Дорохова М.Ф.

Marina F. Dorokhova

Московский Государственный Университет имени М.В. Ломоносова,
географический факультет (Москва, Россия)

УДК 502.654:665.6

Представлены результаты изучения диатомовых водорослей в почвах нефтедобывающих районов России. Показан вклад кировской школы альгологов в развитие представлений о разнообразии почвенных диатомовых водорослей в нефтедобывающих районах и возможности их использования для биоиндикации состояния техногенно трансформированных почв.

Ключевые слова: диатомовые водоросли; почвы; нефтепромыслы; нефть; сточные воды

Введение

Как известно, диатомовые водоросли успешно используются в палеогеографических исследованиях и при изучении качества воды. Между тем их потенциал в биоиндикационных исследованиях состояния почв, в том числе испытывающих антропогенное воздействие, в настоящее время реализован не в полной мере. Примером успешного применения диатомовых водорослей для выявления основных направлений трансформации почв являются районы нефтепромыслов.

Основные результаты исследований

Почвенные диатомовые водоросли в районах добычи и транспортировки нефти изучались как компонент альго- цианобактериальных сообществ с середины 1970-х годов. Большой вклад в становление метода альгоиндикации нарушенных почв и эффективности приемов их рекультивации внес коллектив альгологов под руководством профессора Эмилии Адриановны Штиной – Клара Анатольевна Некрасова, Евгения Аркадьевна Бусыгина, Лия Борисовна Неганова, Татьяна Анатольевна Ельшина, одним из первых включившийся в «нефтяную тематику» в соответствии с Программой экологических исследований АН СССР. Уникальность этих исследований состояла в их комплексности: в них приняли участие альгологи, ботаники, почвоведы-геохимики, микробиологи, зоологи, нефтяники – представители Московского, Казанского, Пермского государственных университетов, нескольких учебных и научно-исследовательских институтов, в том числе институтов Министерства нефтяной промышленности СССР.

В задачи альгологических исследований входило изучение видового разнообразия почвенных водорослей и цианобактерий и поиск видов, индицирующих разные направления техногенного изменения почв в районах нефтепромыслов (Штина, Некрасова, 1988).

В ходе альгологических исследований для выявления диатомовых водорослей применялся метод стекол обрастания с последующим изготовлением постоянных препаратов (Голлербах, Штина, 1969). Видовая идентификация проводилась по Определителю пресноводных водорослей СССР (Забелина и др., 1951). Другие определители нашим исследователям были недоступны.

Пионерной работой, выполненной под руководством Э.А. Штиной по Программе экологических исследований, стало изучение альго-цианобактериальных сообществ почв долины р. Обь в двух нефтедобывающих районах Тюменской области (Неганова и др., 1978). Впервые было установлено, что важным фактором разнообразия микрофототрофов (в том числе диатомовых водорослей) в загрязненных нефтью почвах (помимо уровней загрязнения) является наличие-отсутствие напочвенного покрова и верхних почвенных горизонтов. На чистых песчаных отложениях, образующихся при уничтожении основных горизонтов изученных почв, было выявлено 6 видов почвенных диатомовых водорослей (в то время как в ненарушенных подзолах под сосновыми лесами они обнаружены не были). Сильное загрязнение нефтью и выжигание нефти на таких же субстратах сокращает разнообразие диатомовых соответственно до 2 и 1 вида. Таким образом, эти исследования показали, с одной стороны, высокую чувствительность диатомовых водорослей к нефти, а с другой стороны – недопустимость применения выжигания нефти на поверхности почв как приема рекультивации.

В тесном содружестве с почвоведами-геохимиками МГУ альгологическими исследованиями в период конца 1970-х – начала 1980-х годов были охвачены почвы разнообразных техногенных местообитаний на территории нефтедобывающих районов Пермского Прикамья: датированные участки разливов буровых и нефтяных сточных вод, аварийных разливов нефти, рекультивированные участки нефтезагрязненных почв. В ходе этих работ Т.А. Ельшиной под руководством Э.А. Штиной была выполнена и впоследствии блестяще защищена кандидатская диссертация (Ельшина, 1986).

