Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология


На правах рукописи


Халилова Айгуль Фидаилевна


Главные Причины И МЕХАНИЗМЫ ФИТОТОКСИЧНОСТИ ТОПЛИВНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ И УСЛОВИЯ ЕЕ Понижения


03.02.08 - Экология


Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата био наук


Казань – 2012

Работа выполнена в научно-исследовательском отделе

Химии среды Хим Института Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология

ФГАОУВПО «Казанского (Приволжского) федерального университета»



^ Научный управляющий (консультант):

доктор био наук,

доктор Бреус Ира Петровна,

Казанский (Приволжский) федеральный институт, г. Казань

^ Официальные оппоненты:


доктор био наук, доктор

Алимова Фарида Кашифовна,

Казанский (Приволжский Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология) федеральный институт, г. Казань


доктор био наук, доктор

Пахомова Валентина Михайловна,

Казанский муниципальный земельный институт, г. Казань

^ Ведущая организация:

Институт заморочек экологии и

недропользования (ИПЭН АН РТ)




Защита диссертации состоится «20» декабря 2012 г. в 14.30 часов на заседании Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология диссертационного совета ДM 212.081.19 при Казанском (Приволжском) федеральном институте по адресу: 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, 18.


Факс: (843) 238-71-21; (843) 231-52-40; e-mail: attestat.otdel@ksu.ru


С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. Н.И. Лобачевского Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология Казанского (Приволжского) федерального институте по адресу: г. Казань, ул. Кремлевская, 35.


Автореферат разослан «__» ___________2012 г.


Ученый секретарь

Диссертационного совета

кандидат био наук Р.М. Зелеев

^ ОБЩАЯ Черта РАБОТЫ

Актуальность задачи. На фоне роста добычи, транспортировки, переработки и использования Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология нефти и нефтепродуктов значительно возросли уровень и масштабы загрязнения природной среды углеводородами (УВ). При систематизации органических загрязнителей УВ, входящие в состав моторных топлив, промышленных растворителей и других нефтепродуктов, выделяют в отдельную Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология группу "топливных УВ". Повышенное внимание к их исследованию вызвано их гидрофобностью (низкой растворимостью в воде) и способностью существовать в почве сразу в виде паров, сорбированной, водянистой и аква фаз, что значительно усложняет Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология выявление устройств их взаимодействия с компонентами среды [Солнцева, 1998; Mercer, 2004; Бреус, 2006].

Загрязнение почв УВ обхватывает все составляющие экосистемы, в том числе владеющие высочайшей чувствительностью к нему растительные общества [Киреева, 2003; Оборин, 2008]. Чтоб иметь возможность Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология управлять процессом понижения фитотоксичности УВ, нужно учесть совокупа причин, определяющих их негативное воздействие, закономерности и механизмы его проявления. В особенности сильный стресс растения испытывают на шаге прорастания, во время которого Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология решается сама возможность их существования [Киреева, 2003]. Не считая опосредованного воздействия, связанного с трансформацией критерий почвенной среды - приемущественно, из-за роста гидрофобности и наполнения УВ порового места почвенных капилляров, также развитием в почве микромицетов, образующих Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология токсины [Пиковский, 1993; Назаров, 2005] – принципиальным на этом шаге является их конкретный токсический эффект при контакте с семенами [Adam, 2002]. Негативное воздействие УВ на растения длится в течение всего периода вегетации; при всем Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология этом не всегда растения с высочайшей всхожестью на грязных почвах в предстоящем сохраняют устойчивость к поллютанту [Besalatpour, 2008]. Согласно литературным данным и результатам исследовательских работ, ранее проведенных в отделе Химии среды, фитотоксичность УВ находится Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология в зависимости от состава и параметров загрязнителя, типа и параметров земли, также отличается у различных видов растений [Chaineau, 1997; Salanitro, 2001; Шаронова, Бреус, 2012]. Но в связи с дефицитностью экспериментального материала и значимым взаимовлиянием причин Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология, воздействующих на токсичность грязной земли для растений и почвенных микробов, нужно расширить и обобщить имеющиеся данные и количественно оценить главные причины, определяющие фитотоксичность УВ. Действие УВ на составляющие почвенно-растительной системы начинается с Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология их сорбционного взаимодействия с поверхностью почвенных частиц, семян и корней растений, потому разумеется воздействие процессов сорбции на фитотоксичность. Но эти нюансы природы фитотоксичности в литературе фактически не рассмотрены. Показано, что сорбционные взаимодействия Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология в почвенной среде значительно оказывают влияние на степень биодеградации УВ [Salanitro, 2001; Денисова, 2009], но многие закономерности в этой области остаются нераскрытыми либо требуют существенного уточнения.

В связи с этим целью данной Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология работы являлось выявление главных причин, закономерностей и устройств, определяющих фитотоксичность топливных углеводородов и условия ее понижения.

Для заслуги этой цели были решены последующие задачки:

1) Выявить и количественно обрисовать главные причины - природу и Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология фазовое состояние УВ, особенности строения семян, продолжительность контакта с УВ - действующие на всхожесть при прямом контакте с обычными представителями топливных УВ.

2) Установить роль и вклад разных устройств сорбции в прорастание семян в критериях прямого Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология контакта с УВ.

3) Провести сравнительную оценку всхожести растений при прямом контакте с УВ и в критериях загрязнения земли.

4) Выявить роль и количественно обрисовать главные причины, определяющие токсичность грязной УВ земли для Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология взрослых растений и почвенных микробов на примере системы «тридекан – почва - кукуруза».

5) Провести сравнительную оценку роли и вклада сорбционного, питательного и мелиоративного причин, также их сочетания, в усиление биодеградации УВ и понижение фитотоксичности грязной Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология земли.

^ Научная новизна и теоретическая значимость.

В первый раз количественно описано воздействие главных причин, определяющих воздействие водянистой фазы и паров УВ на всхожесть семян при их прямом контакте. Установлено, что при Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология всем этом, в отличие от почвенных критерий, повышение молекулярной массы УВ является нехорошим фактором, вызывающим понижение всхожести. Разработан методический подход к исследованию устройств взаимодействия семян с УВ, при помощи которого на Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология примере тридекана оценена роль сорбционного фактора в грязной УВ почве. Дана количественная оценка зависимостей величин сорбции УВ от массы и удельной поверхности семян. Показано, что сорбция УВ реализуется в главном не на поверхности семени (адсорбция Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология), а за счет проникания УВ в семенную оболочку и внутренний объем семени (абсорбция).

На примере системы «тридекан- почва-кукуруза» количественно описаны главные причины (кислотность, азотный режим, мелиоративный и сорбционный причины, температурные условия Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология вегетации), определяющие токсичность грязной земли для взрослых растений и почвенных микробов. Выявлена и продемонстрирована возможность понижения фитотоксического эффекта УВ методом оптимизации сорбционных параметров почвенной среды при контролируемом внедрении в нее Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология активных органических и органо-минеральных сорбентов.

Приобретенные результаты содействуют раскрытию устройств воздействия гидрофобных органических загрязнителей на семечки культурных растений, выявлению принципиальной роли сорбционного фактора в проявлении фитотоксичности топливных УВ на различных Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология шагах развития растений, также заносят вклад в концепцию восстановления грязных ими почв.

^ Практическая значимость и реализация результатов исследовательских работ.

В работе установлено, что воздействие паров летучих УВ фактически в той же степени Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология небезопасно для семян растений, что и контакт с водянистыми УВ. Это значит, что неэффективная чистка газо-воздушных выбросов на хим и нефтехимических производствах, утечка паров УВ на нефтехранилищах и бензозаправочных станциях могут Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология наносить экологический вред растениям, сопоставимый с уроном, причиняемым аварийными проливами нефти и нефтепродуктов. Экспериментально подтверждено, что органо-минеральные сорбенты являются многообещающими катализаторами биодеградации УВ в почве и могут употребляться при развитии новых Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология технологий ремедиации сред, грязных органическими поллютантами (патент РФ № 2450872 от 20.05.12, Интернациональная заявка PCT № RU2011/000085 от 01.03.12). Приобретенные результаты применяются при разработке технологии ремедиации почв, грязных УВ (в рамках проекта инноваторского центра Сколково), основанной на Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология интенсификации процессов их естественного самоочищения при помощи природных материалов и удобрений. Результаты исследовательских работ являются частью базовой исследовательской темы грантов РФФИ и употребляются в учебном процессе КФУ при модернизации и разработке новых учебных Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология программ.

