Дорн с соавторами (2007) отметили высокую чувствительность E. fetida к загрязнению почвы нефтью. Навозный червь выживает в течение 90 дней в почве загрязненной низкими концентрациями нефти [1].
I.C. Eom с соавт. (2007) изучали выживаемость навозного червя при внесении в почву нефти в концентрации 3 г/кг в течение 28 дней составила 18 %, а через 56 дней – 8 % [2].
Van Gestel, проводил эксперимент на биотоксичность почвы загрязненной 3,300 мг нефти/кг почвы с использованием E. fetida. В эксперименте установлено резкое снижение концентрации нефтепродуктов до достижения стабильного уровня в течение восьми недель [3].
A. Saterbak с соавт изучали экотоксикологическую оценку загрязненных почв, при внесении нефти в концентрации 5–30 г/кг. В эксперименте установлено, что E. fetida выживала в течение 14 дней [4].
Эксперименты Шефер с соавт. с дождевыми червями (Eisenia fetida) показали, что они также могут повысить уровень деградации нефтяных углеводородов в почве [11]. Таким образом, дождевые черви могут быть полезны для сокращения времени и затрат на рекультивацию нефтезагрязненных почв.
Jacobo Rodriguez-Camposa, сообщили что загрязнение 9,5 г/кг нефти вызвало высокую смертность в E. fetida, в течение 28 дней. Применение органического удобрения стимулирует деятельность почвенных микроорганизмов и ускоряет удаление нефтяного загрязнения и увеличивает выживаемость дождевых червей [5].
Цель исследования – оценка способности навозных червей к ремедиации почв, загрязненных битумом с использованием микробиологических препаратов «Байкал-Эм1», «Восток-Эм» и «Тамир».
Нашей задачей является установление максимальной концентрации битума в почве, при которой сохраняется жизнедеятельность дождевых червей и сроки полной очистки почвы от нефтепродуктов.
Тест-субстрат
Тест субстратом для трех экспериментов была черноземная почва ЗАО «СибНИИСхоз». Почва была загрязнена в эксперименте мазутом (начальные концентрации: 50 г/кг, конечные – 150 г/кг).
Виды дождевых червей
Навозный червь Eisenia fetida
Средняя масса червей составляла 0,41–0,92 г. Навозный червь холодоустойчив, способен перерабатывать агрессивные субстраты: птичий помет, навоз, а также субстрат с высоким содержанием коры и опилок.
Микробиологический препарат
В качестве источника молочнокислых, азотофиксирующих и фотосинтезирующих бактерий использовали биопрепарат «Байкал – Эм» (Изготовлен ООО «НПО ЭМ-Центр», Россия» (Номер государственной регистрации 2261-19, 156-1) в количестве 5 мл на 1 кг субстрата при уровне загрязнения нефтепродуктами выше 50 г/кг почвы. Биопрепарат содержит большое количество анабиотических микроорганизмов, обитающих в почве: молочнокислые, азотфиксирующие, нитрифицирующие бактерии, актиномицеты, дрожжи и ферментирующие грибы.
Препарат «Восток ЭМ-1» – это концентрированная культура эффективных микроорганизмов, содержащая полезные микробы в устойчивом неактивном состоянии. Основу препарата составляют фотосинтетические и молочнокислые бактерии, дрожжи, актиномицеты и ферментные грибки. Он обладает исключительной многофункциональностью, благодаря широчайшему диапозону действия входящих в него микроорганизмов. Эти микроорганизмы обеспечивают питание растениям, подавляют вредные факторы, оздоравливают почву, создавая положительную среду вокруг себя. Взаимодействуя между собой в почве, они перерабатывают органику в легкодоступные и легкоусваеваемые вещества [20, с. 14].
Биологически активный препарат «Тамир» (серии ЭМ) предназначен для утилизации органических отходов. Применение его широко, от возрождения плодородия почвы до утилизации органических отходов. Он применяется в выгребных ямах, для очистки канализационных систем и стоков от жировых отложений и засоров, восстановления дренажа, устранения неприятных запахов, а так же для ускоренной (за 2–3 недели) переработки в высококачественный компост бытовых и сельскохозяйственных отходов (остатков пищи, ботвы, сорняков, опилок, навоза и т.п.). Препарат «Тамир» – это живое сообщество 86 полезных почвенных микроорганизмов с усиленной способностью к переработке и ферментации органических отходов [19].
