Кенжалиева гулмира дуйсенбаевна оңтүстік Қазақстан облысы техногенді ластанған топырақтарын люмбрикофаунаның қатысуымен рекультивациялау технологиясын түзу



жүктеу 298.52 Kb.
Дата29.02.2016
өлшемі298.52 Kb.


ӘОЖ 595.14 (574. 3 + 574.2) Қолжазба құқығында


КЕНЖАЛИЕВА ГУЛМИРА ДУЙСЕНБАЕВНА

Оңтүстік Қазақстан облысы техногенді ластанған топырақтарын люмбрикофаунаның қатысуымен рекультивациялау технологиясын түзу

25.00.36 - Геоэкология


техника ғылымдарының кандидаты ғылыми

дәрежесін алу үшін дайындалған диссертациясының
АВТОРЕФЕРАТЫ

Қазақстан Республикасы

Шымкент, 2010

Диссертациялық жұмыс Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі М.Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік университетінде жасалынған.

Ғылыми жетекшілері ҚР ҰҒА академигі,

техника ғылымдарының докторы

Бишімбаев У.Қ.

биология ғылымдарының докторы

Исаева А.Ө.

Ресми оппоненттер: техника ғылымдарының докторы

Бурлибаев Малик Жолдасұлы

техника ғылымдарының кандидаты

Алтаева Зауре Нурмаганбетқызы
Жетекші ұйым: М.Х. Дулати атындағы

Тараз мемлекеттік

университеті

Қорғау 2010 жылы мамыр айының 31 жұлдызында сағат 1430-да М.О. Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік университеті жанындағы Д 14.23.02 Диссертациялық Кеңесі отырысында өтеді. Мекен-жайы: 160012 Шымкент қаласы, Тәуке хан даңғылы 5, бас ғимарат, 342 аудитория.

Диссертациямен М.О. Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік университетінің кітапханасында танысуға болады. Мекен-жайы: 160012 Шымкент қаласы, Тәуке хан даңғылы 5, 215 аудитория.

Автореферат 2010 жылдың «29» сәуірінде таратылды.


Диссертациялық кеңестің

ғылым хатшысы, техника

ғылымдарының докторы Анарбаев А.Ә.


Кіріспе
Жұмыстың жалпы сипаттамасы. Диссертациялық жұмыста мұнай, мұнай өнімдері және ауыр металл иондарының жауын құртына әсері, техногенді ластанған аймақтарды жауын құрты арқылы биоиндикациялау және рекультивациялау технологиясын түзу әдістері қарастырылған. Жұмыстың тәжірибелік бөлімінде жүргізілген зертханалық және жартылай өндірістік тәжірибелердің нәтижесінде, техногенді ластанған топырақты тазарту әдістерінің жаңа ғылыми негіздемелері көрсетілген. Зерттеу жұмыстарынан алынған нәтижелер Оңтүстік Қазақстан облысындағы өндіріс орындарының күрделі экологиялық мәселелерін шешуге түрткі болады.

Жұмыстың өзектілігі. Мұнай өнімдері және ауыр металл иондары қоршаған ортаға өндіру, тасымалдау және өңдеу кезінде технология тізбектеріндегі әртүрлі себептермен және әртүрлі дәрежелердегі апаттардың салдарынан үнемі түсіп отырады.

Оңтүстік Қазақстан облысы еліміздегі өндіріс салалары қарқынды дамыған аймақ. Облыс арқылы мың шақырымға жуық «Қаз Транс Ойл» компаниясының магистралді мұнай құбырлары өтеді, бұл аймақтарда шикі мұнай апатының болу мүмкіншіліктері өте жоғары. Шымкент қаласында «Южполиметалл» АҚ және ЖШС «Петро Қазақстан Ойл Продактс» (ПҚОП) ірі мұнай өңдеу мекемесі орналасқан. Өндіріс технологиясына сәйкес, бұл мекемеде әр кезеңдік тізбектерден кейін шлам мен қосалқы өнімдер бөлініп шығады. Сонымен қатар, осы технология тізбектерінде топырақтың мұнай өнімдерімен ластануы жиі ұшырасады. Қазіргі кезде, облыс көлемінде осы аталған себептермен ластанған жер көлемі жүз гектар шамасында.

Мұнай өнімдері мен ауыр металл иондары баяу ыдырайтын қосылыстар болғандықтан, топырақта ұзақ мерзімде сақталады. Сондықтан, олар топырақ биотасына улылық әсер ететін зиянды техногенді фактор болып табылады. Ұзақ мерзімде улы әсер етудің нәтижесінде, эволюциялық тұрғыда қалыптасқан жауын құрты қауымдастығының құрылысының өзгеруіне әкеледі. Аридті климат жағдайында жерді тиімді пайдалану өте өзекті мәселелердің бірі болып табылады. Бұл қатынаста, жер ресурстарын ластаушы көздерді анықтау және оларды тазарту әдісінің жолдарын табу шешімін күтіп тұрған өзекті мәселе болғандықтан, биорекультивация технологиясында люмбрикофаунаны пайдалану аталған мәселені шешу жолының бірі болып табылады.

Жұмыстың мақсаты мен міндеттері. Жұмыстың мақсаты – техногенді ластанған топырақты люмбрикофаунаны пайдалану арқылы рекультивация технологиясын түзу үшін жауын құрт түрлерінің мұнай, мұнай өнімдері және ауыр металл иондарының әсеріне төзімділігі мен жауаптық реакцияларын зерттеу.

Жұмысты орындау барысында келесі міндеттер қойылды:

• Оңтүстік Қазақстан облысындағы басты топырақ типтерінде таралаған жауын құрттар қауымдастығының түрлік құрамын, морфометрикалық көрсеткіштерін және таралу заңдылықтарын зерттеу;

• Оңтүстік Қазақстан облысында кездестін жауын құрттарының доминантты түрлерін мұнай, мұнай өнімдері және ауыр металл ионадарының әртүрлі шоғырларының улылық әсеріне жауаптық реакцияларын қызғылт калифорниялық құртымен салыстырмалы түрде зерттеу;

• Люмбрикофаунаның мұнай және ауыр металл иондарымен ластанған топырақты тазарту қабілеттерін зерттеу;

• Мұнаймен ластанған топырақтарды люмбрикофаунаны пайдалану арқылы рекультивациялау технологиясын түзу;



  • Мұнаймен ластанған топырақты биорекультивациялауда вермикультуралы тізбек тиімділігінің адекватты параметрлерін математикалық моделдеу.

Жұмыстың ғылыми жаңалықтары:

1. Алғаш рет Оңтүстік Қазақстан облысының басты топырақ типтеріндегі жауын құрттар қауымдастығына таксономиялық зерттеу жүргізілді. Люмбрикация тұқымдасының төрт туысының өкілдері болып саналатын жауын құртының алты түрлері анықталды: Aporrectodea caliginosus trapezoids, Aporrectodea caliginosus caliginosus, Aporrectodea roseus, Eisenia foetida, Dendrobaena veneta, Allolobophora leoni, жауын құрттарының морфометрикалық сипаттамалары, тіршілік физиологиясының ерекшеліктері анықталды.

