Чем опасен мазут для почвы

Влияние нефти и нефтепродуктов на почву

В почвах нефть и нефтепродукты находятся в следующих формах:

в пористой среде — в парообразном и жидком легко подвижном состоянии, в свободной или растворенной водной или водноэмульсионной фазе;
в пористой среде и трещинах — в свободном неподвижном состоянии, играя роль вязкого или твердого цемента между частицами и агрегатами почвы;
в сорбированном состоянии — на частицах горной породы или почвы (в том числе на частицах органических веществ);
в поверхностном слое почвы или грунта — в виде плотной органо-минеральной массы.

Как свободные, так и малоподвижные связанные формы нефтепродуктов легко отдают летучие фракции в атмосферу, а растворимые соединения — в воду. Этот процесс полностью не прекращается со временем, так как микробиологические процессы трансформации углеводородов приводят частично к образованию летучих и воднорастворимых продуктов их метаболизма. По соотношению тяжелых и легких фракций нефти и содержанию парафина можно судить о скорости испарения, вымывания, опасности цементации почв.

Пропитывание нефтью почвенной массы приводит к изменениям в химическом составе, свойствах и структуре почв. Прежде всего это сказывается на гумусовом горизонте: количество углерода в нем резко увеличивается, но ухудшается свойство почв как питательного субстрата для растений. Гидрофобные частицы нефти затрудняют поступление влаги к корням растений, что приводит к физиологическим изменениям последних. Продукты трансформации нефти резко изменяют состав почвенного гумуса. На первых стадиях загрязнения это относится в основном к липидным и кислым компонентам. На дальнейших этапах за счет углерода нефти увеличивается содержание нерастворимого гумина. В почвенном профиле возможно изменение окислительно-восстановительных условий, увеличение подвижности гумусовых компонентов и ряда микроэлементов.

Все вещества, входящие в состав нефти и нефтепродуктов, являются токсичными, нередко канцерогенными.

Загрязнение нефтью приводит к резкому нарушению в почвенном микробиоценозе. Комплекс почвенных микроорганизмов отвечает на нефтяное загрязнение после кратковременного ингибирования повышением своей численности и усилением активности. Прежде всего это относится к углеводородоокисляющим микроорганизмам, количество которых резко возрастает по сравнению с незагрязненными почвами. Сообщество микроорганизмов в почве принимает неустойчивый характер. По мере разложения нефти в почве общее содержание микроорганизмов приближается к фоновым значениям, но количество нефтеокисляющих бактерий (например, в почвах южной тайги до 10—20 лет) значительно превышает те же группы в незагрязненных почвах.

Нефтяное загрязнение подавляет фотосинтетическую активность растительных организмов. Это сказывается прежде всего на развитии почвенных водорослей. В зависимости от дозы нефти, попавшей в почву, и сохранности почвенного и растительного покрова наблюдаются различные реакции почвенных водорослей: от частичного угнетения и замены одних группировок другими до выпадения отдельных групп или полной гибели всей популяции. Индикационным признаком экстремальных условий, находящихся на грани зон толерантности и резистентности, является изменение видового состава водорослей. Динамика и степень самоочищения в пределах зоны толерантности отражаются в численности водорослей.

Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами оказывает длительное отрицательное воздействие на почвенных животных, вызывая их массовое удаление. Отрицательное действие загрязнения осуществляется в результате прямого контакта с нефтью и через изменение свойств загрязненных почв.

Действие различных фракций нефти на живые организмы различно. Легкие фракции нефти и нефтепродуктов, богатые бензином, обладают повышенной токсичностью для живых организмов. Летучие фракции проявляют эффект сразу после контакта с почвой и ее обитателями. В то же время действие этих фракций кратковременно. Они быстрее испаряется и ее воздействие на природную среду относительно кратковременно. Их испаряемость способствует быстрому самоочищению компонентов природной среды.

Легкие нефтепродукты в значительной степени разлагаются и испаряются еще на поверхности почвы, легко смываются водными потоками. Путем испарения из почвы удаляется от 20 до 40 % легких фракций нефти.

Эффект тяжелых фракций проявляется позже. Тяжелые фракции нефти малоподвижны и могут создавать устойчивый очаг загрязнения, очищение природной среды от них протекает с трудом. Тяжелые нефти, содержащие значительное количество смол, асфальтенов и тяжелых металлов, оказывают не только токсичное воздействие на организмы, но и значительно изменяют воднофизические свойства почв. Они ухудшают водно-физические свойства почв из-за цементации порового почвенного пространства. Попадание парафиновой нефти в почву ведет к нарушению влагообмена почвы на долгий срок. Они опасны для почвы, так как, имея низкую температуру застывания, они прочно закупоривают поры и каналы почвы, по которым происходит обмен веществ между почвой и сопредельными средами.