Методики анализа содержания в почве нефтепродуктов и органических веществ
Отбор проб почвы для анализа содержания нефтепродуктов и органических веществ проводили по ГОСТ 28168, ГОСТ 17.4.3.01 и ГОСТ 17.4.4.02. Почву размалывали в ступке. Из размолотой почвы отбирали пробу массой 3–5 г и дополнительно измельчали до размера частиц менее 0,3 мм и просеивали через сито с размерами ячеек 0,25 мм. Для определения содержания нефти или нефтепродуктов в почве была использована методика, предложенная институтом экспериментальной метрологии (ссылка). Данный метод основан на экстракции нефтепродуктов из почвы четыреххлористым углеродом с одновременной очисткой элюатов на окиси алюминия в хроматографической колонке. Концентрацию нефтепродуктов в элюате определяли методом ИК-спектрофотометрии на анализаторе нефтепродуктов ИКН-025 при длине волны 3,4 мкм.
Протоколы испытаний
Исследования проводились в течение 4 месяцев. В полипропиленовые сосуды, объемом 2 литра, на дно укладывали дренаж. Затем засыпали слой почвы толщиной 15 см (1 кг). В каждый вариант вносили по 10 половозрелых червей в каждый сосуд и поливали дистиллированной водой 1 раз в неделю по 100 мл. Червей подкармливали свежим тертым картофелем 1 раз в неделю по 5 г и увлажняли почву 2 раза в неделю по 100 мл дистиллированной воды. Разбор червей проводили через 14 дней вручную послойно. Червей инкубировали при температуре + 15 °С в течение 4 месяцев. Процесс контролировали по следующим показателям: численность общая, численность половозрелых особей, Полученные результаты были обработаны с использованием рангового метода Фридмана. Протоколы испытаний представлены в таблице.
Результаты экспериментов
Общая численность E. fetida и микробиологический препарат «Байкал-Эм-1»
В контрольном варианте общая численность E. fetida увеличилась в 2 раза, а при внесении биопрепарата «Байкал-Эм-1» в 5 раз. В варианте с концентрацией гудрона 50 г/кг без биопрепарата выживаемость червей была 0 % ,а с микробиологическим препаратом – 60 %, и общая численность составила 12 экз./сосуд. При внесении в почву 100 г/кг гудрона выживаемость червей составляла 45 % и общая численность составила 11 экз./сосуд.
В контрольном варианте общая численность E. fetida увеличилась в 2 раза, а при внесении биопрепарата «Тамир» в 3,5 раз. В варианте с концентрацией гудрона 50 г/кг без биопрепарата выживаемость червей была 0 %, а с микробиологическим препаратом – 50 %, и общая численность составила 11 экз./сосуд. При внесении в почву 100 г/кг гудрона и биопрепарата «Тамир», выживаемость – 45 %, общая численность достигла 8 экз./сосуд.
Выживаемость, общая численность, общая продуктивность и индивидуальная продуктивность навозных червей E. fetida при различных концентрациях гудрона в почве. Протоколы испытаний
|
Выживаемость, % |
Общая численность |
Общая продуктивность |
Критерий Фишера |
||
|
1 |
Контроль |
100 |
20 |
3 |
0,61 |
|
2 |
Байкал |
100 |
48 |
4 |
0,61 |
|
3 |
Тамир |
100 |
36 |
5 |
0,7 |
|
4 |
Восок |
100 |
36 |
4,3 |
0,7 |
|
5 |
50 г/кг + Байкал |
60 |
12 |
1,6 |
0,75 |
|
6 |
100 г/кг + Байкал |
45 |
11 |
1 |
0,75 |
|
7 |
50 г/кг + Тамир |
70 |
14 |
0,6 |
0,75 |
|
8 |
100 г/кг + Тамир |
50 |
14 |
0,6 |
0,75 |
|
9 |
50 г/кг + Восток |
70 |
14 |
0,6 |
0,75 |
|
10 |
100 г/кг + Восток |
60 |
10 |
0,3 |
0,75 |
Рис. 1. Общая численность E. fetida и микробиологический препарат «Тамир»
Рис. 2. Общая численность E. fetida и микробиологический препарат «Восток»
Рис. 3
В контрольном варианте общая численность E. fetida увеличилась в 2 раза, а при внесении биопрепарата «Восток» в 3,5 раз. В варианте с концентрацией гудрона 50 г/кг, и биопрепарата «Восток» выживаемость червей составляла 70 %, и общая численность достигла 14 экз./сосуд. В варианте с концентрацией гудрона 100 г/кг, и биопрепарата «Восток» выживаемость червей составляла 60 %, и общая численность достигла 10 экз./сосуд.
Заключение
Наибольшая устойчивость к загрязнению почвы гудроном 50 и 100 г/кг отмечена у E. fetida при внесении микробиологического препарата «Тамир». Выживаемость червей составила 70 %. С препаратом «Байкал» и «Восток» – 50–60 %.