Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Разложение н-Тридекана в выщелоченном черноземе

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Разложение н-Тридекана в выщелоченном черноземе"

На правах рукописи

Софинская Оксана Александровна

РАЗЛОЖЕНИЕ Н-ТРИДЕКАНА В ВЫЩЕЛОЧЕННОМ ЧЕРНОЗЕМЕ

Специальность 06.01.03 - агрофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2011 г.

2 6 МАЙ 2011

4847969

Работа выполнена на кафедре моделирования экосистем Казанского (Приволжского) федерального университета

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор физико-математических наук, заслуженный деятель науки России и Татарстана, профессор Костерин Александр Васильевич

доктор биологических наук, доцент Архангельская Татьяна Александровна

доктор физико-математических наук, профессор Храмченков Максим Георгиевич

Российский государственный аграрный универси - МСХА имени К.А.Тимирязева

Защита состоится «31_» .и<ир 2011 г. в IVч.ОРмт. в аудитории на заседании диссертационного совета Д 501.002.13 при МГУ им. М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ, д.1, стр.12, факультет почвоведения, факс (495)939-09-89

С. диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова

Автореферат разослан ¿(Р .--"-/¿л-Я 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук,

профессор Г.М. Зенова

Актуальность темы.

Углеводороды (УВ) поступают в почву в местах добычи, переработки, транспортировки, хранения и использования нефти и нефтепродуктор. Согласно данным Пиковского, о загрязнении почвы может идти речь при содержании УВ более 0,05% вес. (Пиковский, 1993). Даже в низких концентрациях они смещают показатели микробиологической активности почв, обедняют разнообразие микробиоты (Гафарова, Зарипова, 2005, Киреева, 2009). Любое количество УВ в почве ингибирует процесс нитрификации (Киреева и др., 2001). Продукты трансформации УВ способны образовывать токсичные соединения, опасные в концентрациях порядка \0А% (Пиковский, 1993, Бурмистрова и др., 2003). УВ, проникшие в мелкие поры или связанные органоминеральными комплексами почв, остаются недоступными для технологической очистки. В этом случае предпочтительной является стимуляция естественной способности почв к самоочищению. Основным процессом самоочищения от большинства углеводородов нефти является биодеградация (обзор Salanitro, 2001). Наиболее активное окисление органики происходит в местах одновременного контакта с воздухом и водой (Каменщиков, Богомольный, 2005). В разных почвах величины, примерно равные влажности разрыва капилляров, считаются наиболее благоприятными для микробного окисления УВ (Киреева и др., 2001). Математическое описание деградации УВ в связи с влажностью почвы развито неполно. Существующие модели деградации далеко не всегда оснащены экспериментальными данными, поэтому проверить их адекватность не представляется возможным.

Цель работы - исследование динамики деградации низкотоксичного УВ в почве на примере н-тридекана.

Для достижения цели решались конкретные задачи:

1. Экспериментальное исследование влияния землевания на интенсивность разложения тридекана.

2. Экспериментальное исследование влияния влажности почвы на динамику остаточного содержания тридекана.

3. Построение математической модели разложения УВ в почве на базе физически обоснованной гипотезы.

4. Идентификация параметров модели для вариантов эксперимента. Научная новизна и теоретическая значимость:

1. Впервые экспериментально исследовано влияние влажности на разложение тридекана в почве.

2. Обнаружен автоколебательный характер скорости разложения тридекана.

3. Обнаружен положительный эффект землевания при разложении н-тридекана в почве.

4. Предложена математическая модель разложения тридекана в условиях различной влажности почвы.

Практическая значимость результатов исследований. Построенная математическая модель позволяет прогнозировать динамику самоочищения почвы от н-алканов, а также эффективно выбирать способы управления этим процессом.

Апробация. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на всероссийских конференциях: Биосферные функции почвенного покрова (г. Пущино, 2010), Окружающая среда и устойчивое развитие регионов, (г. Казань, 2009), Современные аспекты экологии и экологического образования (г. Казань, 2005); Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации (г. Москва, 2003); 5-й,6-й и 7-й Пущинских школах - конференциях Биология - наука 21-го века (г. Пущино, 2003, 2002, 2001); международных конференциях: Проблемы биодеструкции техногенных загрязнителей окружающей среды (г. Саратов, 2005), Современные методы эколого-геохимической оценки состояния и изменений окружающей среды (г. Новороссийск, 2003), 6-th Internat. Symp. & Exhib. on environmental contamination in Central & Eastem Europe and Commonwelth of Independent States (г. Прага, 2003), 6-th and 7-th In-situ and on-site

ЫогетесНайоп Бутр. (США, г. Орландо, 2003, г. Сан-Диего, 2001), конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2002» (г. Москва, 2002), 4-м симпозиуме Новые и нетрадиционные растения, и перспективы их использования (г. Пущино, 2001).

Личное участие автора. Автор провел анализ литературных данных, поставил и выполнил эксперименты, получил и проанализировал их результаты, подобрал параметры математической модели, участвовал в их идентификации и анализе чувствителъности. Положения, выносимые на защиту:

1. Землевание незагрязненной почвой ускоряет разложение н-тридекана по сравнению с контролем без землевания.

2. Интенсивность деградации тридекана возрастает с повышением уровня увлажнения почвы от влаги завядания до наименьшей влагоемкости.

3. Скорость деградации тридекана падает до нуля при незавершенном процессе, после чего возрастает, без изменения условий эксперимента.

4. Математическая модель самоочищения почвы от н-алканов нефти с предложенной функцией ингибирования разложения тридекана позволяет получить характерную ступенчатую динамику концентрации УВ, качественно совпадающую с экспериментальной.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 научных работ, в том числе 3 статьи в журналах (из них 2 в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ), 8 в сборниках материалов и трудов конференций, 8 тезисов докладов конференций и симпозиумов (из них 3 - за рубежом).

Объем и структура диссертации: Работа изложена на 113 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, 16 рисунков. Состоит из введения, 4 глав, выводов и списка литературы из 205 наименований, в том числе 97 на иностранных языках.

Глава 1, Обзор литературы.

Охарактеризовано влияние нефтяных УВ на отдельные свойства почвы. Проведен обзор способов удаления УВ из почвы. Рассмотрена способность УВ к биодеградации и факторы, влияющие на этот процесс. Очерчены современные концепции математических моделей биодеградации, их структура, проблемы адаптации к реальным условиям.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Характеристика объектов

Почва: выщелоченный чернозем из Алексеевского района Республики Татарстан слоя 0-20 см (горизонт А пахотный), типичная почва для нефтезагрязненных районов Республик Татарстан и Башкортостан.

Гранулометрический состав почвы (табл. 1) характерен для суглинка тяжелого (по H.A. Качинскому) и примерно соответствует границе глины и глинистого суглинка по треугольнику Ферре (по данным: Печенкина и др., 2008). Почва имеет высокую микрооструктуренность по Качинскому и слабую микроагрегированность - по Бэйверу. Остальные агрофизические и агрохимические показатели сведены в таблицу 1. После набухания в состоянии HB (наименьшей влагоемкости) доля мелких пор возрастала от 0,43 до 0,59 (Смирнова, 2003).

Значения МГ (максимальной гигроскопичности) и ВЗ (влаги завядания) были получены, следуя стандартной методике (Шеин, 2005). Приближенный расчет влажности разрыва капилляров (ВРК) был проведен с учетом экспериментальных величин по оценочному соотношению: ПВ:НВ:ВРК:ВЗ = 1:0,5:0,35:0,25 (Шеин, 2005). Исходя из величин ПВ (полной влагоемкости) и ВЗ, ВРК оказалась на уровне 0,20 г/г, а из HB - 0,26 г/г. Показатели влажности занимали промежуточное положение между классами почв «глина» и «тяжелый суглинок» (Шеин, 2006). Данная почва хорошо удерживает влагу и УВ, что позволяет достаточно долго наблюдать убыль тридекана.

С целью получения представления о доступности почвенной влаги был проведен примерный расчет давления воды, соответствующего почвенно-гидрологическим константам (табл. 1), исходя из аппроксимации ван Генухтена (Судницын, 1995, Шеин и др., 2001). Характерный радиус пор,. занятых водой, был рассчитан по формуле Жюрена (Шеин и др., 2001).

Табл. 1 - Характеристики исследуемой почвы.

Показатель Значение

гранулометрический состав, %

песок (>10 мкм) 46 (Смирнова, 2003)

глина (<10 мкм) - 54 (Смирнова, 2003)

ил (< 1 мкм) - 31 (Смирнова, 2003)

коэффициент дисперсности по Качинскому 13

степень агрегированности по Бэйверу 43

плотность, г/см3

почвы- 1,1 (Смирнова, 2003)

твердой фазы- 2,4 (Смирнова, 2003)

пористость 0,55

поры, см^см3 порового объема:

>50 мкм 0,36 (Смирнова, 2003)

3-50 МК1: 0,21 (Смирнова, 2003)

<3 ми« 0,43 (Смирнова, 2003)

почвенно-физические константы, г/г а.о. почвы:

НВ- 0,37 (Смирнова, 2003)

ВЗн 0,14

мг- 0,06

ВРК- 0,20-0,26

давление почвенной влаги, см водн.столба, и

характерный радиус обводненных пор, мкм, в

состоянии: НВ 237; 13

ВРК (0,26) 1062; 2,8

ВРК (0,20) 3396; 0,88

ВЗ 20712; 0,14

агрохимические, мг/кг:

РН- 5,88

азот- 122

фосфор - 200

углерод органический- 35,5

Углеводородный загрязнитель. н-Трвдекан (С «Ни) относится к классу н-алканов, характеризуется низкой летучестью (давление насыщенных паров

при комн. температуре 0.04 мм рт. ст.), высокой гидрофобностью, слабой подвижностью в почве и имеет значительную долю в составе различных нефтей и нефтепродуктов (2-5%) (Eriksson et al., 1998; Salanitro, 2001). Он обладает высокой доступностью для почвенных микроорганизмов (Билай, Коваль, 1980). Токсическое действие тридекана сходно с действием керосина (Ларионова, 2005). Однако в отличие от последнего количественное определение тридекана в пробах более точно за счет индивидуальности вещества. Поскольку в России не установлены ПДК УВ для почв, действующая концентрация тридекана в опыте определялась по другим исследованиям выщелоченного чернозема. По данным Ларионовой, низкой может считаться концентрация тридекана до 1%, при которой начинает значимо увеличиваться фитотоксичность, происходит перераспределение биомассы растений в пользу подземной части (Ларионова, 2005). Соответственно, в нашем опыте была применена концентрация Г% к весу абсолютно сухой почвы.

