WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

На правах рукописи

Даваева Цаган Дорджиевна

ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОЧВОГРУНТОВ

И АККУМУЛИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ РАСТЕНИЙ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ РЕСПУБЛИКИ КАЛМЫКИЯ

03.00.16 – экология

03.00.05 – ботаника

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Саратов 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г.Чернышевского» и в ГОУ ВПО «Калмыцкий государственный университет»

Научные руководители: доктор биологических наук, профессор

Болдырев Владимир Александрович

доктор биологических наук, профессор

Сангаджиева Людмила Халгаевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Кулагин Алексей Юрьевич

кандидат биологических наук, доцент

Плешакова Екатерина Владимировна

Ведущая организация: Институт прикладной экологии Республики Дагестан

Защита состоится «24» декабря 2009 года в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.243.13 при ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г.Чернышевского» по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, д. 83. V учебный корпус, ауд. №61. E-mail: biosovet@sgu.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке им. В.А. Артисевич ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г.Чернышевского»

Автореферат разослан «20» ноября 2009 года

Ученый секретарь

диссертационного совета

С.А. Невский

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. Освоение новых месторождений и строительство крупных нефтегазовых комплексов часто проводится в природных зонах, которые отличаются повышенной экологической уязвимостью к техногенным воздействиям. Во многих районах плохо изучены исходные природные процессы, свойства местных ландшафтов и закономерности их функционирования.

Одной из ведущих отраслей народного хозяйства Республики Калмыкия (РК) является нефтегазовая промышленность. Крупные месторождения углеводородного сырья в Калмыкии пока еще не открыты, эксплуатируются средние и мелкие по запасам залежи. По данным Росприроднадзора (2009) на юго-востоке РК за последние 5 лет имело место свыше 30 случаев загрязнения земель на участках нефтедобычи следующих компаний: «Калмнефть», «Калмпетрол», «Калмистерн», «Калмнедра», «Астраханьморнефтегаз». Под воздействием аккумулированных в почве нефти и нефтепродуктов (НП) происходит трансформация почвенных экосистем (Солнцева, 1998; Кувшинская, 2001; Киреева, 2003, 2009; Колесников, 2006 и др.). Изменения свойств почв и непосредственное воздействие нефти и НП приводят к угнетению или полному ингибированию роста и развития растений, почвы становятся фитотоксичными (Гайнутдинов, 1988; Ларионова, 2004; Мифтахова, 2004 и др.). Высокая чувствительность полупустынных ландшафтов юго-востока Калмыкии к техногенезу, их нестабильность и длительный срок восстановления обуславливает необходимость проведения углубленных экологических испытаний с целью оценки последствий нефтезагрязнения природных компонентов.

Цель работы – выявление особенностей химического состава почвогрунтов и растений, их аккумулирующей способности на нефтезагрязненных территориях Республики Калмыкия.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

  • дать экологическую оценку современного уровня загрязнения территории НП и тяжелыми металлами (ТМ);
  • изучить изменение химических свойств почвогрунтов, загрязненных нефтью и НП;
  • исследовать особенности видового состава растений на нефтезагрязненной территории, выявить виды устойчивые к нефтяному загрязнению;
  • проанализировать особенности химического состава и аккумулирующую способность растений нефтезагрязненных территорий;
  • оценить эффективность фитомелиорации для очистки нефтезагрязненных почв и выявить наиболее перспективные виды-фитомелиоранты в условиях РК;
  • выявить влияние длительности загрязнения и увлажнения почв на ее свойства.

Научная новизна работы. Впервые на территории РК осуществлен комплексный анализ почвогрунтов и растительных группировок, определены содержания ТМ в почвогрунтах и растениях в зоне влияния нефтедобывающих комплексов. Выявлены факторы, определяющие степень фитотоксичности нефтезагрязненных почв. Для практического применения предложены виды культурных и дикорастущих растений, устойчивых к нефтяному загрязнению с учетом особенностей природных условий РК.

Научно-практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы при исследовании и прогнозировании ореолов рассеяния нефтяного загрязнения на участках добычи и транспорта нефти, загрязнения почв и растений ТМ. Выявление устойчивых к нефтяному загрязнению растений может быть использовано для рекультивации почв, загрязненных нефтью и НП. Материалы исследования могут быть использованы в учебном процессе при изучении курса экологии почв и растений, экологической химии и экологической геохимии.

