ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВЫ, ПОЧВЕННОЙ И НАЗЕМНО-ВОЗДУШНОЙ ФАУНЫ НА ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ КОМИ

ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВЫ, ПОЧВЕННОЙ И

НАЗЕМНО-ВОЗДУШНОЙ ФАУНЫ НА ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ КОМИ

            Загрязнение почвенной среды сырой нефтью и нефтепродуктами — это одна из наиболее острых экологических проблем, возникающих в процессе работы нефтедобывающих промышленных комплексов. Проблема загрязнения почвы является актуальной для городов и районов Республики Коми, и связано это с тем, что почва является: основным аккумулятором химических загрязнений; источников загрязнений сопредельных сред (воздух, подземные и поверхностные водоемы, растительность, включая пищевые продукты); непосредственным источником поступления загрязняющих веществ в организм человека. Контроль за состоянием гигиены почвы населенных мест в общем плане охраны окружающей среды является одной из основных задач госсанэпидслужбы (Миланова, Рябчиков, 1986, Безуглая и др., 1991).

            Общая особенность всех нефтезагрязненных почв — изменение численности и ограничение видового разнообразия педобионтов (почвенной мезо- и микрофауны и микрофлоры). Изменение экологической обстановки приводит к подавлению фотосинтезирующей активности растительных организмов. Прежде всего, это сказывается на развитии почвенных водорослей: от их частичного угнетения и замены одних групп другими до выпадения отдельных групп или полной гибели всей альгофлоры. Особенно значительно ингибирует развитие водорослей сырая нефть и минеральные воды (Терещенко, 2007).

            Загрязнение почвы нефтепродуктами также вызывает изменение ее физических (механического состава, влагоемкости, дыхания почвы и др.) свойств.  Кроме того, процессы естественной регенерации биогеоценозов на загрязненных территориях идут медленно, а темпы становления различных ярусов экосистем различны. Так, сапрофитный комплекс животных формируется значительно медленнее, чем микрофлора и растительный покров (Терещенко, 2007).

            Целью данной работы явилось изучение влияния нефтяного загрязнения Республики Коми вблизи нефтяных разработок на экологическое состояние почвенной и наземно-воздушных сред.

            Основные задачи исследования заключались в следующем:

-        изучить физико-химические свойства почвы на участках с различной степенью нефтяного загрязнения;

-        определить видовое разнообразие и пространственное распределение почвенной мезофауны на данных участках;

-        исследовать видовое разнообразие наземно-воздушной фауны на данных участках.

            Материалы и методы. Изучение влияния нефтяного загрязнения на экологическое состояние почвенной и наземно-воздушной сред было проведено на территории поселка Ярега города Ухты Республики Крми вблизи нефтяной шахты № 3. Экспериментальные данные получены в августе 2007 года. Для проведения данного исследования были заложены 4 пробные площадки размером 100х100 см, по одной на каждом из 4-х участков с различной степенью нефтяного загрязнения.

            Участок № 1 — расположен на территории шахты. Участок характеризуется, прежде всего, наличием разлива нефти с равномерным распределением ее на поверхности почвы. Глубина разлива нефти составляет около 10 см, далее идет порода, которая представлена каменистыми отложениями. Травянистая растительность в месте разлива нефти практически отсутствует.

            Участок № 2 — также был определен на территории шахты, но на расстоянии 300 м от места разлива нефти. Толщина почвенного слоя составляет 10 см, под которым располагается  каменистая порода. На поверхности почвы регистрируются пятна нефти. Растительность представлена довольно скудно.

            Участок № 3 — находится у границы территории шахты на расстоянии 800 м от места разлива нефти. На поверхности пробной площадки отмечены лишь следы нефти. Биоценоз участка характеризуется развитым растительным покровом.

            Участок № 4 — был выбран на расстоянии около 500-600 м за пределами границ территории шахты. Следов нефти на поверхности почвы здесь обнаружено не было. Участок характеризуется луговым сообществом, типичным для данной области: растительность представлена такими видами, как клевер, брусника, голосеменные растения (ель), кустарники.

            Исследование некоторых физико-химических свойств почвы было проведено методом отмучивания почвы, полевым методом определения гранулометрического состава почвы, потенциометрическим методом определения кислотности почвы (Павлова, Панкратова, 2003).