Подготовка эксперимента

Схема эксперимента разработана с учетом подхода, предложенного Гюнтером и соавторами (Günter et al., 1996), и основана на приеме землевания. Землевание проводили слоем выщелоченного чернозема, незагрязненным тридеканом. Экспериментальные сосуды представляли собою пластиковые колонки диаметром 6 см и высотой -14 см. В донышках колонок прорезали дренажные отверстия. В результате получали два варианта набивки (рис. 1):

- «К» - контрольный вариант, где слой почвы толщиной 10 см (300 г) бьш равномерно загрязнен тридеканом;

- «3» - вариант с землеванием, где нижние 5 см почвы были загрязнены так же, как в варианте «К», а верхние 5 см почвы исходно не загрязнялись.

Длительность экспериментов составляла от двух недель до трех месяцев.

Рис. 1 - Схема эксперимента: «К» -вариант равномерного загрязнения . почвы; «3» - вариант землевания загрязненной почвы незагрязненным слоем.

Загрязнение_почвы. До

загрязнения почва хранилась в воздушно сухом состоянии при комнатной температуре, как рекомендовано для наилучшей консервации (Даденко и др., 2009). В таких условиях численность почвенных микроорганизмов сокращается на 1/4 - 1/3, но после увлажнения восстанавливается достаточно быстро (Звягинцев, 1987; Brussaard, R, Ferrera-Cerrato, 1997). Почву просеивали через сито с диаметром ячейки 0,4 см, тщательно перемешивали с 1% масс, тридекана и помещали в герметичную емкость. Емкость выдерживали при комнатной температуре 20 дней, перетряхивая ее ежедневно. Этот срок предварительно был установлен как время, необходимое для равномерного распределения УВ по объему почвы. Полученная концентрация тридекана проверялась хроматографически. Его деградация в условиях герметичной среды практически не наблюдалась.

Ход эксперимента

Воздушно сухую почву набивали в колонки после загрязнения (рис. 1). Затем происходил полив водой. Влажность в колонках поддерживалась по весу на протяжении всего опыта. Ежедневные поливы были направлены на компенсацию потерь влаги испарением. Стока из колонок через дренажные отверстия не происходило. Создавалось три уровня увлажнения: низкий -около ВЗ (19 колонок), средний - около ВРК (50 колонок) и высокий - около НВ (41 колонка). Эти значения влажности являются критическими точками для жизнедеятельности организмов (Шеин, 2005). ВЗ представляет собой

2. полив водой

«К» «3»

предел существования связных водных пленок в поровом пространстве, а НВ - предел заполнения водой всех негравитационных пор.

Для того, чтобы оценить равномерность профиля влажности, формируемого поливом, провели вспомогательный эксперимент. Колонки, набитые выщелоченным черноземом, поливали, создавая низкий, средний и высокий уровень увлажнения (по весу). Из колонок отбирали послойные пробы на влажность почвы через каждый сантиметр, спустя после полива 10,5 часов, 44 часа, 30 суток. Кратность повтора опыта составляла 3. Далее строили распределение влаги по почвенному профилю и ставили его в соответствие со средней влажностью нижнего 5-сантиметрового слоя. Этот эксперимент показал, что профиль влажности при любом уровне увлажнения приходил в квазистационарное состояние через 44 часа после полива и в нижних 5 см колебался незначительно (рис. 2).

. Рис. 2. - Профили вяагонасыщенности (S = W/HB) при различной средней влажности •■(%., к весу) нижних 5 см почвы:

через 10,5 часов, * * через 44 часа, 1 1 через 30 суток после полива воздушно сухой почвы.

Соответственно данным вспомогательного опыта, можно принять, что колебания влажности в слое, в котором наблюдалась деградация тридекана, незначительны. Т.е. для характеристики условий деградации достаточно определения влажности средней пробы нижних 5 см почвы.

Отбор и анализ проб

Опыт заканчивали на 14-е (в 61 колонках), 21-е (в 11 колонках), 30-е (в 9 колонках), 56-е (в 13 колонках), 77-е (в 13 колонках), 91-е (в 4 колонках) сутки. Большой объем отбора проб на 14-е сутки диктовался необходимостью. уловить общую закономерность распределения остаточной концентрации тридекана по влажности почвы. Последующие отборы проб проводили из 2-3 колонок на вариант. К 77-м суткам прекращение деградации стало. очевидным, поэтому на 91-е сутки для контроля было оставлено по одной колонке из вариантов со средним и высоким уровнем увлажнения,

По окончании опыта в каждой колонке из верхнего и нижнего слоев почвы отбирали пробы на влажность и содержание тридекана Разбор колонок проводили после их разрезания по первоначальной линии раздела слоев. Приграничные 2 см почвы отбрасывали, поскольку здесь слои почвы могли пересекаться из-за неравномерности набухания почвенных частиц при поливе.

Отбор проб на влажность осуществлялись в соответствии с международными стандартами ISO 11269 PT*L 93 - 4851903 0547792 283. Ее определяли после сушки при 105°С (Вадюнина, Корчагина, 1986).

Отбор проб на содержание тридекана производили после экстракции гексаном при взбалтывании в течение 24 часов (Костерин, Софийская, 2004). Анализ содержания тридекана в экстракте проводился на газожидкостном хроматографе с насыпной колонкой и пламенно-ионизационным детектором с порогом обнаружения 0,001 % вес.

Калибровочные опыты по изменению полноты экстракции тридекана из почвы в зависимости от ее влажности. Пересчет количества тридекана в 1 мл экстракта на его количество в 1 г абсолютно сухой почвы осуществлялся с учетом полноты экстракции тридекана из почв с различной влажностью. Полноту экстракции определяли в серии вспомогательных экспериментов вдоль всего исследуемого диапазона влажности. По результатам этих экспериментов была построена регрессионная зависимость полноты экстракции (Е) от влажности (\У), которая имела ввд: Ё(%) -100 -1,92*\У.

Глава 3. РАЗЛОЖЕНИЕ Н-ТРИДЕКАНА В ПОЧВЕ

Анализ связи остаточной концентрации тридекана с факторами влажности почвы и землевания

Результаты эксперимента исходно представляли собою даа ряда данных: о влажности и о соответствующем остаточном количестве тридекана в нижнем слое почвы. Данные о концентрации тридекана на 14-й день опыта объединялись в классы с помощью кластерного анализа методом средней связи (Мятлев и др., 2009) (рис.3). Данные распределились по классам практически в соответствие с уровнем увлажнения почвы. Исходя из этого, при анализе оперировали концентрацией тридекана, средней для диапазона влажности почвы. Таким образом наблюдения были объединены в 6 классов

I :

(табл.2).

Расстояние между объединяющимися кластерами, %С0

«3» - вариант с землеванием, числами обозначены уровни влажности в % по весу; Со - исходная концентрация тридекана в почве = 0,01 г/г)

Табл. 2 - Диапазоны объединения данных об остаточной концентрации тридекана согласно влажности почвы и варианту набивки («К» - контрольная почва, «3» - вариант с землеванием, числами обозначены уровни влажности в

% по весу).

^\Вариант Влажность почвы, г/г «К» «3»

0,14-0,18 К16.К18 314,316

0,20 - 0,26 К21, К20, К24, К23, К27, К22, К19 321 + 323, 324,322,326, 325, 328

0,28-0,37 К25, КЗО, К29, КЗ 7, К32 + К31.К28 328 + 329, 331,337

Объединение концентраций в классы нивелировало тот недостаток влажности как характеристики, что она не всегда наглядно отражает состояние воды почве. Такое объединение позволило получить более четкую картину интенсивности деградации тридекана, чем это возможно при точечной зависимости концентрации от влажности.

На основании сравнения классов между собой была выдвинута гипотеза о положительном влиянии землевания на скорость деградации тридекана. Проверку гипотезы осуществляли путем сравнения по непараметрическим критериям выборок вариантов «К» и «3». Для этого проверялась гипотеза о наличии сдвига между распределениями выборок (Мятлев и др., 2009). Проверка подтвердила наличие сдвига между распределениями выборок с вероятностью около 1. Сдвиг максимума распределения от варианта «3» к варианту «К» составил +0,24 исходного загрязнения.' Положительное влияние землевания на деградацию тридекана теоретически может быть связано с миграцией углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ) с повышенными адаптационными возможностями в варианте «3» при первичном поливе из верхнего незагрязненного слоя почвы в нижний. В силу механики транспорта УОМ, эта миграция происходит по влагопроводящим порам.

Из графика (рис. 4) видна отрицательная зависимость остаточной

концентрации тридекана от влажности почвы, что в целом совпадает с

ч

литературными данными как для УВ (Киреева и др., 2000; Günter et al., 1996), так и для иных органических веществ (Манучарова и др., 2007). Повышение влажности от влаги завядания до наименьшей влагоемкости привело к увеличению скорости деградации тридекана на 0,6Со. В совокупности с приемом землевания эффект составил около 0,75С<>.

%

1

0>9 0,8. 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3

о д: 0,1 о

консоль .земдевание 0,14 0,18

контроль землевание

0,20-0,26 Елаж^ость почвь^ т/г

контроль землмакие

Рис. 4 - Зависимость остаточного содержания тридекана на 14-й день опыта от влажности почвы (рисками обозначен разброс данных).

Динамика разложения тридекана в почве

Для представления о динамике использовалось разбиение данных по классам согласно табл.2. В целом, за 91 день эксперимента было удалено около 0,95 % вес. тридекана (рис. 5). При влажности почвы выше 0,20 г/г процесс деградации практически завершался к 56-му дню на достижении слабо устранимой концентрации тридекана (порядка 0,04-0,06 Со), что совпадает с литературными данными (8а1апкго, 2001). При влажности почвы 0,14 - 0,18 г/г данная концентрация за 78 дней не была достигнута. Необходимо отметить, что слабо устранимая концентрация ТД находилась на пороге обнаружения используемым методом, поэтому ее значения носят ориентировочный характер.

Рис. 5 - Динамика деградации тридекана в зависимости влажности почвы и варианта набивки колонок («К» -контрольная набивка, «3» - вариант с землеванием, числа в легенде - влажность, г/г абс.сухой почвы).

