Разливы нефти ухудшают плодородие почв Сибири
<p>
</p>
<div>
Российские ученые оценили влияние нефтяного загрязнения на почву в средней тайге Западной Сибири. Присутствие нефтепродуктов снижает способность почвы удерживать воду и питательные вещества и приводит к серьёзным изменениям рН почвы. Особенно сильно от загрязнения нефтью страдают подзолистые почвы. Ухудшение качества почвы может привести к дисбалансу питательных веществ и неблагоприятным последствиям для роста растений. Результаты исследования помогут в разработке эффективных стратегий для решения экологических проблем, связанных с загрязнением нефтью. Результаты исследования опубликованы в журнале <a target="_blank" href="https://ksc.krasn.ru/news/razlivy_nefti_ukhudshayut_plodorodie_pochv_sibiri/"><span style="color: #00aeef;">Sustainability</span></a>.<br>
<br>
Нефтяное загрязнение является глобальной экологической проблемой, оказывающей разрушительное воздействие на экосистемы. Например, загрязнение почвы нефтью, даже в относительно низких концентрациях, изменяет химические, физические, биологические и морфологические свойства почвы, снижает доступность питательных веществ и препятствует активности почвенных организмов. Исследование влияния нефтяных загрязнений на окружающую среду важно для осознания и уменьшения их негативного воздействия.<br>
Токсичность нефти представляет собой долгосрочную угрозу для стабильности экосистем, поэтому восстановление требует комплексного подхода, объединяющего биологические и физические методы очистки. <br>
<br>
Коллектив российских ученых, в состав которого вошли специалисты Красноярского научного центра СО РАН, оценил влияние нефтяного загрязнения на почву в средней тайге Западной Сибири. Специалисты изучили физические и химические характеристики почвы на новых нефтяных месторождениях в отдаленных районах Западной Сибири и то, как разные типы почв реагируют на загрязнение нефтью. <br>
<br>
Исследователи изучали воздействие нефтяного загрязнения на три типа почв: подзолистые, дерново-глеевые и аллювиальные — в средней тайге Западной Сибири в Кондинском районе Ханты-Мансийского автономного округа. Этот регион страдает как от разливов сырой нефти, так и от загрязнения в результате ее добычи и транспортировки. В контролируемых лабораторных условиях учёные внесли нефть в почву в разных дозах: от умеренного загрязнения в 50 грамм на килограмм, до сильного в 150. <br>
<br>
<i>"Важно понимать физические свойства почв, такие как способность удерживать воду, пористость и плотность. Они определяют,</i><i> </i><i>насколько почва пригодна для роста растений и устойчива к внешним воздействиям. Когда почва загрязняется нефтью, её свойства могут измениться, и это влияет на то, как она будет восстанавливаться. Необходимо понимать эти свойства почвы, чтобы методы очистки были эффективными и восстановление прошло успешно",</i> — рассказал один из авторов исследования <b>Александр Шпедт</b>, доктор сельскохозяйственных наук, член-корреспондент РАН, директор Красноярского научного центра СО РАН. <br>
<br>
Результаты исследования показали, что загрязнение почвы нефтью приводит к серьёзным изменениям в её рН, способности удерживать питательные вещества и воду. Особенно сильно пострадали подзолистые почвы, которые имеют меньше органических веществ и более кислую среду. Емкость катионного обмена, способность удерживать основные питательные вещества, в подзолистых почвах снизилась в пять раз при более высоких уровнях загрязнения. Дерново-глеевые и аллювиальные почвы тоже испытали негативное воздействие, хотя и в меньшей степени. Эксперты отмечают, что это вызывает опасения, поскольку ухудшает качество почвы, и может привести к дисбалансу питательных веществ, снижению микробного разнообразия и неблагоприятным последствиям для роста растений. <br>
<br>
Специалисты также отметили, что присутствие нефтепродуктов снижает способность почвы удерживать воду. Почвы с низкой водоудерживающей способностью не могут обеспечить достаточное количество влаги для роста растений. Кроме того, эксперты выяснили, что гидрофобные свойства нефтепродуктов создают водоотталкивающие слои на поверхности почвы, которые мешают воде проникать внутрь. Это может привести к стокам, эрозии и ухудшению структуры почвы. Исследования показали, что свойства почвы начинают деградировать после попадания в них нефти в концентрации 50 г/кг. Это может серьёзно повлиять на гидрологические свойства почвы, что негативно скажется на здоровье почвы и экосистемы. <br>
