Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,570

РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ОТРАБОТАННЫМ МАШИННЫМ МАСЛОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДОЖДЕВЫХ ЧЕРВЕЙ DENDROBENA VENETA И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО ПРЕПАРАТА «БАЙКАЛ-ЭМ»

Чачина С.Б. 1
1 ГОУ ВПО «Омский государственный технический университет»
Проведена оценка выживаемости дождевых червей в почве, загрязненной отработанным машинным маслом в количестве 20–100 г/кг в течение четырех месяцев и изучена эффективность биоремедиации маслозагрязненной почвы при использовании дождевых червей Dendrobena veneta в присутствии микробиологического препарата Байкал-ЭМ. Установлено, что содержание отработанного масла в почвах с дождевыми червями снижается 4–10 раз быстрее по сравнению с загрязненной почвой без червей. Высокие показатели разложения отработанного масла отмечены в присутствии червей D. veneta. Причем содержание масла в почве в этом случае снижалось на 60–90 %. При содержании масла в почве в количестве 60–100 г/кг и введении в почву Dendrobena veneta концентрация масла снижалась в 12–23 раза.
загрязнение почвы
отработанное масло
дождевые черви
Dendrobena veneta
биологическая рекультивация
1. Jacobo Rodriguez-Campos, Luc Dendooven, Dioselina Alvarez Bernal, Silvia Maribel Contreras-Ramos, Potential of earthworms to accelerate removal of organic contaminants from soil: A review Applied Soil Ecology 79 (2014) 10–25.
2. Sinha R.K., Bharambe G., Ryan D., 2008b. Converting wasteland into wonder-land by earthworms a low-cost nature’s technology for soil remediation: a case study of vermiremediation of PAHs contaminated soil. Environment 28, 466–475.
3. Gupta R., Garg V.K., 2009. Vermiremediation and nutrient recovery of nonrecyclable paper waste employing Eisenia fetida. J. Hazard. Mater. 162, 430–439.
4. Binet F., Kersanté A., Munier-Lamy C., Le Bayon R.C., Belgy M.J., Shipitalo M.J., 2006. Lumbricid macrofauna alter atrazine mineralization and sorption in a siltloam soil. Soil Biol. Biochem. 38, 1255–1263.
5. Contreras-Ramos S.M., Álvarez-Bernal D., Dendooven L., 2008. Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons from soil amended with biosolid or vermicompostin the presence of earthworms (Eisenia fetida). Soil Biol. Biochem 40, 1954–1959.
6. Schaefer M., Filser J., 2007. The influence of earthworms and organic additives on the biodegradation of oil contaminated soil. Appl. Soil Ecol. 36, 53–62.
7. Tejada M., Masciandaro G., 2011. Application of organic wastes on a benzo(a)pyrenepolluted soil. Response of soil biochemical properties and role of Eisenia fetida. Ecotox. Environ. Safe. 74, 668–674.
8. Eijsackers H., van Gestel C., De Jonge S., Muijs B., Slijkerman D., 2001. Polycyclicaromatic hydrocarbons-polluted dredged peat sediments and earthworms: amutual interference. Ecotoxicology 10, 35–50.
9. Hickman Z.A., Reid B.J., 2008c. Increased microbial catabolic activity in diesel contaminated soil following addition of earthworms (Dendrobaena veneta) and compost. Soil Biol. Biochem. 40, 2970–2976.
10. Alekseeva T., Besse P., Binet F., Delort A.M., Forano C., Josselin N., Sancelme M., Tixier C., 2006. Effect of earthworm activity (Aporrectodea giardi) on atrazineadsorption and biodegradation. Eur. J. Soil Biol. 57, 295–307.
11. Lopes P.R.M., Montagnolli R.N., De Fátima Domingues R., Bidoia E.D. Toxicity and biodegradation in sandy soil contaminated by lubricant oils (2010) Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 84 (4), pp. 454–458.

Дождевые черви могут ускорить процесс удаления загрязняющих веществ из почвы. Дождевые черви изменяют физические и химические свойства почвы, смешивая ее с органическим веществом, они улучшают аэрацию и делают загрязняющие вещества доступными для микроорганизмов. Присутствие дождевых червей в загрязненной почве указывают на то, что они могут выжить в широком спектре различных органических загрязнителей, таких, как полициклические ароматические углеводороды (Пау), полихлорированные бифенилы (Пхб), и нефть. [1]. Термин вермиремидиация использовался для указания использования червей для удаления загрязняющих веществ из почвы [2] и в разложении неутилизируемых соединения [3]. Положительное влияние дождевых червей на удаление загрязняющих веществ, таких как нефть, Пау, Пхб, было отмечено несколькими авторами [4;5; 6,7]. Дождевые черви роя норы в почве, смешивают почву в своем кишечнике [8] и они изменяют физические и химические свойства почвы. Так дождевые черви увеличивают контакт между загрязняющими веществами и почвенными микроорганизмами [9]. Кроме того, культивирование дождевых червей в почве может увеличить удаление загрязняющих веществ [10]. Lopes, P.R.M., Montagnolli, R.N., 2010 изучали влияние различных типов автомобильных смазочных масел на дождевых червей. Отработанное масло является очень токсичным для педобионтов и является канцерогеном. Смазочные масла подвергаются биоразложению с использованием Eisenia fetida на 40 % [11].

Цель исследования: Оценка способности дождевых червей к ремедиации почв, загрязненных отработанным машинным маслом.

Нашей задачей является установление максимальной концентрации масел в почве, при которой сохраняется жизнедеятельность дождевых червей и сроки полной очистки почвы от нефтепродуктов.

Материалы и методы исследования

Тест-субстрат

Тест субстратом для трех экспериментов была луговая почва стерильна для лабораторных испытаний «Питательный грунт Живая Земля (Terra Vita) Универсальный» Содержание гумуса 46 %, pH 5,9-6,0 и емкость поглощения 28–40 мг-экв на 100 г почвы; азот (NH4 + NO3) – 150 мг/л, фосфор (P2O5) – 270 мг/л, калий (K2O) – 300 мг/л. Почва была загрязнена в эксперименте отработанным машинным маслом (начальные концентрации: 20 г/кг , конечные – 100 г/кг).

Виды дождевых червей

Червь Dendrobena veneta

Встречается там всюду вблизи домов, в огородах, садах, виноградниках, лесах; довольно высоко идет в горы. Средняя масса червей составляла 0,9–1,42 гр.

Микробиологический препарат

В качестве источника молочнокислых, азотофиксирующих и фотосинтезирующих бактерий использовали биопрепарат «Байкал – Эм» (Изготовлен ООО «НПО ЭМ-Центр», Россия» ( Номер государственной регистрации 226–19,156-1) 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.

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 гр. 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.

Выживаемость, общая численность, общая продуктивность и индивидуальная продуктивность дождевых червей при различных концентрациях отработанного масла в почве. Протоколы испытаний

Выживаемость %

Общая численность

Общая продуктивность

Индивидуальная продуктивность

1

контроль

100

45,00

18,33

1,5

2

Микробиологический препарат

100

94,00

20,66

1,3

3

почва, загрязненная маслом 20 г/кг

90

60,33

18,33

2,14

4

почва, загрязненная маслом 20 г/кг и микробиологический препарат

96

27,00

10,66

1,25

5

почва, загрязненная маслом 40 г/кг

80

26,66

7,33

0,84

6

почва, загрязненная маслом 40 г/кг и микробиологический препарат

86

15,66

5,33

0,66

7

почва, загрязненная маслом 60 г/кг

80

15,00

2,33

0,61

8

почва, загрязненная маслом 60 г/кг и микробиологический препарат

66

10,00

1

0,35

9

почва, загрязненная маслом 80 г/кг

70

5,00

5

0,23

10

почва, загрязненная маслом 80 г/кг и микробиологический препарат

66

13,00

0,00

0,75

11

почва, загрязненная маслом 100 г/кг

60

6,00

0

0

12

почва, загрязненная маслом 100 г/кг и микробиологический препарат

53

11,00

3,66

0,68

Ранговый ДА и конкордация Кендалла

0,67

0,72

0,56

cac1.tif

Рис. 1. Общая численность Dendrobena veneta

Результаты исследования и их обсуждение

Высокая выживаемость Dendrobena veneta 86–100 % отмечена в контрольном варианте, при внесении микробиологического препарата и при внесении низких концентраций масла 20–40 г/кг. Увеличение концентрации масла до 60–100 % снизило выживаемость до 53–66 %.

Общая численность Dendrobena veneta. В контрольном варианте общая численность составила 45 экз./сосуд, а при внесении микробиологического препарата – 94 экз./сосуд. В варианте с концентрацией масла 20 г/кг общая численность увеличилась в 6 раз и составила 60 особей на сосуд, а при внесении микробиологического препарата общая численность увеличилась в 2,7 раза и достигла 27 особей на сосуд. При концентрации масла 40 г/кг, общая численность увеличилась в 2,6, а при внесении микробиологического препарата в 1,5 раза. При внесении в почву 60 г/кг масла общая численность увеличилась в 1,5 раза, а при внесении микробиологического препарата осталась без изменений. В вариантах с концентрацией нефти 80-100 г/кг отмечено снижение выживаемости и общей численности червей.

Общая продуктивность Dendrobena veneta

Максимальная общая продуктивность 18–20 коконов/сосуд отмечена в контрольном варианте, при внесении микробиологического препарата и при внесении масла 20 г/кг. Внесение микробиологического препарата снизило откладку коконов в 2 раза. При концентрации масла более 40 г/кг откладка коконов составила 2–5 коконов на сосуд, при внесении микробиологического препарата откладки коконов не наблюдалось.

Индивидуальная продуктивность Dendrobena veneta

Максимальная индивидуальная продуктивность 1,3–2,14 коконов на червя отмечена в контрольном варианте, при внесении микробиологического препарата и при внесении низких концентраций масла 20–40 г/кг. Увеличение концентрации снижало откладку коконов до 0,61 при концентрации 60 г/кг, а при внесении микробиологического препарата до 0,35 и при концентрации 80 г/кг – 0,23.

В контрольном образце (обр. 1) без внесения биопрепарата «Байкал – Эм-1» общая численность Dendrobena veneta увеличилась в 4,5 раз (p < 0,001) и достигла 45 особи в одном образце, (относительная погрешность составила 10–20 %, рис. 2, а) а при внесении микробиологического препарата «Байкал Эм-1» общая численность червей возросла в 9 раз и составила 94 особи (относительная погрешность составила от 5 до 10 %). При введении в состав почвы 20 г/кг отработанного автомобильного масла (обр. 3 и 4) общая численность червей увеличилась в 6 раз и достигла 60 особей (относительная погрешность составила 20 %), а при внесении микробиологического препарата «Байкал Эм-1» общая численность червей возросла в 2,7 раз и составила 27 особи (относительная погрешность составила от 10 до 20 %). При внесении отработанного автомобильного масла 40 г/кг, общая численность червей увеличилась в 2,5 раза, а при внесении биопрепарата «Байкал – Эм-1» при том же содержании масла (обр. 6) в 1,5 раза (относительная погрешность 20–50 %) (p < 0,05).

При внесении в почву 60–100 г/кг отработанного автомобильного масла отмечалась 90 % выживаемость червей, а при внесении микробиологического препарата «Байкал Эм-1» выживаемость снизилась до 43 %. Для образцов 8, 10, 12 содержание отработанного автомобильного масла в каждом образце составляло 60–100 г/кг (p < 0,05). Общая численность в варианте 8, при внесении отработанного автомобильного масла 60 г/кг увеличилась в 1,5 раз и составляла 15 особей на сосуд (рис. 1) (относительная погрешность составила 35–40 %) (p < 0,05), а при внесении микробиологического препарата «Байкал Эм-1» общая численность червей составила 10 особи (относительная погрешность составила 10 %) В варианте с концентрацией отработанного автомобильного масла 80 г/кг общая численность навозных червей снизилась до 5 экз. (относительная погрешность 10 %) (p < 0,05), а при внесении микробиологического препарата «Байкал Эм-1» общая численность червей возросла до 13 особей (относительная погрешность составила 10–20 %). В варианте с концентрацией отработанного автомобильного масла 100 г/кг общая численность навозных червей снизилась до 6 экз.(относительная погрешность 10 %) (p < 0,05), а при внесении микробиологического препарата «Байкал Эм-1» общая численность червей возросла до 11 особей (относительная погрешность составила 10–20 %).

cac2.tif

Рис. 2. Изменение общей численности Dendrobena veneta при культивировании в почвах, загрязненных отработанным автомобильным маслом(p < 0,05) (с указанием величины абсолютной погрешности с достоверностью 95 %). Цифры от1 до 12 соответствуют вариантам эксперимента 1, указаны в таблице

cac3.tif

Рис. 3. Разложение углеводородов масла в почве при использовании D. veneta

Разложение углеводородов отработанного масла

При внесении низких концентраций масла 20 г/кг эффективность разложения 99 % (0,01 г/кг), а при внесении микробиологического препарата «Байкал-Эм» – 90 % (1,2 г/кг). При внесении масла в почву 40 г/кг в варианте с Dendrobena veneta концентрация масла снизилась до 2,4 г/кг (эффективность 93 %), а при внесении микробиологического препарата эффективность разложения углеводородов составила 87 % (4,9 г/кг). При внесении масла в почву 60 г/кг в варианте с Dendrobena veneta концентрация снизилась до 2,6 г/кг, эффективность – 95 %, а при внесении микробиологического препарата эффективность составила 70 % (18,5 г/кг). При внесении масла в почву 80 г/кг в варианте с Dendrobena veneta концентрация снизилась до 6,0 г/кг, эффективность – 92 %, а при внесении микробиологического препарата содержание масла снизилось до 25 г/кг (эффективность 68 %). При концентрации масла 100 г/кг в варианте с Dendrobena veneta концентрация масла снизилась до 20 г/кг, эффективность 80 %, а при внесении микробиологического препарата содержание масла снизилось до 10 г/кг (эффективность 90 %).

Заключение

В нашем исследовании отмечена высокая выживаемость дождевых червей до 100 % при низких концентрациях отработанного масла до 50 гр/кг. Низкие концентрации масла 20–40 г/кг оказывают стимулирующее влияние на все виды дождевых червей, стимулируя откладку коконов. Внесение микробиологического препарата снижало выживаемость и репродуктивный потенциал D. veneta до 53 %.

При внесении концентраций масла от 20 до 60 г/кг отмечалась 80–90 % выживаемость Dendrobena veneta и стабильный рост численности червей, а при концентрации масла 80–100 г/кг выживаемость составила 40–50 %. Увеличение концентрации масла до 60–100 % снизило выживаемость до 53–66 %.


Библиографическая ссылка

Чачина С.Б. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ОТРАБОТАННЫМ МАШИННЫМ МАСЛОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДОЖДЕВЫХ ЧЕРВЕЙ DENDROBENA VENETA И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО ПРЕПАРАТА «БАЙКАЛ-ЭМ» // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 11-1. – С. 70-75;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=7675 (дата обращения: 23.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074