В трех вариантах заметна приостановка деградации в промежутке 14-30-й дни и дальнейшее ее возобновление. Приостановка деградации тридекана имела место и в вариантах с влажностью 0,14 - 0,18 г/г («К» и «3») и была более длительной: до 56-го дня. Без подобного торможения деградация прошла только в случае «К» при влажности 0,20 - 0,26 г/г.

Эффект землевания был наиболее выраженным на 14-е сутки. В вариантах с влажностью почвы выше 0,20 г/г он нивелировался к 56-му дню опыта. В вариантах с влажностью почвы ниже 0,18 г/г он оставался практически на одном уровне.

Приведенные факты позволяют предположить, что решающую роль в деградации тридекана играло наличие в почве связанных йодных капилляров.

С -С

Скорость разложения тридекана вычислялась как О = ——-, где С;, ^ -

'г ~' 1

концентрация и время на момент 1. В вариантах «3» и варианте «К» при высоком уровне увлажнения динамика скорости носила колебательный характер (рис.6). Максимумы скорости деградации в этих вариантах приходились на 14-е и 56-е сутки, а минимумы - на интервал 21-30-е и 77-90-е сутки. Т.е. длительность цикла деградации примерно равна 40-50 суткам.

О 10 20 30 40 50 60 70 время, сутки

90 100

Рис.6 - Динамика скорости разложения тридекана в почве («К» - контрольная набивка, «3» вариант 'с

землеванием, числа в легенде - влажность, г/г абс. сухой почвы).

Сравнение результатов эксперимента с литературными данными

Чистый н-тридекан показал тот же порядок относительной и абсолютной скорости деградации, что такие естественные смеси УВ, как керосин, ДТ, состаренная нефть возраста 15 лет и более в сходных почвенных условиях (Евдокимова и др., 2009, Liu et al„ 2008, Salanitro, 2001, Eriksson et al., 1998). Полученные данные о скорости деградации ТД характеризуют его как вещество, удовлетворительно моделирующее нефтяное загрязнение после удаления легко летучих соединений.

Согласуется с литературными данными и действие верхнего незагрязненного слоя почвы. Гюнтер и соавторы (Günter et al., 1996) объясняли усиление деградации смеси УВ эффектом растений, упуская из виду фактор верхнего слоя, дополнительно внесенный ими в эксперимент. Значение эффекта верхнего слоя, полученное в данной работе на 30-й день опыта при высоком уровне увлажнения - 15% ^ сопоставимо со значением, полученным Гюнтером и соавт. (Günter et al., 1996) - 35%. Последнее оказалось выше, возможно, благодаря действию растений, но вряд ли обусловлено только им, поскольку столь сильное влияние молодой корневой системы на деградацию УВ сомнительно (Костерин, Софинская, 2004).

Глава 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ САМООЧИЩЕНИЯ ПОЧВЫ ОТ Н-ТРИДЕКАНА

Концепция модели

В условиях эксперимента перенос тридекана в газовой и водной фазах практически невозможен в силу низкой летучести, гидрофобности и связанности поверхностью почвы. Стока из колонок через дренажные отверстия не происходило, поэтому средняя скорость движения жидкости по профилю принята нулевой. Поскольку физико-химическое разложение нелетучих н-алканов имеет скорость в десятки раз меньшую, чем скорость биодеградации (Осипов и др., 1998; Günter et al., 1996), в модели учитывалось только биологическое разложение УВ. Считали, что биологическое разложение происходит вследствие использования УВ микроорганизмами в качестве источника углерода и энергии. Предполагалось, чт<> в почве исходно присутствуют микробы - потенциальные УОМ (Каменщиков, Богомольный, 2005), находящиеся в латентном состоянии до момента создания благоприятной влажности (Günter et al., 1996). Время выхода из латентного состояния считалось пренебрежимо малым, поскольку длительность моделируемого процесса намного превышала 6 суток - время, которое обычно требуется для адаптации УОМ к УВ в почве (Благодатская и др., 1996). Так как влажность почвы не превосходила наименьшей влагоемкости, считали, что в почве содержится достаточно воздуха, и процесс биодеградации тридекана количеством кислорода не лимитирован.

Структура модели

Структура модели включает уравнения кинетики биодеградации УВ и роста биомассы УОМ, предполагая отсутствие потоков вещества. Список и расшифровка параметров модели приведены в таблице 3.

Табл. 3 - Обозначения и их физический смысл.

Символ Физический смысл Размерность

t Время Т

С Концентрация УВ -

М Концентрация биомассы УОМ -

И Максимальная удельная скорость активизации УОМ 1/Т

а Коэффициент стабилизации микробного сообщества почвой 1/Т

Р Количество ТД, поедаемое 1-м граммом микробной популяции -

7 Коэффициент влияния продуктов метаболизма на рост биомассы УОМ 1Я

а Коэффициент естественной деградации продуктов метаболизма УОМ 1Л"

7 «Кинетический коэффициент» накопления продуктов метаболизма 1/Т

К, Константа полунасыщения популяции УОМ тридеканом -

к2 Константа полунасыщения почвы УОМ -

Ks Константа полунасыщения ингибиторами деградации УВ -

Mo Начальная биомасса микробов -

м„* Емкость почвы для УОМ при С = 0 -

Mo* Емкость почвы для микробов при содержании ТД = 1 -

Vo Начальная концентрация продуктов метаболизма -

Со Начальная концентрация ТД -

Систему для субстрата и его потребителей принято записывать следующим образом (Ризниченко, Рубин, 2004):

(1)

^=j(M,C)-f(M-M*).

at

Играющее роль стока слагаемое Р-j (M,Q представляет собою количество утилизированного УВ за единицу времени. В нем переменна функция эффективности перевода УВ в микробную биомассу, которую в случае малого количества и высокой биодоступности субстрата можно задать двучленным кинетическим уравнением Моно (Печуркин, 1978): С М

ДМ,С) = ц

Kj+C К2+М

Слагаемое f(M - М*) для простоты удобно принять как f(M-M*)=a-(M-M*)

Принимая во внимание сложность действия совокупности факторов, емкость М* полагается не постоянной, а, по крайней мере, зависящей от концентрации УВ С: М*(С) = М0* + (Мт*-М0*)(1 - C/Cq), По окончании процесса деградации концентрация С„= 0 и соответствующая ей микробная ёмкость почвы - М*(С^) = Мк*. Аналогично, в начальный момент времени предельная концентрация микроорганизмов принимается M*(Cq) . = М0*. Таким образом, все величины оказались математически определены, а модель замкнута.

Уравнения модели решались численно методом Рунге-Кутта. Для его реализации использовался табличный редактор MS Excel. В этой же среде проводились численные эксперименты. Такой подход правомерен наравне с использованием специализированных пакетов программ (Дьяконов, 2001). Численные процедуры были записаны на языке VisualBasic for Application.

Верификация модели

Модель (1) лучше всего описывала ситуацию варианта «К» при • влажности 0,20-0,26 г/г. Относительная ошибка этого описания составила 7%. Остальные экспериментальные ситуации воспроизводились с ошибками выше 10%. Для повышения точности модель (1) нуждалась в дополнении, поскольку не отражала автоколебательного характера биодеградации (рис. 6), свойственного популяционной динамике в целом. Чтобы расширить модель, была выдвинута гипотеза: в процессе жизнедеятельности микроорганизмы - углеводородокислители выделяют продукты, которые при определенных концентрациях (U) подавляют усвоение УВ. В силу нехватки экспериментальных данных, можно лишь предположить, что вещество -«ингибитор» является либо токсичным продуктом разложения тридекана, либо выделяется в процессе отмирания микроорганизмов (нельзя исключать и микроэволюционные процессы, поскольку за 3 месяца могло смениться 6-7

тысяч генераций микроорганизмов), либо сигнальным фактором (Atkinson, Williams, 2009). В любом случае этот фактор может накапливаться и разлагаться. Тогда можно предложить дополнение модели (1) (Костерин, Софинская, 2010):

dC „ С М

17 =

dt r К^+С К2+М

<м см ми = ц----а-(М-С)-у

К, + С К 2+М К3+М

du ми

-= -(Ш+7--(2).

Л к 3+м

Третье уравнение системы (2) описывает кинетику накопления (слагаемое с коэффициентом у) и разложения (слагаемое с коэффициентом а) ингибитора деградации и.

Устойчивость решений системы (2) по Ляпунову зависела в основном от параметра а и сохранялась в диапазоне, зависящем от других параметров: 0<а<3,1- в варианте «К», влажность 0,28 - 0,37 г/г, и 0<а<5,7 - в вариантах с влажностью 0,20 - 0,26 г/г.

ми

Слагаемое -у——— модели (2) отвечает за колебания скорости К з+М

деградации и ступенчатость зависимости С^), Количество ступенек на кривых деградации зависит от величин параметров а, ц, и у. При синхронном увеличении а, у и уменьшении ц количество ступенек на кривой растет.

В отличие от модели (1), модель (2) оказалась более гибкой в плане придания кривым требуемой формы и, соответственно, более пригодной для точного воспроизведения экспериментальных данных.

Валидация модели

Для идентификации параметров модели (2) были проведены численные эксперименты с целью воспроизведения лабораторных данных. Уточнение параметров достигалось путем минимизации функционала:

со

0 , где Ср - расчетная, а С«ф -

экспериментальная концентрации тридекана в почве, к^.кц- варьируемые постоянные.

Модель проявляла наибольшую чувствительность к вариации коэффициента стабилизации а. Второй по значимости была эффективность утилизации УВ р, а коэффициент накопления продуктов метаболизма у допускал самое широкое варьирование. Допустимые пределы вариации параметров определяли как диапазон, в котором модель сохраняла адекватность >0,95.

Исходя из принятых рабочих гипотез о влиянии влажности и землевания, различия экспериментальных вариантов описывали параметрами удельной скорости активизации УОМ ц и коэффициента разложения ингибитора а (табл. 4). Остальные параметры были установлены одинаковыми для всех вариантов.

Табл. 4 - Диапазон параметров для различных условий увлажнения и землевания при сохранении адекватности модели >0,95.

«К», «К», «К», «3», «3», «3»,

влаги влаги влаги влаги влаги влаги

0,14-0,18 0,20-0 Об 0,28-0,37 0,14-0,18 о доводе 0,28-0,37

г/г г/г г/г г/г г/г г/г

0,15-0,26 0,61-0,72 0,67-0,95 0,53-0,63 0,67-1,10 0,83-1,64

а 0,02-0,11 0,16-0,43 0,22-0,37 0,08-0,11 0,24-0,42 0,37-0,62

Анализ результатов численного эксперимента (табл. 4) выявил •необходимость повышения коэффициентов удельной скорости активизации микроорганизмов ц и деградации ингибитора а в зависимости от уровня влажности и применения землевания. Повышение влажности почвы от 0,14 до 0,37 г/г сопровождалось ростом ц в 4 раза и а - в 7 раз (вариант «К»).