            Для изучения видового разнообразия и пространственного распределения почвенной мезофауны был использован метод почвенных раскопок (Гиляров, 1975). Взятие почвенных проб размером 25х25 см и глубиной 20 см проводилось с заложенных площадок с ручным послойным разбором: лесная подстилка, далее через 5 см с повторностью 10-20 см. В местах раскопок отбирали образцы почвы по интервалам глубин. Листовой опад и растения из проб были удалены, встреченные животные зафиксированы, и определена их систематическая принадлежность.

            Для исследования видового разнообразия наземно-воздушной фауны были проведены последовательные 30-минутные наблюдения и сбор животных с поверхности почвы на каждой площадке и над ней на высоте около 100 см. Встреченные животные зафиксированы , и определена их систематическая принадлежность.

            Результаты. В ходе работы были определены гранулометрический состав, кислотность, влагоемкость и обеспечение гумусом почвы на участках № 2-4 (табл. 1). Исследование почвы на участке № 1 было затруднено из-за присутствия в пробе значительного количества нефти, сильно меняющей физико-химические свойства почвенного покрова на данной территории.

            Изучение видового разнообразия почвенной мезофауны на территории шахты показало следующие результаты.

            На участке № 1 почвенные беспозвоночные не обнаружены.  

            Участок № 2 показывает наименьшее видовое разнообразие по сравнению с участками № 3-4, а также наименее  глубокое проникновение почвенной мезофауны (табл. 2).

            На участке № 3 почвенная фауна представлена более разнообразно. Отмечено видимое повышение численности дождевых червей (виды  - Eisenia nordenskioldi Eisen            и Limbricus rubellus Hoff ) по сравнению с участком № 2. К ранее указанным добавлены представители типа Моллюски (Mollusca), семейства Муравьи (Formicidae), а также личинки жесткокрылых и двукрылых. Виды проникают в почву более глубоко (табл. 3).

Таблица 1.

Основные физико-химические показатель экологического состояния

почвы на участках № 2-4

Участок	Грануло-метрический состав почвы	Кислотность		Влаго-емкость	Содержание гумуса
		pH  H2O	pH KCl
№ 2	Легкий суглинок	7,75 (щелоч.)	6,75 (нейтр)	Средняя	Слабо гумусирована (рекультивируемая)
№ 3	Средний суглинок	7,5 (щелоч.)	6,5 (нейтр.)	Средняя	Средне гумусирована
№ 4	Супесь	7,62 (щелоч.)	6,45 (нейтр.)	Средняя	Гумусовый слой большой площади

            Участок № 4 характеризуется наибольшим видовым разнообразием и количеством почвенных беспозвоночных. Среди впервые отмеченных видов — представители семейства Долгоножки (Tipulidae) и отряда Равнокрылые (Homoptera). Почвенные беспозвоночные занимают все из рассмотренных горизонтов почвы с численным и видовым преобладанием в верхнем слое (0-10 см) (табл. 4).

Таблица 2.

Вертикальное распределение обнаруженных представителей

почвенной мезофауны и их видовое разнообразие на участке № 2

Слои почвы	Систематические группы
0-10 см	Многоножки (Myriapoda), Долгоножки (Tipulidae),  Жесткокрылые (Coleoptera), Паукообразные (Arachnida)
глубже 10 см	порода

            Оценка численности каждой обнаруженной группы представителей почвенной мезофауны позволила выделить доминантные, субдоминантные, малочисленные и редкие группы видов, присутствующие в пробах почвы с разных участков (табл. 5).

Таблица 3.

Вертикальное распределение обнаруженных представителей

почвенной мезофауны и их видовое разнообразие на участке № 3

Слои почвы	Систематические группы
подстилка	Муравьи (Formicidae)
0-10 см	Дождевые черви (Lumbricidae) Другие малощетинковые (Oligochaeta) Многоножки (Myriapoda) Паукообразные (Arachnida) Моллюски (Mollusca) Жесткокрылые (Coleoptera) Личинки жесткокрылых и двукрылых
10-20 см	Дождевые черви (Lumbricidae) Паукообразные (Arachnida) Моллюски (Mollusca) Многоножки (Myriapoda)
глубже 20 см	порода

Таблица 4.

