Введение. На сегодняшний день во всем мире в результате деятельности промышленных предприятий, добычи полезных ископаемых, их использования, а также других антропогенных факторов, наблюдается химическое загрязнение почвенного покрова, изменение свойств и плодородия почв. Загрязнение почв различных типов приводит к формированию таких проблем, как деградация почвы, снижение качественного и количественного уровня плодородия, а также других проблем, связанных с экосистемой.

Загрязнение нефтью влияет на весь комплекс морфологических, физических и физико-химических свойств почвы, определяющих ее плодородные и экологические функции [2, 12, 13, 14].

Нефтехимические предприятия являются постоянными источниками антропогенного воздействия на почвы [9]. Последствиями воздействия нефтяных загрязнений на почвы являются изменение их физико-химических свойств, снижение плодородия, деградация или полная гибель педобионтов, отрицательное воздействие на экологическое состояние сопредельных сред и территорий [5, 6, 7]. Меньшее количество работ посвящено исследованию динамики токсикологических характеристик почв при длительном воздействии поллютантов и комплексном использовании тест-объектов разного организационного уровня [1, 10]. Нефтедобывающая отрасль входит в число самых экологически потенциально опасных отраслей народного хозяйства, так как на всех этапах нефтедобычи периодически возникают аварийные ситуации, при которых происходит загрязнение окружающей среды [8].

На сегодняшний день актуальной задачей является, создание рекультивационных мероприятий для загрязненных в различной степени нефтью и нефтепродуктами почв, соответствующих климатическим условиям территории. Актуальными проблемами являются: изучение состояния загрязнения по источникам, для рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв в условиях пустынной зоны, их отличие, определение физико-химических, агрохимических, микробиологических, биологических свойств почв, разделение факторов, алгоритмов, этапов рекультивации, выбор мероприятий с учетом свойств почв и характера загрязнения, разделение на периоды процессов рекультивации, разработка первичных показателей и коэффициентов восстановления почвенного плодородия, анализ современного состояния загрязненных почв, создание картограмм прогнозирования будущего состояния загрязнения почв, назначение мероприятий рационального использования земельных ресурсов на основе полученных данных.

Методы и объекты исследования. В полевых и лабораторных исследованиях использованы современные методы, применяемые в почвоведении: определение тяжелых металлов в почве проводили в вытяжке Aquaregia [15], микроэлементы определяли атомно-адсобционной спектроскопией (ААS), количество нефти и нефтепродуктов в соответствии с методическими указаниями [11], разделение регионов по дистанции по Х.А. Джувеликян [3], математическая обработка по Б.А. Доспехову [4] в программе «Statgraphics CenturionXVII».

Климат Кашкадарьинской области формируется в результате взаимосвязи климатических процессов пустыни, расположенной на западе и горной области на востоке Узбекистана. Годовая норма осадков в 2010—2017 годах на исследуемой территории составляла 57,5—104,2 мм, абсолютный максимум температуры воздуха в июле месяце был равен +45,4—46,8оС, абсолютный минимум температуры воздуха в январе был равен -12,7—16,3оС. Средняя скорость ветра около 1,3—1,5 м/с.

Сурхандарьинская область – солнечный регион со свойственными сухому субтропическому климату республики особенностями: теплая зима, знойное, сухое и продолжительное лето, и, приносящий очень много пыли, афганский ветер, дующий со скоростью 2,9—3,1 м/с. Количество осадков в 2010—2017 годах составляло 110—149,3 мм, абсолютный максимум температуры воздуха в июле составлял +44,4—44,6оС, абсолютный минимум температуры воздуха в январе составлял -5,3—16,8оС.

 

Для проведения исследований были выбраны 6 опорных (ключевых) точек вокруг источников загрязнения в 5 административных районах, богатых нефтью и нефтегазом областях Узбекистана – Кашкадарьи и Сурхандарьи.