В процессе трансформации и перераспределения загрязняющих веществ создаются гидро-атмо-лито-биогеохимические аномалии со сменой сочетаний различных веществ и геохимических обстановок.

Очень токсичны ароматические углеводороды ПАУ, среди которых много канцерогенов. Высокотоксичны метановые углеводороды, особенно нормальные алканы с короткой углеродной цепью, составляющие основу легких фракций нефти. Их летучесть способствует быстрому испарению этих компонентов нефти.

Значительное влияние на вязкость нефти оказывают твердые метановые углеводороды (парафины), содержание которых в нефти может достигать 15—20 %. Твердые парафины плохо разрушаются.

Отрицательное влияние смолисто-асфальтеновых компонентов обусловлено их вязкостью и плотностью, которые ведут к изменению физико-химических свойств почв и иногда — к их цементации. Влиять могут и присутствующие в составе нефти микроэлементы, вызывающие повышение не только их общего содержания в почве, но и содержания подвижных соединений этих элементов (As, Co, Cu, Pb, Hg, Ni, V, Fe, Mn).

Большое значение для почв имеют высокоминерализованные пластовые воды, влияющие на почвообразование. В почвах устанавливается щелочная реакция, изменяющая ход различных процессов, прежде всего гумусообразования. Высокая доля ионов натрия меняет состав обменных катионов, что оказывает влияние на физические свойства почвы, способствует их оглеению. По наблюдениям Н. П. Солнцевой (1998), в северотаежных условиях дерново-подзолистая почва уже через год после нефтяного загрязнения трансформируется в техногенный битуминозный солончак, через 4 года почва классифицируется как битуминозный солончаковатый солонец, через 15 лет — как битуминозный солонец, а через 20 лет — как битуминозный осолодевающий солонец.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Чем опасен мазут для человека, водоемов и почвы? Всегда ли является опасным грузом?

Мазут – остаточный продукт переработки нефти. Это самая тяжелая фракция, образующаяся после выкипания всех остальных составляющих вроде бензина, керосина, газойля и пр. Как любой нефтепродукт мазут оказывает определенное негативное воздействие на человека и природу. Об этом нужно знать, чтобы правильно перевозить и использовать продукт, не допуская загрязнения окружающей среды.

Класс опасности мазута

Мазут является опасным грузом, но по степени воздействия на человека относится к малоопасным нефтепродуктам – 4-му классу опасности по классификации в п. 1.1. ГОСТ 12.1.007-76. В соответствии с этим предельно допустимая концентрация вредных паров нефтепродукта в воздухе рабочей зоны начинается с 10 мг/м3. Это одна из норм для 4-го класса опасности. В смеси с воздухом взрывоопасной считается концентрация паров мазута от 1,4 до 8%. Поэтому при работе с ним не допускается использовать инструменты, которые дают искру при ударе.

Основные показатели для грузов разных классов опасности

Чем опасен мазут и его пары для людей

Для человека высокой токсичностью обладают пары мазута, которые оказывают отравляющее действие. В продуктах сгорания содержатся углекислота, оксиды азота, соединения серы, ванадия, оксид углерода и метан. Пары могут попадать через органы дыхания, иногда с пищей и водой всасываются в кровь. Раздражают слизистые оболочки и глаза. Пары действуют как нервные яды с наркотическим действием. Они поражают центральную нервную систему:

повышают возбудимость;
вызывают общую слабость;
увеличивают пульс;
вызывают головокружение.

В легких случаях отравления появляются кашель, насморк, слезотечение, боль в груди и чувство сухости в горле, в острых – головокружение, общая слабость, головная боль. При длительном воздействии наблюдается хроническое отравление. Оно может проявляться в виде бронхита с приступами удушья, атрофическим ринитом, поражением зубов.

Если перечислять, чем еще опасен мазут для людей, то нужно сказать, что он несет вред и при попадании на кожу. Нефтепродукт обезжиривает и сушит ее поверхность, что может приводить к экземам и дерматитам.

Опасен ли мазут для почвы и воды

Особую опасность мазут несет для водоемов. При попадании на поверхность воды он образует пленку, которая нарушает влаго-, энерго- и теплообмен с атмосферой. Нефтепродукт меняет цвет и pH воды, придает ей специфический вкус и запах, вызывает нарушение жизнедеятельности обитателей водоема.