^ Положения, выносимые на защиту

1. На стадии прорастания фактором, определяющим фитотоксичность за-грязненной земли, является сорбционное поглощение УВ семенами при их конкретном контакте с учетом ослабления этого эффекта за счет сорбции и капиллярного удерживания Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология УВ в почвенной среде.

2. На шаге вегетации воздействие сорбционного фактора на фитотоксичность опосредовано и проявляется в совокупы с мелиоративным фактором и фактором азотного питания через изменение микробной активности земли и Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология степени биодеградации УВ.

3. Понижение фитотоксичности грязного УВ выщелоченного черно-зема подразумевает оптимизацию ряда эдафических причин и сорбционных параметров почвенной среды в совокупы с оптимизацией уровня азотного пи-тания. Совместная оптимизация этих причин восстанавливает продуктив Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология-ность растений кукурузы до уровня незагрязненной земли.

4. Введение в состав торфо-аммиачных композиций низкостоимостного органоминерального сорбента на базе ЦСП и катионного ПАВ в качестве активной сорбционной добавки значительно интенсифицирует биодеградацию УВ Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология в грязной почве.

^ Связь темы диссертации с плановыми исследовательскими работами.

Работа выполнена в отделе Химии среды КФУ в согласовании с планом госбюджетной темы НИР КФУ № 01200609653 «Теоретические и экспериментальные нюансы взаимодействия геосорбентов с Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология экзогенными углеводородами» и в рамках грантов: РФФИ №06-04-49098 «Закономерности и механизмы воздействия растений и минерального режима на поведение экзогенных углеводородов в ризосфере лесостепных почв» и РФФИ № 09-04-01553 "Механизмы формирования фитотоксичности в почвах, грязных углеводородами", также Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология ФЦП Федерального агентства по образованию "Научные и научно-педагогические кадры инноваторской Рф" (ГК П1382) «Физико-математическая модель биоремедиации грязных топливными углеводородами почв и компьютерная программка подбора хороших сценариев очистки».

^ Декларация личного Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология роли создателя. Создатель провела полный анализ литературы, лично получила большая часть экспериментальных данных и провела их анализ и обсуждение результатов, интенсивно участвовала в написании статей и тезисов.

Апробация. Результаты исследовательских работ были Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология представлены и докладывались на интернациональных (Милан, Италия, 2008: Зальцбург, Австрия, 2010; Москва, 2007, 2009, 2010, 2011; Санкт-Петербург, 2011; Астрахань, 2007, 2009; Пущино 2009, 2010); всероссийских (Санкт-Петербург, 2007, 2008; Астрахань, 2009) и республиканских (Казань, 2005, 2006, 2007, 2008) научных конференциях. Работы А.Ф. Халиловой, выполненные по теме диссертации, были удостоены премии Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология по поддержке профессиональной молодежи приоритетного государственного проекта "Образование" в рамках Интернационального молодежного научного форума «Ломоносов-2009» (Москва, 2009), премии «Конкурс проектов для аспирантов КГУ III года очного обучения» (Казань, 2010), стипендии фонда «Создание Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология поколения будущего» (Казань, 2007), диплома за наилучший доклад на научно-образовательной конференции студентов КГУ (Казань, 2007), также диплома Всероссийского Открытого Конкурса студенческих работ в области развития связей с общественностью «Хрустальный Апельсин» (Казань, 2005).

Публикации. По материалам Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология диссертации размещено 26 научных работ, из их 6 статей в центральных журнальчиках, 13 статей в сборниках материалов конференций и 7 тезисов докладов, Патент РФ и Интернациональная заявка PCT.

^ Структура и объем работы.

Диссертация состоит из Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология введения, 3-х глав, выводов, научно-практических советов, перечня литературы (205 источников, из их 115 зарубежных). Работа изложена на 138 страничках машинописного текста, включает 4 рисунка и 12 таблиц, также Приложение на 22 стр.(7 рис., 7 табл.)

Благодарности.

Создатель выражает глубокую признательность Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология научному руководителю зав. отделом Химии среды КФУ проф., д.б.н. Бреус И.П. за внимательное отношение к работе; к.х.н. Неклюдову С.А. за консультации при проведении тестов, ведущему Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология инженеру Чистовой В.А. за помощь при проведении агрохимических анализов, также всем сотрудникам и соавторам публикаций.

^ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ


Объекты и способы исследовательских работ

Прямой токсический эффект УВ на всхожесть изучали в Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология лабораторных опытах в чашечках Петри в термостате при 28оС при конкретном контакте разной продолжительности (от 20 мин до 8 часов) с покоящимися семенами. Были изучены обычные представители водянистых УВ, входящих в состав моторных Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология топлив, бензиновой и дизельной фракций нефти: алифатический н-тридекан (ТД), моноароматические бензол и толуол и полиароматический 1-метилнафталин (МН). Сравнительное исследование фитотоксичности бензола и толуола проводили в водянистой и газообразной фазе; этот нюанс Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология в текущее время фактически не исследован. Выбор опытнейших культур (обычных представителей семейств мятликовые и бобовые) проводили с учетом литературных данных, также результатов исследовательских работ нашего отдела, которые охарактеризовывают их как устойчивые и более Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология изученные в критериях загрязнения УВ. Для опытов по прямому контакту с УВ использовали растения с различным размером семян: кукурузу обычную, Zea mays L.; сорго сахарное Sorghum saccharatum Poiry, и суданское, S Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология. Sudanense (Piper) Stapf; райграс пастбищный, Lolium perenne L. (мятликовые), также вику посевную, Vicia sativa L. (бобовые). Вегетационные опыты проведены с кукурузой - одной из главных сельскохозяйственных культур республики Татарстан, проявившей самую большую устойчивость к УВ Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология в почвенной среде [Денисова, 2009]. Все семечки были предоставлены НПО «Нива Татарстана».

Всхожесть определяли по числу проросших на 7-й денек семян в % от полного количества [ГОСТ 12038-84]; степень впитывания (абсорбции) УВ - по Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология разности массы семени до и после впитывания; удельную поверхность семени - из дела площади поверхности (определяли микрометром с следующим расчетом по формулам сжатого эллипсоида - для вики, вытянутого эллипсоида - для райграса и сорго, прямоугольного параллелепипеда – для кукурузы Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология) к его массе; величину адсорбции ТД на семенах – при помощи сорбционного подхода из значений объема его монослоя и числа монослоев на поверхности семени; величины поглощения оболочкой семян - по разности объемов Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология набухшей и не набухшей в ТД оболочки с учетом его плотности; количество УВ, поступившее во внутренний объем семени - вычитанием из общей сорбционной емкости величин адсорбции и в оболочке. Содержание массовой толики Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология белков в семенах определяли по ГОСТ 10846-91; содержание жира - методом извлечения растворителем в аппарате Сокслета по ГОСТ 10857-64. Всего в опытах с семенами было исследовано 240 вариантов (5 видов растений, 6 УВ, 8 сроков контакта).

Лабораторный опыт по определению всхожести Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология кукурузы в критериях загрязнения ТД и МН проводили на почвах, обычных для районов насыщенной добычи и переработки нефти в РТ: выщелоченном черноземе, среднемощном, среднегумусном, тяжелосуглинистом, с высочайшей сорбционной емкостью (pHKCl Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология 5,7; Cорг по Тюрину 3,99%) и сероватой лесной, среднесуглинистая (рН 5,6; Cорг. 0,82%).

