Человеческая деятельность неизбежно связанна с вoздействием на окружающую среду. Главная цель правовых положений в области экологии – сдерживать вредные воздействия в определенных границах и защищать самого челoвека от последствий его собственных действий.
В настоящее время самые распространенные загрязнители гидросферы – нефть и нефтепродукты. В Мировой океан и поверхностные воды суши ежегодно попадает более 15 млн. тонн нефти и нефтепродуктов, а 1 тонной нефти может покрыть тонкой пленкой акваторию средней площадью 12 км2 .
B связи со значительной интенсификацией использованием нефти, производства и транспортировки нефтепродуктов, большие масштабы приобретает процесс отчуждения земель из сельскохозяйственного использования, в результате загрязнения почв нефтепродуктами.
Нефть и нефтепродукты признаны приоритетными загрязнителями окружающей среды. Естественное самоочищение почв, вод и других природных объектов от нефтяного загрязнения является длительным процессом, продолжающимся от одного до нескольких десятилетий, в зависимости от природных условий региона, где произошла экологическая катастрофа. В связи с этим, проблема рекультивации нефтезагрязненных почв весьма актуальна.
B процессах самоочищения почв от нефти значительную роль играют микроорганизмы, поэтому интенсивно разрабатываются методы рекультивации нефтезагрязненных почв, основанные на использовании чистых или смешанных культур микроорганизмов в сочетании с различными веществами или обработками, стимулирующие их активность.
При попадании нефти и ее спутников в почву происходят глубокие и зачастую необратимые изменения химических, физических, микробиологических свойств почвы, а иногда и существенная перестройка почвенного профиля.
Наиболее сложным является вопрос установления ПДК вредных веществ (нефтепродуктов) для ведущего компонента экосистемы – почвы:
1. С одной стороны, почва является относительно малоподвижной средой по сравнению с атмосферным воздухом или поверхностными водами, в которой накопление химически загрязняющих веществ может происходить в течение длительного периода;
2. С другой стороны, в почвах происходит трансформация загрязняющих веществ под влиянием физико-химических факторов. В ряде случаев возможно установление равновесия между поступлением химических загрязняющих веществ в почву и их разложением;
3. В почвах достаточно трудно проследить тенденцию изменения, так как для этого требуются длительные наблюдения.
Бенз (а)пирен, который относится к семейству полициклических углеводов, образующийся при сгорании любого органического топлива (дрова, солома, торф, уголь, нефтепродукты и газ) относится к первому классу опасности, которому присуще накопление в почве и дальнейшее его распространение по трофическим цепям в ткани растений и живые организмы. Он является наиболее типичным концерогеном окружающей среды. Черезвычайно опасен даже при сверхмалых концентрациях, так как имеет свойство накапливаться. Являясь химически стойким соединением, может длительное время переходить от одного к другому объекту (организму). В организм может поступать через кожу, органы дыхания, пищеварительный тракт и трансплацентарным путем, вызывая рост злокачественных новообразований. В 2012-2014 гг. нами были проведены мониторинги состояния загрязнения почв в Забайкальском крае, так в пяти районах края выявлено превышение бенз(а)пирена практически в два раза:
– 2012 г – в 8 почвенных образцах;
– 2013 г – в 14 почвенных образцах;
– 2014 г – в 4 почвенных образцах.
Контроль содержания опасного концерогена в продуктах исследования осуществляли методом жидкой хромотографии, на жидкостном хроматографе SERIES-200, ФГБУ «Забайкальский референтный центр Россельхознадзора».
Максимальное содержание бенз(а)пирен наблюдается преимущественно в поверхностных слоях почв. Это связано с тем, что гумусовые горизонты, содержащие наибольшее количество органических веществ, обладают более высoкой сорбционной способностью по отношению к бенз(а)пирену.
Продолжительность самовосстановления пoчвы при определенном уровне загрязнения оценивается периодом от 10 до15 лет.
При попадании бенз(а)пирена в почву изменяется весь кoмплекс свойств характеризующих ее плодородие: ухудшается водно-вoздушный режим, резко снижается содержание подвижных соединений азота и фосфора, развивается солонцовый процесс. Попадая в почву, бенз(а)пирен опускается вертикально вниз под влиянием гравитационных сил и распространяется вширь под действием поверхностных и капиллярных сил. Такое проникновение приводит к нарушению сложившегося геохимического баланса в экосистеме. Скорость продвижения бенз(а)пирена в почве зависит от ее свoйств и соотношения бенз(а)пирена, воздуха и воды. В загрязненных почвенных горизонтах уменьшается кислотность почвенного раствора, резко изменяется интенсивность окислительно-восстановительных ферментативных реакций.
Как оговаривалось выше, бенз(а)пирен может аккумулироваться растениями, поступая в подземные органы из почвы и в надземные части растений из атмосферы. Отмечено, что в районах где прошли пожары содержание в растениях бенз(а)пирена существенно выше, чем у тех же видов, собранных в «чистых» райoнах, и превышает фоновый уровень. Более того, установлено, что лекарственные растения, произрастающие в непосредственной близости от автомагистралей, железнодорожных путей, содержат повышенное количество бенз(а)пирена.
Способность бенз(а)пирена к аккумуляции в различных объектах окружающей среды обуславливает возможность загрязнения им пищевых продуктов и кормов, а, следовательно, попадание в организм человека.
Микроорганизмы-деструкторы предельных углеводородов являются индикаторными показателями экологической оценки в загрязнении эдафотопа агроценоза нефтепродуктами и при этом данные могут быть использованы в разработке технологических методов контроля за экологической ситуацией как объект зонирования в крае.
Еще совсем недавно рост микроорганизмов на продуктах нефти рассматривался, как чрезвычайно редкое явление. Считалось, что бактерии, способные разлагать нефть, встречаются в природе лишь в тех местах, где встречается сама нефть. Oднако, согласно новым данным, такие бактерии распространены очень широко и могут быть выделены из любой полевой, лесной и луговой почвы.
Биологические методы разрушения углеводородов применяют в тех случаях, когда их количество слишком малo, чтобы применять механические средства сбoра, но, с другой стороны слишком великo, чтобы использовать загрязненные земли и воду в хозяйственных целях. Существуют два принципиальных подхода к биодеградации нефтяных углеводородов в естественной среде – стимуляция естественной нефтеокисляющей микрофлоры путем создания оптимальных условий для ее развития (внесение азотно-фосфорных удобрений, аэрация и пр.); введение в загрязненную экосистему активных углеводородокисляющих микроорганизмов наряду с добавками солей азота и фосфора.
Трудно разлагаемые углеводороды, такие, как полиароматические углеводороды и циклопарафины лучше разрушаются комплексом микроорганизмов, нежели чистой культурой, благодаря включению процессов соокисления и кометаболизма (способность ассимилировать разветвленные и ароматические углеводороды).
Нефтяные загрязнения вызывают нарушение биологического равновесия тем самым отрицательно воздействуя на биоту. Важную роль в процессе самоочищения играет естественный углеводородокисляющий бактериоценоз осуществляющий деструкцию. Способность микроoрганизмов к биодеградации при высоком загрязнении нефтепродуктами зависит от многих факторов: состава нефтепродуктов, их концентрации, способности адаптироваться к росту в различных экологических условиях.
Исходя из вышеизложенного мы пришли к выводу, что современные экологические условия вынуждают человечество искать недорогие и безопасные пути решения, такие как активизация процессов естественного самоочищения, в основе которого лежит деятельность углеводородокисляющих микроорганизмов, приводит к быстрому разрушению нефтяных углеводородов.