Были выбраны следующие почвы: I точка серо-бурые почвы, распространенные вокруг нефтяных месторождений Кукдумалок Миришкарского района (КК); II точка – лугово-аллювиальные почвы, распространенные вокруг нефтяных месторождений Северный Окназар Нишанского района (КШО); III точка такырно-луговые почвы, распространенные вокруг УДП «Муборакнефтгаз» Мубарекского района (КМ); IV точка серо-бурые почвы, распространенные вокруг нефтяных месторождений Учкызыл Термезского района (КУ); V точка орошаемые такырные почвы, распространенные вокруг нефтяных месторождений Какайди Джаркурганского района (ККд); VI точка пустынно-песчаные почвы, распространенные вокруг нефтяных месторождений Ховдак Джаркурганского района (КХ).

Результаты исследования и обсуждение. В исследованиях было изучено состояние загрязнения почвенного покрова в различной удаленности от источника загрязнения и в профиле почв в результате деятельности пяти нефтяных месторождений и одного нефтегазового предприятия. При этом было отмечено загрязнение двумя видами загрязнителей почв вокруг нефтяных месторождений и нефтегазового предприятия (рис. 1). По полученным результатам было отмечено, что степень загрязнения почв по источникам относительно фона в серо-бурых почвах, распространенных вокруг нефтяных месторождений Кукдумалок, составляла 10,3 г/кг; в лугово-аллювиальных почвах, распространенных вокруг нефтяных месторождений Северный Окназар, – 6,4; в такырно-луговых почвах, распространенных вокруг УДП «Муборакнефтгаз» – 2,80; в серо-бурых почвах, распространенных вокруг нефтяных месторождений Учкызыл, – 11,2; в такырных почвах, распространенных вокруг нефтяных месторождений Какайди, – 2,4; и в пустынно-песчаных почвах, распространенных вокруг нефтяных месторождений Ховдак, – 82,7 г/кг.

При изучении почв, распространенных вокруг источников по буферной зоне (0,5—0,75 км), I зоне (0,75—1,5 км), II зоне (2—8 км), III зоне (4—15 км), IV зоне (8—20 км), фоновой зоне (20—50 км), было отмечено, что серо-бурые и орошаемые лугово-аллювиальные почвы, распространенные вокруг нефтяных месторождений Кукдумалок и Северный Окназар, загрязнены только в I и II зонах, такырно-луговые почвы распространенные вокруг УДП «Муборакнефтгаз», загрязнены во II и III зонах, такырные почвы, распространенные вокруг нефтяных месторождений Какайди, загрязнены только в I зоне, а пустынно-песчаные почвы, распространенные вокруг нефтяных месторождений Ховдак, загрязнены в I, II, III зонах. Также было установлено, что в 0—5 см слое всех изученных почв концентрация нефти и нефтепродуктов была выше в 4,7 раз, чем в слое 5—20 см.

Обосновано, что основным источником загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами в пустынной зоне являются нефтяные месторождения и нефтегазовая отрасль (рис. 2).

Загрязнение почв по нефтяным месторождениям постепенно снижалось по мере удаления от источника, В нефтяных месторождениях загрязнение нефтью отмечается только вблизи от источника, и имеет закономерность постепенного снижения, а в нефтегазовой промышленности, вблизи с источников количество загрязнителей уменьшалось, и имеет закономерность повышения-снижения концентрации. Это объясняется тем, что в нефтегазовой промышленности отходы от предприяитий рассеиваются через трубы, из которых они улетучиваются в виде дыма, и при помощи ветра распространяются по радиусу, из-за этого вблизи предприятий их количество более низкое. Также определены факторы, влияющие на расширение границ загрязнения по этим источникам в пустынной зоне, согласно им в зоне расположения предприятий нефтегазовой промышленности основными условиями, оказывающими отрицательное воздействие, являются: высокие температуры региона, скорость ветра, а по нефтяным месторождениям – технические неполадки, аварийные ситуации.

 

Рисунок 1 – Состояние загрязнения почв пустынной зоны нефтью и нефтепродуктами (0-5 см, 5-20 см. г/кг)

 

 

Рисунок 2 – Различия в загрязнении почв пустынной зоны по областям загрязнения и генетическим горизонтам

 

С повышением температуры воздуха увеличивалась потеря загрязнителей из системы нефтегазовой промышленности, с этой точки зрения сезоны года разделены на следующие 3 группы:

  • месяцы минимального загрязнения – январь, февраль, ноябрь, декабрь;
  • месяцы среднего загрязнения – март, сентябрь, октябрь;
  • месяцы максимального загрязнения – апрель, май, июнь, июль, август.

