Микроорганизмы и грибы против керосина

Татьяна Зимина

Строительство объектов топливно-энергетического комплекса и транспортных систем, как правило, связано с рисками загрязнения окружающей среды. Экологический ущерб наносят и аварии, сопровождающиеся разливами нефтепродуктов. Напомним, лишь в последние годы было несколько таких аварий: на Таймыре в июле 2020 года в результате разгерметизации трубы вылился в грунт керосин, утечка этого же углеводорода из цистерны грузового поезда из-за столкновения с другим составом случилась в августе 2021 года в Забайкальском крае и самый большой разлив дизельного топлива произошёл в мае 2020 года в Норильске.

Подготовка почв к лабораторному эксперименту. В стеклянные ёмкости двух нижних рядов помещены образцы почв с кусочками льняного полотна размером 6 x 4 см. В каждом сосуде своя доза керосина. Льняное полотно для удобства последующего извлечения защищено пластиковой сеткой. Фото Анны Шараповой.
Павел Кречетов, доцент кафедры геохимии ландшафтов и географии почв, помещает льняное полотно в почву. Фото Анны Шараповой.

Каждая такая катастрофа неизбежно влечёт загрязнение почвы. К счастью, почва способна к самоочищению и самовосстановлению благодаря жизнедеятельности обитающих в ней микроорганизмов и микроскопических грибов (микромицетов). Но как быстро это может происходить, например, при загрязнении авиационным керосином? Данный углеводород довольно токсичен для биоты почвы и к тому же обладает высокой миграционной способностью.

Насколько активно идёт очищение от керосина почвенными организмами и грибами, можно оценить по косвенному признаку: по скорости разложения в данной почве целлюлозы. Этот показатель часто используют для оценки интенсивности микробиологических процессов. Сотрудники географического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова изучили влияние загрязнения керосина на скорость разложения целлюлозы для двух видов почв. Исследования они проводили в лаборатории на образцах, отобранных из дерново-подзолистой почвы (характерной для зоны широколиственно-хвойных лесов) Калужской области, неподалёку от аэропорта «Ермолино», и образцах, взятых из пустынной песчаной почвы на территории космодрома Байконур в Казахстане. Отметим, что дерново-подзолистая почва гораздо благоприятнее для жизнедеятельности почвенного микросообщества, чем пустынная песчаная, поскольку она богаче органическими веществами. Соответственно, в пустынной песчаной почве биомасса и разнообразие почвенных организмов меньше, поэтому и скорость разложения целлюлозы в ней меньше.

Образцы в экспериментах делили на шесть частей. Одна была контрольной, то есть в неё не вносили керосин, а в остальные пять образцов вводили разные его дозы — 1, 5, 10, 25 и 100 г/кг почвы. В качестве источника целлюлозы использовали кусочки льняного полотна, которые, предварительно взвесив, помещали в стеклянные сосуды с образцами почв. По убыли массы льняных кусочков ткани и определяли интенсивность разложения целлюлозы. Наблюдения вели на протяжении 13 месяцев в три срока выдержки: первое взвешивание было через три месяца, затем через семь и, наконец, через 13.

Что же выяснили исследователи? Внесение керосина в дерново-подзолистую почву вызывало подавление разложения целлюлозы в первые три месяца выдержки. Хотя для малых доз керосина (1—5 г/кг) скорость разложения оставалась высокой. В случае керосиновой нагрузки в 10—100 г/кг интенсивность разрушения целлюлозы была слабой — она упала от исходных 9,2 до 2,7 мг/г в сутки. А через 13 месяцев при высоком загрязнении биологическая активность почвы оставалась ниже контрольных образцов в 1,3—1,7 раза. Однако, как оказалось, при небольшом загрязнении (до 10 г/кг) почва полностью восстановилась — керосин в ней не обнаруживался, а скорость разложения целлюлозы вернулась к исходным высоким значениям.

Иные результаты (как можно было ожидать) получили для пустынной песчаной почвы. При внесении в неё керосина на протяжении трёх месяцев наблюдений интенсивность разложения целлюлозы уменьшалась — по мере увеличения керосиновой нагрузки. Для всех случаев эту интенсивность оценили как слабую и очень слабую. Например, при низкой нагрузке она была всего 1,65 мг/г в сутки. Но с увеличением выдержки от трёх до семи месяцев при низкой керосиновой нагрузке картина начала меняться: скорость распада целлюлозы стала сопоставимой с контрольной. А после семи месяцев наблюдений при нагрузке углеводородов в 1 и 5 г/кг этот показатель превысил значения, полученные для контрольных образцов. Географы МГУ объяснили это тем, что внесение керосина в бедные органическим веществом почвы стимулирует углеводородокисляющие микроорганизмы, трансформирующие вместе с микроскопическими грибами (доля которых также растёт) техногенные углеводороды в низкомолекулярные органические соединения, что в свою очередь, по-видимому, может увеличивать интенсивность разложения целлюлозы. Что касается высоких доз керосина в почве — более 25 г/кг, — разложение целлюлозы подавлялось до очень слабого.

Сам же керосин через три месяца при минимальном исходном загрязнении (1 г/кг) в обеих почвах не обнаруживается. Через семь месяцев он не определяется и при нагрузке 5 г/кг, а к концу эксперимента, то есть через 13 месяцев, его остаётся не более 1—2% от исходного, причём лишь в опытах с максимальными концентрациями. Исчезновение углеводорода исследователи связывают с биохимическими реакциями и с частичным его испарением.

По информации географического факультета МГУ.

Другие статьи из рубрики «Вести из лабораторий»

Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie и рекомендательные технологии. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie и рекомендательных технологий на вашем устройстве. Подробнее