Вегетационные опыты проводили в течение 3-х лет (2007-2009 г.г.) в вегетационных сосудах с поддонами в специально оборудованной теплице на местности Казанского городского Эколого-биологического центра юннатов Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология в естественных критериях (температура, освещение) на выщелоченном черноземе. В связи с большей масштабностью загрязнения природной среды алифатическими УВ эти опыты были проведены с н-тридеканом, молекулярный вес которого более близок к среднему Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология значению молекулярно-массового рассредотачивания УВ дизельного горючего, а физические и токсикологические характеристики благоприятны для экспериментальных исследовательских работ. Изучали уровни загрязнения ТД 1% и 2%, характеризующие соответственно слабенькую и среднюю степень загрязнения Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология земли [Методические советы …1995]. При установлении причин и поиске критерий понижения фитотоксичности грязной УВ земли использовали всераспространенные дешевенькие природные материалы (5% от массы земли): низинный торф Владимирской области (pHKCl 3,2; Сорг. 36,1%; валовый фосфор 0,37%; Nобщ 2,7%) и цеолитсодержащую породу Татарско Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология-Шатрашанского месторождения РТ (ЦСП, клиноптилолит 12,0%, полевой шпат 2,0%, кварц 17,5%, смектит 20,3%, кальцит 18,1%, опал-кристобалит 25,8%). Не считая того, изучали эффекты азотного удобрения (аммиачной селитры) в дозах 0,3 и 0,6 г N/кг (рекомендованы как действенные по Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология результатам прошлых исследовательских работ) и 0,9 г N/кг, также синтезированный в нашем отделе низкостоимостный органоминеральный сорбент (ОМС) на базе ЦСП и катионного ПАВ (гексадецилтриметиламмония) [Бондырев, 2010] в дозе 0,5 масс.%. Для корректировки кислотности Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология земли использовали доломитовую муку Матюшинского месторождения РТ (< 0,25 мм), 3,0 г CaCO3/кг. Продолжительность опытов 62-69 дней. Всего в вегетационных опытах за три года было исследовано 54 варианта.

Агрохимические свойства земли и торфа определяли по стандартным методическим Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология указаниям [Ягодин, 1987, Воробьева, 2006]; надземную и корневую биомассу растений – методом взвешивания [Практикум…, 2001]; респираторную активность (базальное дыхание, Vbasal) по скорости продуцирования СО2 [Благодатская, Ананьева, 1996] на газовом хроматографе "Кристаллюкс-4000"; численность аэробных углеводородокисляющих микробов (УОМ) способом посева Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология на агаризованные селективные среды [Методы почвенной…, 1991]; содержание УВ в экстрактах (CCl4) земли - на газо-жидкостном хроматографе "Кристаллюкс-4000" с капиллярной колонкой и ПИД. Повторность опытов 3-х кратная. Результаты обрабатывали при помощи стандартного способа Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология дисперсионного анализа однофакторного комплекса [Доспехов, 1985]. Достоверность различий меж вариациями оценивали по величине НСР05 c внедрением пакета прикладных программ Statistica 6.0.


Главные причины и механизмы проявления фитотоксичности земли, грязной углеводородами, и условия ее понижения


1. Главные Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология причины, действующие на прорастание семян разных видов растений


Фитотоксичность гидрофобных загрязнителей значительно варьирует. В исследовательских работах, посвященных воздействию топливных УВ на всхожесть семян в почве, большей фитотоксичностью характеризуются моноароматические УВ Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология - вследствие большей летучести и растворимости в сопоставлении с менее ядовитыми не достаточно летучими алифатическими УВ [Henner, 1999]. При всем этом степень подавления прорастания семян определяется как эдафическим фактором: ухудшением водно-воздушных параметров почвенной Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология среды, изменяющим условия транспорта УВ к поверхности семян – так и конкретным воздействием УВ на семечки. В текущее время закономерности проявления первого фактора в значимой степени исследованы, но механизм прямого воздействия гидрофобных УВ, также Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология соотношение обоих причин в их воздействии на всхожесть остаются не выясненными. Есть только догадки, в большинстве сводящиеся к представлениям об адсорбционном перекрытии УВ поверхности семян [Duncan,2002]. В данной работе для выяснения Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология природы прямого токсического деяния УВ был использован подход, предусматривающий количественную оценку их сорбционного взаимодействия с семенами.

Всхожесть семян при прямом контакте растений с УВ

При прямом воздействии хоть какого УВ на семечки общей Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология тенденцией для всех растений было понижение всхожести по мере возрастания продолжительности контакта, Рис. 1. При всем этом степень ингибирования прорастания усиливалась с ростом гидрофобности и молекулярного веса УВ.




Рис. 1. Всхожесть семян при прямом контакте с Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология водянистыми УВ зависимо от их природы и продолжительности контакта. ^ В качестве примера приведены результаты для более (вика) и менее (кукуруза) устойчивых культур.


Так, более гидрофобные и высокомолекулярные ТД и Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология МН уже после 20 минут контакта стопроцентно подавляли всхожесть семян кукурузы и обоих видов сорго; всхожесть отмечали только у семян вики (82 и 80%) и райграса (2 и 17% соответственно). В водянистом бензоле и толуоле устойчивость семян к загрязнению росла Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология в ряду: кукуруза < райграс < сорго (оба вида) ~ вика, т.е. семечки вики и сорго были более устойчивы, а семечки кукурузы - более подвержены воздействию УВ (Рис. 1). Токсичность УВ росла в Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология ряду, общем для всех культур: бензол (водянистый) < бензол (пары) = толуол (пары) < толуол (водянистый) < МН ~ ТД. Приобретенные данные указывают на близость токсичности водянистых и парообразных моноароматических УВ, и как следует - на недопустимость недооценки экологической угрозы Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология для растений УВ из атмосферы, сравнимой с проливами водянистых УВ.

Для выявления роли сорбционного фактора в токсичности УВ для семян и устройств его деяния были определены величины сорбции УВ семенами. Результаты проявили Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология, что семечки всех культур сорбировали как водянистые УВ, так и их пары. С повышением продолжительности контакта сорбция росла, не достигая полного насыщения даже за 8 часов опыта. Сорбционное воздействие водянистой и паровой фаз УВ Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология на семечки было сравнимым, а в случае сорго суданского сорбция паров была даже выше (после 8 часов контакта - практически в 2 раза). По сорбционной активности семечки различных культур размещались в общий для Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология всех УВ растущий ряд: кукуруза < вика << сорго суданское ~ сорго сахарное << райграс. При всем этом чувствительность всех семян к природе токсиканта изменялась в течение сорбционного опыта: сначала процесса сорбции гидрофобные МН (Кow=3,87) и ТД Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология (Кow=7,2) были более активны, а при продолжительном контакте лучше сорбировались наименее гидрофобные, имеющие наименьший размер молекул, моноароматические бензол и толуол (Кow=2,12 и 2,74).

Такие закономерности указывали на важную роль в сорбции не Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология только лишь эффектов гидрофобности, да и диффузии УВ, возможно связанной с различиями в вещественном составе семян.

Мы попробовали сравнить величины сорбции УВ семенами с приобретенными нами данными по содержанию в их белков и жиров Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология, но общих для семян всех культур зависимостей выявить не удалось. В то же время, начиная с продолжительности контакта более 1 часа, была отмечена оборотная зависимость величин сорбции УВ семенами от их массы (Рис Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология. 2). Эти результаты вызваны проявлением 2-ух причин, действующих раздельно либо сразу – диффузии (абсорбции) и поверхностной сорбции на семенах (адсорбции). Для оценки их вкладов мы провели сопоставление величин сорбции с удельной Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология поверхностью семян (Рис. 3), рассчитанной на базе измерения их наружных характеристик. Сравнение показало, что определяющую роль в общей сорбции играет не адсорбция, а диффузия, т.е. процесс проникания УВ в оболочку и дальше - во внутренний Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология объем семени. Отличия от прямой зависимости указывали, что величину сорбции УВ определяют не только лишь удельная поверхность, да и определенные морфологические особенности семян.

Эти выводы были доказаны в процессе количественной оценки Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология локализации УВ в семенах и выяснения устройств сорбции. Для этого мы оценили вклады отдельных составляющих в общую сорбцию семенами на примере ТД. В рамках концепции, базирующейся на физических основах сорбционных процессов [Горбачук, 1996; Бреус, 2006; Fei Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология Lian, 2011], и с учетом морфологии семян нами были определены величины адсорбции ТД на семенах; абсорбции (поглощения) ТД оболочкой семян и количество ТД, поступившее во внутренний объем семени. В итоге показано Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология, что у всех культур после 8-часового контакта подавляющая часть (выше 90%) ТД сорбировалась во внутренней биомассе семян. Настолько глубочайшее сорбционное воздействие УВ на семечки, непременно, должно было вызвать изменение их всхожести.







Рис. 2. Зависимость Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология меж поглощением (сорбцией) ТД семенами и их массой при различной продолжительности контакта. В качестве примера приведены результаты для 5 времен контакта.

Рис. 3. Сопоставление поглощения (сорбции) ТД семенами изученных культур зависимо от их удельной поверхности Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология при различной продолжительности контакта с УВ. В качестве примера приведены результаты для 5 времен контакта.







Рис. 4. Связь меж величинами всхожести и сорбции семян вики и кукурузы зависимо от природы УВ и продолжительности Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология контакта. В качестве примера приведены результаты для более (вика) и менее (кукуруза) устойчивых культур.