Апробация работы. Основные положения диссертации апробированы на научной конференции «Эколого-геохимические проблемы бассейна Каспийского моря» (Астрахань, 2003), Всероссийской конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы экологии и охраны окружающей среды» (Уфа, 2004), Международной конференции «Каспий в судьбах народов Евразии: история и перспективы сотрудничества» (Казахстан-Атырау, 2006), Республиканской научно-практической конференции «Молодежь и наука: третье тысячелетие» (Элиста, 2006), международной научной конференции «Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов» (Элиста, 2006), Всероссийском съезде почвоведов (Ростов-на-Дону, 2008), Международной конференции «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря и водоемов внутреннего стока Евразии» (Астрахань, 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 научных работ, одна из которых в издании, рекомендованном перечнем ВАК РФ.

Декларация личного участия автора. Все исследования проведены лично автором. Анализ полученных результатов осуществлен автором самостоятельно по плану, согласованному с научными руководителями. Доля личного участия автора в подготовке и написании публикаций в соавторстве составляет 50 – 70%.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав и выводов. Она изложена на 141 стр., содержит 38 таблиц, 11 рисунков и приложение на 10 страницах. Список литературы состоит из 257 источников отечественных и зарубежных авторов.

Основные положения, выносимые на защиту.

  1. По мере увеличения времени эксплуатации месторождений на территории нефтедобывающих комплексов РК уровень загрязнения почвогрунтов НП и ТМ возрастает.
  2. Видовой состав растительных группировок в зоне действия нефтедобывающих комплексов относительно беден и характеризуется высоким долевым участием сорных видов, устойчивых к сопутствующему загрязнению.
  3. Различные виды устойчивых к нефтяному загрязнению растений обладают в разной степени избирательной аккумулирующей способностью, что дает возможность использовать в качестве фитомелиорантов лишь некоторые из них.

Содержание работы

Глава 1. Современное состояние проблемы загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами (Обзор литературы)

В главе дана общая характеристика НП как загрязняющих веществ окружающей среды. Проанализированы данные о процессах трансформации нефти и НП в почвах, изменения морфологических, физико-химических свойств почв. Рассмотрено влияние НП на растительные организмы. Описаны формы нахождения ТМ в почвах и механизмы их поглощения, показано влияние ТМ на свойства почв и состояние растений.

Глава 2. Объекты и методы исследования

Обследование проводилось с 2001 по 2008 гг. В качестве объектов исследования были использованы образцы почвогрунтов и растений, загрязненных нефтью в естественных условиях, в модельных и полевых экспериментах. Общая площадь исследованной территории составила около 60 га. Изучено три месторождения нефти, отобрано и проанализировано более 440 образцов, в т.ч. 340 почвенных, 90 растительных, 10 водных. На месторождениях нефти сделано 28 описаний, отобрано 186 проб почв и 10 проб пластовой воды. Проведены два модельных опыта. Повторность опытов 3-х кратная.

В районе буровых площадок Улан-Хольского, Состинского и Тенгутинского месторождений нефти РК были отобраны образцы нефтезагрязненных и фоновых бурых полупустынных почв. Пробы почв и растений отбирались по общепринятым методикам (Агрохимические…, 1975; РД 39-0147098-015-90). Отбор проводился по мере удаления от источника загрязнения: устье, резервуар, дизель, шламонакопитель, факел, на обваловке и фоновых участках (500 м от месторождения). На территории месторождений были сделаны почвенные разрезы на глубину до 100 – 120 см.

Проведены модельные опыты.

