Оценка ферментативной активности нефтезагрязненного чернозема после биоремедиации

Оценка экологического состояния почв по показателям ферментативной активности при ремедиации нефтяного загрязнения является весьма информативной. Активность ферментов классов оксидоредуктаз и гидролаз в черноземе наиболее чувствительна при загрязнении тяжелыми металлами, пестицидами и при других видах антропогенного воздействия. Информативность и чувствительность ферментов при ремедиации нефтезагрязненных почв изучены в недостаточной степени. Была изучена активность 7 ферментов классов оксидоредуктаз и гидролаз почвы, загрязненной нефтью после применения биочара, гумата натрия, нитроаммофоса и «Байкала ЭМ-1». Через 90 сут. от момента внесения ремедиантов в почву оценивали ферментативную активность почв по изменению активности каталазы, дегидрогеназ, пероксидаз, ферриредуктаз, инвертазы, уреазы и фосфатазы. Оценивали интегральный показатель биологической активности почв (ИПБА) и среднее геометрическое ферментативной активности почв по классам оксидоредуктаз (GMea (ОХ)) и гидролаз (GMea (HD)). При ремедиации нефтезагрязненного чернозема стимулирующее воздействие на активность оксидоредуктаз и гидролаз почвы оказывает концентрация Д_0,5 биочара и «Байкала ЭМ-1», а на активность нитроаммофоса и гумата натрия – Д₂. При дозе Д_0,5 нитроаммофоса и биочара установлена максимальная стимуляция ИПБА относительно контроля и нефтезагрязнения. Внесение нитроаммофоса стимулировало активность 3 из 7 ферментов, а внесение биочара стимулировало активность 5 из 7 ферментов относительно нефтезагрязнения. Наибольшая эффективность нитроаммофоса в большей степени обусловлена чрезмерной стимуляцией активности уреазы чернозема обыкновенного. Значения средних геометрических ферментативной активности (GMea) оксидоредуктаз и гидролаз были простимулированы относительно контроля при дозе Д_0,5 каждого ремедианта. Ряд чувствительности ферментов нефтезагрязненного чернозема после внесения ремедиантов от наиболее чувствительного к наименее: ферриредуктазы > пероксидазы > уреаза > фосфатаза > дегидрогеназы > инвертаза > каталаза. По степени восстановления ферментативной активности почв ремедианты можно расположить в следующем порядке, % от нефтезагрязнения: нитроаммофос > биочар > гумат натрия > «Байкал ЭМ-1». При ремедиации нефтезагрязненного чернозема наиболее стимулирующее воздействие на активность оксидоредуктаз и гидролаз почвы оказывает ремедиант в концентрации Д_0,5. Для биодиагностики экологического состояния нефтезагрязненных черноземных почв рекомендуем использовать активность ферриредуктаз, пероксидаз, уреазы и фосфатазы.

1. Ahmad A .A., Muhammad I., Shah T., Kalwar Q., Zhang J., Liang Z., Du M., Juanshan Z., Yan P., Ding X., Rui-Jun L. Remediation Methods of Crude Oil Contaminated Soil // World Journal of Agriculture and Soil Science. - 2020. https://doi.org/10.33552/WJASS.2020.04.000595

2. Mambwe M., Kalebaila K.K., Johnson T. Remediation technologies for oil contaminated soil // Global J. Environ. Sci. Manage. - 2021. - Vol. 7 (3). - Рр. 419-438.

3. Бабаев М.П., Исмаилов Н.М., Наджафова С.И., Кейсерухская Ф.Ш., Оруджева Н.И. К вопросу о разработке ПДК нефти и нефтепродуктов в различных типах почв на основе их ассимиляционного потенциала (на примере почв Азербайджана) // Почвоведение. - 2020. - № 11. - С. 1393-1400. https://doi.org/10.31857/S0032180X20110040

4. Гасымова А.С., Исмаилов Н.М., Панахова А.А. Биоадсорбенты и биологически активные соединения в биотехнологиях реабилитации нефтезагрязненных почв и водоемов Апшеронского полуострова // Аграрный научный журнал. - 2018. - № 1. - С. 6-9.

5. Исмаило в Н.М., Гасымова А.С. Самоочищающая способность почв от нефти и нефтепродуктов в зависимости от структуры углеводородов // Аридные экосистемы. - 2016. - 22. - № 4 (69). - С. 73-80.

6. Wyszkowska J., Wyszkowski M. Activity of soil dehydrogenases, urease and acid and alkaline phosphatases in soil polluted with petroleum // J. Toxicol. Environ. Health. - 2010. - Vol. 73. - Pр. 1202-1204.