Рис. 5. Количество УВ, поглощенного (сорбированного) изученными культурами при относительной всхожести их семян 25%.



Сравнение эффектов прорастания с величинами сорбции подтвердило, что Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология для всех культур токсичность УВ определялась количеством впитавшегося загрязнителя: чем больше УВ проникало в семя с ростом продолжительности контакта, тем ниже была всхожесть определенного растения (Рис 4). При переходе от 1-го вида к Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология другому на эту зависимость накладывалось воздействие морфологических особенностей семян. В ряде всевозможных случаев это привело к близкой всхожести семян различных культур, значительно отличающихся содержанием УВ. Так, более сорбционно-активные семечки райграса и Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология семечки сорбционно-инертной кукурузы (Рис. 5), значительно (в 25 раз) различающиеся по количеству впитавшегося водянистого бензола, имели схожую всхожесть (25%).Проведенное разделение общей сорбции на вклады позволило высказать ряд догадок о связи Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология интенсивности различных типов сорбционного связывания УВ с особенностями строения семян. Так, для поверхностной сорбции ведомую роль играют величина удельной поверхности и масса семени, также структурные особенности поверхности плодовой и семенной оболочки, наличие цветковых Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология чешуй. К примеру, из изученных видов более сорбционно активными были семечки райграса, имеющие самую большую удельную поверхность, меньшую массу, также цветковые чешуи, увеличивающие сорбцию. Степень связывания УВ в семенной оболочке, сначала Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология, находится в зависимости от ее строения и толщины: так, для обоих видов сорго, имеющих ее самую большую толщину, отмечена завышенная сорбция ТД оболочкой. Сорбция УВ в биомассе семени почти во всем определяется Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология ее плотностью, зависящей от содержания питательных веществ и массы семени: наибольшее содержание гидрофобных липидов в семенах сорго коррелирует с количеством впитавшегося загрязнителя. С этих позиций объясняются и различия в сорбции ТД семенами 2-ух видов Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология сорго. Так, для сорго суданского свойственны большая интенсивность адсорбции ТД (вследствие большей удельной поверхности семян) и сорбции в их биомассе (при более высочайшем содержании в ней липидов и белков), тогда Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология как более толстые семенные покровы сорго сладкого задерживают поллютант в оболочке. В случае всех изученных культур основная толика удержанных УВ скапливается в биомассе семян (от 94 до 99%), а рассредотачивание оставшихся УВ меж поверхностью (адсорбция) и оболочкой Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология находится в зависимости от особенностей их строения. Так, большая, в сопоставлении с другими культурами, толика ТД в оболочке семени кукурузы, может быть, связана с ее многослойностью, а меньшая - в Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология семенной оболочке обоих видов сорго - с содержанием крахмальных гранул в мезокарпии.

В свою очередь при анализе зависимостей меж сорбцией УВ семенами и их всхожестью при прямом контакте следует учесть, вместе с факторами Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология, определяющими сорбционную активность покровов и биомассы, воздействие других черт семени – а именно, степень развития эмбриона и его размещение. Так, менее развитый эмбрион вики был более устойчив к проникновению ТД в семя, а высокоразвитый Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология эмбрион кукурузы, занимающий больше половины объема семени, испытывал более сильное воздействие ТД, невзирая на малозначительную величину сорбции. Особенное значение для всхожести имеет также степень гидрофобизации поверхности семени, препятствующая поступлению в него Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология воды. Можно представить, что одной из обстоятельств значительно большей - в сопоставлении с семенами мятликовых культур - стойкости семян вики является наличие конкретно под кутикулой (перед палисадными клеточками) слоя слизи, способной снижать гидрофобность поверхности, вызванную адсорбцией УВ Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология.

Вместе с отмеченными выше ярко выраженными закономерностями, в ряде всевозможных случаев нами выявлены отличия от приобретенных зависимостей сорбционного связывания УВ семенами. Отсутствие общих для изученных культур закономерностей связано с очевидной Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология дефицитностью литературных данных об анатомо-морфологических и физиологических особенностях семян. Развитие исследовательских работ в этой области позволит углубить осознание взаимосвязей меж сорбционным воздействием загрязнителя на семечки, с одной стороны, и их строением Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология и физиологией, с другой.

Сопоставление всхожести растений при прямом контакте с УВ и в критериях загрязнения земли

Сопоставление результатов по фитотоксичности УВ при прямом контакте с экспериментальными данными по всхожести в грязной почве - где воздействие Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология УВ на прорастание в главном реализуется опосредованно - выявило ряд принципных различий как для УВ разной природы, так и для изученных растений. Если при прямом воздействии рост молекулярной массы/гидрофобности УВ Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология был нехорошим фактором для всхожести (более ядовитыми были МН и ТД), то в почвенных критериях ТД был намного наименее токсичен, чем МН. 2-ое отличие состояло в низкой (в сопоставлении с изученными растениями) стойкости Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология кукурузы при прямом контакте с УВ и высочайшей – в почве.

Одна из основных обстоятельств этих различий заключается в принципиальной роли причин летучести и растворимости УВ в почвенной среде. Воздействие УВ Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология на семечки в почве реализуется, в главном, за счет переноса паров загрязнителя и его аква раствора; этим обоснована наименьшая токсичность ТД как менее летучего и менее растворимого из изученных УВ. С учетом преимущественного Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология воздействия паров УВ в почве находит разъяснение и высочайшая всхожесть семян кукурузы. В нашем опыте показано, что в отличие от других культур, сорбция семенами кукурузы паров УВ была в 2,5-3 раза ниже, чем водянистых Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология УВ. Вопрос о том, как это обосновано анатомо-морфологическими и физиологическими особенностями семян, просит предстоящего исследования. 2-ая причина различий во воздействии УВ на всхожесть при прямом контакте и в почвенных Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология критериях связана с сорбционной активностью самой земли. Так, при сопоставлении прорастания кукурузы в грязных ТД выщелоченном черноземе (Сорг. 3,99%) и сероватой лесной почве (Сорг. 0,82%) мы выявили более сильное подавление всхожести в последнем случае Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология, т.е. в почве с более низким содержанием органического вещества (основного сорбента ТД): в черноземе зависимо от уровня загрязнения всхожесть составляла 20-93%, а в сероватой лесной почве 4-84%.

Таким макаром, токсическое действие УВ на семечки многопланово Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология и зависит как от природы загрязнителя и критерий контакта, так и от морфологических и анатомических особенностей семян.



^ 2. Рост и скопление биомассы растениями кукурузы и состояние микробоценоза в критериях загрязнения земли Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология тридеканом


Уровень загрязнения не только лишь является одним из важных причин, влияющих на токсичность грязной земли для взрослых растений, да и определяет степень проявления многих других причин. Его действие было оценено нами в Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология вегетационных опытах в течение 3-х лет. Результаты представлены в Таблице 1 в виде соотношения значений каждого показателя в почве без загрязнения и с ТД.


Таблица 1. Воздействие загрязнения земли тридеканом на биометрические свойства растений кукурузы Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология и характеристики состояния почвенного микробоценоза в 3-х летних вегетационных опытах

^ ФАКТОР: Уровень загрязнения земли /

Показатель в опыте

2007 г.1 (26,8ºС)

2008 г.

(25,9ºС)

2009 г.

(24,4ºС)

1% ТД

1% ТД

2% ТД

1% ТД

2% ТД

Высота растений*

1,9

1,8

2,1

2,4

2,2

Биомасса надземная*

8,1

4,7

8,2

6,5

7,0

Биомасса корневая*

4,7

2,1

2,6

1,2

1,3

Соотношение масс

Надземная/Корешки**

2,1/1,2

0,7/0,3

0,7/0,2

1,6/0,3

1,6/0,3

Vbasal в незасеянной Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология почве***

1,13

1,4

0,7

0,7

0,7

Vbasal под кукурузой***

1,2

0,9

0,9

0,5

0,6

УОМ в незасеянной почве ***

51,1

6,3

2,7

2,3

19,3

УОМ под кукурузой***

2,1

5,0

4,6

5,9

12,9

Степень биодеградации ТД

в незасеянной почве, %

95,2

89,3

83,6

81,0

69,0

Степень биодеградации ТД

в почве под кукурузой, %

92,9

86,4

79,3

71,6

62,5

1 В скобках приведены наибольшие температуры, усредненные для периода Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология июль-август

* Эффект загрязнения как отношение показателя в вариантах «без ТД / загрязнение ТД»

** Соотношение биомасс в незагрязненной / в грязной почве

*** Эффект загрязнения как отношение показателя в вариантах «загрязнение ТД / без ТД»


Из анализа данных Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология следует, что загрязнение выщелоченного чернозема ТД было ядовитым и для взрослых растений кукурузы, при этом существенное воздействие оказывали погодные условия. В сезоне 2007 г. - самом теплом по температурному фону, с наибольшим Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология числом горячих дней, условия для роста и скопления биомассы были более подходящими, но эффект загрязнения для надземной и корневой биомассы - более весомым (вследствие ухудшения водно-воздушного режима и режима минерального питания) (Табл Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология. 1). Во все годы ингибирование скопления надземной биомассы, вызванное ТД, в целом было выражено посильнее, чем линейного роста и биомассы корней. Дозозависимый нрав воздействия ТД на биометрические характеристики был неуравновешенным: токсический эффект концентрации Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология ТД 1% был значимым во все годы исследовательских работ, но предстоящее повышение уровня загрязнения до 2% не всегда вызывало его усиление.

