Влияние нефти на растения кратко

Обновлено: 05.07.2024

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.

Емельянова Е.К. 1, 2 Алексеев А.Ю. 2, 3 Мокеева А.В. 3 Заушинцена А.В. 4 Шестопалов А.М. 2, 3 Забелин В.А. 5 Резников В.А. 3 Ильичева Т.Н. 2, 3

1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный медицинский университет"

3. Емельянова Е. К., Алексеев А. Ю., Мокеева А. В., Тарасова М. В., Шестопалов М. А., Карпова Е. В., Забелин В. А., Шестопалов А. М., Ильичева Т. Н. Биорекультивация загрязненных нефтью объектов в Тюменской области // Вестник НГУ. Серия: Биология, клиническая медицина. - 2010. - Т. 8, вып. 4. - С. 155-161.

4. Мокеева А. В., Алексеев А. Ю., Емельянова Е. К., Забелин В. А., Заушинцена А. В., Тараканова А. С., Шестопалов А. М., Ильичева Т. Н. Ассоциация штаммов бактерий-нефтедеструкторов для ремедиации нефтезагрязненных территорий // Вестник НГУ. Серия: Биология, клиническая медицина. - 2011. - Т. 9, № 3. - С. 27-34.

6. Суслонов А. В. Влияние нефтяного загрязнения почв на формирование растительного покрова // Молодой ученый. - 2012. - №3. - С. 116-118.

Загрязнение окружающей среды нефтепродуктами продолжает оставаться актуальным для нефтедобывающих территорий Сибири. Токсичность нефтепродуктов по отношению к растениям и влияние нефти на фитоценозы исследовалась многими специалистами [1, 5, 6] с использованием таких параметров, как всхожесть, выживаемость, урожайность растений и др., с формированием геоботанических площадок или в естественных условиях.

Нефтяные углеводороды подвержены деградации в результате фото- и химического окисления, но основную роль в их разложении играют микроорганизмы. Однако не существует ни одного вида микроорганизмов, способного деградировать все компоненты сырой нефти, и ее полное разложение требует участия консорциума микроорганизмов-деструкторов различных таксономических групп [3]. Помимо микроорганизмов значительную роль в процессе деградации различных поллютантов, в том числе нефтепродуктов (дизельное топливо, минеральное масло) играют растения. На сегодняшний день существуют многочисленные экспериментальные данные, наглядно демонстрирующие, что растения обладают целым рядом защитных механизмов, с помощью которых они противостоят токсичному действию чужеродных веществ. Основные достоинства фито- и биоремедиации состоят в возможности рекультивации больших территорий, относительно низкой стоимости по сравнению с другими технологиями, высокой эффективности и отсутствии негативного воздействия на окружающую среду [4]. Таким образом, в процессе очистки почвы от нефти и нефтепродуктов, по-видимому, следует сочетать свойства микроорганизмов-деструкторов и растений, ассоциированных с ними.

Целью работы являлась оценка влияния нефтепродуктов на фитоценоз.

Материал и методы исследования

Исследования проводили полевым и лабораторным способом. Полевые исследования включали геоботаническое исследование территории научного полигона, опыты по загрязнению почв дизельным топливом и отработанным минеральным маслом в разных концентрациях (1 %, 5 %, 10 %), биологическую рекультивацию почв с помощью микробиологического препарата. Всего на опытном участке было заложено 14 делянок (включая две контрольные) размером 1,5 м на 2 м, между участками оставлена буферная зона 2 м на 2 м. Внесение нефтепродуктов осуществляли до конечной концентрации в верхнем почвенном слое (10 см) 10 %. Внесение микробиологического препарата производили спустя 2 суток. Всего было проведено 3 обработки биопрепаратом с интервалом в 10 дней. Наблюдение осуществляли в течение 70 дней.

Лабораторные исследования включали опыты по влиянию нефтепродуктов на всхожесть и линейные параметры овса на первых этапах роста и развития. Определение всхожести семян и линейных параметров проведено рулонным методом в соответствии с ГОСТ [2]. Учет результатов опыта проводили на седьмые сутки. Показатель всхожести рассчитывали в процентах числа нормально проросших семян к общему их количеству, взятому для проращивания.