Мазут образует на поверхности воды непроницаемую пленку, которая нарушает все виды обмена

Если рассматривать, чем опасен мазут, для почвы, то нужно сказать, что он оказывает угнетающее влияние на экологические системы, губит живые организмы и значительно меняет условия их обитания. Пропитывание нефтепродуктом почвенной массы ведет к изменению ее химического состава, свойств и структуры. В результате ухудшается свойство почвы как питательной среды для растений. К их корням не поступает достаточное количество влаги, из-за чего нарушаются все физиологические процессы.

Эффект мазута как тяжелой фракции проявляется позже, чем от легких дистиллятов. Со временем образуется устойчивый очаг загрязнения, из-за чего очищение природной среды протекает с трудом. Особенно токсичны ароматические углеводороды, асфальтены, смолы и тяжелые металлы, которые цементируют почвенное пространство и значительно ухудшают водно-физические свойства почвы.

Считается ли мазут опасным грузом

Одним из спорных на сегодня является вопрос, считается ли мазут опасным грузом или нет. В соответствии с п. 2.2.9.1.10.6 ДОПОГ (Европейским соглашением о международной дорожной перевозке опасных грузов), нефтепродукт относится к № ООН 3082, что соответствует жидким веществам, опасным для окружающей среды.

В п. 2.2.9 ДОПОГ идет речь о прочих опасных веществах и изделиях, которые не охвачены названиями других классов. Именно сюда включают мазут, поскольку в других разделах документа он не встречается. Некоторые перевозчики пользуются тем, что этот нефтепродукт не указан в алфавитном перечне ДОПОГ и пытаются транспортировать его как неопасный груз. Но это может привести к последствиям, поскольку подкованный инспектор ДПС со ссылкой на 2.2.9 ДОПОГ легко зафиксирует нарушение, за которым могут последовать штраф и ответственность.

По свойствам мазут действительно занимает почетное место в ряду нефтепродуктов и веществ с уже присвоенным классом опасности. Неопасным грузом его считали до 25 апреля 2012 года, когда подобные грузы транспортировали в соответствии с приказом Минтранса России от 08.08.1995 № 73. Согласно этому документу, товары классифицируют на опасные и неопасные в соответствии с критериями ГОСТ 19433-88. По нему мазут и битум – неопасные, поскольку имеют температуру вспышки более 90 °C.

Но, начиная с 25 апреля 2012 года, опасные грузы стали перевозить в соответствии с ДОПОГ (правовое основание – постановление Правительства Российской Федерации от 15.04.2011 № 272). В соответствии с его классификацией к опасным относятся жидкости, которые перевозятся при температуре не ниже 100 °C. Если мазут загружается при таких условиях, то его относят к опасным грузам.

Если же договорные отношения на перевозку отсутствуют и нефтепродукт транспортируется юридическим лицом или ИП для собственных нужд и на транспортных средствах, которые принадлежат ему на законных основаниях, тогда правила ДОПОГ не применяются.

Вывод

Мазут – однозначно опасное вещество, негативно влияющее на окружающую среду и человека. Но при перевозке он не всегда попадает в категорию опасных грузов. Все зависит от условий транспортировки: какая организация, на каком основании и на чем перевозит нефтепродукт. Основные требования относительно перевозки мазута приводятся в ДОПОГ. Они предъявляются к емкостям и транспорту, а также к водителю, который должен иметь соответствующее свидетельство на осуществление деятельности. Эти и другие требования ДОПОГ важны для обеспечения надежности доставки и сохранности груза.

Смежные материалы

Эксплуатационные свойства нефтепродуктов

Под механическими примесями подразумеваются такие вещества, которые обычно находятся в слоях нефти и нефтепродуктов в виде взвеси или осадка, задерживаемые фильтром. Такие примеси негативно влияют на работу двигателей и другого оборудования, поэтому их концентрация в нефтепродуктах строго стандартизируется определёнными нормами. Так, степень чистоты масла оценивают, исходя из числа фильтрации и количества осадка, которые задерживает фильтр.

Источник

СТИМУЛИРУЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ МАЗУТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ НА РАСТЕНИЯ И МИКРООРГАНИЗМЫ

Гайворонский В.Г.

Кандидат биологических наук, Южный федеральный университет

СТИМУЛИРУЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ МАЗУТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ НА РАСТЕНИЯ И МИКРООРГАНИЗМЫ

В статье анализируются вероятностные причины стимулирующего действия мазута на растения и микроорганизмы. Проводится сравнение исследований, посвященных влиянию загрязнения мазутом на микробную систему почв, рост и развитие растений, продуктивность растительных сообществ пустынь и полупустынь, а также прорастание семян древесных растений в условиях загрязнения мазутом. Предложены причины стимулирующего действия мазутного загрязнения на растения и микроорганизмы. В качестве выводов приводятся факторы для самовосстановления почвенного покрова при мазутном загрязнении.