Активность микробоценоза грязной земли была более чувствительной (уменьшалась посильнее) к понижению температуры, чем Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология незагрязненной, (Табл. 1). При увеличении дозы ТД величина эффекта загрязнения для Vbasal в целом (не считая 2008 г.) не изменялась, вне зависимости от наличия растений. Но их присутствие в почве оказывало в целом Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология в 3-х летних опытах ингибирующее воздействие на абсолютные величины Vbasal, в особенности при 1% ТД.

Одной из очевидных обстоятельств выявленных тенденций является конкурентность почвенных микробов и растений за биогенные элементы. В грязной почве преимущественное Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология развитие получают УОМ, для питания которых нужно наличие УВ и частей питания, сначала азота. Если на внедрение УВ растения не претендуют, то за азот меж ними и УОМ наблюдается острая конкурентность, вызывающая Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология обоюдное ухудшение режима питания. Разумеется, этот фактор является одним из главных, регулирующих фитотоксичность земли, потому он просит количественной оценки, результаты которой дискуссируются дальше.

Воздействие погодных критерий было в особенности выражено для процессов деструкции ТД Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология. При обоих уровнях загрязнения они более активно протекали в самый теплый сезон и слабели по мере понижения температурного фона в последовательности: 2007 > 2008 > 2009 гг. При уровне начального загрязнения 2% ТД, степень биодеградации в конце опытов Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология была ниже, чем при 1%. В целом результаты свидетельствовали о высочайшем потенциале самоочищения выщелоченного чернозема: к окончанию всех опытов продолжительностью 62-69 суток в почве оставалось от 5 до 37% начального ТД (Табл. 1).


^ 3. Главные причины Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология понижения фитотоксичности земли, грязной УВ


Кислотность почвенной среды. Количественная оценка эффекта кислотности на токсичность ТД для растений кукурузы и почвенных микробов была проведена методом сопоставления результатов вегетационного опыта с кукурузой на за Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология ранее произвесткованной почве с опытом на той же, но кислой почве, ранее проведенным по схожей схеме [Денисова, Халилова, 2007]. Приобретенные данные указывали на интенсификацию процессов разложения ТД (существенное увеличение численности УОМ, рост степени биодеградации) при Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология уменьшении почвенной кислотности с рН 5,5 до рН 7,0. Понижение токсичности грязной земли в свою очередь отразилось на биометрических свойствах кукурузы: при нейтрализации среды высота растений возросла в 1,9, а прирост надземной биомассы - в 8,1 раза Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология. С учетом этих результатов все вегетационные опыты были проведены нами в критериях нейтральной реакции почвенной среды.

Режим азотного питания земли. Невзирая на бесспорную значимость обеспечения растений и почвенных микробов минеральным Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология азотом в критериях почвенного загрязнения, вопрос о нраве и механизмах его воздействия на фитотоксичность грязных УВ почв не имеет конкретного ответа. С целью выявления роли азотного режима в понижении фитотоксичности грязной земли были Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология проведены вегетационные опыты, включающие варианты с внедрением различных доз аммиачной селитры (0,3 г N/кг; 0,6 г N/кг и 0,9 г N/кг).

Результаты проявили, что чувствительность почвенного микробоценоза к внесению азота почти во всем Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология зависела от наличия растений. Внесение хоть какой дозы азота в грязную почву под кукурузой стимулировало почвенное дыхание и рост численности УОМ, значительно больший в сопоставлении с незасеянной почвой (6-29 раза) (Табл 2). В Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология конечном итоге при обоих уровнях загрязнения добавление азота вызвало увеличение степени биодеградации ТД как в незасеянной почве, так и под растениями. Под кукурузой степень биодеградации была достоверно ниже, что совершенно точно Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология указывало на конкурентнсть растений и УОМ за биогенный азот. При внедрении аммиачной селитры недостаток питания устранялся, и характеристики степени биодеградации в засеянной и незасеянной почве выравнивались. Лучший питательный режим устанавливался при добавлении в Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология почву 0,6 г N/кг, что и отразилось на повышении уровня деградации ТД на 13-23% при 5,6-9,9 кратном понижении его содержания в почве относительно вариантов без внесения азота. Увеличение количества введенного азота до Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология 0,9 г N/кг было чрезмерным, так как не увеличивало степень биодеградации ТД.


Таблица 2. Воздействие уровня азотного питания на токсичность тридекана для растений и почвенных микробов в двухгодовых вегетационных опытах.

^ ФАКТОР: Уровень азотного Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология питания/ Уровень загрязнения земли/ Показатель в опыте

N/кг земли

0,3 г

0,6 г

0,6 г

0,9 г

0,6 г

0,9 г

1% ТД

2% ТД

2007 г.

2008 г.

Высота растений*

1,5

2,0

2,2

2,2

2,2

2,3

Биомасса надземная*

3,4

7,9

7,8

8,3

8,9

9,3

Биомасса корневая*

3,0

3,7

2,7

2,5

3,1

2,4

Соотношение биомасс Надземная/Корешки**

1,2/1,4

1,2/2,5

0,3/0,9

0,3/1,0

0,2//0,7

0,2/0,9

Vbasal *

1,2

1,4

1,1

1,6

1,2

1,6

УОМ *

8,8

6,1

8,8

13,3

29,3

24,7

Степень биодеградации ТД, %***

92,9/95,2

92,9/99,2

86,4/97,6

86,4/95,6

79,3/97,9

79,3/96,6

* Соотношение значений показателя в почве с кукурузой с Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология добавлением / без прибавления минерального азота (аммиачной селитры)

** В почве с кукурузой без прибавления/с добавлением минерального азота

*** В почве под кукурузой без прибавления / с добавлением минерального азота


Следствием этих эффектов были закономерности Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология воздействия азотного режима на биометрические характеристики растений (Табл. 2). Если добавление 0,3-0,6 г N/кг усилило линейный рост кукурузы, то в интервале 0,6-0,9 г N/кг дозозависимый нрав его воздействия не проявился и не было отмечено прироста Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология надземной биомассы кукурузы. Совокупа данных подтверждает выбор дозы 0,6 г N/кг в качестве хорошей. После ее введения в чернозем, грязный 1 и 2% ТД, продуктивность кукурузы, соответствующая для незагрязненной земли, стопроцентно восстановилась, а Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология в 2008 г. была не ниже (при 1% ТД), чем без загрязнения при том же уровне азотного питания. Как и для надземной биомассы, на фоне 0,6 и 0,9 г N/кг фитотоксическое действие ТД на биомассу Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология корней отсутствовало, и происходило полное восстановление ее величины.

Роль мелиоративного и сорбционного фактора в понижении фитотоксичности земли. Понижение токсичности грязных УВ почв методом стимуляции УОМ за счет введения в почву природных Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология материалов минерального и растительного происхождения рассматривают в качестве действенного и экономного способа [White, 2003; Kriipsalu, 2007; Kaimi, 2007; Lee, 2008]. Но воздействие таких биостимуляторов на фитотоксичность не много изучено, а имеющиеся результаты противоречивы. Считается, что в базе их Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология деяния лежит эффект мелиорации, в большей степени улучшение водно-воздушных параметров земли, что в особенности принципиально в случае гидрофобных нефтяных и топливных УВ. Но очевидно недостаточно внимания обращается на роль сорбционного фактора Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология в процессах их взаимодействия с компонентами грязной почвенной среды. Действие этих 2-ух причин тесновато переплетается, так как природные материалы нередко владеют сразу и мелиоративными качествами, и способностью к сорбционным Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология взаимодействиям.