Результаты исследований и их обсуждение

До закладки опыта на территории научного полигона видовой состав растительного покрова включал в себя 54 вида. Видовой учет растительности на опытных и контрольных вариантах в конце вегетативного сезона показал существенную деградацию. Из общего числа ранее выявленных видов обнаружено только 42,5 %. Наиболее распространенными, независимо от концентрации загрязнения нефтепродуктами, являлись: бодяг щетинистый (на всех опытных вариантах), пикульник двунадрезный (на 6 из 12), ярутка полевая (на 5 из 12), звездчатка средняя (на 4 из 12). Эти растения относятся к группе сорняков и, вероятно, поэтому имеют более высокую жизнеспособность, чем другие виды. Всхожесть растений в загрязненной почве без внесения биопрепарата составляла менее 5 % (рис. 1).

Рис. 1. Восстановление растительного покрова после загрязнения нефтепродуктами

1 - контрольный чистый участок,

2 - участок, загрязненный дизельным топливом, обработанный биопрепаратом,

3 - участок, загрязненный дизельным топливом без обработки биопрепаратом,

4 - участок, загрязненный минеральным маслом без обработки биопрепаратом,

5 - участок, загрязненный минеральным маслом, обработанный биопрепаратом.

Биологическая продуктивность растений на загрязненных участках, обработанных биопрепаратом, во всех вариантах опытов с различными нефтепродуктами и их концентрациями была выше по сравнению с загрязненными участками, необработанными биопрепаратом (табл. 1, 2).

Таблица 1. Биомасса растений в пересчете на сухое веществ (г/м²) на участках, загрязненных отработанным минеральным маслом

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Природа в окрестностях села Богословка очень красива! Располагаясь близко к городу, оно сохранило все признаки деревни: леса, луга, поля, озера, пруды и речка, протекающая через все село. Бабушки нашим родителям рассказывали о том, что в лесу было вдоволь грибов и ягод, в речке Паника текла чистая, прозрачная вода, в ней водилось много рыбы. А сейчас… В лесу встречается всякий бытовой хлам, выжженные места от костров. Особенно много мусора летом по берегам прудов оставляют отдыхающие. До недавнего времени редко можно было увидеть рыбаков на берегах Паники, в ней не купаются, т.к. вода недостаточно чистая.

Мы решили выяснить, что произошло с нашей речкой? Что могло повлиять на нее?

Губительное влияние на водоёмы могут оказывать бытовые отходы, стоки очистных сооружений жилого сектора, отходы жизнедеятельности животных и человека, рост количества автомобильного транспорта, отходы агротехнических мероприятий и многое другое.

Было решено исследовать, как влияют нефть и нефтепродукты на чистоту водоёмов, на водные растения. Охватить все причины и изучить их мы не можем. Возьмем хотя бы воздействие отходов автотранспорта на жизнь флоры водоёмов (водные растения).

Гипотеза: Продукты нефтепереработки оказывают губительное влияние на водные растения.

Цель работы: изучить влияние нефтепродуктов на водные растения.

выяснить, как влияет загрязненная вода на рост и развитие растений;

научиться приемам ведения простейших исследований;

развивать наблюдательность, умение анализировать и делать выводы;

наметить пути решения экологической проблемы;

ознакомить учащихся и родителей с результатами исследования.

Объект: водные растения.

Предмет: влияние нефтепродуктов на водные растения.

Оборудование: стеклянная посуда объемом 500 мл, стеклянные трубочки для забора нефтепродуктов, водные растения, фотоаппарат.

Реактивы: бензин, нефть.

Продолжительность проекта: 12 недель.

Вид работы: индивидуально-групповая деятельность.

Содержание проекта: межпредметный (окружающий мир, чтение, рисование).

Методы:сбор и обработка информации; наблюдение; эксперимент; беседа; анализ полученных данных.

