Географы и химики МГУ имени М.В. Ломоносова вместе с сотрудниками Сколковского института науки и технологий, Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН подвели итоги трехлетнего изучения адаптации ландшафтов разных природных зон к загрязнению керосином. Ученые установили пороговые значения обратимой деградации экосистем при воздействии этого углеводорода. Полученные результаты могут быть использованы для оценки загрязнения окружающей среды и экологического ущерба в случае аварий, сопряжённых с разливом нефтепродуктов.
Реакция растений на внесение керосина в нагрузке 25 г/кг: 1, 3, 5 — площадки до внесения керосина (в смешанном лесу, на верховом болоте и в средней пустыне соответственно); 2, 4, 6 — те же площадки спустя год после внесения керосина. Автор фото: Сергей Леднев / географический факультет МГУ
Исследователи в течение трех лет проводили лабораторные и натурные эксперименты по моделированию действия разных нагрузок керосина на почвы, растительность и почвенные микроорганизмы. В общей сложности проанализировано 450 почвенных проб для того, чтобы определить факторы, влияющие на миграцию, накопление и трансформацию керосина в экосистемах различных природных зон. Работы выполнены при поддержке проекта РФФИ №19-29-05206.
Установлено, что при однократном загрязнении керосином в концентрациях до 100 г/кг химические свойства почв существенно не изменяются. «Ведущим механизмом очищения почв от высоких концентраций керосина (100 г/кг) является испарение, интенсивность которого, в первую очередь, зависит от температуры и исходного увлажнения почвы: чем выше температура и чем сильнее увлажнена почва, тем быстрее испаряется керосин. Удаление керосина из сильно загрязненных почв с атмосферными осадками малоэффективно», – подчеркнула руководитель проекта, заведующий лабораторией географического факультета, к.г.н. Татьяна Королева.
А вот на растительности и, в меньшей степени, на почвенных микроорганизмах поступление даже небольших количеств загрязнителя сказывается негативно. Керосин снижает доступность кислорода и элементов питания для растений, что может привести к серьезным изменениям в функционировании биоценоза. Так, при внесении керосина от 10 г/кг почвы значимо снижаются всхожесть растений и способность противостоять засухе. При этом отклонений от нормального анатомического строения корней растений, выращенных на загрязненной почве, не выявлено, но отмечено уменьшение общей массы корней.
«По итогам натурного эксперимента в смешанном лесу и на верховом болоте в южнотаежных ландшафтах Калужской области установлено, что внесение керосина в концентрации 1 г/кг приводит к гибели травянистых растений. Спустя 2 года наблюдается возобновление растений, но состояние растительного покрова на тех же участках далеко от фонового состояния. Кустарнички болотного сообщества более устойчивы к загрязнению керосином, но восстанавливаются медленнее. Пороговый уровень воздействия керосина, вызывающий значимые отклонения в структуре полынных сообществ пустынь космодрома Байконур, лежит в интервале 5–10 г/кг», – рассказал исполнитель проекта, научный сотрудник географического факультета Сергей Леднев.
Внесение керосина в почвы разных типов увеличивало обилие бактерий, специализирующихся на разрушении сложных органических соединений. «Состав микроорганизмов болотных почв восстановился через 1 год после однократного загрязнения керосином, почв хвойно-широколиственных лесов – через 2 года, а состав микроорганизмов в сильно загрязненных пустынных почвах (100 г/кг) даже через 2 года отличался от наблюдаемого в контрольных и слабо загрязненных почвах», – сообщил исполнитель проекта, старший научный сотрудник географического факультета, к.г.н. Иван Семенков.
По устойчивости к нагрузкам керосина до 100 г/кг включительно компоненты (и их отдельные показатели) ландшафтов южной тайги и пустынь образуют следующий убывающий ряд: агрохимические показатели и показатели вещественного состава почв (почвенная кислотность, емкость поглощения, содержание азота, подвижных фосфора и калия, органическое вещество) > активность почвенных бактерий, использующих в ходе своей жизнедеятельности кислород и питающихся целлюлозой, > состав почвенных микроорганизмов > растительность пустынных полынных сообществ > растительность лесных и болотных сообществ южной тайги.
Результаты исследований опубликованы в 6 статьях в журналах «Science of The Total Environment» (https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.144965), «Environmental Science and Pollution Research» (https://doi.org/10.1007/s11356-022-23888-8), «Life» (https://doi.org/10.3390/life12020221), «Почвоведение» (https://doi.org/10.31857/S0032180X22020113; или https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47695714 или htps://doi.org/10.1134/S1064229322020119), «MethodsX» (https://doi.org/10.1016/j.mex.2022.101841), «Data in Brief» (https://doi.org/10.1016/j.dib.2022.108860).
Справка
Керосин является топливом для авиации и космонавтики. Его утечки часто связаны с аэродромами, складами горюче-смазочных материалов, пусками ракет с космодромов. Кроме того, ежегодно в России происходит большое количество аварий, сопровождающихся выбросом углеводородов в окружающую среду. В числе наиболее крупных - пролив более 44 тонн керосина на Таймыре в июле 2020 г. и железнодорожная авария в Забайкальском крае в августе 2021 г. Поэтому изучение устойчивости экосистем к воздействию этого нефтепродукта имеет большое практическое значение.
Информация и фото предоставлены пресс-службой географического факультета МГУ