В вегетационном опыте нами был количественно оценен эффект прибавления низинного торфа на токсичность ТД для растений кукурузы и почвенных микробов, в том числе - в сопоставлении с эффектом местной цеолитсодержащей породы (ЦСП Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология), сильное активирующее действие которой на почвенный микробоценоз было установлено в ранее проведенном на том же выщелоченном черноземе опыте [Денисова, Халилова, 2011].

В присутствии ЦСП, невзирая на увеличение респираторной активности земли (в том числе Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология грязной), биодеградация ТД несколько замедлялась, (Табл 3). Напротив, при добавлении торфа не отмечали значимого роста величин Vbasal как незагрязненной, так и грязной земли, но следили существенное усиление биодеградации, в особенности под кукурузой: при 1% ТД в Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология начальной почве – на 32%, при 2% – на 28%. К концу опытов с 1% ТД его остаточное содержание под кукурузой при добавлении торфа составляло 0,05 масс.% - практически на порядок ниже, чем в почве с ЦСП (0,41 масс%), содержавшей достаточные для Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология поддержания активной деятельности УОМ количества ТД. Результатом более насыщенной биодеградации ТД на фоне торфа была большая, в сопоставлении с ЦСП, степень понижения фитотоксичности грязной земли (прирост надземной массы кукурузы от торфа Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология 1,5 раза при его понижении на 6% от ЦСП) (Табл. 3).


Таблица 3. Сопоставление воздействия низинного торфа и ЦСП на токсичность тридекана для растений и почвенных микробов

^ ФАКТОР:

Почвенный сорбент-мелиорант/

Уровень загрязнения / Показатель в опыте

Торф низинный

ЦСП Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология

0

1% ТД

2% ТД

0

1% ТД

Высота растений*

1,16

1,35

1,07

0,98

1,12

Биомасса надземная*

1,5

1,4

1,5

0,9

0,9

Биомасса корневая*

1,4

0,8

1,2

-

-

Соотношение масс

Надземная/Корешки**

1,6/1,6

0,3/0,5

0,3/0,4

-

-

Vbasal под кукурузой

0,9

0,9

1,3

2,9

1,2

УОМ под кукурузой

0,9

1,2

1,2

0,7

0,6

Степень биодеградации ТД, %***




71,6/ 94,6

62,5/ 80,0




65,9/ 59,2

* Соотношение значений показателя в почве с добавлением сорбента/без сорбента

** Соотношение значений показателя Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология в почве без / с добавлением сорбента

*** В почве под кукурузой без сорбента / с добавлением сорбента


Для выявления обстоятельств различного воздействия ЦСП и торфа на биодеградацию ТД подверглись рассмотрению их составы, механические и физико Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология-химические характеристики. На наш взор, основная причина замедления биодеградации ТД под воздействием ЦСП – невзирая на ее отличные мелиоративные характеристики - высочайшая микропористость ее первичной структуры: попадающие вовнутрь микропор УВ становятся труднодоступными для УОМ. Торф, благодаря Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология различному компонентному и хим составу, является сразу мелиорантом, органическим удобрением, также содержит биогенные элементы, сначала азот [Авдонин, 1982], который также заносит вклад в эффект торфа в отношении усиления биодеградации нефтяных и топливных УВ.

Для Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология выявления обстоятельств различного воздействия ЦСП и торфа на биодеградацию ТД были исследованы их составы и физико-химические характеристики. Изготовлено предположение о том, что основной предпосылкой выявленных различий, вместе с Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология отличиями в мелиоративных и питательных свойствах, являются сорбционные особенности этих почвенных добавок. Анализ сорбционных емкостей ЦСП и низинного торфа в отношении УВ в широком интервале влажности среды показал, что в сухих средах активность ЦСП Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология в 2,3 раза выше, чем торфа, но с ростом увлажнения соотношение их активностей меняется в пользу торфа, а в критериях полной гидратации торф сорбирует в 4,7 раза больше УВ по сопоставлению с ЦСП Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология. Роль сорбционной активности природных материалов как фактора усиления биодеградации УВ была доказана в опытах по введению в землянную среду еще больше активных, чем торф, сорбентов. Результаты этих исследовательских работ дискуссируются нами дальше.


Эффект Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология совокупного воздействия причин на фитотоксичность земли. Для количественной оценки эффектов совокупного воздействия причин (мелиоративного, питательного и сорбционного) на фитотоксичность выщелоченного чернозема, грязного 1 и 2 % ТД, нами был проведен вегетационный опыт с Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология внесением в почву консистенций торфа, аммиачной селитры (0,6 г N/кг) и ЦСП.

В отсутствии растений введение в грязную почву 2-ух композиций («торф+аммиачная селитра» и «торф+аммиачная селитра+ЦСП» с хорошей дозой 0,6 N Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология г/кг) в основном, чем при внедрении только торфа, содействовало росту численности УОМ: при начальном 1%ТД - в 1,4 и 1,8 раза, при 2% ТД - в 2,1 и 1,5 раза, также понижению содержания ТД в почве.

Наличие растений Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология не изменило установленного в опытах с незасеянной почвой соотношения в эффективности внесенных материалов. Как и раньше более активными для биостимуляции были композиционные материалы. Добавление композиции торф+N в грязную почву усилило ее Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология респираторную активность в 2 (при 1 и 2% ТД) раза, численность УОМ - в 2 (при 1% ТД) раза, а содержание остаточного ТД в почве к концу опыта снизилось до 0,033 (при начальном 1% ТД) и 0,026 (при 2% ТД) г Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология/100г земли. Действенным было и воздействие композиции торф+N+ЦСП, вызвавшей усиление почвенного дыхания в 1,5 (при 1% ТД) раза, численность УОМ - в 1,8 (при 1% ТД) раза, и еще большее понижение содержания остаточного ТД – до Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология 0,007 (при 1% ТД) и 0,014 (при 2% ТД) г/100г земли. Степень биодеградации ТД к концу опыта в вариантах с композицией торф+азот составила 96,7-98,7%, а в варианте торф+азот+ЦСП - 99,3% от начального содержания ТД.

Таким макаром Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология, введение композиций на базе торфа и азотного удобрения в большей степени содействовало понижению токсичности грязного ТД выщелоченного чернозема. Следствием этого явилось усиление роста и скопления биомассы растениями. Совместное внедрение торфа и аммиачной селитры Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология имело синергетическое действие, выразившееся в 2-3-х кратном (при 2% и 1% ТД) усилении линейного роста (на грязной почве он не только лишь восстанавливался, да и был выше, чем в незагрязненном контроле) и резком увеличении биомассы Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология кукурузы: при 1% ТД в 12, а при 2% ТД - в 15 раз. Введение ЦСП в смесь торфа и азотного удобрения снижало эти эффекты: на почве с начальным 1% ТД биомасса кукурузы в варианте с Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология ЦСП была в 10, а с 2% ТД - в 6 раз выше. В сопоставлении с надземной биомассой воздействие обеих композиций на биомассу корней был несколько наименьшим, соотношение надземной и корневой биомасс растений повышалось, что Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология также свидетельствовало о понижения фитотоксичности грязной земли.

Данные проведенных нами опытов указывали на в целом близкий нрав воздействия изученных причин на высоту и надземную биомассу кукурузы к моменту уборки зеленоватой массы. Это позволило рассматривать Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология зафиксированные нами конфигурации линейного роста растений в процессе ее вегетации как отражение проявления фитотоксичности грязной земли (Рис. 6).


^ Контрольная почва

Торф + Азот

Торф + Азот + ЦСП

а



б



в



Рис. 6. Совместное воздействие сорбционного, мелиоративного причин и уровня минерального питания на Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология проявление фитотоксичности грязной земли в течение вегетации кукурузы. Варианты опыта: ○ Незагрязненная почва, ∆ Почва с ТД 1%,□ Почва с ТД 2%.