Впервые было показано, что характер трансформации альго-цианобактериальных сообществ в районах нефтепромыслов определяется интенсивностью и направлением изменения свойств почвы. Т.А. Ельшиной было обнаружено в общей сложности 17 видов диатомовых водорослей: 7 видов – в почвах, загрязненных сырой нефтью (спустя 1 год и 20 лет после загрязнения), 16 видов – в почвах, загрязненных нефтяными минерализованными сточными водами (спустя 1, 3 года и 18 лет после загрязнения почвы).

Полученные материалы позволили показать особенности альго- цианобактериальных группировок почв, испытавших разные формы техногенного воздействия и находящихся на разных стадиях посттехногенной эволюции и дали ключ к выявлению индикаторных групп водорослей и цианобактерий техногенно трансформированных дерново-подзолистых почв в изученном нефтедобывающем районе (Ельшина, 1986; Штина, Некрасова, 1988). В трансформированных дерново- подзолистых почвах, испытавших загрязнение минерализованными нефтяными сточными водами, диатомовые водоросли являются индикатором стадии техногенного осолодения. В этих почвах комплекс диатомовых наиболее разнообразен и представлен 16 видами. Характерными его компонентами являются алкалифильные галофильные виды – как гидрофильные, так и эдафофильные. Состав диатомовых водорослей и в целом альго-цианобактериальных сообществ, развивающихся в этих почвах, отражает основные направления изменения их свойств – повышенный уровень увлажнения, щелочную реакцию среды и наличие растворимых солей в почвенном растворе.

Талантливым развитием «нефтяной» тематики стали работы Натальи Михайловны Зимониной, представительницы кировской школы почвенной альгологии,на территории Возейского месторождения нефти. Альго-цианобактериальные сообщества изучены ею в почвах, подвергшихся разнообразным формам воздействия нефтепромысла: загрязнению нефтью и буровыми сточными водами с сохранением целостности почвенного профиля, механическому уничтожению верхних почвенных горизонтов, выжиганию нефти, замещению верхних горизонтов техногенными субстратами на буровых и кустовых площадках, в днищах котлованов-отстойников и на участках «пескования» нефтяных разливов. В монографии, обобщившей основные результаты исследований, представлен обширный список водорослей и цианобактерий, насчитывающий 204 вида, из них 10 видов диатомовых водорослей, обнаруженных в техногенно трансформированных почвах и на насыпных субстратах (Зимонина, 1998). Род Pinnularia (4 вида) является в нефтезагрязненных почвах района исследования с насыпными субстратами одним из ведущих при слабом загрязнении. На насыпных грунтах при их среднем и сильном загрязнении нефтью диатомовые водоросли не развиваются.

В этой же монографии приведен список водорослей и цианобактерий нефтезагрязненных почв (в него не включены виды, отмеченные Т.А. Ельшиной для почв, испытавших загрязнение минерализованными нефтяными сточными водами), составленный Н.М. Зимониной по имевшимся на момент написания монографии литературным материалам, относившимся к почвам юной тайги и лесостепи. В нем из 133 видов микрофототрофов диатомовых водорослей насчитывается всего 8 видов.

В целом к 2000 г. о диатомовых водорослях почв районов нефтепромыслов было известно, что:

1. они чувствительны к углеводородному загрязнению почв и грунтов и не развиваются при сильном загрязнении;
2. их видовой состав может быть весьма разнообразным в случаях активного самоочищения загрязненных почв от углеводородов (например, при дополнительном поступлении влаги и длительном периоде посттехногенной трансформации загрязненных почв, как это наблюдается, например, в подзоне южной тайги спустя 18-20 лет после загрязнения);
3. диатомовые водоросли обладают высоким биоиндикационным потенциалом и могут использоваться при мониторинге состояния и оценке состояния рекультивированных почв в районах нефтепромыслов. К 2000 году в почвах районов нефтепромыслов был обнаружен 21 вид диатомовых водорослей.

