | 1,0 | 0,6 | 0,8 | 0,8 |
Активность липазы и содержание остаточной нефти в серой лесной нефтезагрязненной почве (полевой опыт)
Примечание: 1 - через 3 сут.; 2 - через 6 мес.: 3 - через год.;4- через 2 года.
По-видимому, первоначальнный ингибирующий эффект связан с воздействием наиболее токсичных легких фракций. В полевых условиях при воздействии низких концентраций загрязннителя активность фермента повышалась и через год превосходила значения контрольного варианта опыта, что, в первую очередь, связано с улетучиванием наиболее токсичных фракций. Высокие дозы поллютанта (10,11 г /100 г почвы) ингибировали активнность фермента в течение длительного периода. Через год этот показантель приближался до контрольных значений, но не достигал их. Через два года липазная активность повышалась превосходя контрольный уровень (табл.11). Это связано с накопленинем не разлагающихся и малоактивных биологических веществ, которые вознинкали в процессе биодеградации (Allard, Nelson, 1997), в частности, остаточных комнпонентов нефти. Установлено, что по мере увеличения давности загрязнения почв нефтью выход липидов, в состав которых входят высокомолекулярные нелетучие углеводороды, возрастает. (Пиковский, 1993; Амосова, Бочарникова, 1994; Бочарникова, Амосова, 1997).
Повышение интенсивности процессов липолиза связано и с тем, что в деградации липидов участвуют ферментные системы очень похожие на системы биодеградации нефти (Margesin et al., 1999) Численность углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ) в лабораторных условиях в загрязненной нефтью серой лесной почве значительно увеличивалась уже через 3 суток после постановки опыта. Через год в полевых условиях и 1 -3 месяцев в лабораторнных численность УОМ на несколько порядков превосходила уровень фоновой почвы. Содержание нефти в почве уменьшалось. К 6 месяцу убыль нефти составила 9,9% - выявлена обратная зависимость численности УОМ с содержанием остаточной нефти в почве (r = - 0,89- (-0,96), при Р0,05).
Непосредственно после загрязнения почвы наиболее токнсичными в отношении липолитических ферментов являлись легкие фракции нефти (бензин, дизельное топливо), содержащие значительное количество лентучих токсичных углеводородов, которые в наибольшей степени ингибировали пронцессы липолиза в серой лесной почве, независимо от их дозы. Известно, что летучие компоненты нефти ингибируют нефтеокисляющую активность микроорганизмов (Atlas, Bartha, 1992). Токсический эфнфект моторного масла менее выражен. Асфальтит - тяжелая фракнция нефти, первоначально также обладала ингибирующим эффектом, вероятно за счет создания анаэробных условий. При длительной инкубации почвы с нефтепродуктами и нефтью наблюдалось значинтельное повышение липолитической активности.
Таким образом, активность липазы в нефтезагрязненной серой лесной почве возрастала и коррелировала с увеличением чиснленности УОМ, с уменьшением содержания остаточных компонентов нефти в почве.
В главе 10 Биологическая активность рекультивируемых почв рассмотрено влияние различных приемов рекультивации на восстановление активности ферментов, участвующих в углеводном, серном, азотном, фосфорном обменах, и окислительно-восстановительные процессы.
10.1. Влияние минеральных, органических удобрений и их сочетаний на биологическую активность почв, загрязненных нефтью
Проведенные исследования показали, что внесенние полного минерального удобрения (NPK) неэффективно в интеннсификации биохимической активности и численности изучаемых групп микроорганизмов нефтезагрязненной почвы (табл.12). Компостирование загрязненной нефтью почвы с органо-минеральным комплексом и навозом (при высоких дозах его внесения) ведет к достоверному повышению активности каталазы, дегидрогеназы, инвертазы и уреазы (на протяжении первых трех месяцев), численности бактерий на МПА, актиномицетов, целлюлозоразрушащих аэробов, грибов, нитрификаторов. Интенсификация биологической активности усиливала процессы биодеградации загрязнителя. Если принять первоначальную дозу загрязнения 9,6г/ 100г почвы за 100%, то через месяц после постановки опыта в неудобренном варианте почвы разложилось 16,2 %, через три месяца -22,8 %, а через год - 38,3 % нефти. Внесение двойнной дозы удобрений вело к росту
Таблица 12
Влияние органических и минеральных удобрений на ферментативную активность и урожай сельскохозяйственных культур на серой лесной почве, загрязненной сырой нефтью
Варианты | Каталаза, мл О2 | Дегидрогеназа, мг формазана | Инвертаза, мг глюкозы | Уреаза, мг NН3 | Урожай ц/га | |||||||||||
1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 1 | 2. | 3 | 1 | 2 | 3 | 1 ячмень | 2 горохо-ячменная смесь | 3 ячмень | ||
Незагрязненная почва | 4,5 | 6,9 | 7,5 | 0,3 | 0,3 | 0,2 | 3,5 | 2,4 | 2,9 | 20,1 | 14,8 | 16,0 | 23,8 | 28,0 | 16,6 | |
Загрязненная почва - К | 2,3 | 3,0 | 3,7 | 1,1 | 0,6 | 0,9 | 3,6 | 3,0 | 2,7 | 12,0 | 8,3 | 9,7 | 2,0 | 6,6 | 4,7 | |
К +N60Р90К90 - 1раз | 2,9 | 2,6 | 3,1 | 0,9 | 0,9 | 0,4 | 3,7 | 2,7 | 2,3 | 12,8 | 8,8 | 9,9 | 2,4 | 10,0 | 5,5 | |
К +N60Р90К90 - ежегодно | - | 4,3 | 5,2 | - | 0,6 | 0,5 | - | 2,7 | 2,4 | - | 9,3 | 10,5 | - | 27,9 | 7,3 | |
K + N120P180K180 - 1 раз | 2,9 | 2,7 | 4,1 | 1,0 | 0,8 | 0,7 | 4,2 | 2,6 | 2,1 | 12,3 | 12,0 | 8,9 | 5,9 | 17,8 | 10,0 | |
