Фитоэкологические исследования для биологической рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами на Апшеронском полуострове (Азербайджан)

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

В настоящее время рекультивация полезных ископаемых, извлекаемых из-под земли, в том числе почв, загрязненных при добыче нефти и газа (на технической и биологической стадии), имеет экономическое и экологическое значение. В связи с этим требуется проведение научных исследований по восстановлению плодородия почв и растительности, загрязненных нефтесодержащими отходами (минерализованными водами) в Азербайджане [1, 4, 7, 9]. На территории республики площадь нефтезагрязненных территорий, связанных с антропогенной и техногенной деградацией земель, составляет 12 000 га [10]. Загрязненные нефтью и нефтепродуктами почвы в Азербайджане распространены на обширной территории Апшеронского полуострова. Нефтезагрязненных земель различной степени 21,3 тыс га, из них 10,1 тыс га — загрязненные или подземные воды, 8 тыс га — загрязненные водоемы. Эти земли тянутся с запада полуострова, начиная с севера Гарадагского цементного завода, в виде узкой полосы до острова Пираллахи; многолетняя эксплуатация нефтяных месторождений в этих районах вызвала глубокие техногенные изменения окружающей среды и ее природного ландшафта [2, 6].

В результате экологических исследований, проведенных учеными-исследователями, разработана классификация почв и растительности, загрязненных нефтью и нефтеминерализованными водами на Апшеронском полуострове и предложены фитоэкологические мероприятия по их рекультивации [4, 7, 12, 13].

Почвы, загрязненные водой, минерализованной нефтепродуктами, встречались в основном в окрестностях нефтяных месторождений в Хазарском, Сураханском, Сабунчинском, Бинагадинском и Гарадагском районах, в том числе здесь нефтезагрязненный почвенно-растительный покров Апшеронский нефтеперерабатывающий завод — Пираллахи, Н. З. Тагиевский НПЗ — Гала, Бибиэйбат зарегистрирована на имя Амирова — Локбатан и НГДУ «Балаханинефть» — Балаханское месторождение.

По данным акад. Г. С. Мамедова и исследователя Н. Ф. Хакимовой [7], в Бинагадинском районе 774 га, в Сабунчинском районе 29700 га, в Сураханском районе 1415 га являются нефтезагрязненными землями на Апшеронском полуострове.

На Апшеронском полуострове имеется 21,3 тыс га деградированных (загрязненных) земель, нуждающихся в рекультивации, из них 19,4 тыс га в связи с загрязнением нефтью и нефтепродуктами [7].

В зависимости от степени загрязнения (очень слабая, слабая, низкая, средняя, высокая, очень высокая, сильная) почвы нефтью и нефтепродуктами, их воздействие на растения в фитоценозах в окружающей среде также различное [4, 6].

На Апшеронском полуострове растительность наблюдалось на землях, эксплуатируемых нефтедобывающими организациями, на участках, освобожденных от эксплуатации, на почвах серо-бурого типа, не полностью освоенных. В зависимости от почвенно-климатических условий (особенно природных условий) полуострова растительность в районе нефтяных месторождений значительно изрежилась, а видовой состав уменьшился; индикаторами здесь являются ксерофиты и галофиты (экологогеоботаническое описание №1).

Эколого-геоботаническое описание №1

(средняя высота травяного покрова составляет 10–30 см, общее покрытие проекта составляет 40–70%, охватывает окрестности нефтяной скважины) от 15 ноября 2021 г.

Виды	Экологические группы	Баллы	Класс (проективное покрытие)	Фенология
Halocnemum strobilaceum (Pall.) M. Bieb.  галофит		2–3	II (40)	цветение
Tamarix ramosissima Ledeb.	мезоксерофит	1–2	I (120)	вегетация
Nitraria schoberi L.	ксерофит	1	I (100)	вегетация
Полукустарниковые травы
Salsola dendroides Pall.	мезоксерофит	1–2	II (70)	цветение
Многолетние травы
Cynodon dactylon (L.) Pers.	мезофит	1–2	III (20)	вегетация
Однолетние травы
Petrosimonia brachiata (Pall.) Bunge	галофит	3–4	III (30)	цветение
Climacoptera crassa M. Bieb.	галофит	1–2	III (25)	цветение
Gamanthus pilosus (Pall.) Bunge	галофит	1–2	III (10)	цветение
Plantago arenaria Waldst. & Kit.	галофит	1	III (5)	вегетация

