Представлен способ биохимического контроля эффективности рекультивации нарушенных и/или загрязненных тундровых почв, защищенный патентом Российской Федерации на изобретение № 2672490. Способ позволяет корректно и оперативно контролировать эффективность рекультивации тундровых почв разных таксономических (классификационных) единиц, т.е. различающихся по разновидностям, видам, родам, подтипам и типам почв на территориях функционирования объектов газовой промышленности.
Способ, представленный в данной работе, относится к области охраны почвы на территориях функционирования объектов газовой промышленности и может быть использован при биохимическом контроле эффективности рекультивации нарушенных и/или загрязненных тундровых почв. Здесь под нарушенными почвами понимаются почвы с отсутствием верхнего плодородного слоя вследствие механического воздействия на почвенно-растительный покров при проезде техники, связанной с проведением геологоразведки, бурением скважин и обустройством промыслов в газовой промышленности. В то время как загрязненные почвы – это результат хронического или аварийного их загрязнения газовым конденсатом или сопутствующей ему нефтью, так называемой нефтяной оторочки (подстилающей или окаймляющей нефтяной части газонефтяной или газоконденсатно-нефтяной залежи).
Целью способа, защищенного патентом Российской Федерации на изобретение № 2672490, является осуществление биохимического контроля эффективности рекультивации нарушенных и/или загрязненных тундровых почв различных таксономических (классификационных) единиц, позволяющего оперативно и в широких масштабах провести оценку восстановления плодородия почв уже спустя один вегетационный сезон после начала рекультивации на территориях функционирования объектов газовой промышленности, рис. 1 [1].
Рис. 1. Патент Российской Федерации на изобретение № 2672490. Арно О.Б., Арабский А.К., Башкин В.Н., Галиулин Р.В., Галиулина Р.А., Соловищук Л.А., Маклюк О.В.
К числу вышеупомянутых почвенных таксономических единиц относятся: разновидность почв, определяемая по гранулометрическому составу верхних почвенных горизонтов и почвообразующих пород; вид почв, определяемый по степени подзолистости, глубине и степени гумусированности, степени засоленности и т.д.; род почв, определяемый составом почвообразующих пород, химизмом грунтовых вод и т.д.; подтип почв, определяемый по проявлению основных и налагающих процессов почвообразования; тип почв, определяемый однотипностью поступления органических веществ и процессов их превращения и разложения, однотипным комплексом процессов разложения минеральной массы и синтеза минеральных и органо-минеральных новообразований, однотипным характером миграции и аккумуляции веществ и однотипным строением почвенного профиля и т.д.
Способ биохимического контроля эффективности рекультивации нарушенных и/или загрязненных тундровых почв
Способ биохимического контроля эффективности рекультивации нарушенных и/или загрязненных тундровых почв состоит из четырех этапов: 1) отбора усредненного репрезентативного образца рекультивированной почвы; 2) предварительной подготовки усредненного репрезентативного образца рекультивированной почвы для проведения биохимического контроля; 3) анализа активности фермента дегидрогеназы в отдельных навесках усредненного репрезентативного образца рекультивированной почвы спектрофотометрическим методом; 4) сравнение результатов анализа активности фермента дегидрогеназы в образцах рекультивированной почвы и результатов анализа активности фермента дегидрогеназы в образцах нарушенной и/или загрязненной почвы на момент начала рекультивации, взятых из базы данных, хранящейся в лаборатории контролирующей процесс рекультивации.
Согласно данному способу из типичного для конкретной территории пробного участка площадью 1 га отбирают 1 усредненный репрезентативный образец рекультивированной почвы, который характеризует процесс рекультивации на площади от 1 до 10 га при равнинном или слаборасчлененном рельефе местности. При этом отбор данного образца (массой не менее 0,5 кг) производят методом «конверта», т.е. путем смешивания 5 отдельных проб, взятых из 5 точек. Далее осуществляют предварительную подготовку образца почвы для проведения биохимического контроля, путем ее воздушного высушивания до рассыпчатого состояния при комнатной температуре. Высушенный образец очищают от твердых включений (камней и корней), измельчают и просеивают через сито (диаметром ячеек 2 мм). Затем определяют оставшуюся влажность образцов весовым методом [2]. После этого анализируют активность фермента дегидрогеназы спектрофотометрическим методом в отдельных навесках образца почвы, взятых в 6 кратной повторности [3].