Анализ зависимостей указывает, что величина эффекта загрязнения, количественно оцениваемого по соотношению Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология высот растений в незагрязненной и грязной почве, не была неизменной в процессе развития растений, также зависела от наличия и вида внесенных материалов. В их отсутствии уровень фитотоксичности контрольной земли в течение первого Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология месяца вегетации равномерно рос, а в течение последующих 40 дней только несколько увеличивался (Рис. 6 a). Такая же картина была свойственна для растений в почве с добавлением только торфа либо аммиачной селитры. Принципно другие эффекты Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология отмечали в вариантах с обеими композициями, где токсичность земли для растений устранялась уже на исходном шаге вегетации (Рис. 6 б, в). Но если в случае внесения торфа вместе с азотом она фактически не проявлялась до Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология конца опыта (Рис. 6 б), то при добавлении торфа с азотом и ЦСП (Рис. 6 в) таковой эффект следили только при начальном загрязнении 1% ТД, а в почве с 2% ТД маленькая токсичность Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология сохранялась до окончания опыта.

Оптимизация сорбционных параметров почвенной среды с целью понижения токсичности грязного выщелоченного чернозема. В базе установленных нами различий в сорбционных емкостях ЦСП и торфа по отношению к УВ в средах Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология разной влажности лежат разные механизмы сорбции, обусловленные, в свою очередь, различным составом этих сорбентов. Сорбция УВ на ЦСП, глинистые минералы которой владеют большой удельной поверхностью (адсорбция), протекает более активно, чем на торфе Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология, но из-за конкуренции с молекулами воды во увлажненной среде ЦСП малоактивна. С другой стороны, во мокроватых средах в процессе сорбции (абсорбция) бесспорное преимущество имеет гидрофобный торф, владеющий развитой органической фазой [Breus, 2008; Денисова Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология, 2009].

С целью объединения положительных эффектов устройств сорбции, характерных ЦСП и торфу, также в связи с тем, что сорбционный фактор описывается количественно и таким макаром позволяет преднамеренно регулировать процесс понижения фитотоксичности грязной УВ Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология земли, мы включили в предстоящее исследование низкостоимостные органоминеральные сорбенты (ОМС) на базе ЦСП. Наличие у ОМС сразу минеральной части и органической фазы (дополнительным преимуществом является возможность варьирования их соотношения, а означает и сорбционной Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология емкости) обусловливает их огромную активность, чем торфа и ЦСП, в отношении гидрофобных загрязнителей при хоть какой влажности.

Проведенное ранее сопоставление сорбционных емкостей (были измерены изотермы сорбции) низинного торфа, ЦСП Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология и ОМС, приобретенного на базе ЦСП и органического модификатора - катионного ПАВ - гексадецилтриметиламмоний бромида (ГДТМА), в отношении ряда алифатических и моноароматических УВ, показало его существенное преимущество в гидратированной среде [Савин, 2012]. Беря во внимание эффекты значимого Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология понижения фитотоксичности УВ в почве, при внесении торфа и азотного удобрением, мы представили, что на их фоне положительное воздействие ОМС на биодеградацию УВ будет проявляться более ясно. Потому нами был Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология проведен лабораторный опыт, включающий сопоставление эффектов 2-ух композиций: «торф+аммиачная селитра+ОМС» и «торф+аммиачная селитра+ЦСП» в выщелоченном черноземе, грязном 1 и 2% ТД. Низинный торф и ЦСП использовали в дозе 5 масс.%, аммиачную селитру – в хорошей Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология дозе 0,6 г N/ кг. При выборе дозы ОМС исходили из приобретенных на базе изотерм сорбции данных по сорбционной активности материалов во увлажненной среде, растущей в ряду: ЦСП (2,6 мкл/г) < низинный торф (12,1 мкл Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология/г) < ОМС (48 мкл/г). Беря во внимание, что ОМС сорбирует практически в 20 раз большее количество УВ, чем ЦСП, в опыте его использовали в количестве 0,5 масс.% - на порядок наименьшем, чем в Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология случае торфа и ЦСП. Приобретенные результаты были сопоставлены с эффективностью варианта «торф+аммиачная селитра», другими словами без дополнительного сорбента.

Экспериментальные данные проявили, что к концу опыта в почве с начальным 1% ТД степень Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология его биодеградации в варианте «торф+N+ЦСП» была значительно меньше (84%), чем при использовании композиции «торф+N+ОМС», а в случае 2% ТД: 77% и 95% соответственно. В сопоставлении с немодифицированной ЦСП внедрение ОМС в консистенции с Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология торфом и азотным удобрением понизило содержание остаточного ТД в первом случае в 5,1 раз, во 2-м – 4,4 раза. Сравнение результатов всех проведенных нами опытов указывает, что из изученных материалов и их композиций одновременное Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология внесение в грязную почву торфа, минерального азотного удобрения и высокоактивного ОМС в большей степени содействовало биостимуляции разложения ТД. При оценке приобретенных эффектов нужно учесть, что ОМС был добавлен в почву в количестве, на Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология порядок наименьшем, чем ЦСП и торф. По этим результатам получен патент на изобретение «Состав для чистки почв, грязных нефтью и нефтепродуктами» и подана Интернациональная заявка по системе PCT.


^ Главные ВЫВОДЫ

1. В критериях прямого контакта Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология токсичность УВ для семян обоснована приемущественно их сорбционными взаимодействиями и растет в ряду: водянистый бензол < парообразный бензол = парообразный толуол < водянистый толуол < МН ~ ТД. Значимым фактором, определяющим сорбцию, является гидрофобность УВ, связанная с Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология их молекулярной массой и плохо влияющая на всхожесть. На фитотоксичность УВ существенно оказывает влияние также их фазовое состояние: к водянистым УВ более устойчивы семечки вики, менее – кукурузы, а при контакте с Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология парами самую большую всхожесть имеет кукуруза.

2. Сорбционная активность семян в отношении всех изученных УВ увеличивается в ряду: кукуруза < вика << сорго суданское ~ сорго сахарное <<< райграс. Оборотная связь сорбции загрязнителя семенами с их массой Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология обоснована значимым вкладом удельной поверхности семян в процессы адсорбции и абсорбции (поглощения) УВ. У всех изученных культур основная часть (94-99%) ТД абсорбируется внутренней биомассой семян.

3. В отличие от прямого контакта с УВ Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология, в почвенной среде воздействие УВ на семечки реализуется в главном в паровой фазе; этим разъясняется высочайшая всхожесть кукурузы в грязной ТД почве. Определяющими факторами в почве, не считая гидрофобности, являются степень летучести Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология и растворимости УВ: наименее летучий и растворимый ТД значительно наименее токсичен, чем МН.

4. Более массивным катализатором почвенного дыхания, роста численности УОМ, биодеградации ТД, роста и скопления биомассы взрослыми растениями кукурузы является улучшение Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология азотного режима грязной земли. Лучшая доза аммиачной селитры (0,6 г N/кг) вызывает 6-10-кратное понижение содержания ТД под кукурузой и при 8-9-кратном приросте биомассы вполне избавляет фитотоксичность. Сорбционные характеристики торфа, вместе с Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология мелиоративными и питательными, являются принципиальным фактором усиления биодеградации ТД (на 28-32%) и понижения его токсичности для растений (прирост биомассы 1,5 раза). Устранение почвенной кислотности также резко понижает степень фитотоксичности земли (8-кратный прирост биомассы).

5. Совокупное внедрение Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология сорбционного, питательного и мелиоративного причин имеет синэргическое действие в отношении усиления биодеградации ТД и понижения токсичности земли для растений и почвенных микробов. Совместная оптимизация этих причин при использовании композиций «торф+N+ЦСП Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология», и в особенности «торф+N» восстанавливает продуктивность биомассы кукурузы до уровня незагрязненной земли.

6. Количественная регуляция сорбционного фактора методом использования ОМС на базе ЦСП с разной толикой органической составляющие (катионного ПАВ) позволяет преднамеренно Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология управлять процессом понижения фитотоксичности грязной УВ земли.


^ Главные РАБОТЫ, Размещенные ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ


  1. Денисова А.П. Био активность земли, грязной углеводородами /А.П. Денисова, А.Ф. Хайруллина (Халилова), Н.С. Архипова, И Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология.П. Бреус // Технологии нефти и газа. – 2007. - №4. – С. 25-32 (список ВАК), (0,5 п.л., создателя – 0,3).

  2. Халилова А.Ф. Воздействие азотного питания на вегетацию кукурузы на грязном алифатическим углеводородом выщелоченном черноземе/ А.Ф. Халилова, А.П. Денисова, И Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология.П. Бреус //Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2009. – Т. 151, кн. 3. – С. 104–117 (список ВАК), (0,87 п.л., создателя – 0,65).