Ключевые слова: мазутное загрязнение, почва, растения, микроорганизмы

Gayvoronskiy V.G.

PhD in Biology, Southern Federal University

STIMULATING EFFECT OF OIL POLLUTION OF SOIL ON PLANTS AND MICROORGANISMS

Abstract

The article analyzes possible causes of the stimulating effect of the oil on plants and microorganisms. There is a comparison of researches on the effects of oil pollution on the microbial system of the soil, the growth and development of plants, productivity of plant communities of deserts and semi-deserts, and the germination of seeds of woody plants in pollution by oil. It is proposed the causes of stimulating effect of oil pollution on plants and microorganisms. In conclusion, there are factors to restore soil cover which is polluted by oil.

Keywords: oil pollution, soil, plants, microorganisms.

Мазут является достаточно распространенным веществом, которое является веществом-загрязнителем окружающей природной среды, в том числе почвы. Последствиями антропогенной деятельности, связанной с использованием мазутов, являются их утечки, повсеместные почвенные загрязнения. Источниками таких загрязнений становятся как места хранения, так и места его использования и транспортировки. Масштабы загрязнений мазутом давно превысили все допустимые пределы, а нормирование загрязнений, устойчивость к ним различных типов почв, а также способность к самовосстановлению и восстановлению почв с участием человека остаются открытыми вопросами даже в наш век прорывных технологических решений.

Мазутные загрязнения оказывают негативное воздействие на эколого-биологические свойства почв: происходит снижение активности каталазы и дегидрогеназы, наблюдается снижение показателей прорастания и начального роста растений, целлюлозолитической способности, а также обилия бактерий рода Azotobakter. Причем степень ухудшения свойств находится в прямой зависимости от концентрации вещества в почве.

Изучая научную проработанность вопроса, мы смогли найти весьма немного научных исследований, которые бы были посвящены исследованиям мазутного загрязнения почв. Более того, нам не удалось найти информации, что когда-либо было проведено исследование, изучившее стимулирующее воздействие мазутного загрязнения почв на микроорганизмы и (или) растения. Одновременно факты загрязнения почв мазутом в нашей стране весьма распространены и повсеместны.

Настоящее исследование преследует цель анализа причин стимулирующего действия биогенного по своей природе вещества – мазута на растения и микроорганизмы. Вторичной целью исследования является попытка найти способ обратить негативные последствия уже произошедшего разлива (утечки) мазутов в главный фактор, влияющий на восстановление почвы; определение факторов для самовосстановления почвенного покрова.

Исследования Звягинцева и др. ученых, посвященные диагностическим признакам различных уровней загрязнения почв нефтью [2, C. 73] доказывают, что, несмотря на самые опасные последствия от мазутных загрязнений почв, некоторые компоненты мазута, при низких концентрациях, способны оказывать на почвенную биоту стимулирующее водействие. Основной причиной тому является способность послужить энергетическим субстратом для микроорганизмов.

Циклом исследований, посвященных влиянию загрязнения мазутом на микробную систему почв, были отмечены трансформации не только в численности, но и в составе почвенных микроорганизмов.

Этими исследованиями зафиксировано увеличение численности аммонифицирующих, азотофиксирующих, денитрофицирующих, сульфатредуцирующих бактерий, микромицетов и дрожжей при внесении мазутного загрязнения от 2 по 5% от общей массы почвы в модельных экспериментах с различными типами почв.

Ученые Юга России [3, С. 1199] отмечают, что внесение в почву мазута в количестве 2% от общей массы почвы вызывало рост численности исследуемых бактерий под действием мазута, что связано с тем фактом, что за время эксперимента бактерии, не устойчивые к мазуту, успели отмереть, а устойчивые виды начали использовать их биомассу для своего роста.

В то же время все биологические показатели снижают свои значения при загрязнении почв мазутом, причем степень указанного снижения находится в прямой зависимости от концентрации мазута в почве.

Наиболее устойчивы к мазутным загрязнениям черноземы, поскольку данные типы почв отличает хорошая оструктуренность, окислительные условия и высокая биологическая активность. Существующие особенности черноземов обеспечивают их большую устойчивость к загрязнениям мазутом, а также большую скорость его разложения, в отличие от почв, формирующихся под травянистой растительностью на песках в степной зоне – серопесках. Отличительной особенностью данных почв является наличие в профиле бесструктурного серого гумусового горизонта с низким содержанием гумуса, а также малой емкостью обмена. Также серопески характеризуются отсутствием карбонатного горизонта и нейтральной реакцией среды.

