Мониторинговые исследования на участке аварийного разлива нефти в подтаежной зоне Западной Сибири
Казанцева М.Н., Гашев С.Н.
Приводятся сравнительные данные о ходе восстановительных процессов в биогеoценозе после катастрофического загрязнения нефтью на примере участка, оставленного для естественного восстановления.
В декабре 1994 г. на участке нефтепровода Усть-Балык - Альметьевск, в 100 км к юго-востоку от г. Тюмени произошел аварийный разлив нефти на площади около 3 га. Степень загрязнения биогеоценоза (низинный высокотравный луг переходящий в тростниково-осоковое болото) была оценена как сильная. Концентрация нефтепродуктов в почве в среднем по участку составила более 60 массовых %; содержание растворимых углеводородов в канавах 1-598 мг/л.
Вся загрязненная территория была разделена на два приблизительно равных участка. На одном из них проводился комплекс рекультивационных работ, включавший подготовительный, технический и биологический этапы; другой участок оставлен без изменений. На обоих участках в течение трех лет (1995 - 1997 гг.) осуществлялись комплексные мониторинговые исследования состояния нарушенного биогеоценоза.
Рекультивационные мероприятия способствовали активным процессам деградации нефтяных углеводородов и их детоксикации, эффективность которых на рекультивированном участке к концу третьего сезона после аварии почти в 50 раз превышала таковую на участке, оставленном для самовосстановления (табл. 1). Анализ качественного состава остаточных нефтяных углеводородов показал, что ход биодеградации нефтяных углеводородов в поверхностном слое на обоих участках протекает однотипно [Гашев и др.,1997].
Таблица 1
Ход очистки нефтезагрязненного участка под действием естественных процессов деградации нефтяных углеводородов и работ по рекультивации
| Место отбора проб | Концентрация нефти, % | Эффективность (раз) | |||
| после аварии (май 1995 г.) | к концу рекультивации (сентябрь 1996г.) | к моменту сдачи участка (июнь 1997 г.) | к концу работ (сентябрь 1997 г.) | ||
| Нерекультивированный участок | 64,3 | 36,1 | 25,4 | 24,5 | 2,6 |
| Рекультивированный участок | 64,3 | 1,78 | 0,62 | 0,50 | 128,6 |
| Шурф (глубина 30 см) | 64,3 | - | - | 15,3 | 4,2 |
| Обводные канавы | 598 мг/л | 0,09 мг/л | 0,10 мг/л | - | 5980,0 |
Состояние растительности
Участок, оставленный под естественное восстановление, по интенсивности загрязнения и соответственно состоянию фитоценоза условно можно разбить на две зоны: центральную (наиболее загрязненную) и периферийную. В центральной зоне на протяжении трех лет после аварии наблюдались прогрессирующие дигрессионные изменения фитоценоза. В первый год здесь еще сохранялись живыми около 50 % ивовых зарослей, а по кочкам среди мочажин встречались отдельные экземпляры наиболее устойчивых к нефтяному загрязнению видов болотной травянистой растительности: осок, частухи подорожниковой и череды трехраздельной. На следующий год полностью исчезла травянистая растительность, а в конце 1997 г, отмечена полная гибель кустарников. Поверхность болота здесь практически полностью покрыта битуминизированной нефтяной пленкой, которая вкупе с погибшей растительностью определяет общий буро-черный аспект территории.
Для периферийных участков, характеризующихся несколько меньшей начальной степенью загрязнения, начало восстановительного процесса отмечено уже в первый послеаварийный вегетационный сезон. Со стороны чистой части болота вглубь загрязненного участка по кочкам и повышениям распространяются осоки двурядная и Буксбаума, тростник обыкновенный, рогоз широколистный, сабельник болотный. Снижение уровня грунтовых вод в засушливый сезон 1997 г. заметно сократило участие в составе восстанавливающегося болотного сообщества ситников, частухи подорожниковой, дербенника иволистного. Это же обстоятельство способствовало проникновению на территорию загрязненного участка мезофильных видов луговой и рудеральной флоры со стороны глинистой обваловки (осот полевой, латук сибирский, ромашка непахучая, мать-и-мачеха). Общее проективное покрытие живым напочвенным покровом периферийных участков в среднем оценивается в 70 %, но местами достигает 95 %.
Рекультивированный участок. Общее проективное покрытие травянистой растительностью территории участка к осени 1997 г. составило 85 %, а в восточной части участка, примыкающей к тростниково-осоковому болоту, - более 90 %. Формирование' видового состава фитоценоза происходило за счет высеянных луговых трав-мелиорантов, семян рудеральных растений, внесенных с плодородной почвой на агротехническом этапе рекультивации, и семян, занесенных с прилегающей территории.
В процессе формирования растительного покрова наблюдалось пере^ распределение ценотической роли различных экологических групп растений. Если на начальной стадии восстановительной сукцессии (1996 г.) в сообществе доминировал эксплерентный тип стратегии растений, характеризующийся преобладанием видов с высокой семенной продуктивностью, но, как правило, укороченным жизненным циклом, то летом 1997 г. наибольшее распространение получили виды, ориентированные на поддержание жизни взрослых организмов. То есть доминирующая роль в сообществе, как по количеству видов, так и по показателю проективного покрытия, перешла от рудеральных однолетников к многолетним луговым видам.
Площадь участков, лишенных растительности, составляет в общей сложности около 15 %. В большинстве случаев они приурочены к местам вторичного загрязнения, где нефть выдавливается на поверхность сквозь глиняную подушку грунтовыми водами. Восстановление растительности на таких участках обеспечивается, как правило, за счет видов гигрофильной экологии, отличающихся более высокой устойчивостью к нефтяному загрязнению, и поэтому зависит от влажности вегетационного сезона.
В целом можно отметить, что примененные методы рекультивации обеспечили высокие темпы восстановительной сукцессии фитоценоза. К настоящему моменту здесь уже сформировалось достаточно устойчивое многовидовое сообщество с чертами исходного типа растительности - низинного высоко травного луга. При этом большая часть видов достигает генеративной стадии.
Растительность глинистой обваловки. Важное значение биологического этапа рекультивации в восстановлении исходной растительной ассоциации подчеркивается при сравнении растительности рекультивированного участка и глинистой обваловки, оконтуривающей загрязненную территорию. В обоих случаях основу техногенного субстрата составляет местный глинистый грунт, взятый с глубины нескольких метров. Отличие состоит в том, что на обваловку не наносился плодородный почвенный слой, и не был произведен посев луговых трав-мелиорантов. Хотя общее проективное покрытие обваловки травянистой растительностью и достигает 90 %, его практически полностью составляют представители рудеральной флоры. Несмотря на смену типа стратегии растений, которая имеет здесь место так же, как и на рекультивированном участке (замена однолетников многолетниками), кардинального перераспределения роли различных экологических групп растений на обваловке не произошло. Напротив, здесь отмечается усиление позиций более агрессивной рудеральной растительности. За счет исключения из сообщества большинства присутствовавших здесь ранее луговых и лугово-болотных растений на обваловке значительно снизилось видовое богатство сообщества. Проективное покрытие более чем на 95 % обеспечивают три наиболее массовых вида: полынь обыкновенная, крапива двудомная, осот полевой.