K + N120P180K180 - ежегодно | - | 3,0 | 3,6 | - | 0,8 | 0,7 | - | 2,5 | 2,4 | - | 11,1 | 13,3 | - | 47,5 | 15,4 | |
K + N60P90K90 + 70т / га навоза - 1 раз | 3,1 | 3,4 | 4,8 | 1,3 | 0,7 | 0,8 | 4,7 | 3,4 | 2,3 | 13,9 | 11,0 | 12,1 | 4,9 | 49,5 | 9,1 | |
K + N60P90K90 + 70т / га навоза - ежегодно | - | 5,6 | 5,0 | - | 1,1 | 0,9 | - | 5,0 | 3,2 | - | 13,9 | 14,3 | - | 56,7 | 14,0 | |
K + N120P180K180+ 140т / га навоза - 1 раз | 4,6 | 6,2 | 6,2 | 1,6 | 0,9 | 1,1 | 5,9 | 4,6 | 4,0 | 15,1 | 13,0 | 12,8 | 10,4 | 47,0 | 10,4 | |
K +N120P180K180+ 140т /га навоза - ежегодно | - | 4,1 | 5,7 | - | 1,1 | 2,1 | - | 5,2 | 3,9 | - | 13,5 | 13,8 | - | 54,0 | 17,4 | |
K + 70т / га навоза -1 раз | 3,6 | 5,0 | 4,9 | 1,1 | 0,8 | 0,8 | 4,8 | 3,9 | 2,2 | 13,1 | 11,8 | 10,8 | 5,0 | 29,8 | 6,3 | |
K + 70т / га навоза - ежегодно | - | 5,7 | 4,6 | - | 1,5 | 1,3 | - | 3,6 | 3,9 | - | 11,7 | 10,5 | - | 44,0 | 9,0 | |
K + 140т / га навоза - 1 раз | 4,1 | 5,4 | 5,5 | 1,3 | 0,9 | 0,8 | 6,4 | 4,6 | 4,4 | 13,4 | 10,9 | 12,3 | 7,7 | 47,0 | 10,0 | |
K + 140т / га навоза - ежегодно | - | 5,4 | 4,2 | - | 1,1 | 1,4 | - | 4,3 | 3,8 | - | 11,4 | 12,0 | - | 49,5 | 10,3 | |
НСР 0,95 | 1,2 | 0,8 | 0,3 | 0,6 | 0,2 | 0,2 | 1,2 | 1,3 | 4,0 | 3,4 | 1,5 | 2,3 | 15,37 | 1,2 | ||
биогенности почвы и снижению содержания нефти в большей степени, чем внесенние одинарной дозы, что наблюдалось и в полевых опытах (табл.12). Это связано с созданием более благоприятных уснловий для роста и развития микроорганизмов. Минеральные удобрения менее эффективны в ускорении процессов деградация нефти в почве, чем органические и органо-минеральный комплекс. Так, в лабораторных условиях при внесении NPK за год разнлагалось от 39,4 до 42, 8 % нефти, а при компостировании с навонзом, комплексом NPK + навоз соответственно 42,2 и 46,3 %, и пронцессы минерализации углеводородов в этих вариантах протекали с большей интенсивностью. В полевых условиях в почве разложилось 46 % нефти, то есть на 7,7 % больше, чем в лабораторных, а через два года процент разложившейся нефти составил 56,3%. Следовательно, в деградации нефти наряду с биологичеснким фактором существенная роль принадлежит в полевых условиях, в отличие от лабораторных, и физико-химическим (температура, солнечная энергия). С течением времени процесс разложения нефти затормаживался. В удобренных почвах процесс очищения шел быстрее, чем в неудобнренных в первые два года, затем усиливалась интенсивность бионразложения в неудобренной почве.
Интегральным показателем плодородия почв является урожайность. Уже в первый год при внесении полного минерального удобрения урожайность ячменя повысилась в I,2-2,9 раза, органо-минерального комплекса - в 2,5-5,2 раза, навоза - в 2-3,8 раза. С тенчением времени токсичность почвы снижалась. Если в первый год после загрязнения урожайность на загрязненной почве была меньше в 11,9 раза, чем на незагрязненной, то на третий год - в 3,5 раза. Однократное внесение удобрений оказалось менее эффективнным, чем ежегодное. Двойная доза вносимых удобрений повышала урожайность в большей степени, чем одинарная. Так, ежегодное внесение двойной дозы органо-минеральных удобрений повышало урожайность горохо-ячменной смеси (зеленая масса) в 8,6 раза, а к третьему году уронжайность ячменя в этом варианте достигала уровня незагрязненной почвы (табл.14).
Положительное влияние комплекса N120Р180К180 + 140 т/га навоза проявлялось и в почвах, загрязненных различными фракциями нефти (ЛГК 6%, ЭМ 6%, Г 6%). Интенсивность дыхания через 1, 3 и 12 месяцев после постановки опыта возросла в 2-4,5 раза, достонверно повышалась активность дегидрогеназы. Усиливалась активность уреазы в течение трех месянцев (кроме варианта с ЛГК). Повышалась активность инвертазы в вариантах с загрязнением фракцией ЛГК. В целом, компостирование загнрязненной фракциями нефти почвы с комплексом N120Р180К180 + 140 т/га навоза повышало ее биологическую активность и ускоряло процессы биодеградации нефтяных углеводородов, что подтверждалось ростом коэффициента минерализации углеводородов.
Таким образом, внесение комплекса навоз + NPK в большей степени стимулирует биологическую активность загрязненной почвы, а, следовательно, процессы биодеградации нефтяных углеводородов. Наиболее интенсивно процессы биодеградации протекают в первый год после загрязнения нефтью, затем они замедляются.
10.2. Использование активного ила для рекультивации почв, загрязненных нефтью
На серой лесной почве, загрязненной нефтью, внесение АИ через 3 суток после загрязнения снижало токсичность нефти для многих физиологических групп микроорганизмов. Так, разные дозы АИ поддержинвали на фоновом уровне численность бактерий, растущих на КАА, аммонифицирующих бактерий, актиномицетов, целлюлозоразрушающих микроорганизмов, олигонитрофилов и нитрификаторов. АИ активизировал биологические процессы в почве и повышал интенсивность ее дыхания, отмечался стойкий рост численности углеводородокисляющих микроорганизмов (рис.7). Внесение АИ благоприятно сказывалось и на биохимических параметрах почвы, возвращая к исходному уровню активность окислительно-восстановительных и гидролитических ферменнтов. Активность дегидрогеназы при внесении АИ значительно возрастала, понвышалась всхожесть семян и значительно интенсифицировалось биоразложение нефти (табл.13). Аналогичные данные получены и в полевых условиях.