Вертикальное распределение обнаруженных представителей

почвенной мезофауны и их видовое разнообразие на участке № 4

Слои почвы	Систематические группы
подстилка	насекомые наземно-воздушной фауны
0-10 см	Дождевые черви (Lumbricidae) Другие малощетинковые (Oligochaeta) Многоножки (Myriapoda) Паукообразные (Arachnida) Моллюски (Mollusca) Жесткокрылые (Coleoptera) Личинки жесткокрылых Долгоножки (Tipulidae) Равнокрылые (Homoptera)
10-20 см	Дождевые черви (Lumbricidae) Многоножки (Myriapoda) Паукообразные (Arachnida) Моллюски (Mollusca) Личинки жесткокрылых
глубже 20 см	Дождевые черви (Lumbricidae) Многоножки (Myriapoda)

Таблица 5.

Сравнительная характеристика некоторых доминантных (Д), с

убдоминантных (С), малочисленных (М), редких (Р)

и отсутствующих (-) видов в пробах на различных участках

Систематические группы	Участок № 2	Участок № 3	Участок № 4
Дождевые черви (Lumbricidae) и другие малощетинковые	-	Д	Д
Многоножки (Myriapoda)	Д	С	С
Паукообразные (Arachnida)	Д	С	С
Моллюски (Mollusca)	-	Р	Р
Личинки жесткокрылых	-	М	Р
Жесткокрылые (Coleoptera)	Р	Д	С
Долгоножки (Tipulidae)	Р	-	Д
Равнокрылые (Homoptera)	-	Р	Р

            Исследование видового разнообразия наземно-воздушной фауны на данной территории показало следующие результаты. На участках № 1 и № 2 отмечено отсутствие насекомых в течение наблюдений.

Таблица 6.

Видовое разнообразие наземно-воздушной фауны на исследуемых участках

Систематические группы	Участок № 3	Участок № 4
	Муравьи (Formicidae) Комариные (Culicidae) Оводы подкожные (Hypodermatidae) Журчалки (Syrphidae) Слепни (Tabanidae) Тахины (Tachinidae) Долгоножки (Tipulidae) Стрекозы (Odonata) Красотки (Caloptery gidae) Коромысла (Aeschnidae)	Пчелиные (Apidae) Комариные (Culicidae) Оводы подкожные (Hypodermatidae) Журчалки (Syrphidae) Слепни (Tabanidae) Тахины (Tachinidae) Долгоножки (Tipulidae) Кузнечиковые (Tettiginiodea) Божьи коровки (Coccinellidae) Жужелицы (Carabidae) Трутовиковые жуки (Ciidae)

            Видовой состав наземно-воздушной фауны на участках № 3 и № 4 довольно разнообразен и близок к типичному для данного региона (табл. 6) (Фауна и экология беспозвоночных, 2001).

            Обсуждение результатов. Исследование физико-химических свойств почвы крайне необходимо для определения степени благополучия среды для роста и развития растений и животных на данной территории.

            Гранулометрический состав представляет собой относительное содержание в почве различных механических элементов. Его определение имеет большое практическое значение, так как от него зависит поглотительная способность, водный, воздушный, тепловой и питательный режим почвы, а, следовательно, и условия жизни растений и животных (Павлова, Панкратова, 2003). Участки № 2-4 имеют, в целом, благоприятный гранулометрический состав почв. Однако наиболее оптимален он на участке № 4, так как для такого типа механического состава, как супесь, характерны наиболее высокая влагоемкость и обеспеченность гумусом (табл. 1).

            Кислотность почвы — важнейшая характеристика почвы. Повышенная кислотность почв ухудшает рост и развитие растений, подавляет жизнедеятельность полезных бактерий, ухудшает другие физико-химические свойства почвы. Для растений и почвенных животных существует определенный, наиболее благоприятный режим кислотности — это слабокислая, нейтральная и слабощелочная среда. Из полученных результатов видно, что на всех исследуемых участках почвы благоприятны для обитания живых организмов (табл. 1). Следует отметить, что нейтрализация кислой почвенной среды на территории шахты происходит за счет близости к почвенному покрову известковых пород, вынесенных в верхние слои в связи с нефтяными разработками.

            Влагоемкость почвы сильно зависит от гранулометрического состава, от структурного состояния и от количества в почве коллоидных частиц (Павлова, Панкратова, 2003). Почва на всех исследуемых участках показывает нормальную влагоемкость для обитания, роста и развития растительных и животных организмов.