  3. Denisova, A. Effects of zeolite-containing material and ammonium nitrate on biodegradation of n Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология-tridecane in heavy clay-loam leached chernozem with high organic matter content / A. Denisova, A. Halilova, V. Breus, and I. Breus. // Soil & Sediment contamination – 2011. – V. 20 – 824-840 (список ВАК), (1,0 п.л., создателя – 0,6).

  4. Поташев, К.А Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология. Анализ применимости модели Моно к описанию биодеградации н-тридекана в почве на базе экспериментальных данных / К.А. Поташев, П.В. Малов, И.П. Бреус, А.Ф. Халилова // Известия высших учебных заведений Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. – № 4 (164). – 2011. – С. 76-80 (список ВАК), (0,3 п.л., создателя - 0,2).

  5. Халилова А.Ф. Устойчивость растений к углеводородному загрязнению на стадии прорастания / А.Ф. Халилова // Трудности агрохимии и экологии – 2012. - №2 – С. 47-58 (список ВАК Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология), (0,75 п.л., создателя -0,75).

  6. Халилова, А.Ф. Биодоступность нефтяных и топливных углеводородов в почве и воздействие на нее сорбционных процессов // Всероссийский журнальчик научных публикаций – 2011. - №6 – С 14-16 (0,18 п.л., создателя – 0,18).

  7. Denisova, A. The Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология influence of nitrogen fertilizer and zeolite-containing material on microbial activity of hydrocarbon contaminated leached chernozem / A. Denisova, A. Hairullina, I. Breus, N. Archipova, V. Breus, N. Antsyshkina // ConSoil 2008: Proceed. of 10th Internat Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология. FZK/TNO Conf. on Contaminated Soil. Milano, Italy, 3-6 June, 2008. - 6 pp (0,06 п.л., создателя – 0,02).

  8. Денисова (Кривошеева), А.П. Исследование воздействия удобрений, мелиорантов и устойчивых растений на биодеградацию экзогенных углеводородов в почве / А Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология.П. Денисова (Кривошеева), А.Ф. Хайруллина (Халилова), Н.С. Архипова, И.П. Бреус // Современные трудности загрязнения почв: Cб. материалов II Междунар. науч. конф. – М.: МГУ, 2007. - С. 271-275 (0,31 п.л., создателя - 0,17).

  9. Денисова, А.П. Воздействие Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология углеводородного загрязнения на биологическую активность чернозема выщелоченного / А.П. Денисова, А.Ф. Хайруллина (Халилова), Н.С. Архипова, И.П. Бреус // Экология биосистем: трудности исследования, индикации и прогнозирования: Cб. материалов Междунар. научно Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология-практич. конф. Часть 1. – Астрахань: АГУ, 2007. – C. 117-118 (0,13 п.л., создателя – 0,07)

  10. Халилова, А.Ф. Чувствительность всхожести семян культурных растений к хим природе углеводородного загрязнения и его продолжительности / А.Ф. Халилова, Н.С. Архипова, М Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология. А. Васильева // «Биология – наука XXI века»: Cб. материалов 13-ой Междунар. Пущинской школы-конференции юных ученых. – Пущино, 2009. – С. 250-251 (0,13 п.л., создателя – 0,10).

  11. Денисова, А.П. Оценка причин, влияющих на фитотоксичность грязной тридеканом земли, и возможность ее понижения Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология / А.П. Денисова, А.Ф. Халилова, Н.С. Архипова, И.П. Бреус // Межвузовский сборник научных трудов «Экология Рф: на пути к инновациям» Выпуск 1. – Астрахань: АГУ, 2009. – С.4-8 (0,31 п.л., создателя Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология – 0,20).

  12. Халилова, А.Ф. Воздействие начальной влажности земли на степень биодеградации углеводородного поллютанта / А.Ф. Халилова // «Биология – наука XXI века»: Cб. материалов 14-ой Междунар. Пущинской школы-конференции юных ученых. Том 2. - Пущино, 2010. – С. 91 (0,06 п.л Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология., создателя – 0,06).

  13. Denisova, A. Phytotoxicity of hydrocarbon-contaminated leached chernozem for maize plants / A. Denisova, A. Halilova, S. Nekljudov, N. Sharonova, N. Antsyshkina, N.S. Archipova // ConSoil-2010: Proceed. of 11th Internat. FZK Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология/TNO Conf. on Contaminated Soil – Salzburg, Austria, 22-24 September, 2010. – pp (0,19 п.л., создателя – 0,09)

  14. Potasev, K. The mathematical model of immobilization of fuel hydrocarbons in soils under the influence of biological and sorption factors / K. Potasev, P Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология. Malov, A. Halilova // ConSoil-2010: Proceed. of 11th Internat. FZK/TNO Conf. on Contaminated Soil – Salzburg, Austria, 22-24 September, 2010. - 171 pp (0,19 п.л., создателя – 0,10).

  15. Халилова А.Ф. Усиление самоочищающей возможности грязных углеводородами почв  путем внесения Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология возможных биостимуляторов / А.Ф. Халилова // Материалы Междунар. научной конференции «Ресурсный потенциал почв - база продовольственной и экологической безопасности России» - Санкт-Петербург, 2011 - С. 247 (0,06 п.л., создателя – 0,06).

  16. Хайруллина (Халилова) А.Ф. Воздействие удобрений и мелиорантов Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология на биопродуктивность и численность углеводородокисляющих микробов в критериях углеводородного загрязнения земли / А.Ф. Хайруллина (Халилова), А.П. Денисова, Н.С. Архипова // Юбилейная всероссийская конференция Х Докучаевские молодежные чтения «Почвы Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология и техногенез»: Тезисы докладов – Санкт-Петербург, 2007 - С. 118-119 (0,13 п.л., создателя – 0,10).

  17. Халилова А.Ф. Воздействие азотного удобрения на активность почвенного микробоценоза / А.Ф. Халилова, Е.В. Федорова, Н.С., Архипова // Всероссийская научная конференция ХΙ Докучаевские молодежные Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология чтения «Почва как носитель плодородия»: Тезисы Междунар. научно-практич. конф – Санкт-Петербург, 2008 - С. 232-233 (0,13 п.л., создателя – 0,10).

  18. Халилова А.Ф. Сопоставление методов усиления биодеградации тридекана в грязной почве/ А.Ф Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология.Халилова //XVI междунар. конф. студентов и аспирантов и юных ученых «Ломоносов 2009»: Тезисы докладов – Москва, 2009 – С. 157-158 (0,13 п.л., создателя – 0,13).

  19. Халилова, А.Ф. Воздействие сорбционно-активных почвенных добавок на биологическую активность выщелоченного чернозема, грязного углеводородами Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология /А.Ф. Халилова, А.В. Савин, М.Л. Бондырев, А.П. Денисова //«Ломоносов 2010»: Тезисы докладов XVII Междунар. конф. студентов и аспирантов и юных ученых – Москва, 2010. - С. 211 (0,13 п.л., создателя – 0,13)

  20. Халилова А.Ф. Воздействие углеводородных Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология загрязнителей на всхожесть семян в критериях прямого контакта / А.Ф. Халилова // «Ломоносов 2011»: Тезисы докладов XVIII Междунар. конф. студентов и аспирантов и юных ученых; секция «Биология» – Москва, 2011. - С. 313 (0,06 п.л Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология., создателя – 0,06).

  21. Пат. 2450872 Русская Федерация. Состав для чистки почв, грязных нефтью и нефтепродуктами / В.А. Бреус, С.А. Неклюдов, И.П. Бреус, А.Ф. Халилова, М.Л. Бондырев; заявитель Казан. гос. ун-т. - № 2010136180; заявл. 27.09.2010; опубл. 20.05.2012

  22. Интернациональная Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология заявка PCT WO2010/140917, МПК E 02 D 31/00. Method of increasing of soil barrier functions against contamination by hydrocarbons / V.A. Breus, S.A. Neckludov, I.P. Breus, A.F. Halilova, M.L. Bonndarev Основные факторы и механизмы фитотоксичности топливных углеводородов и условия ее снижения 03. 02. 08 Экология; заявитель Казан. гос. ун-т. – заявл. 04.06.2009, опубл. 09.12.2010. - 8 с.




osnovnie-faktori-regionovedeniya-obshaya-harakteristika-ih-vliyanie-na-razvitie-turizma.html
osnovnie-faktori-vliyayushie-na-kachestvo.html
osnovnie-faktori-vliyayushie-na-velichinu-i-skorost-oborota-oborotnih-aktivov.html