Рис. 7. Численность актиномицетов (1,2) и углеводородокисляющих микроорганизмов (3,4) в нефтезагрязненной почве и обработанной активным илом (АИ). Примечание: 1, 3 - через месяц после загрязнения; 2, 4 - через 12
АИ ускорял биодеградацию нефти, стимулировал жизнедеянтельность микробиоты, увеличивал активность каталазы, дегидрогеназы, уреазы и инвертазы. Внесение АИ позволило получить урожай ячменя в первый же год, значительно превыншающий урожай на нефтезагрязненной почве, однако он не достигал уровня контрольного варинанта (рис.8). В последующие годы урожай ячнменя был несколько выше на рекультивируемой почве, чем на незагрязненной.
Рис.8. Влияние активного ила (АИ) на урожайность ячменя.
Примечание: 1 - через год, 2 - через 2 года, 3 - через 3 года.
АИ повышал биологическую активность серой лесной почвы, загрязненной высокими концентрациями нефтяных фракций: ЛГК 6%, ЭМ 6%, ЭМ6% + Г 6%, что выранжалось в некоторой стабилизации численности отдельных эколого-трофических групп микроорганизмов и восстанновлении активности ферментов. Вненсение АИ повышало коэффициент минерализации углеводородов при загрязнении ЛГК в 4,7 раза, ЭМ - в 4,3 раза, ЭМ + Г - в 5,2 раза. Комплекс АИ и опилок (в качестве адсорбента), используемый для очистки нефтезагрязненной почвы, по рекультинвирующему действию существенно не отличался от АИ.
Таблица 13
Влияние активного ила на активность ферментов (на 1 г абс. сухой почвы), всхожесть семян (%), содержание остаточных компонентов нефти (г/100 г почвы) в нефтезагрязненной почве
Вариант опыта | Ферменты | Всхожесть семян, % | Остаточная нефть, г/100г почвы | |||
Дегидрогеназа, мг формазана | Каталаза, мл 02 | Уреаза, мг NH3 | Инвертаза, мг глюкозы | |||
Через 1 мес. после загрязнения | ||||||
Контроль (К) | 6,1 | 5,8 | 0,35 | 25,40 | 100 | - |
К + нефть | 2,9 | 2,9 | 1,53 | 15,85 | 55 | 8,04 |
К + нефть + АИ | 4,0 | 4,4 | 2,19 | 18,30 | 62 | 6,11 |
Через 12 мес. после загрязнения | ||||||
Контроль (К) | 6,9 | 5,5 | 0,37 | 27,16 | 100 | - |
К + нефть | 0,8 | 1,7 | 1,10 | 20,38 | 55 | 5,92 |
К+ нефть + АИ | 6,1 | 5,4 | 1,10 | 26,00 | 100 | 3,04 |
ишь для отдельных параметров биологической активности почв внесение комнплекса АИ + опилки было благоприятнее, чем однного АИ.
Таким образом, использование АИ способствовало интенсификации самоочищения почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Применение активного ила благоприятно сказынвалось на микробном и ферментном пуле загрязненных почв.
10.3. Использование бакпрепарата Бациспецин для рекультивации нефтезагрязненных почв
Очистка почв и грунтов путем внесения специальных культур микроорнганизмов - один из наиболее распространенных способов рекультивации нефтезагрязненных почв. Использование биопрепарата Бациспецин увеличивало численность УОМ (рис.9) и ускоряло в два раза деструкцию остаточных компонентов нефти в почве (табл.14) как в полевых, так и в лабораторных условиях; усиливалась липолитическая активность серой лесной почвы, загрязненной различными дозами нефти. Самая высокая скорость липолиза отмечалась через 2 года в полевых условиях и через 1 год в лабораторнных. Вероятно, в результате биодеградации нефти в почве образовывались сложные эфиры карбоновых кислот, которые являются субстратом для липаз.
Рис. 9. Численность УОМ в полевых условиях при различных концентрациях нефнти (г/100г почвы) с внесением Бациспецина.
Примечание: 1 - контроль; дозы нефти г/100 г: 2 - 5,67; 3 - 7,32; 4 - 9,65; 5 - 10,11.
Внесение Бациспецина в чернозем выщелоченный, загрязненный сырой нефтью в дозе 25 л/м2, ускоряло разложение нефти на 45 - 60% в течение 2,5 месяцев и повышало биомассу овса в 15 - 20 раз по сравнению с биомассой необработанной Бациспецином нефтезагрязненной почвы. Через 10 лет после загрязнения песчаного иллювиально-железистогумусового подзола нефтью на территории Быстринскнефть ПО Сургутнефтегаз в него вносили препарат Бациспецин. По истечении 2,5 месяцев после внесения препарата в нефтезагрязненную почву возрастала доля гетеротрофных бактерий, участвующих в деструкции органического вещества в 5-8 раз, бацилл - в 2-2,8 раза. В вариантах опыта с внесением Бациспецина уменьшалась численность микроскопических грибов в результате конкурентных взаимоотношений.