Исследования, проведенные на территории нефтяных месторождений Калининградской области начиная с 2001 года, включавшие и полевые эксперименты по загрязнению почв разными дозами нефти (сырой и товарной), дополнили сведения о диатомовых водорослях районов нефтепромыслов. Установлено, что (Dorokhova, 2007):

1. однократное сильное загрязнение почв сырой нефтью (доза нефти 100 л/м²) сильно подавляет развитие диатомовых – их численность падает ниже предела чувствительности метода количественного учета через 7 дней после внесения поллютанта;
2. в условиях таежной зоны при высоких скоростях самоочищения верхних горизонтов от нефти восстановление группировок водорослей, включающих диатомовые, начинается через 1 год после загрязнения почвы;
3. влияние нефти на водоросли определяется остаточной величиной содержания углеводородов в корнеобитаемом слое почвы (зависящей от скорости самоочищения почвы);
4. хроническое слабое загрязнение почв поверхностными и внутрипочвенными водами от кустовых и буровых площадок, в краевых зонах аварийных разливов сырой нефти и нефтяных сточных вод вызывает коренную перестройку альго- цианобактериальных сообществ и комплекса диатомовых в том числе: возрастание доли гидрофильных и амфибиальных видов, преобладание галофильных и алкалифильных видов;
5. изменения в составе комплекса диатомовых водорослей отражают основные направления трансформации свойств почв – углеводородное загрязнение, усиление в них восстановительных процессов, засоление, подщелачивание.

Заключение

В настоящее время в почвах районов нефтепромыслов России обнаружено 42 вида диатомовых водорослей, что, безусловно, далеко от реального их разнообразия. Дальнейшее пополнение сведений о биоразнообразии диатомовых водорослей может быть обеспечено более детальным изучением техногенно трансформированных местообитаний в районах нефтепромыслов, с одной стороны, и более точной их идентификацией – с другой. Исследования в этом направлении важны для углубления знаний об экологии и биогеографии видов и разработки методов альгоиндикации состояния нарушенных и рекультивированных почв.

Выражаю безграничную благодарность моему учителю – Эмилии Адриановне Штиной – и замечательному исследователю, геохимику-почвоведу Нине Петровне Солнцевой за всестороннюю поддержку и помощь.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данном сообщении.

Список литературы

1. Голлербах М.М., Штина Э.А. Почвенные водоросли. – Л.: Наука, 1969. – 228 c.
2. Ельшина Т.А. Почвенные водоросли как индикаторы некоторых видов техногенного загрязнения почвы (на примере загрязнений, связанных с нефтедобычей). – Автореф. дис….канд. биол. наук. – Л.: ЛГУ, 1986. – 16 с.
3. Забелина М.М., Киселев И.А., Прошкина-Лавренко А.И., Шешукова В.С. Определитель пресноводных водорослей СССР. Диатомовые водоросли. – М.: Сов. наука, 1951. Вып. 4. – 619 с.
4. Зимонина Н.М. Почвенные водоросли нефтезагрязненных земель. – Киров: Вятский государственный педагогический университет, 1998. – 170 с.
5. Неганова Л.Б., Шилова И.И., Штина Э.А. Альгофлора техногенных песков нефтегазодобывающих районов Среднего Приобья и влияние на нее нефтяного загрязнения // Экология. 1978. N3. С. 29–35.
6. Штина Э.А., Некрасова К.А. Водоросли загрязненных нефтью почв // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. Глазовская М.А. (ред.). – М.: Наука, 1988. – 254 с.
7. Dorokhova M.F. Diatoms as indicators of soil condition in oil production regions // Oceanological and Hydrobiological Studies. 2007. V. XXXVI, Suppl.1. P. 129–135.

