Реализация биоремедиационного потенциала злаковых и бобовых трав в многолетнем полевом опыте на нефтезагрязненной дерново-подзолистой почве

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучена эффективность разных видов трав, относящихся к семействам Бобовые и Злаковые, для биоремедиации нефтезагрязненной дерново-подзолистой почвы. Исследование проводили в условиях многолетнего полевого опыта, заложенного на территории опытного поля Санкт-Петербургского аграрного университета. Исходный уровень загрязнения почвы нефтепродуктами, который составил в среднем 11.5 тыс. мг/кг (3.0 л/м2), был остро токсичным для растений и вызвал значительное угнетение надземной биомассы трав (до 90–95% по сравнению с контролем). Восстановление травянистой растительности при изученном уровне загрязнения нефтью произошло к концу 3-го вегетационного сезона. Биодеструкция нефти в почве происходила как вследствие процессов самоочищения за счет деятельности аборигенной микробиоты, так и за счет “вклада” используемых при биологической рекультивации травянистых растений (стимуляции ризосферных микроорганизмов). За 5 лет биоремедиации нефтезагрязненной дерново-подзолистой почвы с помощью разных видов трав уровень содержания нефтепродуктов уменьшился до 500–800 мг/кг, т.е. на 93–95%. В почве под всеми травами, относящимися к бобовым (клевером, люпином, козлятником), содержание нефтепродуктов на 5-й год опыта было достоверно меньше, чем под злаковыми (овсяницей, райграсом, травосмесью КАД). Наиболее активным было разложение нефти в почве под люпином.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. Г. Бакина

Санкт-Петербургский федеральный исследовательский центр РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: bakinalg@mail.ru
Россия, 197110 Санкт-Петербург, Корпусная ул., 18