Таблица 14
Активность липазы и содержание остаточных компонентов нефти в серой лесной нефтезагрязненной почве и при рекультивации (полевой опыт)
Варианты опыта | Активность липазы, мл 0,05 N КОН | Остаточная нефть, г/100г | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 2 | 3 | 4 | |
Контроль -К | 9,68 | 10,11 | 9,76 | 10,76 | - | - | - |
К+Бациспецин | 9,79 | 10,23 | 0,97 | 12,15 | - | - | - |
Первоначальная концентрация нефти 5,67 г/100г почвы | |||||||
НЗП | 8,29 | 11,25 | 11,89 | 12,89 | 4,75 | 4,12 | 0,65 |
НЗП+Бациспецин | 8,96 | 12,12 | 14,02 | 14,62 | 3,70 | 2,78 | Сл. |
Первоначальная концентрация нефти 7,32 г/100г почвы | |||||||
НЗП | 7,92 | 10,10 | 12,34 | 13,45 | 6,31 | 5,23 | 1,82 |
НЗП+Бациспецин | 7,86 | 10,32 | 15,23 | 15,74 | 4,97 | 3,95 | 0,45 |
Первоначальная концентрация нефти 9,65г/100г почвы | |||||||
НЗП | 7,22 | 10,38 | 11,43 | 13,25 | 8,45 | 7,43 | 2,63 |
НЗП+Бациспецин | 7,18 | 10,55 | 14,56 | 15,56 | 6,79 | 5,21 | 0,84 |
Первоначальная концентрация нефти 10,11 г/100г почвы | |||||||
НЗП | 6,38 | 8,31 | 7,98 | 10,55 | 9,11 | 8,34 | 3,42 |
НЗП+Бациспецин | - | 10,02 | 12,95 | 16,44 | 8,99 | 7,32 | 1,12 |
Примечание: НЗП - нефтезагрязненная почва; 1 - через 3 сут.; 2 - через 6 мес.: 3 - через 1 год.;4- через 2 года.
С течением времени в загрязненной нефтью почве активизировались окислительно-восстановительные процессы. Активность дегидрогеназы увеличивалась в 5 раз, пероксидазы - в 9,6 раза по сравнению с незагрязненной почвой. В результате процесса трансформации нефти под действием препарата Бациспецин уменьшалось содержание общего органического углерода по сравнению с фоном на 3,6 - 5,6% (табл.15).
Таблица 15
Содержание органического углерода и продуцирование СО2 микроорганизмами при биологической рекультивации песчаного иллювиально-железисто-гумусового подзола (0-20см)
Варианты опыта | С общ. % | С-СО2 мг/100г почвы | Остаточная нефть г/100г почвы | %разложения нефти | Ферментативная активность | ||
Нефтезагрязненная почва - К | 7,8 | 0,7 | 10,30 | - | Дегидрогеназа, мг формазана | Пероксидаза , мг пара бензохинона | Полифенолоксидаза, мг парабензохинона |
Целинная незагрязненная почва | 0,8 | 0,6 | не обнар. | - | 1,67 | 0,212 | 0,009 |
К+N180P180K180 | 6,0 | 0,8 | 7,20 | 30,6 | 0,32 | 0,022 | 0 |
К+Бациспецин 500 г/м2 | 3,6 | 1,4 | 4,52 | 55,8 | 0,97 | 0,488 | 0,003 |
К+Бациспецин 500 г/м2+ N180P180K180 | 5,6 | 1,6 | 4,92 | 52,4 | 0,93 | 0,569 | 0,005 |
НСР 0,95 | 1,7 | 0,4 | 1,52 | 0,34 | 0,213 | 0,004 | |
Высокой эффективностью действия препарат обладал как при раздельном применении, так и в сочетании с минеральными удобрениями. В этих вариантах разложилось за 2,5 месяца 52,4 - 55,8% нефти (табл.15). Внесение препарата вело к сниженнию фитотоксичности, остаточной нефти и повышению урожайнности овса на рекультивируемой почве.
Таким образом, внесение в нефтезагрязненную почву углеводородокисляющих микроорганизмов в составе препарата Бациспецин способствовало повышению биологической активности серой лесной почвы и песчаного иллювиально-железисто-гумусового подзола, ускорению разложения углеводородов.
10.4.Фитомелиорация нефтезагрязненных почв
Перспективным методом восстановления плодородия антропогенно зангрязненных почв является их фитомелиорация (Меаghег, 2000; Кгаmег, Сhагdonnеs, 2001). Посев люнцерны в полевом опыте на нефтезагрязненной серой лесной почве способствовал увеличению липолитической активности, которая стабилизировалась и сонхранялась на высоком уровне в течение двух лет, независимо от дозы нефти (табл.16).
Таблица 16
Активность липазы и содержание остаточных компонентов нефти в серой лесной нефтезагрязненной почве и при рекультивации (полевой опыт)
Варианты опыта | Активность липазы, мл 0,05 N КОН | Остаточная нефть,г/100г почвы | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 2 | 3 | 4 | |
Контроль (К) | 9,68 | 10,11 | 9,76 | 10,76 | - | - | - |
К+Фитомелиорант | 9,83 | 11,93 | 11,03 | 14,16 | - | - | - |
Первоначальная концентрация нефти 5,67 г/100г почвы | |||||||
НЗП | 8,29 | 11,25 | 11,89 | 12,89 | 4,75 | 4,12 | 0,65 |
НЗП+Фитомелиорант | - | 12,67 | 13,10 | 14,51 | 3,89 | 3,32 | следы |
Первоначальная концентрация нефти 7,32 г/100г почвы | |||||||
НЗП | 7,92 | 10,10 | 12,34 | 13,45 | 6,31 | 5,23 | 1,82 |
НЗП+Фитомелиорант | - | 10,31 | 12,74 | 15,22 | 5,18 | 4,29 | 0,51 |
Первоначальная концентрация нефти 9,65г/100г почвы | |||||||
НЗП | 7,22 | 10,38 | 11,43 | 13,25 | 8,45 | 7,43 | 2,63 |
НЗП+Фитомелиорант | - | 11,67 | 13,45 | 16,21 | 7,11 | 6,13 | 1,02 |
Первоначальная концентрация нефти 10,11 г/100г почвы | |||||||
НЗП | 6,38 | 8,31 | 7,98 | 10,55 | 9,11 | 8,34 | 3,42 |
НЗП+Фитомелиорант | - | 10,02 | 12,95 | 16,44 | 8,99 | 7,32 | 1,12 |
Примечание: НЗП - нефтезагрязненная почва; 1 - через 3 сут.; 2 - через 6 мес.; 3 - через 12 мес.; 4- через 24 месяца.
Такие же закономерности выявлены и в лабораторнных условиях. Под посевами люцерны более интенсивно уменьшалось содержание остаточных компонентов нефти в почве (табл.16), увеличивалась численность УОМ. Между активностью липазы и содержанием остаточной нефти в рекультивируемой почве обнаружена обратная связь (г = (- 0,85)-(-0,98); p0,05), а между активностью липазы и численностью УОМ - прянмая коррелятивная зависимость (г = 0,82-0,96; p0,05). Ускорение деструкции нефти при иснпользовании фитомелиоранта способствовало накоплению в почве продуктов деградации, что в свою очередь повышало липолитическую активность почв.