И, наконец, результаты анализа активности фермента дегидрогеназы в образце рекультивированной почвы и результаты анализа активности фермента дегидрогеназы в образце нарушенной и/или загрязненной почвы на момент начала рекультивации, взятых из базы данных, хранящейся в лаборатории, контролирующей процесс рекультивации, подвергают статистической обработке для оценки существенности разности выборочных средних по t-критерию при 5% - t05, 1% - t01 и 0,1% - t001 уровнях значимости [4]. При этом об эффективности рекультивации судят по статистически доказанной существенности разности между выборочными средними активности фермента дегидрогеназы рекультивированной почвы и активности фермента дегидрогеназы нарушенной и/или загрязненной почвы. В случае, если разность между выборочными средними активности фермента дегидрогеназы рекультивированной почвы и активности фермента дегидрогеназы нарушенной и/или загрязненной почвы оказывается несущественной, то на искомых территориях повторяют процесс рекультивации до полного восстановления плодородия нарушенной и/или загрязненной почвы с использованием местного торфа и получаемого из него гумата калия по технологиям, описанным в способах [5, 6].
Апробация способа биохимического контроля эффективности рекультивации нарушенных и/или загрязненных тундровых почв
Были проведены специальные исследования по биохимическому контролю эффективности рекультивации нарушенных и/или загрязненных тундровых почв двух территорий № 5 и № 6 лицензионных участков ООО «Газпром добыча Ямбург» на Тазовском полуострове (68○09' с.ш., 76○02' в.д.), рис. 2. Результаты статистической обработки полученных данных по биохимическому контролю процесса рекультивации тундровых почв двух территорий представлены в табл. 1.
Рис. 2. Карта-схема территорий функционирования объектов ООО «Газпром добыча Ямбург» (68○09' с.ш., 76○02' в.д.): 1 – полуостров Ямал; 2 – Тазовский полуостров; 3 – междуречье рек Пур и Таз; 4 – Гыданский полуостров; 5 – полностью рекультивированная территория; 6 – не полностью рекультивированный территория; а – реки; б – озера, в – болота.
Таблица 1. Оценка существенности разности выборочных средних по t-критерию активности фермента дегидрогеназы, мкг 2,3,5-трифенилформазана/(г·сут), различных образцов почв из территорий № 5 и № 6 (c площадями от 1 до 10 га) функционирования объектов ООО «Газпром добыча Ямбург» на Тазовском полуострове (68○09' с.ш., 76○02' в.д.)
Так, для территории № 5, при числе степеней свободы: ν = n1 + n2 - 2 = 6 + 6 – 2 = 10, n1 и n2, характеризующих навески, взятые для анализа в 6 кратной повторности, tтеоретический, т.е. t05 = 2,23, t01 = 3,17 и t001 = 4,59, а tфактический, т.е. 10,06 > t05 2,23 > t01 3,17 > t001 4,59, что статистически доказывает эффективность рекультивации нарушенной и/или загрязненной почвы по фактическому значению t-критерия и позволяет считать территорию № 5 полностью рекультивированной. В то время как для территории № 6, при числе степеней свободы: ν = n3 + n4 - 2 = 6 + 6 – 2 = 10, n3 и n4, характеризующих навески, взятые для анализа в 6 кратной повторности, tтеоретический, т.е. t05 = 2,23, t01 = 3,17 и t001 = 4,59, а tфактический, т.е. 0,67 < t05 2,23 < t01 3,17 < t001 4,59, что статистически не доказывает эффективность рекультивации нарушенной и/или загрязненной почвы по фактическому значению t-критерия и позволяет считать территорию № 6 не полностью рекультивированной.