            Содержание гумуса определяется условиями и характером почвообразовательного процесса, колеблется в верхних горизонтах от 1% до 15% и уменьшается с глубиной. Значение гумуса велико. Прежде всего, это хранилище ценнейших элементов (К, Р, S, N и др.), необходимых для питания растений, а соответственно, и почвенных насекомых. Наличие гумуса также определяет и ряд других свойств почв.

            Наибольшее содержание гумуса зарегистрировано в пробе почвы на участке № 4, в которой наблюдалось наличие растительных и животных остатков. Слабо гумусированной оказалась на участке № 2, что вероятно связано с рекультивируемым характером почвенного покрова — почвенный слой толщиной около 10 см на данной территории является искусственно восстановленным.

            Сравнение наличия, пространственного распределения и видового разнообразия почвенной мезофауны и наземно-воздушных беспозвоночных на всех исследованных участках показало, что наиболее благоприятное экологическое состояние наземно-воздушной среды характерно для участка № 4. Данный участок показывает наибольшее видовое разнообразие, преобладающее количество таких биоиндикаторов как дождевые черви, многоножки, паукообразные, а также наиболее глубокое их проникновение в почвенный покров (табл. 4-5). Видовой состав наземно-воздушной фауны на данном участке также довольно разнообразен и близок к типичному для данного региона (Фауна и экология беспозвоночных, 2001).

            Такие результаты позволяют сделать заключение о крайне низкой степени нефтяного загрязнения почвенной и наземно-воздушной среды участка № 4 и считать данную территорию фоновой по отношению к другим участкам.

            Исходя из данных результатов, участок № 3 демонстрирует умеренную степень загрязнения, он характеризуется чуть более низким видовым разнообразием почвенной и наземно-воздушной фауны по сравнению с контролем, но таким же благоприятным состоянием почвы (табл. 3, 5).

            Участок № 2 отличает практически отсутствие представителей наземно-воздушной фауны, некоторых почвенных видов-биоиндикаторов, низкое видовое разнообразие почвенной фауны, располагающейся только в верхнем искусственно нанесенном почвенном слое, который характеризуется менее благоприятным физико-химическим состоянием по сравнению с участком № 3 и контролем (табл. 2). Это позволяет судить о довольно сильной степени нефтяного загрязнения среды на данном участке (Аванесян, 2006).

            Однако наиболее высокая загрязненность нефтью и нефтепродуктами характерна для участка № 1, что делает невозможным существование растительных и животных организмов в данной зоне.

            Выводы. На основании проведенного исследования можно сделать следующие выводы.

            Сравнительный анализ физико-химических свойств почвы, а также наличия, пространственного распределения и видового разнообразия почвенной мезофауны и наземно-воздушных беспозвоночных на участках с различной степенью нефтяного загрязнения на территории Республики Коми показал наиболее благоприятное состояние почвенной среды за пределами границ территории нефтяной шахты № 3.

            По мере приближения к месту нефтяных разработок ухудшается экологическое состояние почвы, регистрируются разливы нефти, снижается видовое разнообразие почвенной и наземно-воздушной фауны, что показывает крайне высокую степень нефтяного загрязнения на территории шахты и необходимость проведения охранных мероприятий.

Литература

Аванесян А.В. 2006. Беспозвоночные как биоиндикаторы почвенной среды. В сб. Современные проблемы почвоведения и экологии. Ч.2. Йошкар-Ола. с. 5-7.

Безуглая Э.Ю., Расторгуева Г.П., Смирнова И.В. 1991. Чем дышит промышленный город. Л. Гидрометеоиздат.

Гиляров М.С. Учет крупных почвенных беспозвоночных (мезофауны). В кн. Методы почв.-зоол. исследований. М. Наука, 1975. с. 12-29.

Миланова Е.В., Рябчиков А. М. 1986. Использование природных ресурсов, охрана природы. М. Высш. шк., 280 с.

Павлова Т.К., Панкратова И.В. 2003. Лабораторно-практические занятия по почвоведению. Изд-во РГПУ им. А.И . Герцена.

Терещенко В. 2007. Госкомпании идут на восток. Нефть России. № 12. http://www.press.lukoil.ru.

Фауна и экология беспозвоночных животных европейского северо-востока России. 2001. Сыктывкар.