Таким образом, фитомелиорант - люцерна повышал активность липазы серой лесной почвы и ускорял деструкцию углеводородов.
В заключении приведены схемы участия пула ферментов в обмене азот-, фосфор-, серусодержащих органических веществ, в углеводном обмене; характера влияния нефти на активность изученных ферментов.
Выводы
1. Почва аккумулирует и трансформирует нефтяные углеводороды. Загрязнение почв нефтью ведет к трансформации ее ферментного пула, изменению характера ферментативных реакций, физико-химических свойств почвы, ингибирующему или активизирующему влиянию компонентов нефти на ферменты. Ферментный пул в нефтезагрязненной почве трансформирует в подвижное состояние труднодоступные соединения и разрушает поступающие в почву ингредиенты, особенно органические. Активность ферментного пула тесно связана с численностью микроорганизмов. Нефтяное загрязнение приводит к увеличению содержания органического угнлерода, расширяет соотношение С : N, уменьшанет выход поглощенных оснований, содержанние нитратного азота, увеличивает долю аммиачной формы азонта, подвижного фосфора, меняет реакцию почвенной среды. Степень изменения зависит от типа загрязняющей нефти и ее свойств.
2. Загрязнение почв нефтью влияет на пул ферментов, формирующих азотный режим почвы: активизируется действие уреазы и гидроксиламинредуктаз, ингибируется действие протеазы, аспарагиназы, глутаминазы, нитрат- и нитритредуктазы. Высокие дозы сырой нефти и товарной отличаются по своему воздействию на уреазную активность в силу различного химического состава. Сырая нефть увеличивает активность уреазы и повышает содержание аммиачной формы азота в почве. Товарная нефть через два года ингибирует. Это позволяет использовать активность уреазы, нитрат- , нитритредуктазы в качестве диагностических показателей загрязненности почв нефтью.
3. Нефть ингибирует активность ферментов, участвующих в углеводном обмене, следствием чего является замедление процессов распада растительных остатков, изменение трансформации органических соединений. Прослеживается четкая зависимость активности карбогидраз от степени загрязнения почвы нефтью. Характер этих изменений зависит от состава нефти, ее химических и физических свойств, от естественной буферности почв. Сырая и товарная нефть ингибируют активность инвертазы. Со временем вследствие трансформации углеводородов в почве меняется характер их воздействия на ферментативную активность. Наиболее токсичной для ферментов группы карбогидраз из продуктов разложения углеводородов является салициловая кислота.
4. Поступление нефти в почву ведет к инактиванции фосфогидролаз, уменьшению содержания подвижных фосфатов, что ухудшает передвижение фосфора в пищевых цепях, фосфорное питание растений и обеспеченность их доступнынми формами соединений фосфора.
5. Низкие дозы нефти стинмулируют активность изученных ферментов серного обмена, высокие - подавляют. При моделировании нефтяное загрязнение приводит к сниженнию активности арилсульфатазы, сульфидоксидазы и активизирует сульфатредуктазу, сульфитоксидазу и сульфитредуктазу, в естественных условиях с увеличением дозы нефти снижается активность сульфитоксидазы, сульфитредуктазы, цистеиндегидрогеназы, повышается активность сульфатредуктазы. Отмечается активация арилнсульфатазы, цистеиндегидрогеназы и сульфидоксидазы при низких концентрациях поллютанта. С увеличением срока воздействия активность ферментов в загрязнненной почве приближается к контрольному ванрианту. Наряду с ингибирующим действием нефти на активность основных ферментов серного обмена наблюдается увеличение численности тионовых и сульфатвосстанавливающих бактерий, что предотвращает потери серы в почве. В нефтезагрязенных почвах интенсивнее идут процессы, направленные на восстановление сульфитов и сульфатов по сравнению с окислением соединений серы. Это может привести к уменьшению содержания сульфатной формы серы, используемой для питания растениями, и накоплению восстановленных соединений.
6. Активность пероксидазы и полифенолоксидазы выше в выщелоченном черноземе в начальный период после загрязнения, а в серой лесной почве она нарастает постепенно. В обоих типах почв низкие дозы нефти стимулируют пероксидазу и полифенолоксидазу, высокие - ингибируют. Из нефтепродуктов наиболее токсичное действие оказывал ДГФ, содержащий в своем составе ароматические углеводороды. Менее доступен ферментативному окислению асфальтит. Нефтяное загрязнение повышает активность аскорбатоксидазы пропорционально концентрации загрязнителя, и ее можно использовать в качестве одного из показателей загрязненности почв нефтью.
В темно-серой лесной почве при загрязнении товарной нефтью и нефтепродуктами окислительно-восстановительные реакции с участием каталазы и дегидрогеназ протекают интенсивнее, чем в серой леснной. Нефтяное загрязнение снижает активность оксидоредуктаз. Сырая нефть в течение длительного времени уменьшает активность каталазы, не влияя существенно на дегидрогеназную активность. Через десять лет после загрязнения окислительно-восстановительные реакнции в почве интенсифицируются. Изменение активности ферментов зависит как от состава, так и от дозы загрязнителя. Первоначально ингибирующее действие на активность каталазы и дегидрогенанзы оказывает ЛГК, по истечении трех месяцев - ЭМ + Г и ЭМ, а через год все фракции ингибируют активнность дегидрогеназы, для каталазы менее токсичнным был ЛГК в низких концентрациях.
7. Активность липазы в нефтезагрязненной серой лесной почве возрастает, со временем стабилизируется и сохраняется длительное время на достаточно высоком уровне. Интенсивный липолиз коррелирует с увеличением чиснленности УОМ и с уменьшением содержания остаточных компонентов нефти в почве.
8. Парафиновые и циклопарафиновые углеводороды активизируют, а ароматические углеводороды ингибируют активность уреазы, амилазы, инвертазы, ксиланазы, целлюлазы, фосфатазы, каталазы, дегидрогеназы.