Эффект землевания проявился в увеличении цвЗразаиа-в2 раза (влажность 0,14 - 0,18 г/г). Сочетание обоих факторов выразилось через увеличение ц в 5 раз и а - в 10 раз. С использованием найденных параметров были построены модельные кривые (рис. 7).

Рис. 7 - Модельные кривые убывания концентрации тридекана, соответствующие условиям эксперимента: «К» - контрольный вариант, «3» -вариант с землеванием, точки - экспериментальные данные.

Полученные модельные зависимости отражают ступенчатое убывание тридекана в почве с относительной ошибкой не более 5%. Судя по модельным данным, длина ступеней в случае среднего уровня увлажнения почвы (Рис. 7а и 7в) должна быть несколько большей, чем в случае высокого уровня увлажнения (Рис. 76 и 7г). Завершение процесса деградации на модели выглядит как плавное приближение концентрации тридекана либо к

нулю (Рис. 7а, и 7г), либо к постоянному минимуму (Рис. 7в), Окончание модельного процесса деградации приходится на 56-е сутки при высокой влажности и наличии землевания (Рис. 7г), на 90-е сутки при той же влажности без землевания, примерно на 75-е сутки при средней влажности почвы (Рис. 7а и 7в).

ВЫВОДЫ

1. Землевание выщелоченного чернозема, загрязненного тридеканом, незагрязненным слоем этого же чернозема приводит к ускорению деградации тридекана в среднем на 0,02 г/г за сутки по сравнению с загрязненным черноземом без землевания. В последнем скорость разложения составила от 0 (низкая влажность) до 0,04 г/г за сутки (высокая влажность почвы).

2. Повышение уровня увлажнения выщелоченного чернозема от влаги завядания до наименьшей влагоемкости увеличивает среднюю скорость деградации тридекана на 0,04 г/г за сутки. Повышение уровня увлажнения в сочетании с землеванием приводит к увеличению интенсивности деградации тридекана на 0,05 г/г за сутки.

3. В динамике деградации тридекана наблюдалось падение скорости процесса до нуля с последующим ее ростом. Деградация завершается на достижении слабо устранимой концентрации тридекана в почве.

4. Построенная математическая модель лабораторного эксперимента описывает самоочищение почвы от тридекана при разных уровнях влажности, равномерном и ступенчатом распределении загрязнителя в почве с относительной ошибкой не более 5%.

5. Предложенная функция ингибирования разложения тридекана позволяет получить характерную ступенчатую динамику концентрации УВ, качественно совпадающую с экспериментальной.

6. При моделировании землевания незагрязненным слоем и увеличения влажности почвы от 0,14 до 0,37 г/г требовалось увеличить коэффициент

модели, отвечающий за активность углеводородокисляющих организмов, в 5 раз, а коэффициент разложения ингибитора деградации - в 10 раз.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Софийская OA., Зарипова С.К. Влияние углеводородного загрязнения на агрохимические показатели и биологическую активность выщелоченного чернозема // Биология - наука 21-го века : сб. тез. : 5-я Пущинская школа -конф. мол. ученых / Пущино, 2001.16-20 апреля. С. 292.

2. Софийская OA., Бреус И.П., Архипова Н.С. Устойчивость сельскохозяйственных культур к загрязнению почвы ДТ // Биология - наука 21-го века : сб. тез. : 5-я Пущинская школа - конф. мол. ученых / Пущино, 2001.16-20 апреля. С. 291.

3. Софийская OA., Зарипова С.К., Бреус И.П. Агрохимические показатели и биологическая активность загрязненного углеводородами выщелоченного чернозема под растениями амаранта и кукурузы // Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования. Труды 4-го междунар. симп. / Пущино, 2001.16-19 июня. Т.1. С. 104-106.

4. Бреус ИЛ., Зарипова С.К., Софийская OA. Фитоиндикация углеводородного загрязнения выщелоченного чернозема // 11-й Международный симпозиум по биоиндикаторам : труды / Ин-т биологии КНЦ УрО РАН. Сыктывкар, 2001. 17-21 сентября. С.140-141.

5. Breus I.P., Sofinskaja OA., Zaripova S.K., Breus V.A. Green-house scale evaluation of phytoremediation of fuel-contaminated soil using fodder plants // In-situ and on-site bioremediation : poster abstracts : the 6-th Internal Symp. / San-Diego, 2001. October 20-23. P. 457.

6. Софийская OA. О моделировании влияния углеводородных загрязнений на корневое питание растений // Ломоносов-2002, Материалы междунар. науч. конф. студентов, аспирантов и мол. ученых, вып.7 / МГУ. М., 2002. 9-12 апреля. С. 54.

7. Софийская OA. Моделирование роста поверхности корней растений в почве, загрязненной углеводородами // Биология - наука 21-го века ; сб. тез. : 6-я Пущинская школа - конф. мол. ученых. / Пущино, 2002. 20-24 мая. Т. 1. С. 192.

8. Sofinskaja OA., Nasyrova ЕМ., Breus LP. Effect of petroleum hydrocarbons on plant root growth in soil // Environm. Radioecol. & Appl. Ecol. 2003. V.9. №3. P. 31-38,

9. Norina E.S., Zaripova S.K., Sofinskaja OA The reply of microorganisms of leached chernozem on the hydrocarbon pollution under cereal plants // 6-th Internal Symp. & Exhibition on Environmental Contamination in Central & Eastern Europe and Commonwelth of Independent States. Environmental contamination. Proceedings of Symposium / Prague, 2003. March 30 - April 3. C. 91.

10. Софийская O.A. Устойчивость растений Zea mays L. к углеводородному загрязнению почвы // Биология - наука 21-го века : сб. тезисов : 7-я Пущинская школа - конф. мол. ученых / Пущино, 2003. 14-18 апреля. С. 131.

11. Zaripova S.K., Norma E.S., Sofinskaja OA., Breus LP. The influence of soil planting on dissipation of hydrocarbons in leached chernozem // In-situ and on-site bioremediation : poster abstracts : the 7-th Internat. Symp. / Orlando, 2003. June 2-5. №205.

12 Софийская O.A., Насырова Э.М. Метод лабораторного исследования скорости деградации углеводородов в почве под растениями // Современные методы эколого-геохимической оценки состояния и изменений окружающей среды : сб. материалов докл. ; междунар. школа / Новороссийск, 2003. 15-20 сентября. С. 28-29.

13 Софийская O.A. Экспериментальное оснащение модели роста и влагопотребления корневой системы растений в почве // Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации : тр. всеросс. конф. /МГУ. М., 2003. 22-25 декабря. С. 251-253.

14. Костерин A.B., Софийская O.A. Эффект влажности и верхнего техногенно незагрязненного слоя почвы в биодеградации тридекана // Вестник Самарского ГУ. 2004. 2-й спец.вып. С. 158-175.

15. Костерин A.B., Софийская O.A. Моделирование биодеструкции тридекана в выщелоченном черноземе при ступенчатом распределении загрязнителя // Проблемы биодеструкции техногенных загрязнителей в окружающей среды : материалы междунар. конф. / Ин-т БХФРМ РАН. Саратов, 2005.14-16 сентября. С. 77-78.

16. Костерин A.B., Софийская O.A. Физическое и математическое • моделирование эффекта верхнего техногенно незагрязненного слоя почвы в

биодеградации тридекана // Современные аспекты экологии и экологического образования. Материалы всеросс. научн. конф. / Казан, гос. ун-т. Казань, 2005. 19-23 сентября. С. 532-534.

17. Костерин A.B., Софийская O.A. Математическое моделирование деградации тридекана в условиях различной влажности почвы // Окружающая среда и устойчивое развитие регионов. Труды всеросс. конф. / Казан, гос. ун-т. Казань, 2009. 19-22 мая. С. 47-51.

18. Костерин A.B., Софинская O.A. Моделирование деградации тридекана в условиях различной влажности почвы // Почвоведение. 2010. № 6. С. 1-8.

19. Костерин A.B., Софинская O.A. Моделирование деградации тридекана в почве П Биосферные функции почвенного покрова. Материалы всеросс. научн. конф. / Ин-т ФХиБПП РАН. Пущино, 2010. 8-12 ноября. С. 168-170.

Отпечатано с готового оригинал-макета. Печать RISO. Тираж 100 экз. Подписано в печать 28.04.2011 г.

Отпечатано в типографии "Центр полиграфических услуг" 420044, РТ, г. Казань, ул. Короленко, д. 61, т/ф (843) 519-66-38

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Софинская, Оксана Александровна

Общая характеристика работы

Глава 1. Нефтяные углеводороды как загрязнители почв и современные подходы к их ликвидации (обзор литературы)

1. Нефтяные углеводороды как загрязнители природной среды

1.1.Влияние нефтяных углеводородов на физические и химические свойства почвы

1.2. Влияние нефтяных углеводородов на биологические свойства почвы

2. Удаление малоподвижных углеводородов из почвы

2.1. Физико-химическое выветривание УВ

2.2. Стимуляция естественной метаболической активности углево-дородокисляющих микроорганизмов (УОМ)

3. Биодеградация нефтяных углеводородов 20 3.1. Углеводородокисляющие микроорганизмы

3.2. Влияние химического строения УВ на биодоступность

3.3. Физическо-химические условия биодеградации УВ в почве

3.4. Зависимость темпов биодеградации УВ от структуры и гранулометрического состава почвы

3.5. Водно-воздушный режим почвы как фактор биодеградации УВ

3.6. Механизм окисления УВ в почве

4. Математическое моделирование процесса биодеградации нефтяных УВ в пористой среде

4.1. Величины, моделируемые при описании деградации УВ в почве

4.2. Оценка качества моделей

4.3. Структура моделей роста биомассы

4.4. Структура моделей транспорта

4.5. Колебания на графиках биодеградации

4.6. Проблемы чувствительности моделей

Глава 2. Объекты и методы исследований

1. Характеристика объектов

2. Подготовка эксперимента

3. Ход эксперимента

4. Отбор и анализ проб

5. Методы обработки количественных данных

5.1. Калибровочные опыты по изменению полноты экстракции три-декана из почвы в зависимости от ее влажности

5.2. Статистическая обработка результатов эксперимента

5.3. Моделирование

Глава 3. Разложение н-тридекана в почве

1. Результат кластерного анализа

2. О влиянии влажности и землевания на деградацию тридекана

3. Предположение о природе влияния верхнего незагрязненного слоя на деградацию УВ

4. Динамика разложения тридекана в почве

5. Скорость разложения тридекана в почве

6. Сравнение результатов эксперимента с литературными данными

Глава 4. Математическое моделирование самоочищения почвы от н-тридекана

1. Концепция модели

2. Структура модели

3. Граничные условия

4. Анализ размерности

5. Верификация модели

6. Исследование устойчивости решений системы

7. Валидация модели

8. Анализ результатов численного эксперимента

9. Обсуждение конечного вида модели

Выводы

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Разложение н-Тридекана в выщелоченном черноземе"

Актуальность темы.

Углеводороды (УВ) поступают в почву в местах добычи, переработки, транспортировки, хранения и использования нефти и нефтепродуктов. Согласно данным Пиковского, о загрязнении почвы может идти речь при содержании УВ более 0,05% вес. (Пиковский, 1993). Даже в низких концентрациях они смещают показатели микробиологической активности почв, обедняют разнообразие микробиоты (Гафарова, Зарипова, 2005, Киреева, 2009). Любое количество УВ в почве ингибирует процесс нитрификации (Киреева и др., 2001). Продукты трансформации УВ способны образовывать токсичные соединения, опасные в концентрациях порядка 10"4% (Пиковский, 1993, Бурмистрова и др., 2003). УВ, проникшие в мелкие поры или связанные ор-ганоминеральными комплексами почв, остаются недоступными для технологической очистки. В этом случае предпочтительной является стимуляция естественной способности почв к самоочищению. Основным процессом самоочищения от большинства углеводородов нефти является биодеградация (обзор 8а1апкго, 2001). Наиболее активное окисление органики происходит в местах одновременного контакта с воздухом и водой (Каменщиков, Богомольный, 2005). В разных почвах величины, примерно равные влажности разрыва капилляров, считаются наиболее благоприятными для микробного окисления УВ (Киреева и др., 2001). Математическое описание деградации УВ в связи с влажностью почвы развито неполно. Существующие модели деградации далеко не всегда оснащены экспериментальными данными, поэтому проверить их адекватность не представляется возможным.

Цель работы - исследование динамики деградации низкотоксичного УВ в почве на примере н-тридекана.

Для достижения цели решались конкретные задачи:

1. Экспериментальное исследование влияния землевания на интенсивность разложения тридекана.

2. Экспериментальное исследование влияния влажности почвы на динамику остаточного содержания тридекана.

3. Построение математической модели разложения УВ в почве на базе физически обоснованной гипотезы.

4. Идентификация параметров модели для вариантов эксперимента.

Научная новизна и теоретическая значимость:

1. Впервые экспериментально исследовано влияние влажности на разложение тридекана в почве.

2. Обнаружен автоколебательный характер скорости разложения тридекана.

3. Обнаружен положительный эффект землевания при разложении н-тридекана в почве.

4. Предложена математическая модель разложения тридекана в условиях различной влажности почвы.

Практическая значимость результатов исследований.

Построенная математическая модель позволяет прогнозировать динамику самоочищения почвы от н-алканов, а также эффективно выбирать способы управления этим процессом.

Апробация.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на всероссийских конференциях: Биосферные функции почвенного покрова (г. Пу-щино, 2010), Окружающая среда и устойчивое развитие регионов, (г. Казань, 2009), Современные аспекты экологии и экологического образования (г. Казань, 2005); Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации (г. Москва, 2003); 5-й,6-й и 7-й Пущинских школах - конференциях Биология - наука 21-го века (г. Пущино, 2003, 2002, 2001); международных конференциях: Проблемы биодеструкции техногенных загрязнителей окружающей среды (г. Саратов, 2005), Современные методы эколого-геохимической оценки состояния и изменений окружающей среды (г. Новороссийск, 2003), 6-th Internat. Symp. & Exhib. on environmental contamination in Central & Eastern Europe and Commonwelth of Independent States (г. Прага, 2003), 6-th and 7-th In-situ and on-site bioremediation Symp. (США, г. Орландо, 2003, г. Сан-Диего, 2001), конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2002» (г. Москва, 2002), 4-м симпозиуме Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования (г. Пущино, 2001).

Личное участие автора.

Автор провел анализ литературных данных, поставил и выполнил эксперименты, получил и проанализировал их результаты, подобрал параметры математической модели, участвовал в их идентификации и анализе чувствительности.

Положения, выносимые на защиту:

1. Землевание незагрязненной почвой ускоряет разложение н-тридекана по сравнению с контролем без землевания.

2. Интенсивность деградации тридекана возрастает с повышением уровня увлажнения почвы от влаги завядания до наименьшей влагоемкости.

3. Скорость деградации тридекана падает до нуля при незавершенном процессе, после чего возрастает, без изменения условий эксперимента.

4. Математическая модель самоочищения почвы от н-алканов нефти с предложенной функцией ингибирования разложения тридекана позволяет получить характерную ступенчатую динамику концентрации УВ, качественно совпадающую с экспериментальной.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 19 научных работ, в том числе 3 статьи в журналах (из них 2 в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ), 8 в сборниках материалов и трудов конференций, 8 тезисов докладов конференций и симпозиумов (из них 3 - за рубежом).

Объем и структура диссертации:

Работа изложена на 113 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, 16 рисунков. Состоит из введения, 4 глав, выводов и списка литературы из 205 наименований, в том числе 97 на иностранных языках.

Сокращения, использованные в работе:

УВ - углеводороды

УОМ — углеводородокисляющие микроорганизмы ДТ - дизельное топливо

ПАУ — полициклические ароматические углеводороды

ПАВ — поверхностно активные вещества

ПВ — полная влагоемкость почвы

НВ - наименьшая влагоемкость почвы

ВРК — влажность разрыва капилляров

ВЗ - влажность завядания

Заключение Диссертация по теме "Агропочвоведение и агрофизика", Софинская, Оксана Александровна

ВЫВОДЫ

1. Землевание выщелоченного чернозема, загрязненного тридеканом, незагрязненным слоем этого же чернозема приводит к ускорению деградации тридекана в среднем на 0,02 г/г за сутки по сравнению с загрязненным черноземом без землевания. В последнем скорость разложения составила от 0 (низкая влажность) до 0,04 г/г за сутки (высокая влажность почвы). 2. Повышение уровня увлажнения выщелоченного чернозема от влаги завядания до наименьшей влагоемкости увеличивает среднюю скорость деградации тридекана на 0,04 г/г за сутки. Повышение уровня увлажнения в сочетании с землеванием приводит к увеличению интенсивности деградации тридекана на 0,05 г/г за сутки.

3. В динамике деградации тридекана наблюдалось падение скорости процесса до нуля с последующим ее ростом. Деградация завершается на достижении слабо устранимой концентрации тридекана в почве.

4. Построенная математическая модель лабораторного эксперимента описывает самоочищение почвы от тридекана при разных уровнях влажности, равномерном и ступенчатом распределении загрязнителя в почве с относительной ошибкой не более 5%.

5. Предложенная функция ингибирования разложения тридекана позволяет получить характерную ступенчатую динамику концентрации УВ, качественно совпадающую с экспериментальной.

6. При моделировании землевания незагрязненным слоем и увеличения влажности почвы от 0,14 до 0,37 г/г требовалось увеличить коэффициент модели, отвечающий за активность углеводородокисляющих организмов, в 5 раз, а коэффициент разложения ингибитора деградации - в 10 раз.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Софинская, Оксана Александровна, Москва

1.В., Гагарина Э.И. Рекультивация земель в посттехногенных ландшафтах и физические свойства отвальных грунтов // Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации : тр. всеросс. конф. / МГУ. М., 2003. 22-25 декабря. С. 262-264.

2. Азизов Б.М., Мирзоев Ф.А. Об удельной поверхности как определителе плодородия почв и физических методах ее определения // Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации : тр. всеросс. конф. / МГУ. М., 2003. 22-25 декабря. С. 3738.

3. Алехина Л.К., Головченко А. В., Початкова Т. Н., Добровольская Т. Г., Звягинцев Д.Г. Влияние гидрофизических свойств почв на структуру микробных комплексов // Почвоведение. 2002. № 8. С. 1002-1009.

4. Артемьев Ю.Т. Теория популяционных циклов // Микроэволюция. Вып.1 / Казанский филиал АН СССР. Казань, 1981. С.41-63.

5. Артемьева 3. С. Особенности микроструктуры верхних горизонтов целинных и пахотных черноземов разного гранулометрического состава // Почвоведение. 2009. № 1. С. 5-10

6. Барбер С.А. Биологическая доступность питательных веществ в почве. -М.: Агропромиздат, 1988. 376 с.

7. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газовв природных пластах. М.: Недра, 1984. 211 с.

8. В. А. Безносиков, Лодыгин Е. Д. Эколого-геохимическая оценка фонового содержания углеводородов в почвах европейского северо-востока России // Почвоведение. 2010. № 5. С. 591-596

9. Билай В.И., Коваль Э.З. Рост грибов на углеводородах нефти. Киев, 1980. 340 с.

10. Благодатская Е.В., Ананьева Н.Д. Оценка устойчивости микробных сообществ в процессе разложения поллютантов в почве // Почвоведение. 1996. № 11. С. 1341-1346.

11. Бурмистрова Т.И., Алексеева Т.П., Перфильева В.Д., Терещенко H.H., Стахина Л.Д. Биодеградация нефти и нефтепродуктов с использованием мелиорантов на основе активированного торфа // Химия растительного сырья. 2003. №3. С. 69-72.

12. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.

13. Гафарова E.H., Зарипова С.К. Влияние цеолитсодержащей породы и эспарцета на биологические параметры выщелоченного чернозема, загрязненного смесью углеводородов // Вестник СамГУ. 2005. №6. С. 146-157.

14. Гилязов М.Ю. Агроэкологическая характеристика нарушенных при нефтедобыче черноземов и приемы их рекультивации в условиях Закамья Татарстана: Автореф. дис. . д-ра сел.-хоз. наук. Саратов, 1999.

15. Глаголев М.В., Смагин А.В. Приложения MATLAB для численных задач биологии, экологии и почвоведения. М.: МГУ. 2005. 200 с.

16. Голодяев Г. П., Костенков Н. М., Ознобихин В. И. Биоремедиация нефтезагрязненных почв методом компостирования // Почвоведение. 2009. №8. С. 996-1006

17. Давыдова И.Ю. Самоочищение нефтезагрязненных почв лесостепи в условиях лизиметрического опыта // 3-й съезд Докучаевского общества почвоведов : тез. докл. / Владимирск. НИИ сельск. хоз. Суздаль, 2000. 11-15 июля. Кн.З. С. 147.

18. Даденко Е.В., Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф Изменениеферментативной активности при хранении почвенных образцов // Почвоведение. 2009. № 12. С. 1481-1486.

19. Демидович Б.П. Лекции по математической теории устойчивости. М.: Наука. 1967. 472 с.

20. Димитров Д.Н., Марков Е. Поведение доступных форм азота, фосфора и калия в почвах, загрязненных нефтепродуктами // Почвозн., агрохим. и екол. 2000. Т. 35, № 3. С. 3-8.

21. Дьяконов В.П. Компьютерная математика. Теория и практика. М.: Нолидж, 2001. 1296 с.

22. Евдокимова Г.А., Мозгова Н.П., Михайлова И.В. Способы биоремедиации почв Кольского севера при загрязнении дизельным топливом//Почвоведение. 2009. № 6. С. 61-66.

23. Зайченко A.M. Изучение окисления алканов некоторыми микромицетами: автореф. дис. канд. биол. наук: 03.00.07. Киев, 1967.

24. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. М.: Изд -во Моск. ун-та, 1987. 256 с.

25. Зенова Г.М., Звягинцев Д.Г. Антропогенные изменения структуры комплекса почвенных актимицетов // Почвоведение. 1998. № 6. С. 680689.

26. Иванов А. А., Юдина Н.В., Мальцева Е.В., Матис Е.Я., Сваровская Л.И Стимуляция активности микроорганизмов нефтезагрязненных почв гуминовыми препаратами // Почвоведение. 2010. № 2. С. 229-234

27. Иерусалимский Н.Д. Основы физиологии микробов. М.: Изд-во АН ' СССР, 1963.241 с.

28. Иерусалимский Н.Д., Скрябин Г.К. Проблемы микробиологии углеводородов // Изв. АН СССР. Сер. Биологическая. 1965. Вып. 1. С. 53-57.

29. Исмаилов Н.М., Глазовская М.А. Микробиология и ферментативная активность нефтезагрязненных почв // Восстановление нефтезагрязненных экосистем. М.: Наука, 1988. С. 42-56.

30. Каменщиков Ф.А., Богомольный Е.И. Нефтяные сорбенты. М.- Ижевск: НИЦ Регулярная и хаотическая динамика, 2005. 268 с.

31. Киреева H.A., Водопьянов В.В., Мифтахова A.M. Биологическая активность нефтезагрязненных почв. Уфа: Гилем, 2001. 376 с.

32. Киреева H.A., Мифтахова A.M., Кузяхметов Г.Г. Влияние загрязнения нефтью на фитотоксичность серой лесной почвы // Агрохимия. 2001. №5. С. 64-69.

33. Киреева H.A., Водопьянов В.В., Мифтахова A.M. Влияние нефтяного загрязнения на целлюлазную активность почв // Почвоведение. 2000. №6. С. 748-753.

34. Киреева H.A., Новоселова Е.И., Хазиев Ф.Х. Фосфогидролазная активность нефтезагрязненных почв // Почвоведение. 1997. № 6. С. 723725.

35. Киреева Н. А., Новоселова Е. И., Григориади А. С. Влияние загрязненияпочв нефтью на физиологические показатели растений и ризосфернуюfмикробиоту//Почвоведение. 2009. № 7. С. 71-80

36. Кодина JI.A. Геохимическая диагностика нефтяного загрязнения почвы / Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М.: Наука. 1988. С. 112-122.

37. Колосов И.И. Поглотительная деятельность корневых систем растений М.: Сельхозгиз, 1962. 272 с.

38. Коронелли Т.В. Принципы и методы подъема эффективности биодеградации УВ в окружающей среде: обзор // Прикладная биохимия и микробиология. 1996. № 6. Т. 32. С.519.

39. Костерин A.B., Поташев К.А., Харламова З.В., Бреус И.П. Математическое моделирование фильтрации несмешивающихся с водой органических жидкостей в почвах // Почвоведение. 2004. № 7. С. 828-836.

40. Красильников H.A. Микроорганизмы почвы и высшие растения. М.:

41. Изд-во АН СССР, 1958. 463 с.

42. Ларионова Н.Л. Устойчивость растений к загрязнению почвы углеводородами и эффект фиторемедиации: Автореф. дисс. канд.биол.наук : 03.00.16. Казань, 2005.

43. Манучарова H.A., Ярославцев A.M., Степанов А.Л., Смагин A.B., Звягинцев Д.Г., Судницын И.И. Образование метана и рост микроорганизмов при различной влажности почв с внесением и без внесения хитина // Почвоведение. 2007. №8. С. 1-7.

44. Мироненко В.А. Динамика подземных вод. М.: Недра, 1983. 270 с.

45. Мищенко A.A. Закономерности сорбционного удерживания летучих органических загрязняющих веществ почвами: Автореф. дис. канд. хим. наук : 03.00.16. Казань, 2004.

46. Мищенко A.A., Бреус И.П., Бреус В.А. Сорбционные свойства почв в отношении экзогенных углеводородов // Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации : тр. всеросс. конф. / МГУ. М., 2003. 22-25 декабря. С. 83-86.

47. Муратова А.Ю., О.В. Турковская, Т. Хюбнер, П. Кушк. Изучение эффективности альфальфа и редиса при ФР УВ-загрязненных почв // Прикладная биохимия и микробиология. 2003. № 6. С. 599.

48. Мятлев В.Д., Панченко Л.А., Ризниченко Г.Ю., Терехин А.Т. Теория вероятностей и математическая статистика. Математические модели. М.: "Академия". 2009. 320 с.

49. Онегова Т.С. Микробиологическая рекультивация почв, загрязненных нефтью // Биология наука 21-го века : сб. тез. : 5-я Пущинская школа -конф. мол. ученых / Пущино, 2001.16-20 апреля. - С. 269.

50. Оразова М.Х., Бурканова O.A., Полянская JI.M., Звягинцев Д.Г. Влияние фосфора на колонизацию микроорганизмами прикорневой зоны ячменя // Микробиология. 2000. № 3. С. 420-425.

51. Осипов А. И., Пономарева JI. В., Иванова Т. А. Биологическая очистка нефтезагрязненных почв // Доклады РАСХН. 1998. Вып.6. С. 20-22.

52. Перт С.Д. Основы культивирования микроорганизмов и клеток. М.: Мир, 1978.331 с.

53. Печёнкина Н.В., Закиров А.Г., Колосов Г.Ф. Анализ распределения величин скорости впитывания влаги в почвы тяжелого гранулометрического состава//Почвоведение. 2008. № 6. С. 710-716.

54. Печуркин Н.С. Популяционная микробиология. Новосибирск: Наука, 1978. 278 с.

55. Печуркин Н.С., Терсков И.А. Анализ кинетики роста и эволюции микробных популяций (в управляемых условиях). Новосибирск: Изд-во АН СССР, 1975.215 с.

56. Пиковский Ю.И. Природные и техногенные потоки углеводородов в окружающей среде. М.: Изд-во МГУ, 1993. 208 с.

57. Пиковский Ю.И., Геннадиев А.Н., Оборин A.A., Пузанова Т.А., Краснопеева A.A., Жидкин А.П. Углеводородное состояние почв на территории нефтедобычи с карстовым рельефом // Почвоведение. 2008. № 11. С. 1314-1323.

58. Позднякова H.H., Родакевич-Новак Я., Турковская О.В. Окисление ПАУ лакказой гриба // Проблемы биодеструкции техногенных загрязнителей окружающей среды : материалы междунар. конф. / Ин-т БХФРМ РАН. Саратов, 2005. 14-16 сентября. С.41-42.

59. Полянская JI. М., Горбачева М. А., Милановский Е.Ю., Звягинцев Д. Г. Развитие микроорганизмов в аэробных и анаэробных условиях в черноземе // Почвоведение. 2010. № 3. С. 356-360.

60. Порядок определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами Электронный ресурс. Утвержден Роскомземом 10 ноября 1993 г. и Минприроды РФ 18 ноября 1993 г. www.dioxin.ru/doc/N04-25.61 -5678 .htm

61. Ризниченко Г.Ю., Рубин А.Б. Биофизическая динамика продукционных процессов. М.- Ижевск: Ин-т компьютерных исследований, 2004. 464 с.

62. Свистова И. Д., Сенчакова Т. Ю. Экологическая пластичность грибов рода trichoderma в черноземе выщелоченном // Почвоведение. 2010. № 3. С. 342-348.

63. Семенов В. М., Иванникова JI. А., Семенова Н. А., Ходжаева А. К., Удальцов С. Н. Минерализация органического вещества в разных по размеру агрегатных фракциях почвы // Почвоведение. 2010. № 2. С. 157165.

64. Ситдиков Р.Н., Сулейманов Р.Р. Изменение агрофизических свойств почвы в результате нефтяного загрязнения // Биология — наука 21-го века : сб. тез. : 5-я Пущинская школа конф. мол. ученых / Пущино, 2001.16-20 апреля. С. 286.

65. Смирнова Е.В. Транспорт и распределение жидких углеводородов в выщелоченном черноземе: Автореф. дис. . канд. биол. наук : 03.00.16.1. Казань, 2003.

66. Судницын И.И. Экологическая гидрофизика почв. М.: МГУ, 1995. 80 с.

67. Тулина A.C., Семенов В.М., Розанова J1.H., Кузнецова Т.В., Семенова H.A. Влияние влажности на стабильность органического вещества почв и растительных остатков // Почвоведение. 2009. № 11. С. 1333-1340

68. Турковская О.В. Исследования лаборатории экологической биотехнологии ИБФРМ РАН // Проблемы биодеструкции техногенных загрязнителей окружающей среды : материалы междунар. конф. / Ин-т БХФРМ РАН. Саратов, 2005. 14-16 сентября. С.6.

69. Угрехелидзе Д.Ш., Дурмишидзе C.B. Поступление и детоксикация органических ксенобиотиков в растениях. Тбилиси: Мецниереба, 1984. 230с.

70. Хамилов Э.М., Левин C.B., Гузев B.C. Экологические и микробиологические аспекты повреждающего действия нефти на свойства почвы // Вестн. МГУ. Сер. 17. 1996. № 2. С. 59-66.

71. Христенко С.И, Шатохина С.Ф. Влияние гидротермических факторов на микробный комплекс оподзоленного чернозема. // Почвоведение. 2002. № 3. С. 335-339.

72. Шеин Е.В., Гончаров В.М. Агрофизика. Ростов н/Д.: Феникс, 2006. 400 с.

73. Шеин Е.В. Курс физики почвы. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2005. 432 с.

74. Шеин Е.В., Архангельская Т.А., Гончаров В.М., Губер А.К., Початкова Т.Н., Сидорова М.А., Смагин A.B., Умарова А.Б. Полевые и лабораторные методы исследования физических свойств и режимов почв. М.: Изд-во МГУ, 2001. 198 с.

75. Шеин Е.В., Полянская JI.M., Девин Б.А. Перенос микроорганизмов в почве: физико-химический подход и математическое описание // Почвоведение. 2002. № 5. С. 564-573.

76. Шкидченко А.Н., Иванова Е.С. Биодеградация углеводородов нефти в открытых системах // Проблемы биодеструкции техногенных загрязнителей окружающей среды : материалы междунар. конф. / Ин-т БХФРМ РАН. Саратов, 2005. 14-16 сентября. С. 57-58.

77. Шумкова Е.С., Соляникова И.П., Плотникова Е.Г., Головлева JI.A. Разложение фенола штаммом Rhodococcus opacus lg // Прикладная биохимия и микробиология. 2009. №1. С. 51-57.

78. Ягодин Б.А. Практикум по агрохимии. М.: Агропромиздат, 1987. 511 с.

79. Янг JL Лекции по вариационному исчислению и теории оптимального управления. М.: Мир, 1974. 488 с.

80. Adam G., Duncan Н. The effect of diesel fuel on common vetch (Vicia sativa L.) plants // Environmental geochemistry and health. 2003. Vol. 25. P. 123130.

81. Adam G., Duncan H. The effect of diesel fuel on growth of selected plant species // Environmental geochemistry and health. 1999. Vol. 21. P. 353-357.

82. Advances in hazardous industrial waste treatment / edited by L. K. Wang, N. K. Shammas, Y.-T. Hung. Boca Raton-L: CRC Press Taylor & Francis Group, 2009. 460 p.

83. Atkinson S., Williams P. Quorum sensing and social networking in the microbial world // J. R. Soc. Interface. 2009. V. 6. P. 959-978.

84. Azadpour-Keeley A., Russell H.H., Sewel G.W. Microbial processes affecting monitored natural attenuation of contaminants in the subsurface // US EPA/540/S-99/001. 1999. 18 p.

85. Bekins B.A., Warren E., Godsy E.M. Comparing zero- and first-order approximations to the Monod model // In Situ and On Site Bioremediation : Procedings : the 4th International Symposium / Battelle. New Orleans, 1997. April 28-May 1. V. 5. P. 547-552.

86. Ben-Jacob E., Levin H. Self-engineering capabilities of bacteria // J. R. Soc. Interface. 2006. № 3. P. 197-214.

87. Bradford S.A., Abriola L.M., Rathfelde K.M. Flow and entrapment of dense nonaqueous phase liquids in physically and chemically heterogeneous aquifer formations // Advances in Water Resources. 1998. V. 22, № 2. P. 117-132.

88. Bradford S.A., Vendlinski R.A., Abriola L.M. The entrapment and long-term dissolution of tetrachloroethylene in fractional wettability porous media // Water Res. Res. 1999. V. 35, № 10. P. 2955-2964.

89. Chen Yu.M., Abriola L.M., Alvarez P.J.J., Anid P.J., Vogel T.M. Modeling and biodégradation of benzene and toluene in sandy aquifer material: comparison with experimental measurement // Water Res. Res. 1992. № 7. P. 1833-1847.

90. Choi H., Corapcioglu M.Y. Effect of colloids on volatile contaminant transport and air-water partitioning in unsaturated porous media // Water Res. Res. 1997. Vol. 33, № 11. P. 2447-2457.

91. Conte P., Zena A., Pilidis G., Piccolo A. Increased retention of polycyclic aromatic hydrocarbons in soils induced by soil treatment with humic substances // Environmental Pollution. 2001. V. 112. P. 27-31.

92. Corapcioglu M.Y., Jiang S., Kim S.H. Transport of dissolving colloidal particles in porous media // Water Res. Res. 1999. V. 35, № 11. P. 35613565.

93. Corapcioglu M.Y., Kim S. Modeling facilitated transport by mobile bacteria //Water Res. Res. 1995. Vol. 31, № 11. P. 2639-2647.

94. De-Qing S., Jian Z., Zhao-Long G., Jian D., Tian-Li W., Murygina V., Kalyuzhnyi S. Bioremediation of oil sludge in shengli oilfield // Water, Air, & Soil Pollution. 2007. № 1-4. P. 177-184.

95. Dorn P.B., Salanitro J.P. Temporal ecological assessment of oil contaminated soil before and after bioremediation // Chemosphere. 2000. V. 40. P. 419426.

96. Durant N.D., Jonkers C.A.A., Bouwer E.J. Spatial variability in the naphthalene mineralization response to oxygen, nitrate, and orthophosphate amendments in MGP aquifer sediments // Biodégradation. 1997. V. 8. P.77-86.

97. Dykaar B.B., Kitanidis P.K. Macrotrnsport of a biologically reacting solute through porous media // Water Res. Res. 1996. V. 32, № 2. P. 307-320.

98. Eberhard O., Torres D., Nestor V. Pathway analysis and optimization in metabolic engineering. London: Cambridge University Press, 2002. 325 p.

99. El-Farhan Y.H., Scow K.M., de Jonge L.W., Rolston D.E., Moldrup P. Coupling transport and biodégradation of toluene and trichloroethylene in unsaturated soils // Water Res. Res. 1998. V. 34, № 3. P. 437-445.

100. Epstein E. Composting of wastewater biosolids // In-situ and on-site bioremediation : poster abstracts : the 4-th Internat. Symp. / Battelle. New Orlean, 1997. April 28 May 1. V. 2. P. 71.

101. Eriksson M., A. Swartling, G. Dalhammar. Biological degradation of diesel fuel in water and soil monitored with solid-phase micro-extraction and GC-MS // Appl. Microbiol. Biotechnol. 1998. V. 50. P. 129-134.

102. Essaid H.I, Bekins B.A., Godsy E.M., Warren E., Baedecker M.J., Cozzarelli I.M. Simulation of aerobic and anaerobic biodégradation processes at a crude oil spill site // Water Res. Res. 1995. V. 31, № 12. P. 3309-3327.

103. Fry V.A., Selker J.S., Gorelick S.M. Experimental investigations for trapping oxygen gas in saturated porous media for in situ bioremediation // Water Res. Res. 1997. V. 33, № 12. P. 2687-2696.

104. Gemende B. Laboratory and pilot scale remediation of fuel contaminated soil // 6-th Internat. Symp. & Exhibition on Environmental Contamination in Central & Eastern Europe and Commonwelth of Independent States.

105. Environmental contamination. Proceedings of Symposium / Prague, 2003. March 30 April 3. № 302. - P. 169.

106. Ginn T.R., Simmons C.S., Wood B.D. Stochastic-convective transport with nonlinear reaction: biodégradation with microbial growth // Water Res. Res. 1995. V. 31, № 11. P. 2689-2700.

107. Golubev S.N., Schelud'ko A.V., Muratova A.Yu., Makarov O.E., Turkovskaya O.V. Assessing the potential of rhizobacteria to survive under phenanthrene pollution // Water, Air, & Soil Pollution. 2009. № 1-4. P. 5-16.

108. Gunter T., Dornberger U., Fritsche W. Effects of ryegrass on biodégradation of hydrocarbons in soil // Chemosphere. 1996. V. 33, № 2. P. 203-215.

109. International standards. Soil quality. ISO 11269 PT*L 93 4851903 0547792 283. Part 1. 1998.

110. International standards. Soil quality. ISO 11269 PT*L 93 4851903 0547792 283. Part 2. 1998.

111. Johnson C.R., Scow K.M. Effect of nitrogen and phosphorus addition on phenentren biodégradation in four soils // Biodégradation. 1999. V. 10. P. 4350.

112. Johnson W.P., Blue K.A., Logan B.E., Arnold R.G. Modeling bacterial detachment during transport through porous media as a residence-time-dependent process // Water Res. Res. 1995. V. 31, № 11. P. 2649-2658.

113. Joner E.J., Johansen A., Loibner A.P. Rhizosphere effects on microbial community structure and dissipation and toxicity of PAHs in spiked soil // Environ. Sci. Technol. 2001. V. 35. P. 2773-2777.

114. Jùrgensen K.S., Puustinen J., Suortti A.-M. Bioremediation of petroleum hydrocarbon-contaminated soil by composting in biopiles // Environmental

115. Pollution. 2000. V. 107. P. 245-254.

116. Kim S., Corapcioglu M.Y. The role of biofilm growth in bacteria-facilitated contaminant transport in porous media // Transport in Porous Media. 1997. V. 26. P. 161-181.

117. Knaebel D., Federie T., McAvoy D., Vesta J. Effect of mineral and organic soil constituents on microbial mineralization of organic compounds in a natural soil // Appl. Env. Microbiology. 1994. V. 60. P. 4500-4508.

118. Korda A., Santas P., Tenente A., Santas R. Petroleum hydrocarbon bioremediation: sampling and analytical techniques, in situ treatments and commercial microorganisms currently used // Appl. Microbiol. Biotechnol. 1997. V. 48. P. 677-686.

119. Li G., Huang W., Lerner D.N., Zhang X. Enrichment of degradating microbes and bioremediation of petrochemical contaminants in polluted soil // Water Res. Res. 2000. V. 34, № 15. P. 3845-3853.

120. Liste H.H., Alexander M. Accumulation of phenentren and pyrene in rhizosphere soil // Chemosphere. 2000. V. 40. P. 11-14.

121. Chaineau C.H., Morel J.L., Oudot J. Phytotoxicityand plant uptake of fuel oil hydrocarbons // J. Environm. Qual. 1997. V. 26. P. 1478-1483.

122. Maila M.P., Cloete T.E. The use of biological activities to monitor the removal of fuel contaminants perspective for monitoring hydrocarbon contamination: a review // International biodeterioration and biodégradation.2005. Vol. 55. P. 1-8.

123. Mailloux B.J., Fuller M.E., Onstott T.C. The role of physical, chemical, and microbial heterogeneity on the field-scale transport and attachment of bacteria // Water Res. Res. 2003. V. 39, № 6. P. 1142-1159.

124. Margesin R., Zimmerbauer A., Schinner F. Monitoring of bioremediation by soil biological activities // Chemosphere. 2000. V. 40. P. 339-346.

125. McCaulou D.R., Bales R.C., Arnold R.G. Effect of temperature-controlled motility on transport of bacteria and microspheres through saturated sediments // Water Res. Res. 1995. V. 31, № 2. P. 271-280.

126. Novak J.T., Widdowson M., Elliot M., Robinson S. Phytoremediation of a creosote-contaminated site: a field study // Bioremediation and phytoremediation of chlorinated and recalcitrant compounds. 2000. V. 2. P. 493-500.

127. Mehmannavaz R., Prasher S.O., Ahmad D. Rhizospheric effects of alfalfa on biotransformation of polychlorinated biphenyls in a contaminated soil, augumented with Sinorhizobium meliloti // Process Biochemistry. 2002. V. 37. P. 955-963.

128. Miralles-Wilhelm F., Gelhar L.W., Kapoor V. Stochastic analysis of oxygen-limited biodégradation in three-dimensionally heterogeneous aquifers // Water Res. Res. 1997. V. 33, № 6. P. 1251-1263.

129. Morel J.L., Chaineau C.H., Schiavon M., Lichtfouse E. The role of plants in the remediation of contaminated soils // Bioavailability of organic xenobiotics in the environment. 1997. V. 3. P. 429-449.

130. Miiller J., van Saarloos W. Morphological instability and dynamics of fronts in bacterial growth models with nonlinear diffusion // Physical Review E. -2002. V. 65. P. 061111-1- 061111-3.

131. Murphy E.M, Ginn T.R., Chilakapati A., Resch C.T., Phillips J.L., Wietsma T.W., Spadoni C.M. The influence of physical heterogeneity on microbial degradation and distribution in porous media // Water Res. Res. 1997. V. 33,5. P. 1087-1103.

132. Nam К., Kukor J.J. Combined ozonation and biodégradation for remediation of mixtures of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil // Biodegadation. 2000. V. 11. P. 341-351.

133. Olivera L., Commendatore M., Esteves J.L. Enhancement of hydrocarbon waste biodégradation by addition of a biosurfactant from Bacillus subtilis 09 // Biodegadation. 2000. V. 11. P. 369-378.

134. Oya S., Valocchi A.J. Characterization of traveling waves and analytical estimation of pollutant removal in one-dimensional subsurface bioremediation modeling // Water Res. Res. 1997. V. 33, № 5. P. 1117-1127.

135. Oya S., Valocchi A.J. Transport and biodégradation of solutions in в слоеном aquifer at intrinsic laboratory bioremediation conditions // Water Res. Res. 1998. V. 12. P. 3323-3334

136. Phanikumar M.S., Hyndman D.W. Interactions between sorption and biodégradation: Exploring bioavailability and pulsed nutrient injection efficiency // Water Res. Res. 2003. V. 39, № 5. P. 1-13.

137. Pivetz B.E. Phytoremediation of contaminated soil and ground water at hazardous waste sites // EPA/540/S-01/500. Ground Water Issue. 2001. February. P. 30

138. Pope G.A., Sepehrnoori K., Sharma M.M., McKinney D.C., Speitel G.E., Jackson R.E. Three-dimensional NAPL fate and transport model // EPA/600/R-99/011. Ground Water Issue. 1999. February. P. 105-117.

139. Reid B.J., Jones K.C., Sem K.T. Bioavailability of persistent organic pollutants in soils and sediments a perspective on mechanisms, consequences and assessment // Environmental pollution. 2000. V. 108. P. 103-112.

140. Reynolds C.M., Koenen B.A., Perry L.B. Phytoremediation in Korea: evidence for rhyzosphere-enhanced PAH degradation // In-situ and on-site bioremediation : proceedings : the 6-th Internat. Symp. / San-Diego, 2001. October 20-23. V. 5. P. 9-16.

141. Rockhold M.L., Yarwood R.R., Niemet M.R., Bottomley P.J., Selker J.S. Considerations for modeling bacterial-induced changes in hydraulic properties of variably saturated porous media // Advances in water resources. 2002. V. 25. P. 477-495.

142. Rusconi R., Lecuyer S., Guglielmini L., Stone H.A. Laminar flow around corners triggers the formation of biofilm streamers // J. R. Soc. Interface. 2010. №2. P. 1-7.

143. Roy J.L.B., McGill W. Soil water repellency as a long term consequence of terrestrial oil spells // Can. J. Soil Sci. 1996. V. 76, № 2. P. 244.

144. Salanitro J.P. Bioremediation of PHCs in soil. New-York: Academic Press, 2001. P. 54-97.

145. Saterback A, Toy R., Wong D.C. Ecotoxicological and analytical assessment of hydrocarbon-contaminanted soils and application to ecological risk assessment//Env. Toxicol. Chem. 1999. V. 18. P. 1591-1607.

146. Sellers K. et al. Nanotechnology and the environment / C. Mackay, L. L. Bergeson, S. R. Clough, M. Hoyt, J. Chen, K. Henry, J. Hamblen. London: CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2009. 263 p.

147. Schwendinger R.B. Reclamation of soil contaminated with oil // J. Inst. Petrol. 1968. V. 54. P. 182-197.

148. Shen J., Bartha R. On-site bioremediation of soil contaminated by № 2 fuel oil hydrocarbons // Internat. Biodeter. Biodegr. 1994. V. 33. P. 61-72.

149. Sieber M., Malchow H., Petrovskii S.V. Noise-induced suppression of periodic travelling waves in oscillatory reaction -diffusion systems // Proc. R. Soc. A. 2010. 466. P. 1903-1917.

150. Soil ecology in sustainable agricultural systems / edited by L. Brussaard, R. Ferrera-Cerrato. New York: Lewis Publishers, 1997. 140 P.

151. Soil organic matter in sustainable agriculture / edited by F. Magdoff, R. R. Weil. London: CRC Press LLC, 2004. 376 p.

152. Soil physics companion / edited by A.W. Warrick. London: CRC Press LLC, Corporate Blvd., Boca Raton, 2002. 373 p.

153. Solano-Serena F., Marchal R., Blanchet D., Vandecasteele J.P. Intrinsic capacities of soil microflora for gasoline degradation // Biodegradation. 1998. V. 9. P. 319-326.

154. Stringfellow W.T., Alvarez-Cohen L. Evaluating the relationship between the sorption of PAHs to bacterial biomass and biodegradation // Water Res. Res.1999. V. 33, № 11. p. 2535-2544.

155. Wang S., Corapcioglu M.Y. Simulation of bioaugmentation involving exogenous bacteria injection // Water Resources Research. 2002. V. 38, № 12. P. 1293-1302.

156. Wang Z., Fingas M., Blenkinsopp S. Comparison of oil composition changes due tobiodegradation and physical weathering in different soils // ^Chromatography Ser. A. 1998. V. 809. P. 89-107.

157. White J.C., Quiñones-Rivera A., Alexander M. Effect of wetting and drying on the bioavalability of organic compounds sequestered in soil // Env. toxicol. and chemistry. 1998. V. 17, № 12. P. 2378-2382.

158. Proceedings of Symposium / Prague, 2003. March 30 April 3. № 193. P. 133. j

159. Костерин A.B., Софинская O.A. Моделирование деградации тридекана в условиях различной влажности почвы // Почвоведение. 2010. № 6. С. 18.

160. Костерин A.B., Софинская O.A. Моделирование деградации тридекана впочве // Биосферные функции почвенного покрова. Материалы всеросс. научн. конф. / Ин-т ФХиБПП РАН. Пущино, 2010. 8-12 ноября. С. 168-170.

161. Костерин A.B., Софинская O.A. Математическое моделирование деградации тридекана в условиях различной влажности почвы // Окружающая среда и устойчивое развитие регионов. Труды всеросс. конф. / Казан, гос. ун-т. Казань, 2009. 19-22 мая. С. 47-51.

162. Костерин A.B., Софинская O.A. Эффект влажности и верхнеготехногенно незагрязненного слоя почвы в биодеградации тридекана // Вестник Самарского ГУ. 2004. 2-й спец.вып. С. 158-175.

163. Sofinskaja O.A., Nasyrova Е.М., Breus I.P. Effect of petroleumhydrocarbons on plant root growth in soil // Environm. Radioecol. & Appl. Ecol. 2003. V.9. №3. P. 31-38.

164. Бреус И.П., Зарипова С.К., Софийская О.А. Фитоиндикацияуглеводородного загрязнения выщелоченного чернозема // 11-й Международный симпозиум по биоиндикаторам : труды / Ин-т биологии КНЦ УрО РАН. Сыктывкар, 2001. 17-21 сентября. С. 140-141.

165. Софийская О.А. О моделировании влияния углеводородныхзагрязнений на корневое питание растений // Ломоносов-2002. Материалы междунар. науч. конф. студентов, аспирантов и мол. ученых, вып.7 / МГУ. М., 2002. 9-12 апреля. С. 54.

166. Софийская О.А. Экспериментальное оснащение модели роста ивлагопотребления корневой системы растений в почве // Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации : тр. всеросс. конф. / МГУ. М., 2003. 22-25 декабря. С. 251253.

167. Софийская О.А., Бреус И.П., Архипоеа Н.С. Устойчивостьсельскохозяйственных культур к загрязнению почвы ДТ // Биология -наука 21-го века : сб. тез. : 5-я Пущинская школа конф. мол. ученых / Пущино, 2001.16-20 апреля. С. 291.

168. Софийская О.А. Моделирование роста поверхности корней растений впочве, загрязненной углеводородами // Биология наука 21-го века : сб. тез. : 6-я Пущинская школа - конф. мол. ученых. / Пущино, 2002. 20-24 мая. Т.1.С. 192.

169. Софийская О.А. Устойчивость растений Zea mays L. к углеводородному загрязнению почвы // Биология — наука 21-го века : сб. тезисов : 7-я Пущинская школа конф. мол. ученых / Пущино, 2003. 14-18 апреля. С. 131.