Ученые выяснили, как природные экосистемы адаптируются к загрязнению керосином
Географы и химики МГУ имени М.В. Ломоносова вместе с сотрудниками Сколковского института науки и технологий, Института проблем передачи информации имени А.А. Харкевича РАН подвели итоги трехлетнего изучения адаптации ландшафтов разных природных зон к загрязнению керосином. Ученые установили пороговые значения обратимой деградации экосистем при воздействии этого углеводорода. Полученные результаты могут быть использованы для оценки загрязнения окружающей среды и экологического ущерба в случае аварий, сопряженных с разливом нефтепродуктов.
Утечки керосина часто связаны с аэродромами, складами горюче-смазочных материалов, пусками ракет с космодромов. Кроме того, ежегодно в России происходит большое количество аварий, сопровождающихся выбросом углеводородов в окружающую среду. В числе наиболее крупных — пролив более 44 тонн керосина на Таймыре в июле 2020 года и железнодорожная авария в Забайкальском крае в августе 2021 года. Поэтому изучение устойчивости экосистем к воздействию этого нефтепродукта имеет большое практические значение.
Российские ученые в течение трех лет проводили лабораторные и натурные эксперименты по моделированию действия разных количеств керосина на почвы, растительность и почвенные микроорганизмы. В общей сложности проанализировано 450 почвенных проб для того, чтобы определить факторы, влияющие на миграцию, накопление и трансформацию керосина в экосистемах различных природных зон.
Так, установлено, что при однократном загрязнении керосином в концентрациях до 100 г/кг химические свойства почв существенно не изменяются.
«Ведущим механизмом очищения почв от высоких концентраций керосина (100 г/кг) является испарение, интенсивность которого, в первую очередь, зависит от температуры и исходного увлажнения почвы: чем выше температура и чем сильнее увлажнена почва, тем быстрее испаряется керосин. Удаление керосина из сильно загрязненных почв с атмосферными осадками малоэффективно», — подчеркнула руководитель проекта, заведующий лабораторией географического факультета, кандидат географических наук Татьяна Королева.
Вместе с тем на растительности и, в меньшей степени, на почвенных микроорганизмах поступление даже небольших количеств загрязнителя сказывается негативно. Керосин снижает доступность кислорода и элементов питания для растений, что может привести к серьезным изменениям в функционировании биоценоза. Так, при внесении керосина от 10 г/кг почвы значимо снижается всхожесть растений и способность противостоять засухе. При этом отклонений от нормального анатомического строения корней растений, выращенных на загрязненной почве, не выявлено, но отмечено уменьшение общей массы корней.
«По итогам натурного эксперимента в смешанном лесу и на верховом болоте в южнотаежных ландшафтах Калужской области установлено, что внесение керосина в концентрации 1 г/кг приводит к гибели травянистых растений. Спустя 2 года наблюдается возобновление их роста, но состояние растительного покрова на тех же участках далеко от фонового. Кустарнички болотного сообщества более устойчивы к загрязнению керосином, но восстанавливаются медленнее. Пороговый уровень воздействия керосина, вызывающий значимые отклонения в структуре полынных сообществ пустынь космодрома Байконур, лежит в интервале 5–10 г/кг», — рассказал исполнитель проекта, научный сотрудник географического факультета Сергей Леднев.
Внесение керосина в почвы разных типов увеличивало обилие бактерий, специализирующихся на разрушении сложных органических соединений.
«Состав микроорганизмов болотных почв восстановился через 1 год после однократного загрязнения керосином, почв хвойно-широколиственных лесов — через 2 года, а состав микроорганизмов в сильно загрязненных пустынных почвах (100 г/кг) даже через 2 года отличался от наблюдаемого в контрольных и слабо загрязненных почвах», — сообщил исполнитель проекта, старший научный сотрудник географического факультета, кандидат географических наук Иван Семенков.
По устойчивости к нагрузкам керосина до 100 г/кг включительно компоненты (и их отдельные показатели) ландшафтов южной тайги и пустынь образуют следующий убывающий ряд: агрохимические показатели и показатели вещественного состава почв — активность почвенных бактерий, использующих в ходе своей жизнедеятельности кислород и питающихся целлюлозой, — состав почвенных микроорганизмов — растительность пустынных полынных сообществ — растительность лесных и болотных сообществ южной тайги.