Статья поступила в редакцию 25.06.2023
Статья принята к публикации 15.08.2023

Об авторах

Дорохова Марина Феликсовна – Marina F. Dorokhova

кандидат биологических наук
старший научный сотрудник, Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, Москва, Россия (Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia), географический факультет, каф. геохимии ландшафтов и географии почв

dorochova@mail.ru

Корреспондентский адрес: Россия, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, Географический факультет  МГУ. Телефон (495)-939-25-76.

ССЫЛКА:

Дорохова М.Ф. Почвенные диатомовые водоросли районов нефтепромыслов // Вопросы современной альгологии. 2023. №2 (32). С. 151–154. URL: http://algology.ru/2076

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2020-3(24)-151-154

EDN – LQAUUN

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Soil diatoms of oilfield areas

Marina F. Dorokhova

Lomonosov Moscow State University (Moscow, Russia)

The results of the study of soil diatoms in oil production areas of Russia are presented. The contribution of the Kirov school of algologists to the development of ideas about the diversity of soil diatoms in oil-producing areas and the possibility of their use for bioindication of the state of technogenically transformed soils is shown.

Key words: diatoms; soils; oil fields; oil; oil wastewater

References

1. Dorokhova M.F. Diatoms as indicators of soil condition in oil production regions. Oceanological and Hydrobiological Studies. 2007. V. XXXVI, Suppl.1. P. 129–135.
2. El'shina T.A. Pochvennye vodorosli kak indikatory nekotoryh vidov tekhnogennogo zagryazneniya pochvy (na primere zagryaznenij, svyazannyh s neftedobychej) [Soil algae as indicators of some types of technogenic soil pollution (using the example of pollution associated with oil production)]. Avtoref. dis….kand. biol. nauk. LGU, Leningrad, 1986. 16 p. (In Russ.)
3. Gollerbah M.M., Shtina E.A. Pochvennye vodorosli [Soil algae]. Nauka, Leningrad, 1969. 228 p. (In Russ.)
4. Neganova L.B., Shilova I.I., Shtina E.A. Al'goflora tekhnogennyh peskov neftegazodobyvayushchih rajonov Srednego Priob'ya i vliyanie na nee neftyanogo zagryazneniya [Algoflora of technogenic sands of oil and gas producing areas of the Middle Ob region and the impact of oil pollution on it]. Ekologiya. 1978. N3. P. 29–35. (In Russ.)
5. Shtina E.A., Nekrasova K.A. Vodorosli zagryaznennyh neft'yu pochv [Algae of oil-contaminated soils]. In: Vosstanovlenie neftezagryaznennyh pochvennyh ekosistem [Restoration of oil-contaminated soil ecosystems]. Glazovskaya M.A. (red.). Nauka, Moscow, 1988. 254 p. (In Russ.)
6. Zabelina M.M., Kiselev I.A., Proshkina-Lavrenko A.I., Sheshukova V.S. Opredelitel' presnovodnyh vodoroslej SSSR. Diatomovye vodorosli [The determinant of freshwater algae of the USSR. Diatoms]. Sov. nauka, Moscow, 1951. V. 4. 619 p. (In Russ.)
7. Zimonina N.M. Pochvennye vodorosli neftezagryaznennyh zemel' [Soil algae of oil-contaminated lands]. Vyatskij gosudarstvennyj pedagogicheskij universitet, Kirov, 1998. 170 p. (In Russ.)

Author

Dorokhova Marina F.

Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

dorochova@mail.ru

ORCID – https://orcid.org/0000-0003-1840-5869

ARTICLE LINK:

Dorokhova M.F. Soil diatoms of oilfield areas. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2023. № 2 (32). P. 151–154. URL: http://algology.ru/2076

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2023-2(32)-151-154

When reprinting a link to the site is required

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@algology.ru

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147