 

Увеличение скорости ветра влияло на увеличение радиуса распространения выбросов загрязняющих веществ нефтегазовой промышленности, в частности, с увеличением скорости ветра концентрация выбросов увеличивается в соответствии с коэффициентами, приведенными на рисунке 2. Если скорость ветра составляет 2м/сек, то коэффициент равен единице, а если скорость составляет 20м/сек, то коэффициент равен трем.

Количества микроорганизмов-деструкторов (MFD-100 Pseudomonas stutzeri, MFD-200 Pseudomonas caryophyllis, MFD-5000 Bacillus subtilis) нефти, встречающихся в естественном виде в такырно-луговых почвах, распространенных вокруг «Муборакнефтгаз» УДП, не достаточно для расщепления нефтепродуктов (углеводороды, бензапирен) ежегодно попадающих в почву.

В деятельности нефтяных месторождений и УДП «Муборакнефтгаз» наблюдается оседание в почвенном покрове различных углеводородных, серных и других соединений, и отрицательное их воздействие на почвенные свойства в течение более 40 лет.

В результате загрязнения нефтью и нефтепродуктами почвы загрязнены и тяжелыми металлами и мышьяком, входящими в их состав (рис.3).

 

Рисунок 3 – Состояние загрязнения почв тяжелыми металлами под влиянием нефти и нефтепродуктов

По результатам исследований количество As в серо-бурых почвах увеличилось в 2,94 раза; Cd – 3,2; Cu – 1,14 раза, количество Co, Cr, Pb, Sb, V не превышало ПДК, в орошаемых лугово-аллювиальных почвах количество As увеличилось в 1,59 раза; Cd – 3,4; Cu – 1,04; Sb – 2,75 раза, количество Co, Cr, Ni, Pb, V, Zn не увеличилось. В орошаемых серо-бурых почвах количество As увеличилось в 6,26 раз; а количество Cd увеличилось в 9,0 раз; Cu – 1,09; Sb – 1,57 раза; количество Co, Cr, Ni, Pb, V, Zn – не увеличилось. В орошаемых такырно-луговых почвах количество Cr увеличилось в 1,3 раза; Pb1,66; Ni1,12 раза, количество As, Co, Cd, Cu, Sb, V, Zn не превышало ПДК.

В такырных почвах количество As увеличилось в 8,24 раза; Cd – 7,4; Cu – 1,28; Sb – 1,90, количество Co, Cr, Ni, Pb, V, Zn – не увеличилось. В пустынно-песчаных почвах количество As увеличилось в 8,6 раза; Cd – 9,8; Ni – 1,51; Cu – 4,30; Sb – 2,38; V – 1,06, Co, Cr, Pb, Zn не превышало ПДК.

Имеется систематическая разница в загрязнении почв тяжелыми металлами по источнику загрязнения вокруг нефтяных месторождений и предприятий нефтегазовой промышленности (рис. 4).

 

Рисунок 4 – Загрязнение тяжелыми металлами почв вокруг месторождения нефти Ховдак (слева) и предприятия «Муборакнефтгаз» УДП (справа)

 

Загрязнение почв тяжелыми металлами вокруг двух источников загрязнения подчиняется вышеприведенной закономерности, а именно: в зависимости от степени загрязнения содержание тяжелых металлов высокое и их количество постепенно уменьшается с удалением от источника. Вокруг предприятий нефтепромышленности, вблизи с источником, количество загрязнителей уменьшалось на расстоянии до 6 км, а по удалению от источника – увеличивалось на расстоянии до 18 км, после чего их содержание снова уменьшалось. Почвы окрестностей нефтяных месторождений в основном загрязнены As, Cd, Ni, Cu, Sb, V, а окрестности «Муборакнефтгаз» УДП загрязнены Cr, Pb, Ni. Также загрязнение тяжелыми металлами вблизи нефтяных месторождений относительно опасней по сравнению с нефтегазовой промышленностью, также высока здесь и концентрация загрязнения.