<br>
В последние годы российские нефтяные компании разрабатывают новые месторождения нефти в отдаленных районах Ханты-Мансийского автономного округа. Поэтому ученые также решили узнать, как влияет на почву поверхностно-активное вещество модифицированный синтерол, которое используют при нефтедобыче для обработки призабойных зон скважин и очистки ёмкостей и грузовых танков судов от нефти. Сможет ли это вещество помочь убрать нефть с загрязнённой почвы? Оказалось, что его применение не ускоряет разложение нефти. Даже через 35 дней обработки концентрация нефтепродуктов в почвах практически не изменилась, а темпы распада были низкими. Это говорит о стойкости нефтяных загрязнителей и несостоятельности предлагаемых методов даже в течение длительного времени для ликвидации высоких уровней загрязнения из почв. <br>
<br>
<i>"Результаты показывают, что стратегии очистки должны быть адаптированы к конкретным типам почв. Наше исследование дает важные сведения для разработки эффективных, адаптированных стратегий для решения экологических проблем загрязнения нефтью и продвигает устойчивые методы управления почвой для чувствительных таежных экосистем. Кроме того, результаты нашей работы дают основу для разработки специализированного программного обеспечения для анализа загрязнения почвы. Данные могут быть использованы для построения математических моделей для расчета и прогнозирования изменений свойств почвы из-за загрязнения нефтью. Интеграция таких моделей в аналитическое программное обеспечение облегчит оценку и прогнозирование последствий загрязнения почвы в режиме реального времени, поддержит принятие обоснованных решений в контексте управления загрязнением и восстановления для таежных экосистем", </i>— отметил Александр Шпедт. <br>
<br>
Исследование поддержано Российским научным фондом (<a target="_blank" href="https://rscf.ru/ru/project/24-14-20030/"><span style="color: #00aeef;">проект № 24-14-20030</span></a>).<br>
<br>
Источник: <a target="_blank" href="https://ksc.krasn.ru/news/razlivy_nefti_ukhudshayut_plodorodie_pochv_sibiri/"><span style="color: #00aeef;">Красноярский научный центр СО РАН</span></a>
</div>
<p style="background: white;">
<a href="https://rscf.ru/ru/project/24-14-20030/" target="_blank"></a>
</p>
С разливами нефти в Арктике поможет бороться новый экологически безопасный реагент
<div>
Ученые разработали экологически безопасный реагент для удаления нефтяных разливов в условиях Арктики, сообщает <a target="_blank" href="https://www.rscf.ru/news/chemistry/fosfolipidy-i-izobutanol-s-razlivami-nefti-v-arktike-pomozhet-borotsya-novyy-ekologicheski-bezopasny/"><span style="color: #00aeef;">Российский научный фонд</span></a>. За основу авторы взяли фосфолипиды — молекулы, из которых состоят оболочки всех живых клеток, — и спирт изобутанол. В эксперименте предложенный состав позволил всего за минуту уменьшить площадь нефтяного пятна на 89–93% как при комнатной (22°С), так и при пониженных (0°С и 7°С) температурах. Благодаря этому новый реагент может стать эффективным средством очистки арктических морей от нефтяных разливов.<br>
<br>
Результаты исследования, поддержанного <a target="_blank" href="http://rscf.ru/project/22-13-00410/"><span style="color: #00aeef;">грантом</span></a> Российского научного фонда (РНФ), <a target="_blank" href="http://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2024.117375"><span style="color: #00aeef;">опубликованы</span></a> в журнале <i>Marine Pollution Bulletin</i>. <br>
<br>
В арктических морях активно осваиваются месторождения нефти, при этом деятельность по добыче и транспортировке этого сырья связана с риском нефтяных разливов. Нефтяные пятна могут нанести значительный вред и так чувствительным к человеческой деятельности водным экосистемам. Это связано с тем, что нефть оказывает токсический эффект на рыб и других морских обитателей, а также ухудшает поступление кислорода в воду. Поэтому для Арктического региона особенно актуальны технологии очистки морей от нефтяных разливов. <br>
<br>
Ученые из Российского государственного университета нефти и газа (национального исследовательского университета) имени И.М. Губкина (Москва), Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (Красноярск), Института нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева РАН (Москва) и Института общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН (Москва) разработали экологически чистые реагенты-собиратели нефти и нефтепродуктов, которые сокращают площадь разливов, стягивая тонкую нефтяную пленку на воде до толщины, при которой ее можно собрать специальными устройствами — скиммерами — или сжечь. <br>