Объект исследования

Апшеронское нефтяное месторождение Пираллахи расположено на берегу Каспийского моря. В ходе исследований были проведены фитоэкологические или экологогеоботанические описания вокруг нефтяных скважин осенью и весной 2020–2021 гг. Здесь чистые и загрязненные нефтью растения являются гербарием. Регистрировали видовой состав и структуру растительности.

Тип галофитной пустынной растительности — формирование сардино-злаковой ( Halocnemeta-Petrsimonietum ), видовой состав и структура густой сардино-брахиатной ( Halocnemeta strobilaccum — Petrosimonietrum brachiata ) является ассоциации с доминированием Petrosimonia brachiata (Pall.) Bunge. Нефтяное месторождение Пираллахи — Прикаспийское побережье залегает битуминизированными серо-бурыми грунтами, не полностью развитыми.

В видовом составе сарсазан разветвленный осоковой ( Halocnemum strobilaceum (Pall.) M. Bieb., Petrosimonia brachiata (Pall.) Bunge) ассоциации насчитывается 9 видов высших (цветковых) растений, из них — 3 вида (33,3%). по экоморфологической классификации — кустарники, 1 тип (11,1%) — полукустарнички, 1 вид (11,1%) — многолетние травы и 4 вида (44,5%) — однолетние травы; среди этих видов 5 видов (55,6%) — галофиты, 1 вид (11,1%) — ксерофиты, 2 вида — мезоксерофиты (22,2%) и 1 вид — мезофиты (11,1%).

По фитоценологической структуре этой ассоциации первый ярус или ярус составляют Tamarix ramosissima Ledeb., соргилия Шобера ( Nitraria schoberi L.).

Во II ярусе — сорго древовидное или терновник ( Salsola dendroides Pall.), сарсазан или терн ( Halocnemum strobilaceum (Pall.) M. Bieb.).

В III ярусе отмечены Petrosimonia brachiata (Pall.) Bunge, Climacoptera crassa M. Bieb., Gamanthus pilosus (Pall.) Bunge и подорожник песчаный ( Plantago arenaria Waldst. & Kit.).

Виды, связанные со структурой ассоциации, изучались различными методами [8, 13]. Гербарий, собранный на нефтяном руднике Пираллахи, передан в Гербарный фонд кафедры ботаники и физиологии растений Бакинского государственного университета.

Фитоэкологические методы использованы при изучении прибрежной растительности галофитной пустыни на исследовательском объекте (нефтяной рудник Пираллахи) [1, 5].

Выполнен геоботанический или фитоценологический анализ в результате систематизации растений, собранных в ходе полевых исследований на маршруте. При изучении на нефтяном месторождении (площадь 10×10 м²) отмечены: петросимония раскидистая ( Petrosimonia brachiata (Pall.) Bunge), сарсазан шишковатый ( Halocnemum strobilaceum (Pall.) M. Bieb.) и др. Распространение галофитных видов свидетельствует о сильном загрязнении почвы и растительности мазутом и битумом [6, 12, 13].

Результаты и анализ

В результате фитоэкологических исследований, проведенных в районе Апшеронского полуострова, а также в районе нефтяных месторождений Пираллахи, разработана классификация почвенно-растительного загрязнения местности нефтью и нефтепродуктами и минерализованными водами по типам, формациям (Таблица 1). Подготовлены мероприятия по рекультивации загрязненных почв [4, 7, 12, 13].

Для повышения плодородия покрытых почв важно и микробиологическое очищение. Также эффективность биологической рекультивации зависит от влаго- и водоаккумулирующих свойств почвы, наличия в зернистом составе нефтезагрязненных почв токсичных веществ, углеводородов, битуминозных веществ и ряда экологических показателей [3, 7].