Что касается отрицательного результата процесса рекультивации нарушенной тундровой почвы на территории № 6, то он объясняется непредвиденным прохождением техники через данную территорию для оперативного устранения аварийной ситуации на одном из объектов добычи природного газа, что вызвало повторное нарушение почвенно-растительного покрова. В итоге по территории № 6 было сделано заключение о том, что на ней необходимо повторить процесс рекультивации до полного восстановления плодородия почвы с использованием местного торфа и получаемого из него гумата калия по технологиям, описанным в [5, 6].
Заключение
Таким образом, представленный в данной работе способ позволяет корректно и оперативно контролировать эффективность рекультивации нарушенных и/или загрязненных тундровых почв на территориях функционирования объектов газовой промышленности. Новизна и оригинальность данного способа подтверждается патентом Российской Федерации на изобретение № 2672490 и этот способ вполне гармонично вписывается в систему управления геоэкологическими рисками на Крайнем Севере, связанными с проведением геологоразведки, бурением скважин и обустройством промыслов в газовой промышленности [7, 8].
Литература
1. Патент РФ на изобретение № 2672490. Способ биохимического контроля эффективности рекультивации нарушенных и загрязненных тундровых почв. Арно О.Б., Арабский А.К., Башкин В.Н., Галиулин Р.В., Галиулина Р.А., Соловищук Л.А., Маклюк О.В. Заявлено: 03.05.2017. Опубликовано: 15.11.2018. Бюллетень № 32.
2. Кауричев И.С., Панов Н.П., Стратонович М.В., Гречин И.П., Савич В.И., Ганжара Н.Ф., Мершин А.П. Практикум по почвоведению. М.: Колос, 1980. 272 с.
3. Патент РФ на изобретение № 2491137. Способ контроля эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв различного гранулометрического состава посредством анализа активности дегидрогеназы. Арно О.Б., Арабский А.К., Башкин В.Н., Галиулин Р.В., Галиулина Р.А., Маклюк О.В., Припутина И.В. Заявлено: 16.03.2012. Опубликовано: 27.08.2013. Бюллетень № 24.
4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (c основами статистической обработки результатов исследований). М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
5. Патент РФ на изобретение № 2610956. Способ получения гумата калия из местных торфов Ямало-Ненецкого автономного округа. Арно О.Б., Арабский А.К., Башкин В.Н., Галиулин Р.В., Алексеев А.О., Галиулина Р.А., Мальцева А.Н., Ямников С.А., Николаев Д.С., Мурзагулов В.Р. Заявлено: 09.11.2015. Опубликовано: 17.02.2017. Бюллетень № 5.
6. Патент РФ на изобретение № 2611165. Способ оценки эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв посредством внесения местного торфа и гумата калия. Арно О.Б., Арабский А.К., Башкин В.Н., Галиулин Р.В., Галиулина Р.А., Алексеев А.О., Ямников С.А., Николаев Д.С., Мурзагулов В.Р. Заявлено: 09.11.2015. Опубликовано: 21.02.2017. Бюллетень № 6.
7. Арно О., Арабский А., Башкин В., Галиулин Р. Решение проблемы геоэкологических рисков в газовой промышленности на Крайнем Севере // Путеводитель международного бизнеса. 2019. № 130/131. Февраль. С.9.
8. Bashkin V.N., Galiulin R.V. Geoecological Risk Management in Polar Areas. Springer Nature Switzerland AG. Cham: 2019. 156 pp.
Ключевые слова: нарушенные и/или загрязненные тундровые почвы, почвенные таксономические единицы, эффективность рекультивации, биохимический контроль, активность фермента дегидрогеназы
Keywords: disturbed and/or polluted tundra soils, soil taxonomic units, recultivation efficiency, biochemical control, dehydrogenase enzyme activity
