В нефтегазовых регионах высокая степень накопления химических веществ, входящих в состав нефти и нефтепродуктов, и тяжелых металлов в растениях оказывают отрицательное влияние на рост и развитие их, существенное влияние на популяцию растительности региона. Содержание этих химических веществ в растениях прямо пропорционально их концентрации в почвах. Нефтяное загрязнение снижает качество воздуха, приводит к аккумуляции тяжелых металлов в воде и в почвах. Это ведет к накоплению техногенных поллютантов растениями и животными и со временем возникает риск проявления экогенотоксических эффектов.
Введение. Одними из наиболее вредных для биосферы Земли загрязнений, имеющих самые разнообразные вредные последствия, как для здоровья людей, так и для жизнедеятельности живых организмов, являются загрязнения тяжелым и металлами. Наряду с пестицидами, диоксинами, нефтепродуктами, фенолами, фосфатами и нитратами тяжелые металлы ставят под угрозу саму существование цивилизации. Увеличивающийся масштаб загрязнений окружающей среды оборачивается ростом генетических мутаций, раковых, сердечно-сосудистых и профессиональных заболеваний, отравлений, дерматозов, снижением иммунитета и связанных с этим болезней. В подавляющем большинстве случаев первоисточником загрязнений является экологически безграмотная деятельность человека. Среди опасных для здоровья веществ тяжелые металлы и их соединения занимают особое место, та к как являются постоянными спутниками в жизни человека [1, 2].
Большинство тяжелых металлов являются клеточными ядами, механизм действия которых достаточно хорошо изучен. Токсичность тяжелых металлов зависит от того, в какой форме он находится в воде, растворенная форма обычно токсичнее связанной. Нефтяное загрязнение снижает качество воздуха, приводит к аккумуляции тяжелых металлов в воде и в почвах. Это ведет к накоплению техногенных поллютантов растениями и животными и со временем возникает риск проявления экогенотоксических эффектов. Всестороннее изучение популяции мелких млекопитающих во всех характерных для Атырауского региона ландшафтах позволяет с достаточной полнотой оценить степень этого риска по его локальным проявлениям и предупредить нежелательные последствия техногенной нагрузки на региональном уровне [3, 4].
Целью работы явилось изучение степени накопления химических веществ, входящих в состав нефти инефтепродуктов и их влияние на растительность нефтегазовых регионов. Проблемам фитотоксичности тяжелых металлов и механизмам устойчивости по отношению к ним растений посвящено большое число публикаций.
Результаты. Рассмотрены взаимосвязи между содержанием нефтепродуктов и концентрацией в них тяжелых металлов в системах почва-почва и почва-растения. Установлена прямая зависимость между накоплением в почве нефтепродуктов и содержанием в них тяжелых металлов в районе площадок буровых скважин. Изъятие растениями тяжелых металлов зависит от способности последних к растворению и форм подвижности в почве. Отмечено положительная корреляция между накоплением тяжелых металлов в почве и поступлением их в растения.
При анализе растительности, произрастающей на бурых полупустынных почвах, выявилось, что они накапливают кобальт, цинк, марганец, молибден, медь, а также кадмий и свинец. Кроме того, отмечается видовая специфичность растений к накоплению тяжелых металлов.
Тяжелые металлы, накапливаясь в растениях, передаваясь по трофическим путям, отрицательно воздействуют как на животных, так и на человека. Установлено, что вдоль автомагистралей вследствие сгорания бензина в автомобильных двигателях происходит загрязнение придорожных растений бенз(а)пиреном. Переход бенз(а)пирена из почвы в растения является критерием бластомагенной опасности для здоровья человека.
Токсины, тяжелы металлы проникают в организм через кожу, слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта, дыхательные пути. Затем они транспортируются в кровоток и далее к печени, почкам. Они могут войти в соединительную ткань, где хранятся от нескольких лет до десятилетий.
Кроме того, они могут повредить клетки иммунной системы путем уменьшения их количества или инактивировать их, что приводит к аллергии, аутоиммунным заболеваниям.
Во внеклеточном пространстве, тяжелые металлы могут повредить клеточные стенки, ионные каналы. Если тяжелые металлы преодолели клеточную стенку и проникли в клетку, то они сразу начинают реагировать на ферменты и ферментные системы, которые необходимы для производства энергии или ее очищения. Также внутри клетки металлы могут быть включены в различные клеточные компоненты, что приводит к дальнейшему повреждению клетки (нарушение синтеза белка, ДНК, потеря клеточной энергии).
Таким образом, токсичные металлы могут повредить все основные функции клеток и органов. Также они наносят вред нервной системе, т.к. они мешают передачи импульсов. Это может привести к психическим или физическим проблемам, таким как депрессия, рассеянный склероз.
В атмосферный воздух выбрасывается большое число веществ разных классов опасности. При этом, наиболее опасен из них бенз(а)пирен. Повышение его содержания в окружающей среде влечет за собой тяжелые экологические последствия. Опасные для живых организмов количества бенз(а)пирена присутствуют в почвах нефтедобывающих районах Республики Казастан.
Нефть и нефтепродукты оказывают влияние также и на природные воды. Несмотря на низкую растворимость в воде, небольшого количества нефти достаточно, чтобы резко ухудшилось качество воды. Обычно нефтяные компоненты образуют с водой эмульсию, которую трудно разрушить. Чаще всего нефть плавает на поверхности воды в виде пленки, обволакивая взвешенные частицы, оседая с ними на дно. Поверхностные воды в районах нефтедобычи загрязнены минеральными солями, органическими загрязняющими веществами.
Необходимо отметить, что одновременно с загрязнением поверхностных вод меняется состав и почвенно-грунтовых вод. Содержание отдельных веществ может повышаться на 1—2 порядка. Основными солями в этих водах являются хлориды. Обнаруживаются и органические поллютанты. Загрязнение может затрагивать пласты подземных вод питьевого назначения. Минерализация их под влиянием загрязнения может повышаться на 1—2 порядка. В ряде нефтедобывающих районов загрязнение подземных вод отмечается по всей глубине геологического разреза.
Любая из форм серы, находящейся в нефти (сероводород, сульфиды, меркаптаны, свободная сера), оказывает токсичное воздействие на живые организмы. С увеличением сернистости увеличивается опасность сероводородного заражения нефтезагрязненных почв с избыточным увлажнением (оглеенных, болотных, луговых).
Кроме того, и сернистый ангидрид, являющийся одним из самых фитотоксических компонентов промышленного загрязнения среды, легко поглощается растениями, оксиды азота поглощаются листьями растений, нарушая при этом обмен веществ и ухудшая кормовые качества растений. Этилен оказывает отрицательное воздействие на растения, вызывает хронические поражения, угнетение роста, потерю цветов и плодов.
То есть, происходят изменения в структуре биоценозов: в почвах изменяется состав почвенных обитателей, в водоемах обедняется видовой состав и численность ихтиофауны вплоть до полного замора рыб, в наземных экосистемах изменяется численность птиц и млекопитающих.
Известно, что злаки могут произрастать на почвах сильно загрязненных тяжелыми металлами. Многолетние травы, особенно злаки, выступают, в качестве пионеров при естественном зарастании на территориях песчаных почв, промплощадок. Виды из семейства злаковых более газоустойчивы, чем древесная растительность,
Установлено, что в качестве негативных последствии антропогенного воздействия промышленности, в том числе нефтехимических предприятий, отмечается усиленная абсорбция некоторых газов растениями при их комбинированном присутствии. Растения, которые выращиваются на расстоянии около 6 км от объектов нефтехимической промышленности, загрязняются ароматическими углеводородами, степень загрязнения растений зависит от мощности производства и соответствующего количества выбросов. Специфика химического производства находит свое отражение в наборе ароматических углеводородов в растениях. Неконтролируемое складирование неутилизируемых промотходов и очистные сооружения являются мощными источниками загрязнения окружающей среды нефтепродуктами.
Содержание свинца в загрязненном воздухе промышленных районов в десять тысяч раз больше, чем его естественный уровень в атмосфере. Только в поверхностные воды вместе с загрязнениями поступает до 300 тыс. т. свинца в год. Естественный уровень свинца в атмосфере равен 0,005 мг/м3. Большая часть его осаждается с пылью, доля выпадений с атмосферными осадками составляет менее 40 %. Растения получают свинец из почвы, воды и атмосферных выпадений, в виде пыли, а животные - потребляя растения и воду.
В организме животных и человека металлы попадает вместе с водой, пищей и пылью. Итак, содержание токсических элементов в организмах животных определяется структурой пищевых рационов и содержанием в них загрязнителя. Доказано, что у грызунов концентрация свинца в скелете пропорциональна содержанию элемента в растительности, входящей в состав пищевого рациона грызунов, это говорит о линейной зависимости содержания свинца в организме животных от уровня концентрации его в растительности.
Заключение. Накопление химических веществ, входящих в состав нефти и нефтепродуктов, в растениях оказывает влияние на клеточном, организменном и популяционном уровнях. Поступление химических веществ в растения находится в прямой зависимости от содержания их в почвах нефтегазового региона.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Зинина О.Т. Влияние некоторых тяжелых металлов и микроэлементов на биохимические процессы в организме человека. // Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы. — Хабаровск: 2001. — №4. — С. 99-105.
- Бананова В.А. и др. Биологические аспекты антропогенного опустынивания аридных экосистем Северо-Западного Прикаспия //Каспий. Наука. Образование. Технологическая международная ассоциация университетов. Прик. Гос. –Астрахань: 1998. – Вып.1. –С.40-45.
- Яблоков А. Страна-мутант //ЭКОС. -1991. -№2. –С.36-37.
- Vitchell R.L. Soil aspects offrace element problems in and animals // J.Roj. Agric. Sol. – 1963. –Vol. 124. – P.75-86.