На уроках окружающего мира мы перечисляли, что окружающей среде вредят: вырубка лесов; промышленные отходы, выбросы вредных отходов в атмосферу и водоемы; сжигание топлива (выделяется очень много ядовитых газов в атмосферу); загрязнение почвы химикатами.

Говорили, что нельзя мыть автомобили вблизи водоема. А почему?

За последние десятилетия человечество окончательно убедилось, что одним из основных источников загрязнения атмосферного воздуха на нашей планете является детище научно – технического прогресса – автомобиль. Автомобиль, поглощая столь необходимый для жизни всего живого кислород, вместе с тем интенсивно загрязняет окружающую среду ядовитыми компонентами.

Данная работа посвящена изучению влияния транспортных выбросов на жизнедеятельность водных растений. Она состоит из двух частей: теоретической и практической. Теоретическая часть представлена собранным и изученным по этой теме материалом, а практическая – непосредственно исследованием. Тема выбрана неслучайно: в нашем селе с каждым годом становиться все больше автотранспорта, которому необходимы нефтепродукты (бензин, дизельное топливо), которые в свою очередь оказывают пагубное влияние не только на здоровье людей, но и на рост и развитие водных растений.

Мы начали свое исследование с изучения литературы по данной теме. Подбирали сведения о продуктах нефтепереработки, читали о водных растениях, посмотрели о них видеофильм.

Нефть и продукты ее переработки

Нефть - это густая маслянистая жидкость темного цвета, залегающая на больших глубинах в недрах Земли. Нефть является сырьем для производства горючего.

Миллионы лет назад растения и животные, обитавшие в древних лесах, после смерти оседали на дно водоемов, разлагались и заносились илом. Постепенно ил превратился в твердые породы, которые под действием тепла, идущего из недр Земли, за миллионы лет превратились в нефть.

Добычей нефти занимаются нефтяники. Чтобы добыть нефть, необходимо в земле пробурить скважину. Самый дорогой способ добычи нефти - буровые платформы в открытом море; наиболее распространены наземные буровые вышки. Для дальнейшей обработки нефть по трубопроводам или на танкерах отправляют на нефтеперерабатывающие заводы.

Из нефти делают керосин, бензин, краску, пластилин, парафин, лекарства и многое другое.

Таким образом, бензин – это один из продуктов, получаемый в процессе переработки нефти. Медицинская энциклопедия относит бензин к серьезнейшим промышленным ядам, дающим значительное число отравлений.

Водные растения и их значение

Водные растения (большинство из которых водоросли) – одни из самых древних жителей Земли. Одни так малы, что рассмотреть их можно только в микроскоп. Другие сплошным ковром покрывают километры дна, а местами так плотно пронизывают толщу водоема, что издалека его можно принять за островок суши. За миллионы лет существования нашей планеты водоросли приобрели уникальные свойства, которыми не обладает ни одно растение, выросшее на суше. Водоросли играют огромную роль в общем круговороте веществ в природе. Они встречаются не только в морях и океанах, но и в любых солоноватых и пресноводных водоемах: озерах, реках, прудах и даже лужах! Крупные водоросли, как правило, прикрепляются ко дну, микроскопические же формы просто парят в толще воды, в ее поверхностном слое.

Значение водных растений

Во все времена морские водоросли ценились не только как питательный продукт, но и как эффективное средство для лечения и профилактики многих заболеваний.

Из некоторых водорослей изготавливают различные пищевые добавки, обогащающие повседневный рацион современного человека необходимыми для здоровья веществами (ламинария (морская капуста), порфира, ульва). Отдельные виды бурых водорослей применяются для кормления домашних животных и как удобрения.

Влияние нефтепродуктов на водные растения

Объекты исследования

Для наших опытов родители купили в зоомагазине водные растения, наиболее часто используемые для оформления аквариумов.

Эгерия густолистная (Еgeriа densa, синоним: Elodea densa)

Родина: Аргентина и пограничные государства.