1. «Определение фитотоксичности нефтязагрязненных почв». Исследования по изучению роста, развития и динамики накопления ТМ растениями проводили в полевых микроделяночных условиях на светло-каштановой почве (гумус 2,5%, рН водн. 7,3, Nобщ. 14,0 мг/100 г, P2O5 25,0 мг/100 г, К2О 32,0 мг/100 г, тип засоления сульфатно-хлоридный) с искусственным загрязнением сырой нефтью Улан-Хольского месторождения (0,5 л/м2) на площадках размером 1м2. Контролем служили образцы почв с незагрязненных участков. Для ускорения разложения нефти одновременно вносили минеральное удобрение (N30P60K30). В качестве тест-объектов использовали ячмень обыкновенный (Hordeum vulgare L.), овес посевной (Avena fatua L.), кресс-салат (Lepidium sativum L.) и амарант запрокинутый (Amaranthus retroflexus L.). Посев проводили весной, сразу после загрязнения.

2. «Влияние длительности загрязнения и увлажнения почвы на ее свойства, степень экстракции и сорбции нефтепродуктов». В модельном эксперименте были использованы чернозем обыкновенный, светло-каштановая и бурая полупустынная почвы, отобранные в западном, северном и юго-восточных районах РК. Измельченную пробу воздушно-сухой почвы помещали в колонку высотой 30 см и диаметром 10 см. Моделировали первичное загрязнение – аварийный пролив нефти, нанося на поверхность почвы 25 г нефти (слой высотой 10 см). Вторичное загрязнение – перераспределение нефти в почве под действием атмосферных осадков моделировали внесением в почву 50 г нефти, затем почву с нефтью перемешивали и увлажняли дистиллированной водой еженедельно. Загрязнение нефтью проводилось в течение 6 месяцев. Образцы почв для анализов отбирали через 2, 3, 6 месяцев. Контролем служила аналогичная незагрязненная почва.

Анализы почвенных и растительных образцов были выполнены с применением действующих ГОСТов и общепринятых методик. Определение содержания НП проводили весовым и флюориметрическим методом после экстракции их из почвы хлороформом и очистки гексаном. Определение Мn, Ni, Сu, Zn, Со, Cr, Hg, Cd, As проводили методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии с пламенной атомизацией на абсорбционном спектрофотометре «Квант». Получение вытяжки растений осуществляли по методике Г.Я. Ринькиса (1963) сжиганием пробы парами азотной кислоты. Результаты анализов обрабатывались статистически с помощью компьютерной программы Microsoft Exell-97. Был вычислен ряд биогеохимических и ландшафтно-геохимических коэффициентов, отражающих процессы миграции и дифференциации веществ.

Названия видов растений приводятся по П.Ф. Маевскому (1964) с изменениями по сводке С.К. Черепанова (1995).

Глава 3. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

В главе рассмотрены основные природные условия: климат (Федюков, 1969; Агроклиматические ресурсы, 1974), рельеф (Димо, 1907; Болышев, 1972; Доскач, 1990; Зонн, 1995), геологическое строение и почвообразующие породы (Бембеев, 1995; Ташнинова, 2000; Сангаджиева, 2004; Михайлов, 2006). Особое внимание уделено почвенному (Агроклиматические ресурсы, 1974; Хабаров, 1978; Бакинова, 1996; Ташнинова, 2000) и растительному покрову (Пачосский, 1892; Цаценкин и др., 1936, 1957; Максимова, 1958; Бананова, Журкина, 1977; Бабаев, 1986; Бакташева, 2000).

Глава 4. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЧВОГРУНТОВ

НЕФТЕПРОМЫСЛОВ КАЛМЫКИИ

Улан-Хольское, Состинское, Тенгутинское месторождения нефти расположены в зоне полупустыни юго-восточной части РК (рис. 1).

Рис 1. Схема расположения исследованных месторождений нефти:

16 – Тенгутинское, 19 – Состинское, 29 – Улан-Хольское.

Для экологической оценки почвогрунтов был проведен химический анализ на содержание биогенных элементов и нефтепродуктов, результаты которого приведены в табл. 1.

Таблица 1

Особенности химического состава нефтезагрязненных почвогрунтов, мг/кг

Место отбора проб

N-NH4+

N-NO3-

Р2О5

К2О

С орг.

НП, %

Улан-Хольское месторождение

У устья

7,4±1,11

1,28±0,19

2±0,30

33±4,95

13,94±2,80

9,20±0,28

У факела

3,5±0,52

1,60±0,24

7±1,05

86±12,9

4,49±0,90

2,54±0,08

У резервуара

2,7±0,40

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»