При исследовании фитотоксического действия мазута на растения (их рост и развитие) на серопесках, загрязнитель в низких концентрациях способен оказывать на длину корней и побегов редиса значительное стимулирующее воздействие. Причем доказано, что серопески способны сохранять высокие показатели при значительном мазутном загрязнении (при внесении более 20% от общей массы почвы). Основной причиной тому является легкий гранулометрический состав, который позволяет сохранять весьма приемлемый воздушный и окислительно-восстановительный режим для растений. Вторым следствием стимулирующего воздействия служит факт привнесения дополнительного органического вещества и минеральных элементов в почву. В мазуте могут содержатся указанные органические вещества. Более того, на серопесках они способны улучшить питание растений.

И все же, только малые концентрации мазута способны стимулировать рост и развитие растений, также только при малых дозах загрязнения растения в большинстве случаев способны проявить устойчивость к мазутным загрязнениям. Среди них такие растения, которые способны к быстрому вегетативному размножению, а также растения-многолетники и растения с большой биомассой.

В соответствии с исследованиями пермских ученых [4, С. 224], стимулирование растений также было отмечено в полевых условиях. Исследования проводились на богатых битумами почвах, которые находились над зонами глубинных разломов нефтеносных территорий. В качестве особенности исследователями было отмечено, что растения пустынь и полупустынь в течение всего вегетационного сезона сохраняли ярко зеленый цвет, а одновременно вне этих зон, растительный покров был полностью подвержен выгоранию уже к началу летнего периода. Что касается высоты растений, то на участках почв, подверженных загрязнению, она в 2-3 раза большее, что говорит и о более высокой продуктивности растительных сообществ.

Также основанием стимулирующего действия мазута может служить наличие нафтеновых масел и нафтеновых кислот, которые составляют основу нефтяного ростового вещества.

Обращаясь к наблюдениям за прорастанием семян древесных растений [1, С. 21] подтверждено, что содержащееся в мазуте нефтяное ростовое вещество может оказывать благоприятное влияние на прорастание семян и рост проростков хвойных лесообразующих видов древесных растений.

В этой связи, на наш взгляд, имеет право на существование теоретическая возможность того, что одним из универсальных технологических решений для предотвращения последствий загрязнения почв мазутом может стать способ получения нефтяного ростового вещества в полевых условиях непосредственно на территории произошедшего разлива (утечки) и, как следствие, преобразование негативного фактора, в главный фактор, влияющий на восстановление почв.

Можно заключить, что причинами стимулирующего действия мазутного загрязнения на растения и микроорганизмы являются следующие способности биогенного вещества попадающего в почву:

– наличие дополнительного органического вещества, привносимого в почву;

– наличие дополнительных минеральных элементов, улучшающих питание растений;

– выполнение функций энергетического субстрата при взаимодействии с почвенной биотой;

– влияние имеющихся в мазуте ростовых веществ на растения.

Факторами для самовосстановления почв в условиях мазутного загрязнения служат:

– освобождение почвы от наиболее восприимчивых микроорганизмов для использования видами, которые являются более устойчивыми к мазутному загрязнению, их биомассы;

– снижение конкуренции как последствие прореживания травостоя и увеличения площади питания выживших представителей растений.

Список литературы / References

Донец Е.В. Влияние нефтяного загрязнения на прорастание семян хвойных пород / Е.В. Донец, А.И. Григорьев // Лесоведение. – 2008. – № 5. – С. 18-21.
Звягинцев Д. Г., Гузев В. С., Левин С. В. Диагностические признаки различных уровней загрязнения почв нефтью // Почвоведение. – 1989. – № 1. – С. 72-78.
Мазанко М.С., Колесников С.И., Денисова Т.В., Кузина А.А., Вернигорова Н.А., Капралова О.А., Бабаян К.С., Лаптинова А.С. Устойчивость чернозема к сочетанному загрязнению нефтью и электромагнитным полем // Политематический сетевой электронный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ). – 2013. – № 07(91). – С. 1195-1204.
Оборин А.А. Нефтезагрязненные биоценозы: монография / А.А. Оборин, В.Т. Хмурчик, С.А. Иларионов, М.Ю. Маркарова; – Пермь; УрО РАН; Перм. гос. ун-т; Перм. гос. техн. ун-т., 2008. – 511 с.

Список литературы на английском языке / References in English

Источник