Концентрация тяжелых металлов в почвах вблизи нефтяных месторождений выше, чем в окрестностях объектов нефтегазовой промышленности. Опасность заключается в том что, очищение почвы от тяжелых металлов составляет несколько столетий.

Заключение. Установлено, что в загрязненных нефтью и нефтепродуктами почвах южных регионов Узбекистана основным источником загрязнения являются нефтяные месторождения и нефтегазовые предприятия, степень загрязнения уменьшается в зависимости от удаления от нефтяных месторождений. В окрестностях нефтегазовых предприятий закономерность противоположная: загрязнение по мере удаления от источника вначале увеличивается, потом уменьшается из-за распространения их ветром. В профиле почв концентрация нефтепродуктов всюду уменьшается с глубиной. По гранулометрическому составу эти почвы неодинаковые (легкий, средний, тяжелый суглинок, песчаные). В песчаных почвах снижение концентрации нефтепродуктов с глубиной может быть более резким. Обосновано, что в проявлении и распространении загрязнения на нефтяных месторождениях основными факторами являются техническая неисправность и аварийные ситуации, а в нефтегазовых предприятиях – высокие температуры, а также скорость ветра. Вокруг нефтяных месторождений состояние загрязнения выше в I, II и III зонах, а вокруг предприятий нефтегазовой промышленности – во II, III и IV зонах.

В почвах, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, отмечено концентрирование таких элементов, как (As, Cd, Cu, Sb, Cr, Pb, Ni, V). В частности вокруг нефтяных месторождений преобладает загрязнение почв As, Cd, Ni, Cu, Sb, V, а вокруг предприятий нефтегазовой промышленности – Cr, Pb, Ni. По всем элементов зафиксировано превышение ПДК.

 

Список литературы

 

  1. Акайкин Д.В., Петров А. М. Условия среды и динамика токсикологических характеристик нефтезагрязненных почв // Вестник технологического университета, 2016. №19. С. 123—126.

  2. Габбасова И.М. Деградация и рекультивация почв Башкортостана. Уфа: Гилем, 2004. 284 с.

  3. Джувеликян Х.А., Щеглов Д.И., Горбунова Н.С. Загрязнение почв тяжелыми металлами способы контроля и нормирования загрязненных почв. Воронеж: Изд-во Воронежского государственного университета, 2009. 22 с.

  4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статической обработки). М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

  5. Исмаилов Н.М. Микробиология и ферментативная активность нефтезагрязненных почв // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М.: Наука, 1988. С.42—56.

  6. Каримуллин Л.К., Петров А.М., Вершинин А.А., Шурмина Н.В. Физиологическая активность почв при разных уровнях нефтяного загрязнения // Известия Самарского научного центра РАН, 2015. Вып. 17, 4. С. 797—803.

  7. Киреева Н.А. , Водопьянов В.В. , Мифтахова А.М. Биологическая активность нефтезагрязненных почв. Уфа: Гилем, 2001. 376 с.

  8. Леднев А.В., Скворцова И.А. Влияние нефтяного загрязнения на микробное сообщество торфяных почв среднего Предуралья // Аграрная наука Евро-Северо-Востока, 2017. № 1 (56). С.47—53.

  9. Мерзлякова А.С., Околелова А.А., Заикина В.Н., Пасикова А.В. Изменение свойств нефтезагрязненных почв // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология, 2017. Том 7, № 2. С. 173—180.

  10. Петров А.М., Вершинин А.А., Каримуллин Л.К., Акайкин Д.В., Тарасов О.Ю. Динамика эколого-биологических характеристик дерново-подзолистых почв в условиях длительного воздействия нефтяного загрязнения // Почвоведение, 2016. №7. С. 848—856.

  11. РД 52.18.575-96 Методические указания. Определение валового содержания нефтепродуктов в пробах почвы методом инфракрасной спектрометрии. Методика выполнения измерений // http://docs.cntd.ru/document/1200036911

  12. Dobrovolskii G.V., Nikitin E.D. Function soils in biosphere and ecosystem (ecological meaning (importance) soils). M.: Nauka, 1990. 261 p.

  13. Gabbasova I.M. Degradation and recultivation soil of Bashkortostan. Ufa: Gilem, 2004. 284p.

  14. Gennadiev A.N., Pikovskii U.I. Cards of stability soils to pollution by petroleum and polycyclic aromatic uglevodorods: a method and experience of drawing up // Pochvovedenie, 2007. №4. P. 8092.

