ИСТИНА

Ежегодно в России регистрируется большое количество аварий, в результате которых происходит загрязнение окружающей среды углеводородами. К примеру, крупная утечка дизельного топлива произошла в Норильске в мае 2020 г., керосина — на Таймыре в июле 2020 г., железнодорожная авария цистерн с керосином в августе 2021 г. в Забайкальском крае. Все эти события подчеркивают необходимость комплексного изучения факторов формирования устойчивости экосистем к загрязнению углеводородными топливами с учетом их растворимости, летучести, миграционной способности и токсичности. В рамках второго года реализации проекта продолжены сопряженные лабораторный и полевой модельные эксперименты по анализу последствий загрязнения керосином на растительность, физико-химические свойства почв, а также состав и функционирование почвенного микробиома (включая биологическое потребление кислорода, целлюлозолитическую активность и метаболические возможности) аридных и гумидных ландшафтов. Кроме того, исследованы территории (приаэродромные и места падения отработавших первых ступеней ракет-носителей), испытавшие воздействие от транспорта, работающего на керосине. В результате лабораторного моделирования установлено, что загрязнение почв керосином по-разному повлияло на величину рН почв аридных и гумидных ландшафтов. В кислых величина рН возросла, что обусловлено снижением диссоциации высокомолекулярных органических кислот в составе твердых фаз из-за формирования гидрофобной углеводородной пленки и образования новых органических соединений с меньшими константами диссоциации при взаимодействии техногенных углеводородов с природным органическим веществом. В аридных почвах гидрофобная пленка подавила растворение карбонатных солей твердых фаз, которые поддерживали щелочную реакцию среды. Кроме того, образование гидрофобной пленки на поверхности почвенных частиц может приводить к снижению подвижности элементов питания. Наличие водяной пленки на твердых фазах снижает негативное влияние загрязнения керосином на величину рН и доступность элементов питания. По итогам лабораторных экспериментов загрязнения почв керосином установлена низкая вариабельность и высокий индикаторный потенциал показателей биохимического окисления легкогидролизуемого органического вещества (БО ЛГОВ, целлюлозолитическая активность) и биологического потребления кислорода (БПК). Загрязнение углеводородами до 10 г/кг вызывает обратимое подавление БО ЛГОВ в дерново-подзолистой и в песчаной пустынной почвах. Высокие нагрузки керосина (от 25 г/кг) ингибируют БО ЛГОВ в этих почвах в течении 13 месяцев наблюдений. В лабораторном эксперименте установлена интенсификация БПК при внесении керосина, что в целом отражает способность микробоценоза почв относительно успешно функционировать при заданных нагрузках и подтверждается метагеномными данными в части увеличения доли видов, способных метаболизировать углеводороды. Выполненное полевое моделирование загрязнения почв различных природных зон керосином позволило подтвердить и уточнить результаты, полученные в лабораторном эксперименте. Установлено, что по интенсивности разложения целлюлозы после слабого загрязнения (нагрузки до 25 г/кг) уже через 5-9 месяцев микробоценоз дерново-подзолистой почвы полностью восстанавливается, а после сильного и среднего – через год. В почвах аридных экосистем, существующих в условиях дефицита влаги и низкого содержания питательных веществ, воздействия керосина на БО ЛГОВ нивелировалось через 7-13 месяцев. В песчаной пустынной почве при высоких (более10 г/кг) нагрузках БПК снизилось относительно фона в 1,5 раза, а в серо-бурой почве при нагрузках >25 г/кг увеличилось, оставшись неизменным при более низких. В рамках модельного полевого эксперимента исследовано воздействие керосина на травяно-кустарничковый и мохово-лишайниковый ярус лесного и болотного сообщества гумидных экосистем. В большинстве случаев мхи невозможно использовать в качестве индикаторов воздействия керосина, ввиду отсутствия негативных изменений под воздействием используемых в эксперименте нагрузок. Травяно-кустарничковый ярус смешанных лесов, напротив, оказался очень уязвимым к воздействию керосина. При этом ни одну из использованных нагрузок нельзя рассматривать как абсолютно безопасную для травяно-кустарничкового яруса исследованных сообществ. Пороговый уровень загрязнения, ведущий к статистически значимым изменениям в составе сообществ, составил 1-5 г/кг для смешанных лесов и 5-10 г/кг для верховых болот. По итогам годового лабораторного и полевого эксперимента во всех изученных почвах среднее и высокое загрязнение керосином снизило альфа-разнообразие микробного сообщества пропорционально количеству внесенного поллютанта. В лабораторном эксперименте, в котором попадание новых бактерий и дополнительных питательных веществ извне затруднено, даже через год наблюдений разнообразие продолжало снижаться. В полевом эксперименте с дерново-подзолистой почвой в части образцов со средним уровнем загрязнения разнообразие за год восстановилось до исходных значений, продолжая уменьшаться в образцах с высокой нагрузкой, несмотря на десятикратное снижение количества керосина. Болотная почва показала наибольший потенциал к восстановлению, так как в большинстве образцов даже с высоким уровнем загрязнения альфа-разнообразие начало восстанавливаться через полгода после внесения керосина и полностью восстановилось через год. На приаэродромных территориях Чкаловского (Московская область) и Шаталово (Смоленская область) концентрация керосина во всех пробах почв оказалась ниже предела обнаружения (<0,1 г/кг), что противоречит многим имеющимся публикациям. Вероятно, на современном уровне техники проливы керосина если и есть, то исключительно в пределах санитарно-защитных зон (складов ГСМ и ремонтных мастерских), которые мы не обследовали. Вне этих территорий отсутствует загрязнение почв керосином при штатном эксплуатировании современных самолетов. В наши задачи не входил поиск подземных "линз керосина" рядом с военными аэродромами, о которых было много публикаций в прессе в начале 2000-х годов, поэтому данную информацию мы не проверяли. Исключение составил аэродром Остафьево, где в 2020 году произошел аварийный разлив на складе ГСМ и керосин обнаружили в пруду соседнего с аэродромом дачного поселка Язово. Через месяц после аварии мы также обнаружили до 185 мг/кг керосина на берегу этого пруда и до 17000 мг/кг рядом с ограждением аэродрома, а через год после аварии – лишь рядом с ограждением аэродрома в количестве до 322 мг/кг. В отличие от аэродромов, в районах падения отработавших ступеней ракет-носителей в Центральном Казахстане проливы керосина видны невооруженным глазом в первые дни после запуска, а их площади, как правило, суммарно не превышают первых квадратных метров. Уровень загрязнения керосином сопоставим с аварией на аэродроме Остафьево и достигает 15000 мг/кг керосина. Во второй год выполнения Проекта получен уникальный материал по комплексному анализу влияния керосина на почвы и растения гумидных и аридных ландшафтов. В настоящее время в литературе нет материалов, аналогичных завяленным в настоящем проекте.