<br>
Готовый реагент состоит из фосфолипидов, выделенных из измельченных соевых бобов — дешевого и доступного сырья, — и изобутилогового спирта. Фосфолипиды — соединения, из которых состоят оболочки (мембраны) любых живых клеток. Полученный реагент легко разлагается в окружающей среде, а потому не приводит к ее загрязнению. <br>
<br>
Авторы смоделировали нефтяной разлив, вылив образец нефти в контейнер с водой комнатной температуры (около 22°С) и охлажденной до 0°С и 7°С. После того, как нефтяные пятна растеклись по поверхности воды, исследователи нанесли на воду синтезированный реагент. <br>
<br>
Эксперимент показал, что уже в течение одной минуты после нанесения реагент уменьшил площадь нефтяного пятна на 93% при комнатной температуре и на 89% при охлаждении. При этом толщина нефтяной пленки за счет ее сжатия в более плотный слой увеличилась в 1,6–2,6 раза (с 0,1 до 1,6–2,6 миллиметров). При такой толщине нефтяной пленки ее уже можно удалить с поверхности воды нефтесборной техникой или, не извлекая, сжечь на месте разлива. Поэтому реагенты, способные увеличить толщину пленки до 1 миллиметра и более, считаются эффективными. Когда ограничить распространение нефтяного пятна плавучими боновыми заграждениями невозможно, единственный способ увеличить толщину нефтяной пленки — применение реагентов-собирателей нефти.<br>
</div>
<p>
</p>
<p>
<img width="462" src="https://www.rscf.ru/import/%D0%BF%D0%A5%D0%AF%D0%A1%D0%9C%D0%9D%D0%98%CC%86%201.%20%D1%85%D0%93%D0%9B%D0%95%D0%9C%D0%95%D0%9C%D0%A5%D0%95%20%D0%A0%D0%9D%D0%9A%D0%AB%D0%A5%D0%9C%D0%A8%20%D0%9C%D0%95%D0%A2%D0%A0%D0%AA%D0%9C%D0%9D%D0%98%20%D0%9E%D0%9A%D0%95%D0%9C%D0%98%CC%86%D0%A5%20%D0%9E%D0%9D%D0%AF%D0%9A%D0%95%20%D0%94%D0%9D%D0%90%D0%AE%D0%91%D0%9A%D0%95%D0%9C%D0%A5%D0%AA%20%D0%9F%D0%95%D0%AE%D0%A6%D0%95%D0%9C%D0%A0%D0%AE%20%D0%9E%D0%9F%D0%A5%200%E2%95%9F%D1%8F,%207%E2%95%9F%D1%8F%20%D0%A5%2022%E2%95%9F%D1%8F.jpg" height="447" style="width: 857.009px;"><br>
</p>
<p>
</p>
<div>
<i>Изменение толщины нефтяной пленки после добавления реагента при 0°С, 7°С и 22°С. Источник: Morozov et al. / Marine Pollution Bulletin, 2024<br>
</i> <br>
Кроме того, авторы впервые изучили методами магнитно-резонансной томографии (МРТ) и ядерного магнитного резонанса (ЯМР), как реагент влияет на взаимодействие нефти с водой и образование льда в месте разлива. Эти подходы позволили определить, что присутствие реагента-собирателя нефти меняет внутреннюю структуру и текстуру поверхности льда под нефтяным пятном, а также его теплофизические свойства. <br>
<br>
Так, в образцах воды с нефтью, но без реагента в процессе замерзания образовалось характерное "бутылочное горлышко". Это ситуация, когда по мере превращения воды в лед еще не замерзшая вода выдавливается образующимися кристаллами льда в направлении движения фронта замерзания. При использовании реагента структура льда оказалась иной из-за того, что вытесняемая вода не «выдавливалась», а замерзала внутри поликристаллической структуры льда. Понимать, как реагенты влияют на замерзание и оттаивание нефти и воды важно, поскольку эти процессы играют значительную роль в балансе солености, циркуляции воды в океане, экологии морских обитателей, отражении солнечного света, тепло- и массообмене в атмосфере. <br>
<br>
<i>"По эффективности наш реагент превосходит большинство известных соединений для удаления разливов нефти, при этом имеет важное преимущество — он экологичен, поскольку относится к быстроразлагаемым реагентам. В дальнейшем мы планируем протестировать новый состав для удаления нефтяных пятен в природных условиях, чтобы учесть все имеющиеся в естественной среде факторы, например, ветер и течения"</i>, — <b>Делгир Санджиева</b>, кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИНХС РАН, доцент кафедры общей и прикладной химии РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина<br>
<br>
Источник: <a target="_blank" href="https://www.rscf.ru/news/chemistry/fosfolipidy-i-izobutanol-s-razlivami-nefti-v-arktike-pomozhet-borotsya-novyy-ekologicheski-bezopasny/"><span style="color: #00aeef;">Российский научный фонд</span></a>
</div>
<blockquote>
<p>
</p>
</blockquote>