Полевое экспериментальное моделирование
Ученые географического факультета МГУ вместе с коллегами провели лабораторные эксперименты и определили факторы перемещения и накопления керосина в почвах разных природных зон. А также изучили особенности его преобразования под действием неживой природы (уровня PH, влажности, температуры, воды и др.). Исследователи установили, что наименьшей способностью противостоять загрязнению керосином обладают почвы пустынь, а наибольшей — почвы торфяных болот. Работы выполнены в рамках первого года проекта РФФИ №19-29-05206 «Факторы и механизмы формирования адаптационной емкости почвенных экосистем гумидных и аридных ландшафтов к загрязнению керосиновыми топливами». Исследования проводят сотрудники географического и химического факультетов МГУ, Сколковского института науки и технологий, Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН, Института биофизики клетки РАН.
Ученые выяснили, что на возможности почв поглощать углеводороды влияют: гранулометрический состав (то есть относительное содержание частиц различных размеров), степень агрегированности, уровень увлажнения, степень разложения органического вещества.
— Мы оценили скорость выноса углеводородов с модельными атмосферными осадками. Оказалось, что при насыщении углеводородами минеральные суглинистые горизонты почв становятся практически водонепроницаемыми. Кроме того, при моделировании разовой и месячной норм атмосферных осадков фильтрация воды почти отсутствовала в образцах загрязненных почв пустынь и хорошо разложившихся торфов. При моделировании годового поступления осадков содержание керосина в результате промывки достоверно снижается только в торфах, — рассказала руководитель проекта Татьяна Королёва, заведующая лабораторией экологической безопасности географического факультета МГУ.
Уровень содержания керосина в почве является важным фактором, который определяет скорость восстановления видового разнообразия (групп живых организмов) на конкретной территории. Чтобы понять, как влияет степень загрязнения углеводородами на микроорганизмы в почвах, был проведен лабораторный биологический эксперимент.
С помощью современных методов метагеномного анализа ученые показали применимость использования стандартной методики выделения ДНК почвенных микроорганизмов в условиях добавления керосина в почве в концентрации до 100 г/кг. В результате анализа дана характеристика структуры и показаны различия бактериального сообщества гумусовых горизонтов разных типов почв.
— Поступление керосина оказывает значительное влияние на жизнедеятельность организмов в почвах. Рост содержания углеводородов в момент загрязнения приводит к активизации окислительных процессов на всех изученных концентрациях. Однако в дальнейшем отмечается падение биологической активности, что может быть связано с изменением численности и видового состава микроорганизмов. При нагрузках до 10 г/кг биологическое потребление кислорода выходит на уровень не загрязненных почв, — отметила Татьяна Королёва.
Исследователи также выяснили, что загрязнение углеводородами негативно сказывается на биологической трансформации растительных остатков. Низкие дозы керосина (1 г/кг) стимулируют разложение в почве целлюлозы, а более высокие – напротив, подавляют.
На следующих этапах проекта, в 2020-2022 гг., ученые выполнят метагеномный анализ микроорганизмов почв при различных уровнях загрязнения керосином. Его результаты позволят с высокой точностью определить состав и разнообразие микроорганизмов почв в разных природных зонах, вызывающие данные изменения.
СПРАВКА:
Широкое использование продуктов глубокой переработки нефти в различных отраслях человеческой деятельности сопровождается их неизбежным поступлением в окружающую среду. Загрязнение углеводородами происходит как в результате работы автомобильного и авиационного транспорта и объектов топливной инфраструктуры, так и в результате аварий. Произошедшее в 2020 году загрязнение природных экосистем в результате разрушения емкостей для хранения дизельного топлива в Норильске и авиационного керосина в Новой Москве (аэродром Остафьево) вызвало гибель живых организмов и загрязнение наземных и водных ландшафтов. Экосистемы, находящиеся в различных ландшафтных условиях, обладают разной уязвимостью и способностью к самовосстановлению в результате неблагоприятных последствий человеческой деятельности. Чем более чувствительный биоценоз (то есть исторически сложившаяся группа живых организмов, населяющих конкретное пространство) и чем суровее физико-географические условия, тем медленнее идет процесс естественной реабилитации экосистемы. Важным фактором, определяющим скорость самовосстановления наземных экосистем, являются свойства почв, определяющие ее миграционную и биотрансформационную способности по отношению к техногенным углеводородам.
