Лабораторное моделирование экологически безопасных концентраций мазута в почвах Крыма

На территории Крымского полуострова расположены уникальные типы и подтипы почв. Возрастающая туристическая нагрузка на регион требует увеличения производительности всех отраслей, в том числе нефтеперерабатывающей. Все это увеличивает риски разлива и утечки нефти и нефтепродуктов при их транспортировках и перекачке. В сфере нормирования загрязнения почв нефтепродуктами (валового содержания) существует большой пробел, заключающийся в отсутствии предельно-допустимой концентрации в нормативной базе Российской Федерации. Для прогнозирования возможных негативных последствий загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами необходима разработка региональных экологически безопасных концентраций нефти и нефтепродуктов, при расчете которых учтены местные региональные эколого-геохимические особенности типов почв. Цель исследования – провести лабораторное моделирование экологически безопасных концентраций мазута в почвах Крыма. Загрязнение мазутом (1, 5 и 10% от массы почвы) моделировали в лабораторных условиях. В исследовании было изучено семь типов почв Крыма: чернозем остаточно-карбонатный, чернозем слитой солонцеватый, темно-каштановая солонцеватая, коричневая карбонатная, коричневая выщелоченная красноцветная, бурая лесная кислая почвы и чернозем неполноразвитый. По истечению 30 суток модельного эксперимента в почвенных образцах определяли наиболее информативные биологические показатели: биохимические (активность каталазы, дегидрогеназ), микробиологические(общая численность почвенных бактерий, обилие бактерий рода Azotobacter) и фитотоксические (длина корней) показатели. Установлено, что загрязнение мазутом негативно сказалось на биологических свойствах исследуемых почв Крыма. Получен ряд устойчивости почв к загрязнению мазутом: черноземостаточно-карбонатный ≥ чернозем слитой солонцеватый = темно-каштановая солонцеватая = коричневая выщелоченная красноцветная ≥ чернозем неполноразвитый ≥ коричневая карбонатная почва > бурая лесная кислая почва. Получены значения предельно допустимых уровней остаточного содержания мазута (ПДОСм) в почвах Крыма: в черноземе остаточно-карбонатном составляет 0,33%, в темно-каштановой солонцеватой почве и черноземе слитом солонцеватом – 0,30%, в коричневой карбонатной почве – 0,28%, в коричневой выщелоченной красноцветной почве – 0,35%, в черноземе неполноразвитом – 0,33%, в бурой лесной кислой почве – 0,21%. Результаты исследования возможно использовать при биодиагностике экологического состояния и здоровья почв при загрязнении мазутом

1. Быкова М.В. Проблема нормирования при оценке уровня загрязнения почв нефтепродуктами // Вестник евразийской науки. 2019. № 11(6). С. 90.

2. Булуктаев А.А. Фитотоксичность и ферментативная активность почв Калмыкии в условиях нефтяного загрязнения // Юг России: экология, развитие. 2017. № 12. С. 147–156. DOI: 10.18470/1992-1098-2017-4-147-156.

3. Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвы Юга России. Ростов н/Д: Эверест, 2008. 276 с.

4. Водяницкий Ю.Н., Трофимов С.Я., Шоба С.А. Перспективные подходык очистке почв и почвенно-грунтовых вод от углеводородов (обзор) // Почвоведение. 2016. № 6. С. 755-764. DOI: 10.7868/S0032180X16040158.

5. Гайворонский В.Г., Колесников С.И., Кузина А.А. и др. Изменение активности каталазы в почвах Крыма при загрязнении мазутом // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2023. №1 (217). С. 137–141. DOI: 10.18522/1026-2237-2023-1-137-141.

6. Государственный доклад «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Республике Крым и городе федерального значения Севастополе в 2022 году». Симферополь, 2023. 337 с.

7. Дауд Р.М., Колесников С.И., Кузина А.А. и др. Разработка региональных предельно допустимых концентраций нефти в почвах аридных экосистем Юга России // Экология и промышленность России. 2019. № 23. Вып. 9. C. 66–71. DOI: 10.18412/1816-0395-2019-9-66-71.

8. Демченко Н.П., Полякова Н.Ю. Об антропогенных и экономических факторах экологического состояния Крыма // Экономика строительства и природопользования. 2020. № 2(75). С. 5–14. DOI: 10.37279/2519-4453-2020-2-5-14.

9. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Экология почв. Учение об экологических функциях почв. М.: Наука, 2006. 362 с.

10. Казеев К.Ш., Колесников С.И. Атлас почв Азово-Черноморского бассейна. Ростов н/Д: Изд-во Южного федерального ун-та, 2015. 80 с.

11. Калашников А.С. Трасса А-291 «Таврида»: путь от идеи к реализации // Бюллетень государственной экспертизы. 2021. С. 69–72.