  15. ISO, Soil quality, Extraction of trace elements soluble in aqua-regia, ISO 11466, 1995(E). https://www.iso.org/ru/standard/19418.html

 

Spisok literatury

1. Akajkin D.V., Petrov A. M. Uslovija sredy i dinamika toksikologicheskih harakteristik neftezagrjaznennyh pochv // Vestnik tehnologicheskogo universiteta, #19, S. 123-126 (2016).

2. Gabbasova I.M. Degradacija i rekul'tivacija pochv Bashkortostana. Ufa.: Gilem, 2004.

3. Dzhuvelikjan H.A., Shheglov D.I., Gorbunova N.S. Zagrjaznenie pochv tjazhelymi metallami sposoby kontrolja i normirovanija zagrjaznennyh pochv. - Voronezh: Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta, 2009. - 22 s.

4. Dospehov B.A. Metodika polevogo opyta (S osnovami staticheskoj obrabotki). - Moskva: Agropromizdat, 1985. - 351 s.

5. Ismailov N.M. Mikrobiologija i fermentativnaja aktivnost' neftezagrjaznennyh pochv // Vosstanovlenie neftezagrjaznennyh pochvennyh jekosistem. M.: Nauka, 1988.- S.42-56.

6. Karimullin L.K., Petrov A.M., Vershinin A.A., Shurmina N.V. Fiziologicheskaja aktivnost' pochv pri raznyh urovnjah neftjanogo zagrjaznenija // Izvestija Samarskogo nauchnogo centra RAN, 17, 4, 797-803 (2015).

7. Kireeva N.A. , Vodop'janov V.V. , Miftahova A.M. Biologicheskaja aktivnost' neftezagrjaznennyh pochv. - Ufa: Gilem, 2001.- 376s.

8. Lednev A.V., Skvorcova I.A. Vlijanie neftjanogo zagrjaznenija na mikrobnoe soobshhestvo torfjanyh pochv srednego Predural'ja / Agrarnaja nauka Evro-Severo-Vostoka, # 1 (56), 2017. S. 47-53.

9. Merzljakova A.S., Okolelova A.A., Zaikina V.N., Pasikova A.V. Izmenenie svojstv neftezagrjaznennyh pochv // Izvestija vuzov. Prikladnaja himija i biotehnologija. - Tom 7, # 2. – 2017. S. 173-180.

10. Petrov A.M., Vershinin A.A., Karimullin L.K., Akajkin D.V., Tarasov O.Ju. Dinamika jekologo-biologicheskih harakteristik dernovo-podzolistyh pochv v uslovijah dlitel'nogo vozdejstvija neftjanogo zagrjaznenija //Pochvovedenie, 7, 848-856, (2016).

11. RD 52.18.575-96 Metodicheskie ukazaniya. Opredelenie valovogo soderzhaniya nefteproduktov v probah pochvy metodom infrakrasnojy spektrometrii. Metodika vypolneniya izmereniy // http://docs.cntd.ru/document/1200036911

12. Dobrovolskii G.V., Nikitin E.D. Function soils in biosphere and ecosystem (ecological meaning(importance)soils) – M.:Nauka, 1990.– 261p.

13. Gabbasova I.M. Degradation and recultivation soil of Bashkortostan. Ufa: Gilem, 2004.284p.

14. Gennadiev A.N., Pikovskii U.I. Cards of stability soilsto pollution by petroleum and polycyclic aromatic uglevodorods: a method and experience of drawing up // Pochvovedenie, 2007. #4, P. 80-92.

15. ISO, Soil quality, Extraction of trace elements soluble in aqua-regia, ISO 11466, 1995(E). https://www.iso.org/ru/standard/19418.html

 

Библиографическая ссылка


Жаббаров З. А., Абдрахманов Т., Околелова А. А., Хаидмухамедова З. Л., Wilkomirsky B., Изменение свойств нефтезагрязненных почв пустынных территорий // «Живые и биокосные системы». – 2018. – № 25; URL: http://www.jbks.ru/archive/issue-25/article-4