Пермские ученые разработали способ быстрой оценки естественного восстановления почв после загрязнения нефтепродуктами
Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали способ, позволяющий заменить долгие и дорогие анализы почвы после загрязнения нефтью быстрой проверкой. С его помощью можно оценивать степень очистки почвы микробами и ферментами без дополнительной стимуляции не за недели, а за дни. Это дает возможность оперативно контролировать уровень загрязнения и принимать решения о рекультивации. Разработка запатентована.
Ежегодно миллионы тонн нефти и ее продуктов загрязняют почву и водные объекты. После аварий и разливов специалистам важно понять, способна ли почва восстановиться самостоятельно или требуется дополнительная очистка. Однако существующие методы оценки занимают много времени, требуют сложных химических анализов и не всегда позволяют достоверно определить, насколько активно идет естественное разложение.
Кроме того, такие методы часто требуют добавления химических стимуляторов, которые искусственно ускоряют разложение нефти и искажают реальную картину. В итоге анализы показывают только общее содержание нефтепродуктов, но не позволяют быстро оценить, насколько активно почва восстанавливается естественным образом.
Ученые ПНИПУ предложили оценивать не только остаточное содержание нефти, но и состояние самой почвенной микрофлоры по двум показателям: активности фермента каталазы и соотношению почвенных микроорганизмов с бактериями, способными окислять нефтепродукты.
«Каталаза — это фермент, который вырабатывают почвенные микроорганизмы. Он участвует в защитных реакциях клетки и чувствительно реагирует на загрязнение нефтепродуктами. Одновременно меняется и состав микрофлоры: часть обычных сапрофитных (то есть питающихся мертвой органикой и поддерживающих плодородие почвы) микроорганизмов сокращается, а бактерии, способные перерабатывать углеводороды нефти, наоборот, начинают активно развиваться. Анализируя эти изменения совместно, можно оценить стадию биодеградации загрязнения, то есть естественного разложения нефти микробами до безопасных веществ — воды, углекислого газа и биомассы», — рассказала один из авторов разработки, аспирант кафедры охраны окружающей среды ПНИПУ Дарья Юдина.
Для анализа исследователи берут образцы загрязненной и чистой почвы, проводят микробиологический посев (внесение микроорганизмов на питательные среды для оценки их количества и состава) и измеряют активность каталазы по скорости разложения перекиси водорода (этот фермент расщепляет ее на воду и кислород). Чем выше активность, тем быстрее реакция и тем активнее самоочищение почвы. Затем показатели сравнивают, что позволяет определить стадию естественного восстановления почвы.
В ходе экспериментов ученые проследили, как меняются показатели при разной концентрации нефтепродуктов и различной длительности загрязнения — от нескольких дней до двух лет. Результаты показали, что на ранних стадиях загрязнения активность фермента может возрастать как стрессовая реакция микрофлоры, однако затем при длительном воздействии нефти она постепенно снижается. Одновременно меняется соотношение микроорганизмов: сначала растет число бактерий, перерабатывающих нефтепродукты, а затем, по мере замедления процессов разложения, показатели постепенно приближаются к значениям чистых почв.
«Наш способ позволяет оценивать именно естественные процессы биодеградации без внесения специальных стимуляторов или искусственно добавленных микроорганизмов. Это повышает достоверность результатов и помогает понять, насколько эффективно почва восстанавливается самостоятельно», — пояснила доцент кафедры охраны окружающей среды ПНИПУ, кандидат технических наук Эльвира Сакаева.
По оценкам ученых, разработка может использоваться при экологическом мониторинге территорий после аварийных разливов нефти, а также для оценки эффективности рекультивации загрязненных земель. Метод не требует сложного оборудования и позволяет оперативно получать данные о состоянии почвы и активности естественной микрофлоры. Благодаря этому специалисты могут за считаные дни принять решение: нужна ли почве дополнительная рекультивация или она успешно справляется сама.