9. Приемы биорекультивации, направленные на стимуляцию аборигенной углеводородокисляющей микробиоты (внесение минеральных, органических удобрений и их сочетания), внесение активного ила, углеводородокисляющих микроорганизмов в виде бакпрепарата Бациспецин и использование люцерны в качестве фитомелиоранта, значительно повышают биологическую активность почв, ускоряют процессы биоразложения нефтяных углеводородов, снижают их токсичность, нормализуют ферментативную активность и в более короткие сроки ведут к восстановлению почв до исходного состояния.
Список основных трудов, опубликованных по теме диссертации
Монографии, брошюры и учебные пособия:
- Новоселова Е.И. Структурно-функциональная трансформация биогеоценоза при нефтяном загрязнении и пути его восстановления. Уфа, РИО БашГУ, 2004. 126с.
- Киреева Н.А., Водопьянов В.В., Новоселова Е.И., Онегова Т.С., Жданова Н.В. Микробиологическая рекультивация нефтезагрязненных почв. Москва, ОАО ВНИИОЭНГ, 2001. 40с.
- Мифтахова А.М., Киреева Н.А., Кузяхметов Г.Г., Новоселова Е.И. Практикум по почвоведению: Учебное пособие. Уфа: РиО БашГУ, 2004. 120с.
- Кузяхметов Г.Г., Мифтахова А.М., Киреева Н.А., Новоселова Е.И. Биологическая активность почв: Руководство к практическим занятиям. Уфа: РиЦ БашГУ, 2007. 102с.
Статьи в журналах, рекомендуемых ВАК для публикаций основных результатов докторской диссертации
5. Хазиев Ф.Х., Тишкина Е.И., Киреева Н.А., Кузяхметов Г.Г. Влияние нефтяного загрязнения на некоторые компоненты агроэкосистемы // Агрохимия. - 1988. №2. - С.56-61.
6. Хазиев. Ф.Х., Тишкина Е.И., Киреева Н.А. Влияние нефтепродуктов на биологическую активность почв // Научн. докл. высш.шк. Биол. науки. - 1988. № 10. - С.93-99.
7. Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Хазиев Ф.Х. Использование активного ила для рекультивации почв, загрязненных нефтью // Почвоведение. - 1996. № 11. - С.1399-1403.
8 Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Хазиев Ф.Х. Ферменты азотного обмена в нефтезагрязненных почвах // Известия АН. Сер. биол. - 1997. - С.755-759.
9. Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Хазиев Ф.Х. Фосфогидролазная активность нефтезагрязненных почв // Почвоведение. - 1997. №6. - С.723-725.
10. Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Хазиев Ф.Х. Активность карбогидраз в нефтезагрязненных почвах // Почвоведение. - 1998. №12. - С.1444-1448.
11. Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Ямалетдинова Г.Ф. Активность оксидоредуктаз в нефтезагрязненных и рекультивируемых почвах // Агрохимия. - 2001. №4. - С.53-60.
12. Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Ямалетдинова Г.Ф. Диагностические критерии самоочищения почвы от нефти // Экология и промышленность России. - 2001. № 12. - С.34-35.
13. Киреева Н.А., Ямалетдинова Г.Ф., Новоселова Е.И., Хазиев Ф.Х. Ферменты серного обмена в нефтезагрязненных почвах // Почвоведение. - 2002. №4. - С.474-480.
14. Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Онегова Т.С. Активность каталазы и дегидрогеназы в почвах, загрязненных нефтью и нефтепродуктами // Агрохимия. - 2002. №8. - С.64-72.
15. Киреева Н.А., Бакаева М.Д., Тарасенко Е.М., Галимзянова Н.Ф., Новоселова Е.И. Снижение фитотоксичности нефтезагрязненной серой лесной почвы при биорекультивации //Агрохимия. - 2003. №2.- С.50-55.
16. Киреева Н.А., Тарасенко Е.М., Шамаева А.А, Новоселова Е.И. Влияние загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами на активность липазы // Почвоведение. - 2006. № 8. - С.1005-1011.
17. Новоселова Е.И. Использование ферментативной активности для мониторинга биоремедиации нефтезагрязненных почв // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2007. №75. - С.246-247.
18. Щемелинина Т.Н., Новоселова Е.И., Киреева Н.А., Маркарова М.Ю. Диагностирование степени загрязненности почв нефтью по показателям ферментативной активности // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2007. №75. - С.432-434.
Патенты
19. Патент РФ №2077397, МКИ В 09 с 1/10. Способ рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами /Андресон Р.К., Хазиев Ф.Х., Дешура В.С., Багаутдинов Ф.Я., Бойко Т.Ф., Новоселова Е.И. Заявл. 15.06.93. Опубл. 20.04.97 Бюлл. №11.
Внедрения
20.Тишкина Е.И. Восстановление плодородия почв. Внедрение. - Информационный листок. ЦНТИ. № 196-86. - 1986. - 2с.
Статьи, материалы, тезисы
21. Тишкина Е.И., Киреева Н.А. Ускорение деструкции нефти в черноземах микроорганизмами: Тез. докл. Роль черноземов Башкирии в решении продовольственной программы. - Уфа, 1983. - С.56-57.
22. Тишкина Е.И., Киреева Н.А. Влияние нефтяного загрязнения на биологические свойства почв: Тез. докл. научн. конф. БФ АН СССР. - Уфа, 1983. - С.127.
23. Тишкина Е.И., Киреева Н.А. Активность ферментов фосфорного обмена в эродированных почвах: Сб. научн. тр. Эрозия почв Южного Приуралья. - Уфа. Изд-во БФАН, 1984. - С.103-110.
24. Тишкина Е.И. Влияние нефтяного загрязнения на активность почвенных ферментов под посевами проса и овса: Тез. докл. науч. конф. Вклад ботаников Башкирии в осуществление продовольственной программы. - Уфа, 1984. - С.30.
25. Хазиев Ф.Х., Тишкина Е.И., Киреева Н.А. Некоторые способы стимуляции самоочищения почв от нефтепродуктов: Тез. докл. Вопросы ограничения циркуляции загрязняющих веществ в объектах окружающей среды. - Уфа, 1984. - С.23-25.
26. Тишкина Е.И., Киреева Н.А. Эффективность некоторых приемов повышения биологической активности нефтезагрязненных почв: Тез. докл. научн. конф. Изучение, охрана и рациональное использование природных ресурсов. БФ АН СССР. - Уфа, 1985. С.83.