А. О. Герасимов

Санкт-Петербургский федеральный исследовательский центр РАН

Email: bakinalg@mail.ru
Россия, 197110 Санкт-Петербург, Корпусная ул., 18

А. А. Галдиянц

Санкт-Петербургский федеральный исследовательский центр РАН

Email: bakinalg@mail.ru
Россия, 197110 Санкт-Петербург, Корпусная ул., 18

М. В. Чугунова

Санкт-Петербургский федеральный исследовательский центр РАН

Email: bakinalg@mail.ru
Россия, 197110 Санкт-Петербург, Корпусная ул., 18

Н. В. Маячкина

Санкт-Петербургский федеральный исследовательский центр РАН

Email: bakinalg@mail.ru
Россия, 197110 Санкт-Петербург, Корпусная ул., 18

Список литературы

  1. García-Villacís K., Ramos-Guerrero L., Canga J.L., Hidalgo-Lasso D., Vargas-Jentzsch P. Environmental impact assessment of remediation strategy in an oil spill in the Ecuadorian Amazon region // Pollutants. 2021. V. 1(4). P. 234–252. doi: 10.3390/pollutants1040019
  2. Uloaku M.-I., Abbey S.J., Ifelebuegu A.O. A systematic review on the effectiveness of remediation methods for oil contaminated soils // Environ. Adv. 2022. V. 9. 100319. doi: 10.1016/j.envadv.2022.100319
  3. Abdallah A.H., Elhussein A.A., Ibrahim D.A. Phytoremediation of crude oil contaminated soil using Sudanese plant species Acacia sieberiana Tausch. // Inter. J. Phytoremed. 2023. V. 25(3). P. 314–321. doi: 10.1080/15226514.2022.2083575
  4. Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Шамаева А.А., Григориади А.С. Биологическая активность чернозема выщелоченного, загрязненного продуктами сгорания попутного нефтяного газа, и возможности ее восстановления при фиторемедиации // Почвоведение. 2009. № 4. С. 498‒503.
  5. Evdokimova G.A., Gershenkop A.Sh., Mozgova N.P. Soils and waste water purification from oil products using combined methods under the North conditions // J. Environ. Sci. Health. P. A. 2012. V. 47(12). 1733–1738. doi: 10.1080/10934529.2012.689188
  6. Stepanova A.Y., Gladkov E.A., Osipova E.S., Gladkova O.V., Tereshonok D.V. Bioremediation of soil from petroleum contamination // Processes. 2022. V. 10(6). 1224. doi: 10.3390/pr10061224
  7. Leewis M.-C., Kasanke C., Uhlik, O., Leigh M.B. Long-term legacy of phytoremediation on plant succession and soil microbial communities in petroleum-contaminated sub-Arctic soils // EGUsphere. 2023. doi: 10.5194/egusphere-2023-2097
  8. Panchenko L., Muratova A., Dubrovskaya E., Golubev S., Turkovskaya O. Natural and technical phytoremediation of oil-contaminated soil // Life. 2023. V. 13(1). 177. doi: 10.3390/life13010177
  9. Nemati B., Baneshi M.M., Akbari H. Phytoremediation of pollutants in oil-contaminated soils by Alhagi camelorum: evaluation and modeling // Sci. Rep. 2024. V. 14. 5502. doi: 10.1038/s41598-024-56214-y
  10. Farrell R.E., Germida J.J. Phytotechnologies: Plant-based systems for the remediation of oil impacted soils // Rem Tech 2002: Remediation Technologies Symposium; October 16–18, 2002; Banff, AB.
  11. Демченко М.М. Ризосферные микроорганизмы в системе почва–растение // Агроном. и лесн. хоз-во. 2008. № 4(12).
  12. Турковская О.В., Муратова А.Ю., Дубровская Е.В., Бондаренкова А.Д., Любунь Е.В. Фиторемедиационный потенциал сорго веничного для очистки земель от углеводородов нефти и тяжелых металлов // Аграрн. научн. журн. 2020. № 12. С. 50–54.
  13. Gunther T., Dornberger U., Fritsche W. Effects of ryegrass on biodegradation of hydrocarbons in soil // Chemosphere. 1996. V. 33(2). P. 203–215. doi: 10.1016/0045-6535(96)00164-6
  14. Kuo H.-C., Juang D.-F., Yang L., Kuo W.-C., Wu Y.-M. Phytoremediation of soil contaminated by heavy oil with plants colonized by mycorrhizal fungi // Inter. J. Environ. Sci. Technol. 2014. V. 11. P. 1661–1668. doi: 10.1007/s13762-013-0353-6
  15. Kuzyakov Y., Blagodatskaya E. Microbial hotspots and hot moments in soil: Concept & review // Soil Biol. Biochem. 2015. V. 83. P. 184–199. doi: 10.1016/j.soilbio.2015.01.025
  16. Breidenbach B., Pump J., Dumont M.G. Microbial community structure in the rhizosphere of rice plants // Front Microbiol. 2016. V. 6. 1537. doi: 10.3389/fmicb.2015.01537
  17. Nakayama M., Tateno R. Rhizosphere effects on soil extracellular enzymatic activity and microbial abundance during the low-temperature dormant season in a northern hardwood forest // Rhizosphere. 2022. V. 21. doi: 10.1016/j.rhisph.2021.100465
  18. Germida J.J., Frick C.M., Farrel R.E. Phytoremediation of oil-contaminated soils // Develop. Soil Sci. 2002. V. 28(2). P. 169–186. doi: 10.1016/S0166-2481(02)80015-0
  19. Евдокимова Г.А., Мозгова Н.П., Михайлова И.В. Способы биоремедиации почв Кольского Севера при загрязнении дизельным топливом // Агрохимия. 2009. № 2. С. 61–66.
  20. Mezzari M.P., Zimermann D.M.H., Corseuil H.X., Nogueira A.V. Potential of grasses and rhizosphere bacteria for bioremediation of diesel-contaminated soils // Rev. Bras. Ciênc. Solo. 2011. V. 35(6). P. 2227–2236. doi: 10.1590/S0100-06832011000600038
  21. Cook R.L., Hesterberg D. Comparison of trees and grasses for rhizoremediation of petroleum hydrocarbons // Inter. J. Phytoremed. 2013. V. 15. P. 844–860. doi: 10.1080/15226514.2012.760518
  22. Merkl N., Schultze-Kraft R., Infante C. Phytoremediation in the tropics – the effect of crude oil on the growth of tropical plants // Biorem. J. 2004. V. 8(3–4). Р. 177–184. doi: 10.1080/10889860490887527
  23. Wenzel W.W. Rhizosphere processes and management in plant-assisted bioremediation (phytoremediation) of soils // Plant Soil. 2009. V. 321. P. 385–408. doi: 10.1007/s11104-008-9686-1
  24. Brown S.P., Jumpponen A. Contrasting primary successional trajectories of fungi and bacteria in retreating glacier soils // Mol. Ecol. 2014. V. 23(2). P. 481–497. doi: 10.1111/mec.12487
  25. Robichaud K., Girard C., Dagher D., Stewart K., Labrecque M., Hijri M., Amyot M. Local fungi, willow and municipal compost effectively remediate petroleum-contaminated soil in the Canadian North // Chemosphere. 2019. V. 220. P. 47–55. doi: 10.1016/j.chemosphere.2018.12.108
  26. Рогозина Е.А., Калимуллина Г.М. Балансовая сторона утилизации нефтяного загрязнения почвы биопрепаратами серии “Нафтокс” // Нефтегаз. геол. Теор. и практ. 2017. № 2. С. 1.
  27. Buzmakov S., Egorova D., Gatina E. Effects of crude oil contamination on soils of the Ural region // Soils Sediments. 2019. V. 19(1). P. 38–48. doi: 10.1007/s11368-018-2025-0
  28. Муратова А.Ю., Бондаренкова А.Д., Панченко Л.В., Турковская О.В. Использование комплексной фиторемедиации для очистки почвы, загрязненной нефтешламом // Биотехнология. 2010. № 1. С. 77–84.
  29. Moubasher H.A., Hegazy A.K., Mohamed N.H. Phytoremediation of soils polluted with crude petroleum oil using Bassia scoparia and its associated rhizosphere microorganisms // Inter. Biodeteriorat. Biodegradat. 2015. V. 98. P. 113–120. doi: 10.1016/j.ibiod.2014.11.019
  30. Богданов В.Л., Шмелева И.В., Мухина Л.Б., Дмитриева Е.Ю. Ускоренное восстановление растительности на загрязненных нефтепродуктами дерново-подзолистых почвах (на примере Ленинградской области) // Регион. экол. 2004. № 3–4. С. 136–144.
  31. Бакина Л.Г., Капелькина Л.П., Чугунова М.В., Бардина Т.В., Герасимов А.О. О разработке региональных нормативов допустимого остаточного содержания нефти и продуктов ее трансформации в почвах Ленинградской области // Регион. экол. 2010. № 1–2(28). С. 33–40.
  32. Богданов В.Л., Горбовская А.Д., Николаев Р.В., Орлова О.Н., Шмелева И.В. Естественное восстановление почвенно-растительного покрова на территории, загрязненной нефтепродуктами, в условиях подзоны Южной тайги // Изв. СПбГАУ. 2008. № 8. С. 10–13.
  33. Егорова Д.О., Бузмаков С.А. Биоремедиация нефтезагрязненных темно-серых почв с использованием бактериальных и растительных агентов // Экол. и пром-ть России. 2022. № 26(3). С. 17–21. doi: 10.18412/1816-0395-2022-3-17-21
  34. Manga S., Nwosu C.O., Bazata Y.A. Comparative study of the phytoremediation activity of the rhizobacterial flora of Vigna unguiculata and Arachis hypogaea on hydrocarbon contaminated soil // J. Pharmacy Biol. Sci. 2020. V. 15(1). P. 36–43. doi: 10.9790/3008-1501013643
  35. Sorkhoh N.A., Ali N., Salamah S., Eliyas M., Khanafer M., Radwan S.S. Enrichment of rhizospheres of crop plants raised in oily sand with hydrocarbon-utilizing bacteria capable of hydrocarbon consumption in nitrogen free media // Inter. Biodeteriorat. Biodegradat. 2010. V. 64(7). P. 659–664. doi: 10.1016/j.ibiod.2010.08.002
  36. Бакина Л.Г. Роль фракций гумусовых веществ в почвенно-экологических процессах: Дис. … д-ра биол. наук. СПб.: АФИ РАСХН, 2012. 340 с.
  37. Околелова А.А., Егорова Г.С. Факторы, повышающие объективность оценки содержания нефтепродуктов в почвах // Деградация земель и опустынивание: проблемы устойчивого природопользования и адаптации. Мат-лы международ. научн.-практ. конф. М., 2020. С. 235–240. doi: 10.29003/m1716.978-5-317-06490-7/235-240
  38. Куницына И.А., Околелова А.А., Карасева А.С. Особенности различных методов определения органического углерода в почвах // Изв. Нижневолж. агроунивер. комплекса: Наука и высш. проф. образ-е. 2012. № 3(27). С. 71–74.
  39. Околелова А.А., Рахимова Н.А., Мерзлякова А.С. Определение содержания нефтепродуктов в почвах инструментальными и ИК-спектральными методами // Фундамент. исслед-я. 2014. № 5. С. 89–92.
  40. Качинский В.Л. Поведение битуминозных веществ в почвах южнотундровых и среднетаежных ландшафтов: барьеры-экраны и барьеры-концентраторы // Вестн. МГУ. География. 2013. № 5(1). С. 68–75.
  41. Геннадиев А.Н., Жидкин А.П., Кошовский Т.С., Лобанов А.А. Полиарены и битумоиды в почвах при различных параметрах однотипных техногенных источников углеводородов // Почвоведение. 2018. № 11. С. 1398–1410. doi: 10.1134/S0032180X18110023
  42. Околелова А.А., Капля В.Н., Лапченков А.Г. Оценка содержания нефтепродуктов в почвах // Научн. вед-ти БелгородГУ. Сер. Естеств. науки. 2019. № 43(1). С. 76–86. doi: 10.18413/2075-4671-2019-43-1-76-86
  43. Li X., Du Y., Wu G. Solvent extraction for heavy crude oil removal from contaminated soils // Chemosphere. 2012. V. 88(2). P. 245–249. doi: 10.1016/j.chemosphere.2012.03.021

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025