Учёные МГУ, институтов РАН и Сколтеха исследуют способность почв противостоять загрязнению углеводородами. Специалисты уже провели лабораторные эксперименты и определили факторы перемещения и накопления керосина в почвах разных природных зон, а также изучили особенности преобразования керосина под действием влажности, температуры, воды и других факторов. Учёные выяснили, что наименьшей способностью противостоять загрязнению керосином обладают почвы пустынь, а наибольшей — почвы торфяных болот.
Научные исследования проводят сотрудники географического и химического факультетов МГУ имени М.В. Ломоносова, Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН, Института биофизики клетки РАН и Сколковского института науки и технологий. Работы проходят в рамках проекта Российского фонда фундаментальных исследований "Факторы и механизмы формирования адаптационной ёмкости почвенных экосистем гумидных и аридных ландшафтов к загрязнению керосиновыми топливами".
Лабораторное экспериментальное моделирование. Фото предоставлено пресс-службой географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова
Учёные выяснили, что на возможность почв поглощать углеводороды влияют гранулометрический состав, 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 загрязнённых почв пустынь и хорошо разложившихся торфов. При моделировании годового поступления осадков содержание керосина в результате промывки достоверно снижается только в торфах", — рассказала руководитель проекта, заведующая лабораторией экологической безопасности географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Татьяна Королёва.
Уровень содержания керосина в почве — важный фактор, определяющий скорость восстановления видового разнообразия на конкретной территории. Чтобы понять, как влияет степень загрязнения углеводородами на микроорганизмы в почвах, учёные провели лабораторный биологический эксперимент.
С помощью современных методов метагеномного анализа специалисты показали возможность использования стандартной методики выделения ДНК почвенных микроорганизмов в условиях добавления керосина в почве в концентрации до 100 г/кг.
"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 незагрязнённых 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.
Полевое экспериментальное моделирование. Фото предоставлено пресс-службой географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова
Отметим, что использование человеком продуктов глубокой переработки нефти сопровождается их неизбежным поступлением в окружающую среду. Работа транспорта, объектов топливной инфраструктуры, а также аварии приводят к загрязнению почв и водоёмов углеводородами. Так, произошедшее в 2020 году загрязнение природных экосистем в результате разрушения ёмкостей для хранения дизельного топлива в Норильске и авиационного керосина в Новой Москве, в районе аэродрома Остафьево, вызвало гибель живых организмов, загрязнение наземных и водных ландшафтов.
Экосистемы, находящиеся в различных ландшафтных условиях, обладают разной уязвимостью и способностью к самовосстановлению. Чем более чувствительный биоценоз — исторически сложившаяся группа живых организмов, населяющих конкретное пространство, и чем суровее физико-географические условия, тем медленнее идёт процесс естественной реабилитации экосистемы. Важные факторы, влияющие на скорость самовосстановления экосистем, — свойства почв, определяющие её миграционную и биотрансформационную способности по отношению к техногенным углеводородам.