Российские учёные оценили влияние нефтяного загрязнения на почву в средней тайге Западной Сибири. Присутствие нефтепродуктов снижает способность почвы удерживать воду и питательные вещества и приводит к серьёзным изменениям рН почвы. Особенно сильно от загрязнения нефтью страдают подзолистые почвы.

Ухудшение качества почвы может привести к дисбалансу питательных веществ и неблагоприятным последствиям для роста растений. Результаты исследования помогут в разработке эффективных стратегий для решения экологических проблем, связанных с загрязнением нефтью. Результаты исследования опубликованы в журнале Sustainability.

Нефтяное загрязнение является глобальной экологической проблемой, оказывающей разрушительное воздействие на экосистемы. Например, загрязнение почвы нефтью, даже в относительно низких концентрациях, изменяет химические, физические, биологические и морфологические свойства почвы, снижает доступность питательных веществ и препятствует активности почвенных организмов. Исследование влияния нефтяных загрязнений на окружающую среду важно для осознания и уменьшения их негативного воздействия. Токсичность нефти представляет собой долгосрочную угрозу для стабильности экосистем, поэтому восстановление требует комплексного подхода, объединяющего биологические и физические методы очистки.

Коллектив российских учёных, в состав которого вошли специалисты Красноярского научного центра СО РАН, Сургутского государственного университета, Сибирского федерального университета (Красноярск), ПАО «Сургутнефтегаз», Омского государственного технического университета и ООО «Газпром трансгаз Сургут», оценил влияние нефтяного загрязнения на почву в средней тайге Западной Сибири. Специалисты изучили физические и химические характеристики почвы на новых нефтяных месторождениях в отдалённых районах Западной Сибири и то, как разные типы почв реагируют на загрязнение нефтью.

Исследователи изучали воздействие нефтяного загрязнения на три типа почв: подзолистые, дерново-глеевые и аллювиальные — в средней тайге Западной Сибири в Кондинском районе Ханты-Мансийского автономного округа. Этот регион страдает как от разливов сырой нефти, так и от загрязнения в результате её добычи и транспортировки. В контролируемых лабораторных условиях учёные внесли нефть в почву в разных дозах: от умеренного загрязнения в 50 грамм на килограмм, до сильного — в 150 г/кг.

«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, её 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», — рассказал один из авторов исследования Александр Шпедт, доктор сельскохозяйственных наук, член-корреспондент РАН, директор Красноярского научного центра СО РАН.

Результаты исследования показали, что загрязнение почвы нефтью приводит к серьёзным изменениям в её рН, способности удерживать питательные вещества и воду. Особенно сильно пострадали подзолистые почвы, которые имеют меньше органических веществ и более кислую среду. Ёмкость катионного обмена, способность удерживать основные питательные вещества, в подзолистых почвах снизилась в пять раз при более высоких уровнях загрязнения. Дерново-глеевые и аллювиальные почвы тоже испытали негативное воздействие, хотя и в меньшей степени. Эксперты отмечают, что это вызывает опасения, поскольку ухудшает качество почвы, и может привести к дисбалансу питательных веществ, снижению микробного разнообразия и неблагоприятным последствиям для роста растений.

Специалисты также отметили, что присутствие нефтепродуктов снижает способность почвы удерживать воду. Почвы с низкой водоудерживающей способностью не могут обеспечить достаточное количество влаги для роста растений. Кроме того, эксперты выяснили, что гидрофобные свойства нефтепродуктов создают водоотталкивающие слои на поверхности почвы, которые мешают воде проникать внутрь. Это может привести к стокам, эрозии и ухудшению структуры почвы. Исследования показали, что свойства почвы начинают деградировать после попадания в них нефти в концентрации 50 г/кг. Это может серьёзно повлиять на гидрологические свойства почвы, что негативно скажется на здоровье почвы и экосистемы.

В последние годы российские нефтяные компании разрабатывают новые месторождения нефти в отдалённых районах Ханты-Мансийского автономного округа. Поэтому исследователи также решили узнать, как влияет на почву поверхностно-активное вещество — модифицированный синтерол — которое используют при нефтедобыче для обработки призабойных зон скважин и очистки ёмкостей и грузовых танков судов от нефти. Сможет ли это вещество помочь убрать нефть с загрязнённой почвы? Оказалось, что его применение не ускоряет разложение нефти. Даже через 35 дней обработки концентрация нефтепродуктов в почвах практически не изменилась, а темпы распада были низкими. Это говорит о стойкости нефтяных загрязнителей и несостоятельности предлагаемых методов даже в течение длительного времени для ликвидации высоких уровней загрязнения из почв.

«Результаты показывают, что стратегии очистки должны быть адаптированы к конкретным типам почв. Наше исследование даёт важные сведения для разработки эффективных, адаптированных стратегий для решения экологических проблем загрязнения нефтью и продвигает устойчивые методы управления почвой для чувствительных таёжных экосистем. Кроме того, результаты нашей работы дают основу для разработки специализированного программного обеспечения для анализа загрязнения почвы. Данные могут быть использованы для построения математических моделей для расчёта и прогнозирования изменений свойств почвы из-за загрязнения 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 таёжных экосистем», — отметил Александр Шпедт.

Исследование поддержано Российским научным фондом (проект № 24-14-20030).

Источник: КНЦ СО РАН.