27.Тишкина Е.И., Киреева Н.А. Изменение биохимических и микробиологических параметров нефтезагрязненных почв: Тез. докл. VII делегатского съезда ВОП. - Ташкент, 1985. - Ч.2. - С.188.
28. Хазиев Ф.Х., Тишкина Е.И., Киреева Н.А., Шамратова В.Г. Некоторые критерии оценки почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами // Актуальные вопросы гигиены окружающей среды в связи с интенсивным развитием нефтяной и газовой промышленности. - Уфа, 1985. - С. 99-100.
29. Киреева Н.А., Тишкина Е.И., Хазиев Ф.Х. Участие микроорганизмов в самоочищении нефтезагрязненных почв: Тез. докл. VII делегатского съезда микробиологического общества. - Алма-Ата, 1985. - Т.6. - С.83.
30. Тишкина Е.И., Хазиев Ф.Х. Изменение биохимических свойств почв при загрязнении нефтью и трансформация нефти в почвенной экосистеме: Тез. докл. Всес. совещания Мониторинг нефти и нефтепродуктов в окружающей среде. - Уфа, 1985.- С. 66-69.
31. Хазиев Ф.Х., Тишкина Е.И., Кузяхметов Г.Г., Киреева Н.А., Минибаев Р.Г., Сайфуллина З.Н. Изучение влияния нефтяного загрязнения на некоторые компоненты агробиоценозов: Тез. конф. Региональные проблемы экологии. Казань, 1985. - Ч.1. - С.44-46.
32. Тишкина Е.И., Киреева Н.А. Окультуривание нефтезагрязненных серых лесных почв: Сб. статей Повышение плодородия почв в условиях интенсивной системы земледелия. - Уфа. БФ АН СССР, 1986. - С.146-152.
33. Тишкина Е.И., Киреева Н.А. Микробиологические процессы и урожайность сельскохозяйственных культур в нефтезагрязненных почвах: Материалы Всес. конф. Микробиологические процессы в почвах и урожайность сельскохозяйственных культур. - Вильнюс, 1986. - С.360.
34. Киреева Н.А., Тишкина Е.И. Скрининг микроорганизмов, устойчивых к действию нефти: Тез. докл. конф. Скрининг в системе интенсификации научных исследований. - Уфа, 1986. - С. 49-50.
35. Киреева Н.А., Тишкина Е.И., Сайфуллина З.Н. Состояние почвенного микробоценоза при воздействии нефти и нефтепродуктов: Тез. докл. Проблемы изучения, охраны и рационального использования природных ресурсов Башкирии. - Уфа, 1987. - С. 157-158.
36. Юмагузина Х.А., Киреева Н.А., Тишкина Е.И. Анализ действия нефти на культуру овса и рекультивация загрязненных нефтью земель: Тез. докл. Актуальные вопросы охраны окружающей среды. - Тамбов, 1987. - С.37-38.
37. Новоселова Е.И., Хазиев Ф.Х. Изменение свойств серой лесной нефтезагрязненной почвы и пути восстановления ее плодородия: Тез. докл. V Уральского совещания Проблемы рекультивации нарушенных земель. 14-18 ноября 1988г. - Свердловск, 1988. - С. 139-140.
38. Хазиев Ф.Х., Мукатанов А.Х., Кольцова Г.А., Новоселова Е.И. и др. Восстановление и повышение плодородия техногенно нарушенных земель. - Комплексная программа повышения плодородия почв Башкирской АССР на 1989 - 1995гг. - Уфа, 1989. - С.139-150.
39.Тишкина Е.И., Киреева Н.А. Влияние различных нефтепродуктов на биологическую активность карбонатного чернозема: Тез. докл. VIII Всесоюзного съезда почвоведов. - Новосибирск, 1989. - Т.2. - С.337.
40. Тишкина Е.И., Киреева Н.А.Влияние навоза на урожайность ячменя в почве, загрязненной нефтью: Тез. докл. л Экологические проблемы агропромышленного комплекса Башкирской АССР. - Уфа, 1989. - С.55.
41. Тишкина Е.И. Влияние нефтяного загрязнения на свойства серых лесных почв Предуралья и пути восстановления их плодородия : Автореф. дисЕ.канд. биол. наук. - Воронеж, 1989. - 23с.
42. Киреева Н.А., Тишкина Е.И. Ускорение биодеструкции нефтяных загрязнений при рекультивации почв: Межвуз. сб. научн. статей л Актуальные вопросы биотехнологии. - Уфа. БашГУ, 1990. - С. 36-44.
43. Андресон Р.К., Бойко Т.Ф., Багаутдинов Ф.Я., Даниленко Л.А., Денежкин Е.М., Новоселова Е.И., Хазиев Ф.Х., Андресон Б.А. Применение биологического метода для очистки и рекультивации нефтегазозагрязненных почв // Защита от коррозии и охрана окружающей среды. - 1994. №2. - С.16-18.
44. Новоселова Е.И. Использование активного ила для ускорения биодеструкции нефти в почве: Тез. докл. I Всесоюз. науч. конф. Биология почв антропогенных ландшафтов.15-17 октября 1991г. - Днепропетровск. Изд-во: ДГУ, 1995. - С.57.
45. Андресон Р.К., Бойко Т.Ф., Багаутдинов Ф.Я., Новоселова Е.И., Хазиев Ф.Х. Применение бактериального препарата для рекультивации нефтезагрязненных почв: Межвуз. научн. сб. Вопросы биотехнологии. - Уфа. Изд-во: БашГУ, 1995. - С.9-14.
46. Киреева Н.А., Тишкина Е.И. Изучение интенсивности процессов самоочищения нефтезагрязненных почв: Тез. докл. Актуальные вопросы экологии Республики Башкортостан. - Уфа, 1995. - С. 37-38.
47. Киреева Н.А., Новоселова Е.И. Сравнительное изучение биодеградации нефти в естественных и лабораторных условиях // Итоги исследований биологического факультета Башкирского государственного университета за 1994г. - Уфа, 1995. - С.95-96.
48. Киреева Н.А., Новоселова Е.И. Особенности микробоценоза серой лесной почвы, загрязненной нефтяными фракциями // Итоги исследований биологического факультета Башкирского государственного университета за 1994г. - Уфа, 1995. - С.96-97.
