Российские ученые оценили загрязнение нефтью почвы тайги Западной Сибири

Влияние нефтяного загрязнения на почвы средней тайги Западной Сибири оценили в ходе лабораторного исследования специалисты из Красноярска, Омска и Сургута, 20 января сообщает портал «Научная Россия».

Загрязнение нефтью отрицательно сказывается на способности почвы удерживать воду и питательные вещества и приводит к серьезным изменениям ее рН. В наибольшей степени от присутствия нефтепродуктов страдают подзолистые почвы, имеющие в своем составе меньше органических веществ и обладающие более кислой средой.

Ухудшившееся качество почвы может привести к неблагоприятным последствиям для растений и экосистемы в целом — понижается доступность питательных веществ и активность почвенных организмов. Полученные исследователями результаты лягут в основу эффективных стратегий по решению этих экологических проблем.

При этом токсичность нефти — это долгосрочная угроза стабильности экосистем. Отсюда вытекает необходимость комплексного подхода к восстановлению качества почв, предусматривающего использование и физических, и биологических методов их очистки от нефтепродуктов.

Коллектив сибирских ученых оценил воздействие нефтяного загрязнения на физические и химические характеристики почв средней тайги Западной Сибири вблизи новых нефтяных месторождений, расположенных в отдаленных районах Западной Сибири, и выполнил сравнительный анализ его влияния на разные типы почв.

Было изучено воздействие загрязнения нефтепродуктами на подзолистые, дерново-глеевые и аллювиальные почвы средней тайги Западной Сибири в Кондинском районе Ханты-Мансийского автономного округа, где в последние годы российские нефтяные компании разрабатывают новые месторождения. При этом в регионе происходят как разливы сырой нефти, так и загрязнения почвы в ходе нефтедобычи и транспортировки нефтепродуктов.

Исследователи внесли в образцы трех видов почв из этого региона разные дозы нефти: от 50 г/кг (умеренное загрязнение) до 150 г/кг (сильное загрязнение).

Один из авторов исследования, директор Красноярского научного центра (КНЦ) СО РАН, доктор сельскохозяйственных наук, член-корреспондент РАН Александр Шпедт пояснил стоявшие перед ними задачи:

«Важно понимать физические свойства почв, такие как способность удерживать воду, пористость и плотность. Они определяют, насколько почва пригодна для роста растений и устойчива к внешним воздействиям. Когда почва загрязняется нефтью, ее свойства могут измениться, и это влияет на то, как она будет восстанавливаться. Необходимо понимать эти свойства почвы, чтобы методы очистки были эффективными и восстановление прошло успешно».

Результаты исследования показали, что емкость катионного обмена, способность удерживать основные питательные вещества при более высоких уровнях загрязнения в подзолистых почвах снизилась в пять раз, а негативное воздействие на дерново-глеевые и аллювиальные почвы было выраженным в меньшей степени.

Однако в любом случае такое воздействие может дестабилизировать баланс питательных веществ, снизить микробное разнообразие, что приведет к неблагоприятным последствиям для роста растений.

Также присутствие в почве нефтепродуктов снижает ее способность удерживать воду, и она не может обеспечить растениям достаточного для роста количества влаги. При этом на поверхности почвы из-за гидрофобных свойств нефтепродуктов образуются водоотталкивающие слои, и вода не проникает к корням. Кроме того, этот эффект может стать причиной стока воды, приводящей к эрозии и еще большему ухудшению структуры почвы.

Согласно исследованиям, процесс деградации свойств почвы начинается после попадания в нее нефти в концентрации 50 г/кг.

Кроме того, ученые решили узнать, каково влияние на почву поверхностно-активного вещества (ПАВ) — модифицированного синтерола. Его используют при нефтедобыче для обработки призабойных зон скважин и очистки емкостей и грузовых танков судов от нефти. Они проверили влияние этого вещества на скорость разложение нефти.

Однако оказалось, что и через 35 дней обработки синтеролом концентрация нефтепродуктов во всех трех видах почв практически не изменилась, а темпы их распада были низкими. Это говорит о стойкости нефтяных загрязнителей и несостоятельности некоторых предлагаемых методов, которые не обеспечивают ликвидацию высоких уровней загрязнения почв даже при длительном воздействии.

«Результаты показывают, что стратегии очистки должны быть адаптированы к конкретным типам почв. Наше исследование дает важные сведения для разработки эффективных, адаптированных стратегий для решения экологических проблем загрязнения нефтью и продвигает устойчивые методы управления почвой для чувствительных таежных экосистем», — отметил Александр Шпедт.

Результаты проведенного исследования также предоставляют данные для создания специализированного программного обеспечения, производящего анализ загрязнения почвы нефтепродуктами. Эти данные позволят построить математические модели для расчета и прогнозирования изменений свойств почвы, вызываемых загрязнением нефтью.

«Интеграция таких моделей в аналитическое программное обеспечение облегчит оценку и прогнозирование последствий загрязнения почвы в режиме реального времени, поддержит принятие обоснованных решений в контексте управления загрязнением и восстановления для таежных экосистем», — подчеркнул Шпедт.

Кроме ученых КНЦ СО РАН, в исследовании приняли участие специалисты из Сургутского государственного университета, Сибирского федерального университета, Омского государственного технического университета, ПАО «Сургутнефтегаз» и ООО «Газпром трансгаз Сургут».

Результаты исследования были представлены в статье «Влияние нефтяного загрязнения на ряд типов почв средней тайги Западной Сибири» (Effects of Oil Contamination on Range of Soil Types in Middle Taiga of Western Siberia), опубликованной в журнале Sustainability.