2. Алғаш рет L. rubellus мұнайдың 10,0±0,1 % , ал Ap. с. caliginosa 5,0±0,04 % шоғырларына төзімділігі анықталды. Мұнай өнімдерінің улылық әсері зерттелді және олардың төменгі шоғырларына L. rubellus төзімділігі анықталды. Зерттеу нәтижелерінің негізінде ластанған топырақтағы мұнай өнімдерінің шоғырын анықтаудың биотесттік экспресс - әдісі түзілді.

3. Жауын құрттарының топырақты мұнайдан тазарту қабілеті, олардың ас қорыту жүйесіндегі микрофлорасының түрлік құрамын анықтау арқылы дәлелденді. Ас қорыту жүйесіндегі микрофлораның 74,6±0,64 %-ы микромицеттерден құралған, ал микрофлора құрамы мұнаймен ластанған топырақ микрофлорасымен ұқсастығы 85,3 ±0,71% -ға жуық екені анықталды. Сонымен қатар, жауын құрттары топырақтағы ауыр металл иондарын өз денесіне сіңіру арқылы тазартатындығы химиялық талдау, анатомиялық және электронды микроскопиялық әдістерде дәлелденді.

4. Мұнаймен ластанған топырақтарды люмбрикофаунаны пайдалану арқылы рекультивациялау технологиясы алғаш рет түзілді.

5. Алғаш рет вермикультура арқылы топырақты биорекультивациялау үрдісінде пайдаланудың адекватты математикалық моделі түзілді.



Қорғауға шығарылатын негізгі мәселелер:

1. Оңтүстік Қазақстан облысының басты топырақ типтеріндегі жауын құрттарының таралу заңдылықтарын, жауын құрт қауымдастығының таксономиялық құрылысын және анықталған түрлердің морфометрикалық сипаттамаларын зерттеу нәтижелері.

2. L. rubellus және Ap. с. caliginosa жауын құрттарының мұнай, мұнай өнімдері және ауыр металл иондарының улылық әсеріне төзімділігі мен биотесттік реакцияларын, ластанған топырақтарды люмбрикофаунаны пайдалану арқылы тазарту технологиясы мен биотестілеудің экспресс әдісін түзу мақсатында жүргізілген зерттеу нәтижелері.

3. Жауын құрттарының мұнайды ыдырату және ауыр металл иондарын сіңіру қабілетін дәлелдеу мақсатында, топырақ пен жауын құрттарының ас қорыту жүйесінің микрофлорасының түрлік құрамын және ішкі ұлпалардағы ауыр металдардың жинақталуын анықтауға жүргізілген микробиологиялық, анатомиялық және электронды микроскопиялық зерттеу нәтижелері.

4. Мұнай және ауыр металл иондармен ластанған топырақты люмбрикофаунаны пайдалану арқылы тазартудың технологиясын түзу.

5. Вермикультураны биорекультивация үрдісінде тиімді пайдаланудың математикалық моделі.



Жұмыстың практикалық маңызы. Зерттеулер нәтижелері топырақтың экологиялық жағдайын бағалау мен сапасын арттыруға ұсынылып отырған әдістемелерге бағытталған. Олардың негізінде, Оңтүстік Қазақстан аймағындағы мұнай және ауыр металл иондарымен ластанған аймақтардың экологиялық жағдайын бақылауға қажетті аймақтық төзімділік тобын түзуге болады. Бұл төзімділік тобы экологиялық қызмет және табиғатты қорғау мекемелерінде қолданыс таба алады.

Зерттеу жұмыстарының нәтижелерінде анықталған омыртқасыздар қауымдастығының дамуы және өзгеру заңдылықтары, М.Әуезов атындағы ОҚМУ – нің Жаратылыстану - педагогикалық институтының «Биология» мамандығының студенттеріне «Омыртқасыздар зоологиясы» пәндерін дәрістеуде қолданылуда.



Тақырыптың ғылыми-зерттеу жоспарына негізделген жұмыстармен байланысы. Жұмыстың негізі М.Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік университеті ғылыми-зерттеу жұмыстарының жоспарына сәйкес, «Рационалды ресурстарды үнемдеу технологиялары» (шифры Б-ЕПФ-01-03-7), ҚР БҒМ № 718 тақырыбы және келісім шартымен; «Мұнаймен, мұнай өнімдерімен және ауыр металдармен ластанған экожүйелерді биоиндикациялау және биоремидияциялау әдістерін жетілдіру үшін, микроағзалардың, өсімдіктердің және жануарлардың тіршілігіне ксентобиотиктердің әсерін зерттеу» (шифры 4.4.1/327 (2005-2006ж.)) тақырыптарымен байланысты.

Жұмыстың нәтижелерін іске асыру Диссертацияның негізгі қағидалары М.Әуезов атындағы ОҚМУ - нің «Теориялық биология және практикум» кафедрасының оқу үрдісінде, сонымен қатар «ПҚОП» ЖШС - нің өнеркәсіптік аймағында вермирекультивациялау технологиясы іс жүзінде пайдалануда.

Автордың жеке үлесі алынған қортындыларды сараптай және үйлестіре отырып, алға қойылған міндеттердің теориялық және тәжірибелік шешімін табуына негізделеді. Ұсынылған жұмыстың негізгі бөлімдерінің барлығы автордың өзімен атқарылған.

Жұмыс нәтижелерін апробациялау. Диссертациялық жұмыстың негізгі нәтижелері келесі шараларда баяндалған және талқыланған: 15-ші Халықаралық ғылыми-практикалық «Экология и жизнь» (Пенза, 2008), «Педагогикалық кадрлар дайындаудың қазіргі заманғы өзекті мәселелері және жаратылыстану ғылымдарының даму перспективалары-2» (Шымкент, 2008), Халықаралық ғылыми-тәжірибелік конф. «Әуезов оқулары-7: М.Әуезов және қазақтанудың өзекті мәселелері» (Шымкент, 2008) Халықаралық ғылыми-прак. конф. «Педагогикалық кадрлар дайындаудың қазіргі заманғы өзекті мәселелері және жаратылыстану ғылымдарының даму перспективалары-2» (Шымкент, 2008) Халықаралық ғылыми конф. «Инновациялық технологиялардың білім беру мен ғылымдағы қазіргі кездегі мәселелері» (Шымкент, 2009) XVIII-ші Халықаралық ғылыми-практикалық «Экология и жизнь» (Пенза, 2010)

Жұмыстың жарияланымы. Диссертация материалдары бойынша 11 ғылыми жұмыс жарық көрді. Оның ішінде 3 мақала ҚР БҒМ Білім және ғылым саласындағы бақылау Комитетінің бекіткен журналдарында, халықаралық конференциялардың жинақтарында 8 тезис жарияланған, сонымен қатар Қазақстан Республикасының 1 өнертабу инновациялық патенті алынды.

Жұмыстың құрылымы мен көлемі. Диссертациялық жұмыс 145 бетте жазылған, кіріспеден, негізгі бөлімнен, қорытынды, 111 пайдаланылған әдебиеттер тізімінен, қосымшалардан, 15 кесте және 93 суретпен көркемделген.
ЖҰМЫСТЫҢ НЕГІЗГІ МАЗМҰНЫ

Кіріспеде зерттеуде алдына қойылған ғылыми мәселенің қазіргі кездегі жағдайы, бекітілген тақырытың өзектілігі, мақсаты мен міндеттері, зерттеу нысандары мен зерттеу жүргізудің әдістемелік қамтамасыздандыру негіздері, жоспарланып отырған зерттеулердің ғылыми-техникалық деңгейі, жаңашылдығы, басқа зерттеу нәтижелерімен байланыстары, зерттеуден алынған нәтижелердің практикалық маңызы және диссертациялық жұмыстың құрылысы мен көлемі туралы мәліметтер келтірілген.

Бірінші тарауда Оңтүстік Қазақстан облысындағы люмбрикофауна қауымдастығының түрлік құрамының таксономиялық құрылысы, облыс көлемінде топырақ типтеріне орай кездесетін жеке түрлердің таралу заңдылықтары, олардың тіршілік ерекшеліктері мен морфометрикалық сипаттамалары қарастырылған.

Жалпы, зерттеулерден алынған деректерді салыстырмалы түрде зерделей келе, келесідей заңдылықтарды бөліп айтуға болады:



  1. Облыс көлемінде таралған топырақ типтерінде кездесетін жауын құрттары қоңдылығы мен морфлогиялық ерекшеліктері бойынша біркелкі емес. Олар ұшырасу жиілігі, құрттардың сыртқы түсі, ұзындығы және салмағы бойынша әртүрлі;

  2. Тау бөктерінен жазықтыққа қарай таралатын таулы қоңыр, таулы сұр қоңыр, кәдімгі сұр, ашық сұр, шалғындық сұр, сұр құба және тақырлы топырақты аймақтарда жауын құрттарының морфометрикалық көрсеткіштері өзгереді. Ұшырасу жиілігі 121,0±8 – 8,0±1 данаға, ұзындығы 13,4±1,6 - 5,4±0,57 сантиметрге, салмағы 0,39±0,01 - 0,14±0,01г дейін кемиді;

  3. Әр топырақ типінен жиналған жауын құрт популяциясы морфометрикалық көрсеткіштері бойынша ерекшеленетін ересек дернәсілдер топтамаларынан тұрады. Ерекше топтамалардың саны мен популяция ішіндегі өзара қатынастары топырақ типтерінде бірдей емес. Топтамалар саны таулы қоңыр және таулы сұр қоңыр топырақ типтерінде, басқа топырақтармен салыстырғанда, айтарлықтай жоғары (4-5 топтама). Аталған топтамаларға жататын жеке даралар барлық морфометрикалық көрсеткіштері бойынша бірыңғай.

Оңтүстік Қазақстан облысында таралған жауын құрттары топырақ типтерінде жыл мерзіміне орай өзгеріп отыратын топырақтағы ылғал мөлшеріне және ауа мен топырақтың жоғарғы қабатындағы температураның көрсеткішіне орай топырақтың 10–50 см қабаттарына миграцияланады. Жаз айларында жауын құрттарының 70,0 % -дан астамы 50 см тереңдікте тіршілік етеді. Олардың қоңдылығы мен морфологиялық көрсеткіштері топырақ типтеріне байланысты.

Оңтүстік Қазақстан облысында басты топырақ типтерінде таралған жауын құрттарының анатомиялық және морфологиялық белгілері бойынша сараптама жасалынды. Талдау нәтижесінде бір-бірінен басты белгілері бойынша ажыратылатын алты түрі және олардың өзара сандық қатынасы анықталды. Жауын құрттар қауымдастығы Lumbricidae тұқымдасының төрт туысына жататын төмендегі алты түрден құралғаны анықталды (сурет 1).




Сурет 1 - Зерттелген жауын құрт түрлерінің үлестік қатынасы
Сонымен, зерттеуде анықталған жауын құрт түрлерінің Оңтүстік Қазақстан облысындағы топырақ типтерінде таралу қарқыны мен ерекшеліктері бойынша Аp. с. caliginosus, Аp. с. trapezoidеs және E. foetida космополиттік түрлер болып табылды. Оның соңғысы, алдыңғы екі түрмен салыстырғанда, аридтік климаттық аймақтардағы топырақтарда кеңінен кездеседі. Аp. roseus түрі тау бөктеріндегі құнарлы топырақта молырақ ұшырасып, жазықтықтағы аридтік топырақ типтеріндегі жауын құрт қауымдастықтарында орташа үлеске ие. Ал, D. veneta және А. leoni Оңтүстік Қазақстан облысының қоңыржай климаттық жағдайы мен құнары мол таулы қоңыр және таулы сұр топырақтарда тіршілік етуге бейімделген эндемикалық түрлер болып саналады.

Екінші тарауда топырақтың мұнай және мұнай өнімдерімен ластануының вермикультураларға әсерін зерттеу нәтижелері қарастырылған.

Зертханалық моделді тәжірибелерде және «ПКОП» ЖШС-нің өндірістік жағдайында (сурет 2) мұнай және дизельді отынның жауын құрттарының тіршілігіне әсерін салыстырмалы түрде зерттеу L. rubellus түрінің Ap. с. caliginosus түріне қарағанда төзімді екенін көрсетті.




Сурет 2 - «ПКОП» ЖШС-ның өндіріс аумағы мұнай және мұнай өнімдерінің төгілімдері ұшырасатын жер телімдері

Мұнайдың 5,0 % шоғыры Ap. с. caliginosus түріне жататын жауын құрттарының тіршілігімен сиыспайтын ластану дәреже болып табылды. Мұнайдың 7,0-8,0 % шоғырларында тиесілі 30,7±2,2% - 77,6±5,3% құрттардың тіршілігі жойылды, ал 10,0 % шоғыры L. rubellus құрты үшін де сиыспайтын жағдай болып анықталды (сурет 3).




Сурет 3 - Мұнайдың түрлі шоғырларының Ap. с. caliginosus және L. rubellus құрттарының тіршілік әрекеттеріне әсері
Дизельді оттынның 2,0 % шоғыры жауын құртының тіршілігін күрт тежейді, ал 0,1 %-дан бастап жауын құрттарының морфометрикалық көрсеткішіне кері әсер етеді.

Мұнай өнімдерінің жеңіл фракциялары аталған жауын құрт түрлері үшін өте улы болып табылды. Жауын құрт тіршіліктерінің жойылуы тәуліктер емес, шамалы сағаттар мен мезеттер аралығында тіркелді. АИ-80, АИ-85, АИ-92, АИ-96 бензин маркаларының улылық әсері 0,001 % шоғырынан бастап көрінді. 0,002 % шоғырындағы тіршілігі жойылған L. rubellus жауын құрттарының үлесі тиесілі 55,6±2,9., 68,3±4,4., 72,2±5,2 және 86,7±6,8 % құраса, бұл көрсеткіш Ap. с. caliginosus түрінде 55,6±4,8., 88,3±6,4., 92,2±7,3 және 96,7±8,7 % шамасында болды.

Сонымен, зерттелген мұнай және мұнай өнімдерінің жауын құрттары үшін улылық әсерінің өсу бағыты бойынша келесі реттікте орналасты: мазут → шикі мұнай → дизельдік отын → авиациялық отын → толуол → бензол → ксилол → бензин маркалары. Топырақ құрамында құмкөл мұнайының жоғары болуына L. rubellus жауын құрты төзімділік көрсетті.

Мұнай өнімдерінің шоғырлық көрсеткіштерінің улылық әсеріне жауын құртының реакциялық жауабы зерттеу нәтижелері негізінде топырақтың ластану дәрежесін анықтауда биотестік экспресс әдісі түзілді. Бұл әдіс дөңгелек радиальді бағытта бөлінген арнайы құрылғыда жауын құртының реакциялары арқылы мұнай өнімдерінің 0,001- 4,0% шоғырын анықтауға мүмкіндік береді. 4 – суретте көрсетілгендей, экспресс биотестілеу әдісі ылғалдығы 30-32% мұнаймен ластанған топырақ салынған радиалді шеңберде екі кезеңде іске асырылады. Бірінші кезеңде таза немесе мұнай шоғыры өте аз топырақ сынамалары анықталады, ал екінші кезеңде жауын құрттарының ерекше реакциялық белгілері арқылы топырақтағы мұнай шоғырының саны мен сапалық көрсеткіштері анықталады.




Сурет 4 - Экспресс биотестілеу әдісінің сызба нұсқасы
Үшінші тарауда жауын құрттарның техногенді ластанған топырақтағы мұнай мен ауыр металл иондарының азаюына әсері қарастырылған.

Топырақтағы мұнай мөлшерін азайту жауын құртының қоректену үрдісімен байланысты. Жауын құртының ас қорыту жүйесіндегі микроағзалардың түрлік құрамының 85,3 % - ы мұнай ыдыратқыш микроағзалардан құралған (сурет 5), оның 74,6% - ы микромицид (Fusarium chlamydosporum, Aspergillus niger, Penісillium chrusogenum, Mucor circinelloides және Gymnoascus dankaliensis) үлесіне тиесілі.




Сурет 5 – L. rubellus жауын құрттың ас қорыту жүйесінен бөлініп алынған микроағзалар қауымдастығының құрылысы

Мұнаймен ластанған топырақты биорекультивациялау технологиясына, вермикультуралық тізбекті ендірген кезде мұнай шоғырының вермикультура пайдаланылған технологияның нәтижесі 2,92 % -дан - 3,29 %-ға дейін артық төмендейтіні анықталды. Тәжірибеге дейін жүргізілген химиялық сараптамада топырақтың құрамындағы мұнай келесі көрсеткішті көрсетті: полициклонафтендік қосылыстар (R1=1-3СН; R23Н7 – С12Н25) - 41,11%, алифаттық тізбекті қосылыстар &s (СН3)-12,3%, моноциклоараматты қосылыстар (R1=1-2 СН3, R23Н7 – С12Н25)-21,4%, бициклоароматты қосылыстар (R1=1-2 СН3, R2 С3Н7)-11,12%, асфальтендер (R1=0-1 СН3, R2)-9,36%, толуолды шайырлар - 4,71%. Ал, тәжірибеден кейінгі химиялық сараптамада тек полициклонафтендік қосылыстар-13,14% - да тіркелді.

Биорекультивациялаудан кейінгі химиялық талдау нәтижелері топырақтағы мұнай құрамынан алифаттық тізбекті қосылыстар, моноциклоароматтты, асфальтенді толуол ыдырататыны анықталды топырақ құрамында қалған мұнай полициклонафтенді қосылыстар болып табылады (сурет 6).


100




1470


4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000


Толқын ұзындығы,  , см-1


1650


22800

3700


Е


ИҚС құмкөл мұнайымен ластанған топырақтан бөлініп алынған

мұнай өнімінің инфрақызыл спектрымен көрсеткіші



вермекультура пайдаланған биорекультивациялық тәжірібие

топырағынан бөлініп алынған мұнай өнімінің инфрақызыл

спектрометриясы



с к е р т п е:

Сурет 6 - Топырақта жүргізілген тәжірибе және бақылау көрсеткішінің ИҚ - спектрі


Жауын құртының тіршілігіне ауыр металл иондарының улылық әсерін зерттеу барысында қорғасын мен кадмий иондарына тиесілі 60,0±0,55 және 30,0±0,41 ШМШ олардың тіршілік үрдісімен сиыспайтын мөлшер болып табылады. Зерттелген жауын құрттарының ішінде L. rubellus түрі Ap. с. caliginosus түріне қарағанда ауыр металл иондарының улылық әсеріне төзімді болып табылды (сурет 7, 8)

Сурет 7 - Қорғасын және кадмий иондарының әр түрлі шоғырларының L. rubellus жауын құртының тіршілігіне улық әсері

Сурет 8 - Ap. с. caliginosus жауын құрттары үшін қорғасын және кадмий иондарының шектік шоғыры
Жауын құрттары топырақты ауыр металл иондарынан тазартуға қабілетті, олар қоректену үрдісінің қарқындылығымен тікелей байланысты. Топырақтағы қорғасын және кадмий иондарымен тиесілі 20,0±0,12 және 5,0±0,41 ШМШ дәрежелерінде ластанған топырақтарға 10,0%, 30,0% және 50,0% қара шірік енгізілген тәжірибелерде топырақтағы ауыр металл иондары тиесілі 68,9±3,5., 77,4±4,8 және 85,3±5,6 % - ға, ал кадмийдің 81,6±6,5., 95,8±5,5 және 98,6±7,5% - ға дейін кемитіні анықталды;

Сонымен, жауын құрттары мұнай және ауыр металл иондарымен ластанған топырақты биорекультивациялау технологиясында маңызды қызмет атқаратын тізбек болып табылады.



Төртінші тарауда мұнаймен ластанған топырақтарды биорекультивациялау технологиясында вермекультураны пайдалану ең соңғы ақтық тізбек болып табылады. 9-суретте көрсетілгендей люмбрикофаунаны агротехникалық, микробиорекультивациялау, фиторемидияциялау іс шараларынан кейін мұнайдың мөлшерін вермикультуралық тізбексіз биорекультивациялау кезінде 97,2 % - болса, вермикультараның қатысуымен тазартуда ол көрсеткіш 99,8 % - ды құрайды.


Е с к е р т п е: Қ - қопсыту, С - суару, А - аммофос, КТМ - көмірсутектотықтырғыш микроағзалар,

Өс - өсімдік, ЖҚ - жауын құрт


Сурет 9 - Ластанған топырақтың түрлі қоспаларға байланысты мерзімге тәуелді тазалану дәрежесі
Технологгияның шартына орай ластану дәрежелеріне тиесілі бір шаршы метрге шаққандағы жауын құрттарының мөлшеріне 5,0% дейінгі ластану кезінде L. rubellus, Ap. с. caliginosus 150-200, ал 7,0-7,5% ластану кезінде тек L. rubellus - қызғылт калифорниялық жауын құртын 300-350 ересек дернәсілдерден кем болмауы тиіс. Жауын құрттарын питомниктерден көшіру мерзімінің ең қолайлы сәті наурыз-сәуір және қыркүйек-қараша айлары. Мұнаймен ластанған топырақты люмбрикофаунаны пайдалану арқылы тазарту технологиясын пайдалану рекультивация мерзімін 1,0-5,0% ластану кезінде бір айға ал, 7,0-7,5% жағдайда 15-20 тәулікке қысқартады.

Ұсынылып отырған әдістің экономиялық тиімділік есебі, мұнаймен ластанған топырақтарды тазарту үшін люмбрикофаунаны пайдаланудың тиімді екенін көрсетті.

Топырақты тазартудың технологиялық процесінің өлшемдерін келесідей белгілейміз:

Х1 – топырақты тазалау уақыты [ күн];

Х2 – топырақ ылғалдылығы [%];

Х3 – топырақ температурасы [ Гр.Ц];

Х4 – топырақтағы мұнай пайыздық мөлшері [ %];

Y - топырақты тазарту дәрежесі [ % ].

Бұл төрт тәртіптік Х көрсеткіштерінің топырақты Ý тазарту дәрежесіне әсері зерттелді. Бұл тарсырманың шешімі кәсіби компьютер Mathcad-14 жүйесі үшін арнайы даярланған бағдарламаларда алына отырып, үш сатыда орындалды:


  • тәртіптік параметрлер кеңістігінде үйлесімділіктің орналасу орнын анықтау.

  • зерттелетін нысанаға барабар тәртіптік көрсеткіштердің, топырақты тазарту сапасына таңдалған әсерін сипаттайтын математикалық үлгіні алу.

  • алынған математикалық үлгілерді қолдана отырып тазарту процесінің үйлесімді тәртібін табу.

Технологиялық процестің Ý көрсеткішінің максималды мәніндегі тәртіптік параметрлер тәжірибелік құндылыққа ие болды, жүргізілген 132 зерттеу нәтижелері аппроксимациясының (үйлесімді) ең жақсы дәлдігі 1- ші теңдеуді қолдану барысында алынды, ол Х кірісінің өзгеру сипатын жақсы қамтып көрсетті. (-шығыстың есептік мәні, bi – математикалық моделдеудің коэффициенті):

(1)

2- ші теңдеуде көрсетілгендей Бокс-Хантердің екінші тәртіптегі жоспары қолданылды, бұл тек 20 тәжірибені ғана жүргізу барысында кері шегіністі теңдік түріндегі зерттелген жүйенің математикалық үлгісін алуға мүмкіндік берді.



(2)
Стьюдент критериі бойынша мәнділікті тексеруді көрсеткендей, математикалық үлгілердің барлық коэфиценттері мәнді болып табылды. Фишер критериі бойынша тексеру көрсеткендей, зерттеу нәтижелерінің тепе теңдігі сиыспайды.

10 – шы және 11 - ші суреттерде әрбір тәжірибе үшін аппроксимация қателігінің өзгеруінің тәуелділік сызбасы көрсетілген, ондағы қателік 4,0 % - дан аспайды. R2 = 0,9936 мәні алынған, сонымен қатар оның мәні 1 – ге өте жуық бұл алынған математикалық үлгінің теңбе – теңдігін қосымша дәлелдейді.




Сурет 10 - Әрбір тәжірибе өткізілген есептік (■) және тәжірибелік салыстыру сызбасы


Сурет 11 - Әрбір әдіске өткізілген аппроксимация қателерін өзгерту сызбасы
12 - ші суретте көрсетілгендей, бұл мәндердегі топырақты тазартуының азғана дәрежесі Х1 максималды мәнінде және Х2 минималды алынған (үш реттік сызбаның оң жақ үстінгі бөлігі).

Сурет 12- X3 =20,5 белгіленген мәндегі Ý функциясының үш реттік сызбасы
Үйлесімді тәртіптік мәндерді табу үшін жасалынған зерттеулердің нәтижелерін математикалық өңдеудің осы үшінші сатысында 1 - ші кестенің соңғы екі бөлігінде көрсетілген кірістердің өзгерген мәндеріндегі шектеулер барысындағы 2 - ші теңдеуді пайдалана отырып Mathcad-14 жүйесінде жүргізілген квази-ньютон алгоритмінің негізінде тізбексіз бағдарламалау әдісі қолданылды, мұнаймен ластанған топырақты тазалаудың қолайлы режим көрсеткіштері 2 - ші кестеде келтірілген.

Кесте 1 - Әріптік белгіленудің қолданылуы




Себептер

X1

X2

X3

Уақыт

Ылғалдылық

Температура

Төменгі деңгей (1)

X1А=18

X2А=40

X3А=16

Жоғарғы деңгей (+1)

X1Z=27

X2Z=50

X3Z=25

Нөлдік деңгей (0) (жоспар ортасы)

X1O=22,5

X2O=45

X3O=20,5

Теңестіру аралығы (X)

XD1=4,5

XD2=5

XD3=4,5

Иық – ( = 1,682)

X1AA=15

X2AA=40

X3AA=16

Иық +

X1ZZ=30

X2ZZ=45

X3ZZ=25

Кесте 2 - Тазалаудың қолайлы режим көрсеткіштері




X1макс

X2макс

X3макс

Y

Уақыт

Ылғалдылық

Температура

Топырақты тазалау дәрежесі

30

45

16

12,89


ҚОРЫТЫНДЫ


  1. Оңтүстік Қазақстан облысында кездесетін басты топырақ типтерінде климаттық жағдайдың ерекшеліктері мен топырақ құнарлылғына байланысты жауын құрттарының ұшырасу жиілігі 121±8 – 8±1 дана, ұзындығы 13,4±1,6 - 5,4±0,57 см, ал салмағы 0,39±0,01 - 0,14±0,01г аралығында тіркелді, жыл мезгілдеріне орай топырақтың 10-20 және 40-50 см тереңдіктерінде миграцияланады.

  2. Жауын құрттар қауымдстығын Lumbricidae тұқымдасына жататын төрт туыстың - Ap. c. trapesoides, Ap. c. caliginosa, Ap. rosea, E. foetida, D. veneta, A. leoni түрлері құрайды, оның ішінде Аp. с. caliginosus, Аp. с. trapezoidеs және E. foetida космополиттік, ал D. veneta және А. leoni эндемикалық түрлер болып табылды.

3. Жауын құрттарының тіршілігіне мұнай және мұнай өнімдерінің улылық әсерінің өсу бағыты бойынша, келесі реттілікте орналасты: мазут → шикі мұнай → дизельдік отын → авиациялық отын → толуол → бензол → ксилол→ бензин маркалары. Жауын құрт түрлерінің жауаптық реакциясы ластаушы агенттің түрі мен шоғырлық деңгейіне тікелей тәуелді, мұнай өнімдерінің улылық әсері октандық сан көрсеткішіне байланысты. L. rubellus мұнайдың 10,0±0,1% шоғырларына ал, Ap. c. caliginosa 5,0±0,04 % шоғырларына төзімді. Мұнай өнімдерінің улылық әсеріне L. rubellus төзімділігі жоғары. Зерттеу нәтижелерінің негізінде, топырақтағы мұнай өнімдерінің шоғырын анықтаудың биотесттік экспресс-әдісі түзілді.

4. Жауын құрттар топырақтағы мұнай шоғырын азайтатыны анықталды. Мұнайдың ыдырауы жауын құрттарының ас қорыту жүйесіндегі микрофлораға мөлшеріне байланысты, ондағы микромицеттердің үлесі 74,6% - ға жуық, ал Fusarium chlamydosporum, Aspergillus niger, Penісillium chrusogenum, Mucor circinelloides және Gymnoascus dankaliensis саңырауқұлақтары басымдықты иемденген. Анықталған бактериялар мен микроскопиялық саңырауқұлақ түрлерінің 85,3 % -ы мұнаймен ластанған топырақ микрофлорасындағы түрлер.

5. Жауын құрттары ауыр металл иондарының шоғырлық деңгейлерін индикациялайды, қорғасын мен кадмийдің топырақтағы тиесілі 60 және 30 ШМШ жауын құрттарының тіршілік үрдістерімен сиыспайтын деңгей, L. rubellus түрі Ap. с. caliginosus түріне қарағанда ауыр металл иондарының улылық әсеріне төзімді. Қорғасынның - 20 ШМШ және кадмийдің - 5 ШМШ мөлшерінде ластанған топырақтарға 10,0%, 30,0% және 50,0% қара шірік енгізілген ортада жауын құрттарын өсіру, қорғасын мөлшерін 68,9±3,5., 77,4±4,8 және 85,3±5,6%-ға, ал кадмийдің 81,6±6,5., 95,8±5,5 және 98,6±7,5%-ға дейін кемітеді.

6. Мұнаймен 1,0-5,0% және 7,0-7,5% дәрежеде ластанған топырақтарды люмбрикофаунаны пайдалану арқылы рекультивациялау технологиясы түзілді, технология шарты бойынша әр шаршы метрде тиесілі 150-200, 200-300 және 300-350 ересек дернәсілдердің болуы рекультивация тиімділігін қамтамасыз етеді, мұнда рекультивация мерзімі 1,0-5,0% ластану кезінде бір айға, ал 7,0-7,5% жағдайында 15-20 тәулікке қысқарады. Ұсынылып отырған технологияның экономикалық тиімділігі әрбір 1000,0 т-ға 894 580,0 теңгені (2007 жылдық баға бойынша) құрайды.

7. Мұнаймен ластанған топырақты биорекультивациялау үрдісінде вермикультураны пайдаланудың тиімділігін арттыру параметрлері математикалық заңдылыққа бағынады, оның ең тиімді көрсеткіштері 30 тәулік ішінде 45% ылғалдық пен 16оС температуралық жағдайда іске асады.

Қойылған міндеттердің толық шешілгендігін бағалау. Оңтүстік Қазақстан облысындағы техногенді ластанған топырақтарды биорекультивациялық тазарту негізінде жасалған зерттеу мақсаттары мен міндеттері толығымен орындалған. Бұлар өз кезегінде, жұмыстың алдына қойылған мақсатына қол жеткізгенін көрсетеді.

Жұмыстың нәтижелерін нақты пайдалану бойынша ұсыныстар мен бастапқы мәліметтерді дайындау. Техногенді ластанған өндірістік аймақтардағы топырақты биорекультивациялауда. Техногенді ластанған аймақтардың экологиялық жағдайын жергілікті люмрикофаунаның түрлік құрамы арқылы биоиндикациялауға экспресс әдісі ұсынылады.

Жұмыстың нәтижелерін енгізудің техникалық экономикалық тиімділігін бағалау. Техногенді ластанған топырақты толық тазартудың технологиялық желісін өңдеудегі экономикалық тиімділік мөлшері, әрбір гектардан 2000,0 теңгені құрайды (2007 жылдық баға бойынша).

Орындалған жұмыстың ғылыми деңгейін бағалау. Биорекультивациялық тазарту жұмыстары Ресей, Украина, Өзбекстанда кең қолданылады. Алғаш рет, кешенді түрде, Оңтүстік Қазақстан облысының топырақ экологиясының мәселелері қарастырылған.

Жүргізілген зерттеулер нәтижесі көрсетіп отырғандай, алынған тәуелділіктер мен жасалынған әдістемелер, белгілі бір дәрежедегі дәлдікпен, Оңтүстік Қазақстан облысының топырағының экологиялық жағдайын бағалауға мүмкіндік береді. Ал бұл, өз кезегінде орындалған жұмыстың жоғары ғылыми деңгейін көрсетеді.


Диссертация тақырыбы бойынша жарияланған жұмыстар тізімі:

  1. Кенжалиева Г.Д., Исаева А.У. К вопросу об особенностях содержания вермикультуры. //Научные труды ЮКГУ им. М.Ауезова, № 13-14, 2007.-С.127-130.

  2. Исаева А.У., Кенжалиева Г.Д., Жауын құрттар-қорғасын және кадмий иондары үшін тірі индикатор. //Поиск-Ізденіс: Сер. Биология ғылымы.-Алматы, 2008. №3.-Б. 56-57.

  3. Кенжалиева Г.Д. Әртүрлі бензин маркаларымен ластанған ортаның жауын құртына әсері. //Поиск-Ізденіс: Сер. Биология ғылымы.-Алматы, 2008, №4.-Б. 48-50.

  4. Исаева А.У., Ешибаев А.А., Кенжалиева Г.Д., Восстановление почвенного биоценоза подвергнутого нефтяному загрязнению //Известия: Сер. Биологическая наука.-Оренбург, 2008, №4(20).-С.156-157.

  5. Кенжалиева Г.Д., Исаева А.У., Есенбаева М.А. Влияние кумкольской нефти на жизнедеятельности вермикультуры //Тр. 15-я Междунар. научно-прак. конф.- Пенза 2008.-С.200-201.

  6. Кенжалиева Г.Д. Мұнай және мұнай өнімдерінің жеңіл фракциясының жауын құртының морфо-физиологиясына әсері //Халықаралық ғылыми-тәжірибелік конф. «Әуезов оқулары-7: М.Әуезов және қазақтанудың өзекті мәселелері»- Шымкент, 2008 –Б.206-207.

  7. Кенжалиева Г.Д., Есенбаева М.А Дизелді отын-жауын құртының тіршілік ету қабілетіне әсері. //Халықаралық ғылыми-прак. конф. «Педагогикалық кадрлар дайындаудың қазіргі заманғы өзекті мәселелері және жаратылыстану ғылымдарының даму перспективалары-2»- Шымкент, 2008 –Б.175-176.

  8. Кенжалиева Г.Д. Мұнай мазутының жауын құрттарының морфогенезіне әсері //Халықаралық ғылыми-прак. конф. «Педагогикалық кадрлар дайындаудың қазіргі заманғы өзекті мәселелері және жаратылыстану ғылымдарының даму перспективалары-2»- Шымкент, 2008 –Б.177-178.

  9. Пат. № 62559 Астана. Способ биотестирования почв, загрязненных бензином /Бишимбаев В.К., Исаева А.У., Кенжалиева Г.Д., Есенбаева М.А. опубл. 2008/1200.1

  10. Исаева А.Ө., Кенжалиева Г.Д., Есенбаева М.А. Мұнай және мұнай өнімдерінің жауын құртының таралуына тигізетін әсері //Вестник-Хабаршы: сер. Биология ғылымы.-Алматы, 2009, №1(40).-Б. 72-73.

  11. Кенжалиева Г.Д., Есенбаева М.А., Рахматуллаев А.Ю., Успабаева А.А., Жауын құрттарының Оңтүстік Қазақстан облысында таралуының алуан түрлілігі мен экологиялық жағдайы. //Халықаралық ғылыми конф. «Инновациялық технологиялардың білім беру мен ғылымдағы қазіргі кездегі мәселелері» - Шымкент, 2009 –Б.135-138.

  12. Кенжалиева Г.Д., Бишимбаев В.К., Исаева А.У. Математическое моделирование и поиск оптимальных режимов биорекультиваций почв //Тр. XVIII -я Междунар. научно-прак. конф.-Пенза 2010.-С.179-181.

  13. Кенжалиева Г.Д., Бишимбаев В.К. Биотестирования токсичных концентраций нефтепродуктов в почве //Тр. XVIII-я Междунар. научно-прак. конф.- Пенза 2010.- С.181-183.


РЕЗЮМЕ
Кенжалиева Гулмира Дуйсенбаевна
«Разработка технологии рекультивации техногенного загрязненных почв Южно-Казахстанского области с участием люмбрикофауны»
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 25.00.36 – Геоэкология.
Объекты исследования. Объектом исследования служили техногенно загрязненные почвы крупных в южном регионе предприятий по переработке нефти ТОО «ПетроКазахстан Ойл Пракдактс» (ПКОП) и по производству полиметаллической продукции АО «Южполметалл» (ЮПМ). Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами происходит на различных стадиях технологии переработки, транспортировки и процесса реализации. В настоящее время общая площадь нефтезагрязненных территории в области составляет около 100 гектаров. Образование загрязненных ионами тяжелых металлов территории промышленных зон области связано с многолетней деятельностью предприятий химической и горно-металлургической промышленностей. Нефтепродукты и тяжелые металлы относятся к числу опасных экотоксикантов, оказывающих негативное влияние на жизнедеятельность биоты почв. Существующая технология биорекультивации нефтезагрязненных почв юга Казахстана основана на использовании жизнедеятельности углеводородокисляющих микроргнаизмов и нефтетолерантных видов растений. Но, ускорение процесса очистки почв и полное восстановление ее плодородия требует использования жизнедеятельности всех живых организмов, которые принимают участие в деструкции токсикантов. Таким объектом, имеющее важное значение в очистке техногенно загрязненных почв является люмбрикофауна, изучение рекультивационных качеств которых составило цель наших исследований.

Цель работы –исследование ответных реакций и устойчивости видов дождевых червей к токсическому действию нефти, нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов для разработки технологии рекультивации техногенно загрязненных почв с участием люмбрикофауны.

Методологическая база исследования. Методологической основой работы является комплекс общепринятых методик по проведению маршрутных исследований, таксономического, морфологического, анатомического и физико-химического анализов. Территорические разработки выполнены с использованием методов математического моделирования.

Результаты работы. Основные научные результаты, полученные автором при выполнении диссертационной работы, заключается в следующем:

- среднее значение встречаемости дождевые червей в основных типах почв и климатических условиях Южного Казахстана колеблется в пределах 121±8,6 – 8±0,76 взрослых особей на 1 кв метр и имеют следующие морфометрические характеристики; длина червей - 13,4±1,6 - 5,4±0,57 см, биомасса - 0,39±0,01 - 0,14±0,01г, глубина сезонной миграции по профилю почв составляет 10,0-50,0 см;

- впервые установлено, что сообщество дождевых червей, распространенных на территории Южно-Казахстанской области сформировано шестью видами, которые являются представителями четырех родов семейства Lumbricidae; Ap. c. trapesoides, Ap. c. caliginosa, Ap. rosea, E. foetida, D. veneta, A. leoni, из них Аp. с. caliginosus, Аp. с. trapezoidеs и E. foetida являются косполитными видами, а D. veneta и А. leoni эндемичными, приуроченые только предгорным зонам области;

- токсичность нефтепродуктов для дождевых червей зависит от показателей октанового числа и изученные виды нефтепродуктов по степени возрастания их токсичности расположились в ряду: мазут → шикі мұнай → дизельдік отын → авиационые топливо → толуол → бензол → ксилол → марки бензина. Устанолено, что дождевые черви L. rubellus устойчивы до 10,0% концентрациям сырой нефти в почве, а Ap. c. caliginosa - 5,0%. На основе ответных реакции дождевых червей на концентрационный градиент нефтезагрязнений разработан эксперсс-метод определения степени загрязненности почв нефтью;

- результатами изучения рекультивационных качеств дождевых червей установлено, что люмбрикофауна принимает участие в деструкции нефти в почве, которую осуществляет микрофлора пищеварительного тракта, представленная на 85,3% углеводородокисляющими микроорганизмами (из них 74,6% микромицеты - Fusarium chlamydosporum, Aspergillus niger, Penісillium chrusogenum, Mucor circinelloides и Gymnoascus dankaliensis, ).

- дождевые черви адекватно индицируют концентрационный уровень ионов тяжелых металлов в почве, при этом содержание ионов свинца и кадмия в количестве 60 и 30 ПДК является летальной границей для их жизнедятельности. Внесение в загрязненную тяжелыми металлами почву перегноя в количестве 10, 30 и 50% от ее удельного веса позволяет снизить содержания ионов свинца на 68,9±3,5., 77,4±4,8 и 85,3±5,6% и кадмия -81,6±6,5., 95,8±5,5 и 98,6±7,5% соответственно;

- на основе результатов исследований разработана технология рекультивации нефтезагрязненных почв с участием люмбрикофауны, согласно регламенту которой количество дождевых червей на каждый м2 составляет 200-350 экземпляров взрослых особей. Применение данной технологии позволяет сократить срок рекультивации почв при 1,0-5,0% загрязненности на 30-40 суток, а при 7,0-7,5% - 15-20 суток, экономическая эффективность каждой 1 000,0 тонны очищенной почвы составляет 894 580,0 тенге;

- результатами математического моделирования параметров технологии рекультивации нефтезагрязненных почв с участием вермикультуры установлено, что оптимальными условиями для работы вермикультуры являются: влажность почвы- 45%; температура почвы - 16оС.



Степень внедрения. Основные положения диссертации используются в биорекультивации нефтезагрязненных территории ТОО «ПКОП» и в учебном процессе кафедры «Биологии» и «Экологии» ЮКГУ им. М.Ауезова.

Практическая ценность работы. Результаты исследований направлены на повышение качества оценки экологического состояния территории на основе использования предложенных методик. На основе результатов исследований определены научные положения закономерностей изменения структуры биоценоза и морфологических изменений дождевых червей, необходимые для метода биорекультивации и биоиндикации почв, загрязненных нефтью, нефтепродуктами и тяжелыми металлами. Разработанные методы представляют практический интерес в биомониторинге экологического состояния нарушенных экосистем Южного Казахстана.

SUMMARY
Kenzhalieva Gulmira Duisenbaevna
«Development of recultivation technology for technogenic contaminated soils of South-Kazakhstan region by means of lumbricofauna»
Thesis for the degree of candidate of science

on the specialty 25.00.36 – Geoecology.
Objects of the research. Technogenic contaminated soils of large enterprises on oil processing “PetroKazakhstan Oil Products” ltd and on polymetallic production “Uzhpolymetal” JSC were the object of the research. Contamination of soil by oil and its products may appear at various stages of processing, transportation and sale. At the present day the total square of oil-contaminated territory at the region is about 100 hectares. Formation of industrial territories, contaminated by ions of heavy metals, is connected with long-term activity of enterprises of chemical and mining-and-metallurgical industries. Oil products and heavy metals refer to the range of dangerous eco-toxicants, which have negative influence on life of soil biota. Present biorecultivation technology for oil-contaminated soils of South Kazakhstan is based on using life activity of hydrocarbon-oxidating microorganisms and oil- tolerant species of plant. However, the accelerating process of soil cleaning and complete restoration of its fertility demands the use of life activity of all vivid organisms, which participate in toxicant destruction. Lumbricofauna has a great importance in cleaning technogenic contaminated soils and study of its recultivation properties was the aim of our research.

Aim of the work is a research of response reactions and resistance of earthworms to toxic influence of oil, oil products and ions of heavy metals for development of recultivation technology for technogenic contaminated soils by means of lumbricofauna.

Methodological base of the research. Methodological basis of the research is the complex of generally accepted methods on carrying out route researches, taxonomical, morphological, anatomical and physico-chemical analysis. Territory developments were realized using methods of mathematical modeling.

Results of the research. Basic scientific results, received at carrying out the thesis, consist in the following:

- average value of earthworms occurence in basic types of soil and climatic conditions of South Kazakhstan ranges in the limits of 121±8,6 – 8±0,76 adult bions on 1 square meter and have the following morphometric characteristics; length of earthworms is 13,4±1,6 - 5,4±0,57 cm, biomass - 0,39±0,01 - 0,14±0,01 g, depth of seasonal migration on the soil profile is 10,0-50,0 cm;

- it was determined, that community of earthworms, widespread at the territory of South-Kazakhstan region, is formed by six species, which are representatives of four genus of Lumbricidae family; Aporrectodea caliginosa trapesoides, Aporrectodea caliginosa caliginosa, Aporrectodea rosea, Eisenia foetida, Dendrobaena veneta, Allolobophora leoni, including Аp. caliginosus caliginosus, Аp. caliginosus trapezoidеs и E. foetida are cosmopolite species, D. veneta and А. leoni are endemic, adapted only to submontane zones of the region;

- toxicity of oil products for earthworms depends on parameters of octane number and the studied kinds of oil products were ranged according to the degree of increasing their toxicity: black oil fuel → crude oil → diesel fuel → aviation fuel → toluol → benzol → xylol → petrol brands. It was determined that earthworms Lumbricus rubellus are resistant to concentrations of crude oil in soil to 10,0%, and Aporrectodea caliginosa caliginosa - 5,0%. On the basis of response reactions of earthworms on concentrated gradient of oil contamination the express-method of determining degree of soil contamination was developed;

- results of studying recultivation properties of earthworms determine that lumbricofauna participates in oil destruction in soil, which is realized by microflora of the alimentary tract, presenting by hydrocarbon-oxidating microorganisms on 85,3% (including 74,6% of myxomycetes - Fusarium chlamydosporum, Aspergillus niger, Penісillium chrusogenum, Mucor circinelloides and Gymnoascus dankaliensis).

- earthworms adequately display the concentrated degree of ions of heavy metals in soil, at which the concentration of lead and cadmium ions in the amount of 60 and 30 MAC (maximum admissible concentration) is a lethal limit for earthworm’s life. Introduction of humus into soil, contaminated by ions of heavy metals, in the amount of 10, 30 and 50% from its specific weight allows to decrease concentration of lead ions on 68,9±3,5., 77,4±4,8 and 85,3±5,6% and cadmium ions on 81,6±6,5., 95,8±5,5 and 98,6±7,5% accordingly;

- on the basis of research results the technology on recultivation of oil-contaminated soils by means of lumbricofauna was developed. According to the technology the number of earthworms on every square meter is 200-350 adult bions. Application of the given technology allows abridging the period of soil recultivation at 1,0-5,0% contamination on 30-40 days, and at 7,0-7,5% - 15-20 days, economical effectiveness of every 1 000,0 ton of cleaned soil is 894 580,0 tenge;

- results of mathematical modeling of parameters of recultivation technology for oil-contaminated soils by means of vermiculture establish that optimal conditions for work of vermiculture are soil humidity - 45%; and soil temperature - 16оС.



Adaptation of research results.

Basic points of the thesis are used in biorecultivation of oil-contaminated territories of “PetroKazakhstan Oil Products” ltd and in academic process of Biology and Ecology departments of M.Auezov South-Kazakhstan State University.



Practical value of the research. Results of the research are directed on increasing quality of ecological estimation of territory on the basis of using the proposed methods. Results of the research determine the scientific points of regularities of changing biocenosis structure and morphological changes of earthworms, which are necessary for method of biorecultivation and bioidentification of soils contaminated by oil, oil products and heavy metals. The developed methods are of concern in biomonitoring of ecological conditions of South Kazakhstan ecosystems.

Басуға 24.04.2010 ж. қол қойылды. Пішімі 60х84 1/16.

Офистік қағаз. Офистік басылым. 1,5 баспа табақ.

№ 2404 тапсырыс. Таралымы 100 дана.


М.Әуезов атындағы ОҚМУ баспа орталығы, Шымкент қ., Тәуке хан даңғ., 5





©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет