Загрязнение степных почв южных регионов Узбекистана нефтью и нефтепродуктами и их рекультивация

Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день во всем мире в результате деятельности промышленных предприятий, добычи полезных ископаемых, их использования, а также других антропогенных факторов, наблюдается химическое загрязнение почвенного покрова, изменение свойств и плодородия почв. 'Загрязнение почв различных типов приводит к формированию таких проблем, как деградация почвы, снижение качественного и количественного уровня плодородия, а также других проблем связанных с экосистемой.
С обретением Республикой независимости в различных сферах, в том числе в сфере защиты земельных ресурсов и их рациональном использовании, систематизированы научно-практические исследования и получены определённые результаты. В этой сфере подтверждены различия между типами почв, загрязнённых нефтью и нефтепродуктами, по генетическим горизонтам и расстоянием от очагов загрязнения, разработаны показатели и соответствующие коэффициенты по определению восстановления производительной способности почвы, были созданы технологии, на основе биологических методов и других методов для рекультивации почв пустынной зоны. По стратегии действий, направленных на быстрое развитие нашей Республики, особое внимание обращено на такие мероприятия как внедрение современных агротехнологий в рациональном использовании земельных ресурсов, решения проблем современными биологическими технологиями, внедрению органического земледелия.
На сегодняшний день актуальной задачей является, создание рекультивационных мероприятий для загрязненных в различной степени нефтью и нефтепродуктами почв, соответствующих климатическим условиям территории. Актуальными проблемами являются изучение состояния загрязнения по источникам, для рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв в условиях пустынной зоны, их отличие, определение физико-химических, агрохимических, микробиологических, биологических свойств почв, разделение факторов, алгоритмов, этапов рекультивации, выбор мероприятий с учетом свойств почв и характера загрязнения, разделение на периоды процессы рекультивации, разработка первичных показателей и коэффициентов восстановления почвенного плодородия, анализ современного состояния загрязненных почв, создание картограмм прогнозирования будущего состояния загрязнения почв, назначение мероприятий рационального использования земельных ресурсов на основе полученных данных.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Указе Президента Республики Узбекистан УК-2460 от 29 декабря 2015 года «О мерах по дальнейшему реформированию и развитию сельского хозяйства за период 2016-2020 гг.», постановление Президента ПП-4947 от 7 февраля 2017 года «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан» и Указа от 31 мая 2017 года за №УП-5065 «О мерах по усилению контроля за охраной и рациональным использованием земель, совершенствованию геодезической и картографической деятельности, упорядочению ведения государственных кадастров» а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследований является определение разницы загрязнения нефтью и нефтепродуктами по источникам почв пустынной зоны южных регионов Узбекистана, создание рекультивации, основанные на биологических методах очистки.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
впервые раскрыты различия нескольких типов почв распространенных в пустынной зоне по отдаленности источников и загрязнения нефтью и нефтепродуктами почвенных генетических горизонтов профили почв;
определено изменение количества органического и антропогенного углерода в загрязненных нефтью и нефтепродуктами почвах пустынной зоны;
разработана технология рекультивации на основе биологической очистки с использованием штаммов бактерий-деструкторов нефти MFD-100 Pseudomonas stutzeri, MFD-200 Pseudomonas caryophyllis, MFD-5000 Bacillus subtilis для почв пустынной зоны, загрязненных нефтью и нефтепродуктами;
созданы индивидуальные факторы, алгоритмы, этапы рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв, а также процесс рекультивации разделен на периоды;
разработаны показатели и коэффициенты восстановления плодородия почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами после рекультивации.
Заключения
1. Установлено, что в загрязнении нефтью и нефтепродуктами почв южных регионов Узбекистана основным источником загрязнения являются нефтяные месторождения и нефтегазовые предприятия, что степень загрязнения уменьшается по отдалению от нефтяных месторождений, а в системе нефтегазовых предприятий вначале увеличивается, потом уменьшается, также установлено, что по профилю почв в обоих источниках уменьшается по глубине сверху вниз согласно характеру закономерности. Обосновано, что в проявлении и распространении загрязнения на нефтяных месторождениях основными факторами являются - техническая неисправность и аварийные ситуации, а в нефтегазовых предприятиях -высокие температуры, а также скорость ветра, в нефтяных месторождениях состояние загрязнения выше в I, II и III зонах, а в нефтегазовой промышленности - II, III и IV зонах.
2. В результате загрязнения нефтью и нефтепродуктами почвы в различной степени загрязнены тяжелыми металлами (As, Cd, Си, Sb, Cr, Pb, Ni V). В частности вокруг нефтяных месторождений преобладает загрязнение As, Cd, Ni, Си, Sb, V, а вокруг нефтегазовой промышленности - Cr, Pb, Ni.
3. Во всех изученных почвах соответственно степени загрязнения нефтью и нефтепродуктами увеличилось количество углерода, этот углерод, считаясь антропогенным углеродом (Са„,„), не имеет коррелятивной связи с гумусом почв и считается бесполезным для почвенного плодородия.
4. Обосновано заметное влияние концентрации нефти и нефтепродуктов (5-15%) на количество исследованных почвенных агрегатов (0,25; 0,5; 1; 2; 3; 5; 7; 10 мм), в частности, уменьшение количества 0,25 мм агрегатов и увеличение количества 2-3 мм агрегатов.
5. Характер загрязнения (химический состав и свойства нефти, сроки загрязнения, слабая, средняя, сильная и очень сильная степени загрязнения), климатические факторы (ветер, температура), химический состав почв (химический состав и органическое вещество), почвенные свойства, микробиологические показатели почв (почвенные ферменты и дыхание почв) отмечены в качестве индивидуальных факторов рекультивации.
6. Разработаны алгоритмы подготовки почв к рекультивации, индивидуальные варианты, этапы, механизмы рекультивации для почв пустынной зоны южных регионов Узбекистана. Рекомендовано проведение технологии рекультивации на основе биологической очистки в виде комплекса 11 мероприятий 6 видов на основе 3 этапов, 3 периодов.
7. Определено, что при очистке почв расход времени увеличивается в следующих порядках: слабое —> среднее —> сильное —> очень сильное загрязнение, а также орошаемые серо-бурые —> такырные —> орошаемые лугово-аллювиальные —> серо-бурые —> орошаемые такырно-луговые —> пустынно песчаные почвы.
8. Для орошаемых и не орошаемых почв пустынной зоны разработаны показатели (количество общих микроорганизмов, активность ферментов и дыхания почв, влажность, количество агрегатов, pH-среды, гумус, степень гумификации органического вещества, органический углерод, общий азот, подвижные фосфор и калий, степень прорастания семян растений, объемная масса, подвижные формы микроэлементов) и коэффициенты восстановления почвенного плодородия.
9. По данным разработанных картограмм прогнозирования состояния загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами в будущем в южной, центральной, центрально-восточной территориях Сурхандарьинской области есть высокая угроза загрязнения, а в северной, северо-западной территориях эта угроза низкая, в западной, юго-западной, центральной территориях Кашкадарьинской области угроза загрязнения высокая, а в восточной, южной, северо-восточной территориях угроза загрязнения низкая.
10. В условиях степных зон, загрязнённых нефтью и нефтепродуктами, незасоленных и слабо засолённых почвах в процессах рекультивации рекомендуется применение штаммов бактерий MFD-100 Pseudomonas stutzeri, MFD-200 Pseudomonas caryophyllis, MFD-5000 Bacillus subtilis, а в средне засолённых почвах MFD-200 Pseudomonas caryophyllis, MFD-5000 Bacillus subtilis в количестве 2,0x10s- 8,2x10й кл/мл.
11. В условиях слабо засолённых,оращаемых такырно-луговых и серобурых почв для активации процесса биоремидиации рекультивации рекомендуется применение таких растений как клевер (Medicago falcata L.), в средне засолённых орашаемых лугово-аллювиальных почвах сорго (Sorghum saccharatum), в такырных и серо-бурых почвах, не имеющих возможности орашения полынь раскидистую (Artemisia diffusa H.Krasch), а в пустынно песчаных почвах ежовника шерстистоногого (Anabasis eriopoda (Scnrenk) Benth).