49. Киреева Н.А., Новоселова Е.И. Некоторые приемы рекультивации нефтезагрязненной серой лесной почвы: Сб. статей науч. конф. по науч.-технич. программам Госком вуза России. - Уфа. БашГУ, 1996. - С.195-196.
50. Новоселова Е.И., Киреева Н.А. Моделирование условий рекультивации нефтезагрязненных почв в лабораторных условиях // Итоги науч. исследований биологического факультета Башкирского госуниверситета за 1995 год. - Уфа. БашГУ, 1996. - С.11-12.
51. Киреева Н.А., Новоселова Е.И. Влияние нефтепродуктов на биологическую активность серой лесной почвы: Тез. докл. II съезда общества почвоведов. - С.- Петербург, 1996. - Кн. 1. - С.261.
52. Kireeva N.A., Novoselova E.I., Khaziev F.X. Use of active sludge for reclamation of oil - polluted soils // Eurasian Soil Sci. - 1996. - V.29. N11. - P.1305-1308.
53. Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Кузяхметов Г.Г. Продуктивность сельскохозяйственных культур на нефтезагрязненных и рекультивируемых почвах: Межвуз. сб. научн. тр. Экологические проблемы Республики Башкортостан. - Уфа: БГПИ, 1997. - С.293-299.
54. Kireeva N.A., Novoselova E.I., Khaziev F.X. The phosphohydrolase activity of the oil - polluted soils // Eurasian Soil Sci. - 1997. - V.30. №6. - P.639-641.
55. Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Хазиев Ф.Х. Изменение свойств серой лесной почвы при загрязнении нефтью и в процессе рекультивации // Башкирский экологический вестник. - 1998. № 3. - С. 3-7.
56. Kireeva N.A., Novoselova E.I., Khaziev F.X. Carbohydrase activity in oil - contaminated soils // Eurasian Soil Sci. - 1998. - V.31. №12. - P.1314-1318.
57. Киреева Н.А., Ямалетдинова Г.Ф., Мифтахова А.М., Новоселова Е.И. Комплексная система показателей биологической активности почв для индикации токсичности нефтяных загрязнений // Башкирский экологический вестник. - 2000. №2(9). - С.26-30.
58. Киреева Н.А., Онегова Т.С., Новоселова Е.И. Использование ферментативной активности для биоиндикации нефтезагрязненных и рекультивируемых почв: Тез. докл. Всеросс. науч.-практ. конф. Актуальные вопросы мониторинга экосистем антропогенно-нарушенных территорий. - Ульяновск, 2000. - С.51-53.
59. Тарасенко Е.М., Новоселова Е.И., Валиуллина А.А.,Онегова Т.С. Использование ферментативной активности для диагностики антропогенной трансформации почв: Матер. междунар. конфер. Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем. 8-12 октября 2001г. - Иркутск, 2001. - С.156.
60. Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Ямалетдинова Г.Ф. Оценка состояния почв, загрязненных нефтью, по показателям ферментативной активности: Тез. докл. XI Межд. симпозиума по биоиндикаторам Современные проблемы биоиндикации и биомониторинга. - Сыктывкар, 2001. - С.77-78.
61. Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Тарасенко Е.М., Онегова Т.С. Микробиологическая рекультивация нефтезагрязненных почв: Матерiали Першоi науковоi конференцii Вiдновлення порушених природных екосистем. - Донецьк, 2002. - С.191-193.
62. Kireeva N.A., Yamaletdinova G.F., Novoselova E.I., Khaziev F.X. Sulfur - metabolizing enzymes in oil - contaminated soils // Eurasian Soil Sci. - 2002. - V.35. №4. - P.421-427.
63. Киреева Н.А., Новоселова Е.И. Загрязненной почве поможет ил // Табигат. Экологический журнал. - 2003. № 4-5. - С.21.
64. Kireeva N.A., Vodopyanov V.V., Tarasenko E.M.,Onegova T.S., Novoselova E.I. Assesment of toxicity of oil-contaminated soil by microbial activity indexes // Modern problems of bioindication and biomonitoring. Proceeding of the XI International symposium of bioindicators. - Syktyvkar, 2003. - P. 182-188.
65. Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Валиуллина А.А. Использование липазной активности для биомониторинга деградации нефти и нефтепродуктов в почве: Матер. IV съезда Докучаевского общества почвоведов Почвы - национальное достояние России. 9-13 августа 2004г. - Новосибирск: Наука-Центр, 2004. - С.630.
66. Новоселова Е.И. Биодиагностика и мониторинг состояния загрязненных нефтью почв: Матер. междун. конф. л Экология и биология почв. - Ростов - на - Дону, 2004. - С.201.
67. Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Онегова Т.С. Биоремедиация почв, загрязненных нефтью, внесением органических отходов: Материалы третьего съезда общества биотехнологов России. 25-27 октября 2005г. - Москва, 2005. - С.185-186.
68. Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Онегова Т.С. Активизация разложения нефти в почве при внесении органических отходов: Матер. межд. конф. Проблемы биодеструкции техногенных загрязнений окружающей среды. - Саратов, 2005. - С. 75-76.
69. Kireeva N.A., Tarasenko E.M., Shamaeva A.A. and Novoselova E.I. Effect of Oil and Oil Products on Lipase Activity in Gray Forest Soil // Eurasian Soil Science. - 2006. - V.39. № 8. - Р. 905-910.
70. Новоселова Е.И., Киреева Н.А. Мониторинг состояния нефтезагрязненных почв по активности аскорбатоксидазы: Тез конф. Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования. - Астрахань, 2007. С.
71. Новоселова Е.И., Киреева Н.А. Мониторинг состояния нефтезагрязненных почв по активности окислительно-восстановительных ферментов: Матер. Междун. научн. конф. Биологическая рекультивация и мониторинг нарушенных земель. 4 - 8 июня 2007г. - Екатеринбург, 2007. - С. 536-543.
72. Новоселова Е.И., Тарасенко Е.М. Ферментативная активность как индикатор эффективности рекультивации нефтезагрязненных почв: Матер.VI Междун. заочной научн. конф. Экология и биология почв. окт. 2007г. - Ростов - на - Дону, 2007. - С.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии