Токсическое действие нефти и нефтепродуктов на почвенную биоту

При нефтяном загрязнении тесно взаимодействуют три группы экологических факторов: 1)сложность состава нефти, находящегося в процессе постоянного изменения; 2)сложность, гетерогенность состава и структуры любой экосистемы, находящихся в процессе постоянного развития и изменения; 3)многообразие и изменчивость внешних факторов, влияющих на экосистему (температура, влажность, давление и др.). Поэтому при оценке загрязненности нефтью территории необходимо учитывать сочетание этих факторов.

Известно, что нефть оказывает влияние на развитие почвенной биоты и ее биохимическую активность. Реакция почвенных микроорганизмов зависит от концентрации и индивидуальных особенностей микроорганизмов, а также от состава нефти.

Даже незначительное загрязнение нефтью вызывает снижение количества микроорганизмов и образованию углекислого газа. Нефтьподавляет дыхательную активность и микробное самоочищение, изменяет соотношение между отдельными группами естественных микроорганизмов, угнетает процессы азотфиксации, нитрификации, разрушения целлюлозы, приводит к накапливанию трудноокисляемых продуктов. Известно, что наибольшее негативное воздействие оказывают нефть и нефтепродукты, содержащиеся в отходах. Например, при содержании в отходах 4-5% нефти и нефтепродуктов снижается активность окислительно-восставительных и гидролитических ферментов, что приводит к подавлению почвенной микрофлоры. При меньшем содержании данных загрязнителей эффект снижения биологической продуктивности почв характерен для периода от 3 до 6 месяцев, а затем наблюдается усиленное размножение азотфиксирующих, денитрифицирующих и сульфатвосстанавливающих бактерий, которые используют нефть и ее производные в качестве источника углерода и энергии, в результате чего происходят постепенное окисление и минерализация нефти [4,7].

При содержании в составе отходов более 5% нефти и нефтепродуктов видимой активности углеводородокисляющей бактериальной микрофлоры не отмечается даже по истечении 1 года.Данный уровень загрязненности отходов является критическим и поэтому необходимо использовать специальные агротехнические и агрохимические приемы, стимулирующие биологическую продуктивность почв (внесение удобрений, содержащих азот, фосфор и калий; интенсивная аэрация зоны нефтяного загрязнения; посев специальных трав, усиливающих деятельность углеводородоусваивающей бактериальной микрофлоры).

Из почвенных водорослей наиболее чувствительны к нефтяному загрязнению желто-зеленые и диатомовые, менее - сине-зеленые, особенно азотофиксаторы. Нефтяное загрязнение почвогрунтов ведет к резкому сокращению видового состава и численности водорослей в целом и активной части альгофлоры в частности. Стерилизующий эффект нефти на водоросли особенно ярко проявлен на глубине 10-20 см. Токсичность нефти и проникновение ее в глубь почвы зависит от типа хозяйственного использования почвы и на лугу проявляется меньше, чем на пашне; с увеличением увлажнения токсичность падает [7].

Общая особенность всех нефтезагрязненных почв - изменение численности и ограничение видового разнообразия педобионтов (микрофауны и микрофлоры). Типы ответных реакций разных групп педобионтов на загрязнение неоднозначны.

Происходит массовая гибель почвенной мезофауны: через три дня после аварии большинство видов почвенных животных полностью исчезает или составляет не более 1% контроля. Наиболее токсичными для них оказываются легкие фракции нефти.

Комплекс почвенных микроорганизмов после кратковременного ингибирования отвечает на нефтяное загрязнение повышением валовой численности и усилением активности. Это относится к углеводородокисляющим бактериям, количество которых резко возрастает относительно незагрязненных почв. Воздействие нефти и нефтепродуктов на микроорганизмы определяется в первую очередь интенсивностью загрязнения. Наибольшая гибель наблюдается в зонах с максимальным нефтяным загрязнением [6].

Проведённые эксперименты по исследованию влияния нефти на инициированное микробное сообщество, позволили выделить четыре качественно отличных интервала концентраций внесённой в почву нефти.

Зона гомеостаза микробной системы почвы охватывает диапазон концентраций нефти (0- 0,7 мл/кг почвы), в котором все показатели стабильны и неотличимы от контроля. Организация и видовой состав микробного сообщества до этой дозы практически не изменяется. Общая биомасса микроорганизмов может несколько возрастать, что свидетельствует о стимулирующем действии низких концентраций нефти.

В зоне стресса (0,7-50 мл/кг почвы) значительно меняется организация амиллолитического состава сообщества, так как происходит перераспределение популяций микроорганизмов по степени доминирования.

Зона резистентности определяется диапазоном концентраций нефти (50- 300 мл/кг почвы), в котором резко снижается видовое разнообразие и изменяется состав сообщества. Активно развиваются устойчивые (резистентные) к высоким концентрациям нефти популяции микроорганизмов. Негативный эффект от загрязнения почвы приводит к полному изменению доминирующих форм в сообществе, характерном для данной почвы.

Зона репрессии микробной системы почв - диапазон концентрации нефти выше 300 мл/кг почвы, в котором наблюдается полное подавление роста и развития микроорганизмов в загрязнённой почве [6].

В природе также проявляется острая токсичность высоких доз нефти для микробиоты. После внесения ксенобиотика в почву в ней обнаруживали только мёртвые тела зелёных и жёлто-зелёных водорослей.

В загрязняющем действии нефти и нефтепродуктов можно выделить два аспекта. В высоких концентрациях этот ксенобиотик - вещество с сильными токсическими свойствами по отношению ко всей почвенной биоте, но с весьма непродолжительным периодом токсикации. С течением времени токсическое действие нефти падает, а длительное снижение биологической продуктивности нефтезагрязнённых почв, вероятно связано с изменением важных свойств почвы.

Также нужно отметить, что неблагоприятное влияние загрязнения почв нефтью через пищевые цепи может негативно воздействовать и на человека.

Нельзя также исключать возможность канцерогенного эффекта нефтяного загрязнения [7].