12. Ковалева Е.И., Трофимов С.Я., Шоба С.А. Реакция высших растений на уровень загрязнения почвы нефтью в вегетационном эксперименте // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17: Почвоведение. 2022. № 3. С. 74–84.

13. Ковалева Е.И., Яковлев А.С. Модель экологической регуляции нефтезагрязненных почв путем изменения некоторых биогеоценотических функций // Экология и промышленность России. 2018. № 11. С. 34–39.

14. Колесников С.И., Азнаурян Д.К., Казеев К.Ш. и др. Биологические свойства почв юга России: устойчивость к нефтяному загрязнению // Экология. 2010. Т. 41. № 5. С. 357–364.

15. Колесников С.И., Вернигорова Н.А., Кузина А.А. и др. Пределы устойчивости почв и экосистем Крыма к загрязнению тяжелыми металлами // Экология и промышленность России. 2019б. № 23. Вып. 10. С. 56– 60. DOI: 10.18412/1816-0395-2019-10-56-60.

16. Колесников С.И., Дауд Р.М., Кузина А.А. и др. Региональные нормативы содержания мазута в засушливых почвах Юга России // Охрана окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2019а. №3(288). С. 25–29.

17. Копотилов А. Трасса «Таврида» по-настоящему современна и красива // Дороги России. 2020. № 4(118). С. 6–23.

18. Коршунова Т.Ю., Четвериков М.Д., Бакаева М.Д. и др. Микроорганизмы в ликвидации последствий нефтяных загрязнений (обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. 2019. № 55. Вып. 4. С. 338–349.

19. Кузина А.А., Колесников С.И., Минникова Т.В. и др. Экологически безопасные концентрации нефти в почвах Черноморского побережья Кавказ // Экология и промышленность России. 2021. № 25. Вып. 11. С. 61–65. DOI: 10.18412/1816-0395-2021-11-61-65.

20. Околелова А.А., Желтобрюхов В.Ф., Тарасов А.П. и др. Особенности регулирования нефтепродуктов в почвенном покрове // Фундаментальные исследования. 2015. № 12-2. С. 315–319.

21. Практикум по почвоведению / И.С. Кауричев, Н.Н. Панов, М.В. Стратонович [и др.]; под ред. И.С. Кауричева. М.: Колос, 1986. 336 с.

22. Сухачева Е.Ю., Ревина Я.С. Цифровая почвенная карта южного берега Крыма // Почвоведение. 2020. № 4. С. 389–397. DOI: 10.31857/S0032180X20040140.

23. Andrews N., Bennett N.J., Le Billon P. et al. Oil, Fisheries and Coastal Communities: A Review of Impacts on the Environment, Livelihoods, Space, and Governance, Energy Research & Social Science, 2021, no. 75, 102009, DOI: 10.1016/j.erss.2021.102009.

24. Ashraf M.A., Maah M.J., Yusoff I. Soil Contamination, Risk Assessment and Remediation, Environmental Risk Assessment of Soil Contamination, Chapter 1 , 2014, DOI: 10.5772/57287.

25. Bolade O., Adeniyi K., Williams A. et al. Remediation and optimization of petroleum hydrocarbons degradation in contaminated water using alkaline activated persulphate, Journal of Environmental Chemical Engineering, 2021, no. 9, p. 105801, DOI: 10.1016/j.jece.2021.105801.

26. Dindar E., Sagban F.O.T., Baskaya H.S. Variations of soil enzyme activities in petroleum-hydrocarbon contaminated soil, Int. Biodeterior. Biodegrad., 2015, vol. 105, p. 268–275, DOI: 10.1016/j.ibiod.2015.09.011.

27. Dhaka A., Chattopadhyay P. A review on physical remediation techniques for treatment of marine oil spills, Journal of environmental management, 2021, vol. 288, 112428, DOI: 10.1016/j.jenvman.2021.112428.

28. Dospatliev L.K., Ivanova M. Correlation between Cambisols soil characteristics and lead content in wild edible mushrooms (Cantharellus cibarius, Tricholoma equestre, Craterellus cornucopioides), Bulgarian Chemical Communications, 2018, no. 50, p. 32–37.

29. Duan C., Liu Y., Zhang H. et al. Cadmium Pollution Impact on the Bacterial Community of Haplic Cambisols in Northeast China and Inference of Resistant Genera, Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 2020, p. 1–15, DOI: 10.1007/s42729-020-00201-5.

30. Elum Z.A., Mopipi K., Henri-Ukoha A. Oil exploitation and its socioeconomic effects on the Niger Delta region of Nigeria, Environmental Science and Pollution Research, 2016, vol. 23, p. 12880–12889, DOI: 10.1007/s11356-016-6864-1.

31. García V.J., Márquez C.O., Cedeño A.R. et al. Assessing Bioremediation of Soils Polluted with Fuel Oil 6 by Means of Diffuse Reflectance Spectroscopy, Resources, 2019, no. 8(1), p. 36, DOI: 10.3390/resources8010036.

32. Gordon G., Stavi I., Shavit U. et al. Oil spill effects on soil hydrophobicity and related properties in a hyper-arid region, Geoderma, 2018, vol. 312, p. 114–120, DOI: 10.1016/j.geoderma.2017.10.008.

33. Haider F., Liqun C., Coulter J. et al. Cadmium toxicity in plants: Impacts and remediation strategies, Ecotoxicology and Environmental Safety, 2021, no. 211, p. 111887 , DOI: 10.1016/j.ecoenv.2020.111887.

34. Hewelke E., Szatyłowicz J., Hewelke P. et al. The impact of diesel oil pollution on the hydrophobicity and CO2 efflux of forest soils, Water, Air, & Soil Pollution, 2018, no. 229, p. 51–61, DOI: 10.1007/s11270-018-3720-6.

35. IUSS Working Group. World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 4th edition published in 2022 by the International Union of Soil Sciences (IUSS), Vienna, Austria, 2022, 234 p.

36. Jayasinghe G.Y., Perera T.A.N.T., Bandara W.B.M.A.C. et al. A Review of Soil Injection of Liquid Organic Wastes: Potentials and Challenges, Environ. Process., 2022, vol. 9, p. 37, DOI: 10.1007/s40710-022-00587-7.

37. Karkush M.O., Abdul Kareem M.S. Impacts of petroleum fuel oil contamination on the geotechnical properties of fine-grained soils, Indian Journal of Engineering, 2018, vol. 15, p. 228–237.

38. Klemz A.C., Damas M.S.P., Weschenfelder S.E. et al. Treatment of real oilfield produced water by liquid-liquid extraction and efficient phase separation in a mixer-settler based on phase inversion, Chemical Engineering Journal , 2020, DOI: 10.1016/j.cej.2020.127926.

39. Kolesnikov S.I., Kazeev K.S., Akimenko Y.V. Development of regional standards for pollutants in the soil using biological parameters, Environmental Monitoring and Assessment, 2019, no. 191, p. 544, DOI: 10.1007/s10661-019-7718-3.

40. Li Y., Li C., Xin Y. et al. Petroleum pollution affects soil chemistry and reshapes the diversity and networks of microbial communities, Ecotoxicol. Environ. Saf., 2022, no. 246, p. 114129, DOI: 10.1016/j.ecoenv.2022.114129.

41. Marin-Garcia D.C., Adams R.H., Hernandez-Barajas R. Effect of crude petroleum on water repellency in a clayey alluvial soil, Int. J. Environ. Sci. Technol., 2016, no. 13, p. 55–64, DOI: 10.1007/s13762-015-0838-6.

42. Minnikova T., Ruseva A., Kolesnikov S. Assessment of ecological state of soils in southern Russia by petroleum hydrocarbons pollution after bioremediation, Environmental Processes, 2022, no. 9, p. 49, DOI: 10.1007/s40710-022-00604-9.

43. Minnikova T.V., Kolesnikov S.I., Kazeev K.Sh. Impact of ameliorants on the biological condition of oil-contaminated black soil, Soil and Environment, 2019, no. 38(2), p. 170–180, DOI: 10.25252/SE/19/101872.

44. Ofori S.A., Cobbina S.J., Imoro A.Z. et al. Polycyclic Aromatic Hydrocarbon (PAH) Pollution and its Associated Human Health Risks in the Niger Delta Region of Nigeria: a Systematic Review, Environ. Process., 2021, vol. 8, p. 455–482, DOI: 10.1007/s40710-021-00507-1.

45. Salam M.M.A., Ruhui W., Sinkkonen A. et al. Effects of Contaminated Soil on the Survival and Growth Performance of European (Populus tremula L.) and Hybrid Aspen (Populus tremula L. × Populus tremuloides Michx.) Clones Based on Stand Density, Plants (Basel), 2022, vol. 28, 11(15), p. 1970, DOI: 10.3390/plants11151970.

46. Shah S.J., Shroff A.V., Patel J.V. et al. Stabilization of fuel oil contaminated soil – A case study, Geotechnical and Geological Engineering, 2003, vol. 21, p. 415–427, DOI: 10.1023/B:GEGE.0000006052.61830.

47. Shukry W.M., Al-Hawas G.H.S., Al-Moaikal R.M.S. et al. Effect of petroleum crude oil on mineral nutrient elements, soil properties and bacterial biomass of the rhizosphere of jojoba, British journal of environment and climate change, 2013, vol. 3, iss. 1, p. 103.

48. Zhang B., Matchinski E.J., Chen B. et al. Marine Oil Spills, Oil Pollution, Sources, and Effects, World Seas: An Environmental Evaluation, C. Sheppard (еd.), Elsevier, 2019, p. 391–406, DOI: 10.1016/B978-0-12-805052-1.00024-3