Обычно это растение содержат в тепловодных аквариумах со средней температурой около 24° С, что оно переносит плохо, ибо испытывает потребность в более прохладной воде. Из всех видов элодей именно этот лучше всего переносит показатели температуры до 20° С. Этому растению нужна вода средней жесткости и очень, очень много света для успешного роста. 2

Кабомба каролинская

(Cabomba caroliniana)

Кабомба очень широко распространенное у любителей аквариума длинностебельное растение. Оно хорошо приспосабливается к разным условиям, быстро растет, активно участвует в круговороте веществ в аквариуме. Выращивать это растение можно в аквариуме любого объема. Располагать его лучше на заднем плане, где оно образует великолепный ажурный занавес. Кабомба равномерно растет в течение всего года.

Родина - Северная и Южная Америка.

К условиям содержания растение сравнительно нетребовательно. 3

Валлисне́рия(Vallisnéria)

Валлиснерии — настоящие водные растения, приспособленные к жизни в реках или озёрах. Это растения с длинным тонким ползущим корневищем. Стебли с розеткообразными листьями укрепляются в почве при помощи длинных побегов на некотором расстоянии от материнского растения. Листья ярко-зелёные или красноватые, целиком погружены в воду. Валлиснерии издавна привлекали внимание аквариумистов. Они являются самыми популярными аквариумными растениями, прекрасно приспособленными к жизни в воде. Листья валлиснерии достигают 50—70 см в длину и очень красивы, особенно в высоких аквариумах-ширмах. Высаживают растения группой в питательный грунт на заднем и среднем планах, а также в углу аквариума.

Растение распространено в пресноводных водоёмах тропиков и субтропиков Западного и Восточного полушарий.

Валлиснерии считаются неприхотливыми в содержании, выдерживающие довольно значительные колебания температуры, не предъявляют особых требований к химическому составу воды, хорошо растут как при естественном, так и искусственном освещении. 4

Проведение эксперимента

1 марта мы поместили водные растения в стеклянную посуду с чистой водой.

В течение 6 недель мы наблюдали за нашими растениями: они оставались ярко-зелеными и немного подросли. (Приложение 1)

25 апреля было решено начать эксперимент, хотя было жаль растения – мы предполагали, что они погибнут.

В емкость (№ 1), в которой находилась Кабомба каролинская, мы добавили несколько капель нефти. (Приложение 2)

В посуду (№ 2) с Валлисне́рией – несколько капель бензина.

В посуду (№ 3) с Эгерией густолистной – бензин и нефть.

Еще одно растение Валлисне́рии оставили в чистой воде (№ 4).

Практически сразу в посуде, в которую добавили нефтепродукты, образовалась пленка. Она была хорошо видна уже 26 апреля.

30 апреля увидели, что вода в емкостях с нефтепродуктами стала мутной.

6 мая пленка на поверхности воды стала более плотной. Окраска растений становится блеклой, приобретает желтоватый оттенок. (Приложение 3)

В емкости № 4 воды стало меньше за счет испарения. Корневая система растения (Валлисне́рии) стала мощнее.

21 мая Пленка на воде плотная, значит, кислород растениям (№ 1, 2, 3) не поступает. Растения обесцвечиваются!

29 мая Растения неизбежно погибают!

Заключение

Проанализировав результаты опытов, делаем вывод:

Пленка от нефтепродуктов на поверхности воды не пропускает солнечный свет и кислород, тем самым замедляя процесс фотосинтеза - растения обесцвечиваются (меняется окраска, становится более блеклой). Растение может совсем погибнуть, в свою очередь, выделяя вредные для жизнедеятельности других организмов вещества. Ослабевает кормовая база для животных и птиц водоемов. Рыбы и мелкие водные животные погибают, птицы покидают водоем. Нарушается естественная очистка воды. Таким образом, нефтепродукты могли стать одной из причин загрязнения нашей речки.

Пути решения экологической проблемы реки Паника:

познакомить с информацией о состоянии реки одноклассников, родителей, учителей, органы местного самоуправления;

довести до сведения одноклассников результаты проделанной научно-практической работы;

привлечь родителей к разработке и проведению агитационных мероприятий.

Источники информации:

Литература:

Калинко М.К. Тайны образования нефти и горючих газов. – М.:Недра, 1981. -192 с., ил.