7. Поляк Ю.М., Сухаревич В.И. Почвенные ферменты и загрязнение почв: биодеградация, биоремедиация, биоиндикация // Агрохимия. - 2020. - № 3. - С. 83-93. https://doi.org/10.31857/S0002188120010123

8. Bakina L.G., Polyak Y.M., Gerasimov A.O., Mayachkina N.V., Chugunova M.V., Khomyakov Y.V., Vertebny V.A. Mutual effects of crude oil and plants in contaminated soil: a field study // Environ Geochem Health. - 2022. - № 44. - Р. 69-82. https://doi.org/10.1007/s10653-021-00973-4

9. Feyzia H., Choroma M., Bagheribc G. Urease activity and microbial biomass of carbon in hydrocarbon contaminated soils. A case study of cheshmeh-khosh oil field, Iran // Ecotoxicology and Environmental Safety. - 2020. - Vol. 199:110664. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.110664

10. Kobierski M., Lemanowicz J., Wojewódzki P., Kondratowicz-Maciejewska K. The Effect of Organic and Conventional Farming Systems with Different Tillage on Soil Properties and Enzymatic Activity // Agronomy. - 2020. - № 10:1809. https://doi.org/10.3390/agronomy10111809

11. Kulikova O., Mazlova E., Terekhova V., Karnaeva A., Malina N., Smirnova T. Surfactant-enhanced treatment of oil-contaminated Arctic tundra soil: Ecotoxicological assessment // Environmental Technology & Innovation. - 2021. - Vol. 23:101570. https://doi.org/10.1016/j.eti.2021.101570

12. Polyak Y., Bakina L., Polyak M., Mayachkinaa N.V., Gerasimova A.O., Bureb V.M. The possible role of toxigenic fungi in ecotoxicity of two contrasting oil-contaminated soils - A field study // International Biodeterioration & Biodegradation. - 2018. - № 126. - Pр. 57-68. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2017.10.004

13. Mokrikov G., Minnikova T., Kazeev K., Kolesnikov S. Use of soil enzyme activity in assessing the effect of no-till in the south of Russia // Agronomy Research. - 2021. - Vol. 19. - № 1. - Pр. 171-184. https://doi.org/10.15159/AR.20.240

14. Минникова Т.В., Мокриков Г.В., Казеев К.Ш., Акименко Ю.В., Колесников С.И. Оценка ферментативной активности черноземов Ростовской области под бинарными посевами подсолнечника // Известия ТСХА. - 2017. - № 6. - С. 141-155. https://doi.org/10.26897/0021-342X-2017-6-141-155

15. Dick R.P. Soil Enzyme Activities as Indicators of Soil Quality // Defining Soil Quality for a Sustainable Environment. - 2015. - Pр. 107-124. https://doi.org/10.2136/sssaspecpub35

16. Новосёлова Е.И., Киреева Н.А. Ферментативная активность почв в условиях нефтяного загрязнения и ее биодиагностическое значение // Теорeтическая и прикладная экология. - 2009. - № 2. - С. 4-12.

17. Минникова Т.В., Колесников С.И., Денисова Т.В. Влияние азотных и гуминовых удобрений на биохимическое состояние нефтезагрязненного чернозема // Юг России: экология, развитие. - 2019. - Vol. 14 (2). - С. 189-201. https://doi.org/10.18470/1992-1098-2019-2-189-201

18. Руденко Е.Ю. Влияние отходов пивоварения на ферментативную активность нефтезагрязненной черноземной почвы // Теоретическая и прикладная экология. - 2011. - № 3. - С. 60-64.

19. Хазиев Ф.Х. Системно-экологический анализ ферментативной активности почв. - М.: Наука, 1982. - 204 с.

20. Хазиев Ф.Х. Экологические связи ферментативной активности почв // Экобиотех. - 2018. - Т. 1, № 2. - С. 80-92.

21. Kolesnikov S.I., Kazeev K.Sh., Akimenko Yu.V. Development of regional standards for pollutants in the soil using biological parameters // Environmental Monitoring and Assessment. - 2019. - № 191. - Р. 544-550. https://doi.org/10.1007/s10661-019-7718-3

22. Minnikova T., Kolesnikov S., Minkina T., Mandzhieva S. Assessment of Ecological Condition of Haplic Chernozem Calcic Contaminated with Petroleum Hydrocarbons during Application of Bioremediation Agents of Various Natures // Land. - 2021. - № 10. - С. 169. https://doi.org/10.3390/land10020169

23. Киреева H.A., Водопьянов В.В., Мифтахова A.M. Биологическая активность нефтезагрязненных почв. - Уфа: Гилем, 2016. - 376 с.

24. Рафикова Г.Ф., Кузина Е.В., Коршунова Т.Ю. Влияние биоремедиации на биологическую активность чернозема выщелоченного, загрязненного нефтью и свинцом // Почвоведение. - 2022. - № 3. - С. 354-369. https://doi.org/10.31857/S0032180X22030121

25. Зайнул лин Р.Р. Система «Микроорганизмы почвы - растения - животные» как междисциплинарный объект управления // Известия ТСХА. - 2020. - № 2. - С. 20-39. https://doi.org/10.26897/0021-342X-2020-2-20-39

26. Rao M.A., Scelza R., Acevedo F., Diez M.C., Gianfreda L. Enzymes as useful tools for environmental purposes // Chemosphere. - 2014. - № 107. - Pр. 145-162.

27. Tabatabai M.A., Dick W.A. Enzymes in soil: research and developments in measuring activities // Enzymes in the environment: Activity, ecology, and applications. - N.Y.: Marcel Dekker, 2002. - Pр. 567-596.

28. Thavamani P., Malik S., Beer M., Megharaj M., Naidu R. Microbial activity and diversity in long-term mixed contaminated soils with respect to polyaromatic hydrocarbons and heavy metals // J. Environ. Manag. - 2012. - Vol. 99. - Pр. 10-17.

29. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. - М.: Наука, 2005. - 252 с.

30. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Акименко Ю.В., Даденко Е.В. Методы биодиагностики наземных экосистем. - Ростов-на-Дону: Изд-во Южного федерального университета, 2016. - 356 с.

31. Garcia-Ruiz R., Ochoa V., Hinojosa M.B., Carreira J.A. Suitability of enzyme activities for the monitoring of soil quality improvement in organic agricultural systems // Soil Biol. Biochem. - 2008. - Vol. 40. - Pр. 2137-2145. https://doi.org/10.1016/J.SOILBIO.2008.03.023

32. Gao Y., Wang J., Xu J., Kong X., Zhao L., Zeng D.H. Assessing the quality of oil contaminated saline soil using two composite indices // Ecol. Indic. - 2013. - Vol. 24. - Pр. 105-112.

33. Галиулин Р.В., Пинский Д.Л. Действие свинца на дегидрогеназную активность сероземно-луговой почвы // Агрохимия. - 1988. - № 6. - С. 93-99.

34. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Экология почв. - М.: МГУ, 2006. - 362 с.

35. Киреева Н.А., Новосёлова Е.И., Онегова Т.С. Активность каталазы и дегидрогеназы в почвах, загрязненных нефтью и нефтепродуктами // Агрохимия. - 2002. - № 8. - С. 64-72.

36. Хусайнова К.Н. Гигиеническая оценка влияния нефтепродуктов на окружающую среду // Вестник Казахского национального медицинского университета. - 2016. - № 1. - С. 449-450.

37. Киреева Н.А., Новосёлова Е.И., Ямалетдинова Г.Ф. Активность оксидоредуктаз в нефтезагрязненных и рекультивируемых почвах // Агрохимия. - 2001. - № 4. - С. 53-60.

38. Исмаилов Н.М., Гаджиев В.И., Гасанов М.Г. Коэффициент минерализации углеводородов как показатель самоочищающей способности нефтезагрязненных почв и эффективности применяемых методов их рекультивации // Известия Азербайджанской ССР. - Серия «Биологические науки». - 1984. - 6. - С. 76-85.

39. Исмаилов Н.М. Микробиология и ферментативная активность нефтезагрязненных почв // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. - М.: Наука, 1988. - С. 42-57.

40. Киреева Н.А., Водопьянов В.В., Мифтахова А.М. Биологическая активность нефтезагрязненных почв. - Уфа: Гилем, 2001. - 376 с.

41. Терещенко Н.Н., Лушников С.В., Митрофанова Н.А., Пилипенко С.В. Особенности биологической рекультивации нефтезагрязненных и техногенно-засоленных почв // Экология и промышленность России. - 2005. - 6. - С. 33-36.

42. Габбасова И.М. Деградация и рекультивация почв Южного Приуралья: Автореф. дис. … д-ра биол. наук. - Москва, 2001. - 45 с.

43. Хабиров И.К., Габбасова И.М., Хазиев Ф.Х. Устойчивость почвенных процессов. - Уфа: БГАУ, 2001. - 340 с.