При биологической рекультивации (после этапа технической рекультивации) получены положительные результаты по посадке деревьев и кустарников, адаптирующихся к экологическим показателям на нефтезагрязненных землях [5, 12]. Следует учитывать степень загрязнения почв нефтепромыслов скважинными и минерализованными водами, а также состав и структуру растительности [4, 6]

Таблица 1

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ВЛИЯНИЕМ БОРЕАЛЬНЫХ И МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОД

Степень загрязнения	Источники нарушения	Остаточные вещества	Экологические последствия	Внешний вид поверхности
Слабое	жидкости смыты      в скважину	Битумные вещества, до 1%	Проектное покрытие, до 70% (естественный растительный покров)	—
Среднее	промываемые жидкости, газовый конденсат	Битумные вещества, до 2,5%	Группировка   растений изреживания (присутствие индикатора на засоленных почвах)	Беловатокоричневые пятна
Сильное	смываемые вещества, масло	Сульфатно-соленый (сухой остаток < 1%), битуминозные вещества < 3,7%	Частичное прореживание растительности	Появление масляных пятен
Очень сильное	сброс (сильноминера лизованной) воды в случае аварии	Сульфатно-хлорное засоление,     сухой остаток   >    1%), битуминозные вещества > 5%	Полная          потеря растительности	Затопление поверхности почвы нефтью и минерализованн ой водой

Предложения: при биологической рекультивации почв, загрязненных минерализованными водами нефтью и нефтепродуктами на территории Апшеронского полуострова, рекомендуется использовать следующие деревья и кустарники (Таблица 2).

Таблица 2

ПРАВИЛА ПОЛИВА ДЕРЕВЬЕВ И КУСТАРНИКОВ И НОРМЫ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ, ПОДЛЕЖАЩИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАБИЛИТАЦИИ

ад Q	sir ад s « ад w	*O VO о			Органоминеральные и минеральные удобрения
					53 § s £ s	£ $ X O « Q S К) 1	Ш T^ e ^	3 § ^
Ива южная	2,0×1,5	0,03	смешанный   с туей	3300	20	30	90	120
Акация белая	2,0×1,0	0,04	—	3300	15	25	90	100
Платан восточный	2,0×1,5	0,06	смешанный   с кустом бирючины	3300	15	20	70	90
Чайное дерево	2,0×1,5	0,04	один   ряд   с разными сортами	3300	20	30	90	120
Маслина европейская	2,5×1,5	0,05	один ряд	2600	20	30	90	120

Как видно из Таблицы 2, для биологической рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтеминерализованными водами данного рудника, рекомендуются следующие деревья и кустарники: ива южная ( Salix australis ), акация белая ( Robinia pseudoacacia ), платан восточный ( Platanus orientalis ), лох узколистный, маслина европейская ( Olea europaea ).

Предложения: Для достижения положительного результата при биологической рекультивации техногенно загрязненных территорий нефтяных месторождений Апшеронского полуострова целесообразно проводить фитоэкологические мероприятия в следующем порядке: рекультивированный; учет и оценка агрохимических, водных, физических и мелиоративных свойств почвы; обеспечение органическими, минеральными и местными минеральными удобрениями участков лесоразведения перед распашкой по правилам и нормам, указанным в Таблице 2; глубина 25–30 см должна быть вспахана, растительность деревьев и кустарников; рытье котлованов согласно нормативным требованиям; проведение агротехнических мероприятий для рассады (полив, меры против сорняков, рыхление). Таким образом, для обеспечения нормального развития вновь посаженных деревьев и кустарников и эффективности лесоразведения в районе нефтяных месторождений Апшеронского полуострова рекомендуется проводить агротехнические мероприятия сроком на три года. Поэтому в результате биологической мелиорации вновь созданные лесные полосы составляют около 3 лет [13].

Итак, восстановление плодородия и растительности почвы, загрязненной нефтью и нефтепродуктами на нефтепромыслах Апшеронского полуострова, является весьма актуальной проблемой, и при реализации вышеизложенных предложений можно будет создать основу для восстановления растительность на почве, загрязненной нефтяными месторождениями. Реализация этой задачи, в свою очередь, означает повышение плодородия техногенно деградированных земель на территории полуострова и очищение окружающей среды.