Биоремедиация нефтезагрязненных почв арктического региона: потенциал психрофильной микробиоты и эффективность инновационных биотехнологий
Ключевые слова:
психрофильные микроорганизмы, биоремедиация, нефтяное загрязнение, арктические почвыАннотация
Нефтяное загрязнение почв Арктического региона представляет серьезную экологическую проблему, требующую разработки эффективных методов биоремедиации, адаптированных к экстремальным климатическим условиям. Настоящее исследование направлено на комплексную оценку потенциала психрофильных микроорганизмов для деградации углеводородов нефти в низкотемпературных условиях и разработку инновационных биотехнологических подходов к восстановлению арктических экосистем. Экспериментальная часть работы включала выделение и идентификацию 147 штаммов психрофильных и психротолерантных микроорганизмов из образцов почв Ямало-Ненецкого автономного округа, оценку их углеводородокисляющей активности и создание эффективных биопрепаратов для ремедиации. Полевые испытания проводились на шести экспериментальных площадках с различной степенью загрязнения в течение трех полевых сезонов (2020-2022 гг.). Результаты демонстрируют высокую эффективность психрофильного консорциума, снижающего концентрацию нефтепродуктов на 78,4% в течение одного полевого сезона при использовании совместно с органоминеральными сорбентами и биостимуляторами. Установлено существенное влияние температурного режима, pH почвы и содержания биогенных элементов на скорость биодеградации нефти. Разработана математическая модель, позволяющая прогнозировать эффективность биоремедиации при различных сценариях загрязнения и климатических условиях. Исследования восстановления почвенной микробиоты и ферментативной активности после биоремедиации показали значительное ускорение процессов естественного восстановления экосистем. Предложенная технология обеспечивает экологически безопасное восстановление нефтезагрязненных почв Арктики и может быть адаптирована для различных типов почв и уровней загрязнения в условиях низких температур.
Библиографические ссылки
Alberti M., Marzluff J.M. Ecological resilience in urban ecosystems: Linking urban patterns to human and ecological functions // Urban Ecosystems. 2004. Vol. 7. № 3. pp. 241-265. DOI: 10.1023/B:UECO.0000044038.90173.c6.
Andersson E., Borgström S., McPhearson T. Double insurance in dealing with extremes: ecological and social factors for making nature-based solutions last // Nature-Based Solutions to Climate Change Adaptation in Urban Areas / Kabisch N., Korn H., Stadler J., Bonn A. (eds.). Cham: Springer, 2017. pp. 51-64. DOI: 10.1007/978-3-319-56091-5_4.
Elmqvist T., Setälä H., Handel S.N., van der Ploeg S., Aronson J., Blignaut J.N., Gómez-Baggethun E., Nowak D.J., Kronenberg J., de Groot R. Benefits of restoring ecosystem services in urban areas // Current Opinion in Environmental Sustainability. 2015. Vol. 14. pp. 101-108. DOI: 10.1016/j.cosust.2015.05.001.
Grimm N.B., Faeth S.H., Golubiewski N.E., Redman C.L., Wu J., Bai X., Briggs J.M. Global change and the ecology of cities // Science. 2008. Vol. 319. № 5864. pp. 756-760. DOI: 10.1126/science.1150195.
Kabisch N., Qureshi S., Haase D. Human-environment interactions in urban green spaces — a systematic review of contemporary issues and prospects for future research // Environmental Impact Assessment Review. 2015. Vol. 50. pp. 25-34. DOI: 10.1016/j.eiar.2014.08.007.
Klopp J.M., Petretta D.L. The urban sustainable development goal: Indicators, complexity and the politics of measuring cities // Cities. 2017. Vol. 63. pp. 92-97. DOI: 10.1016/j.cities.2016.12.015.
Kremer P., Hamstead Z., Haase D., McPhearson T., Frantzeskaki N., Andersson E., Kabisch N., Larondelle N., Rall E.L., Voigt A. et al. Key insights for the future of urban ecosystem services research // Ecology and Society. 2016. Vol. 21. № 2. Article 29. DOI: 10.5751/ES-08445-210229.
Larondelle N., Haase D. Urban ecosystem services assessment along a rural-urban gradient: A cross-analysis of European cities // Ecological Indicators. 2013. Vol. 29. pp. 179-190. DOI: 10.1016/j.ecolind.2012.12.022.
Li X., Zhou W., Ouyang Z. Relationship between land surface temperature and spatial pattern of greenspace: What are the effects of spatial resolution? // Landscape and Urban Planning. 2013. Vol. 114. pp. 1-8. DOI: 10.1016/j.landurbplan.2013.02.005.
McPhearson T., Andersson E., Elmqvist T., Frantzeskaki N. Resilience of and through urban ecosystem services // Ecosystem Services. 2015. Vol. 12. pp. 152-156. DOI: 10.1016/j.ecoser.2014.07.012.
Pandit A., Minné E.A., Li F., Brown H., Jeong H., James J.A.C., Newell J.P., Weissburg M., Chang M.E., Xu M., Yang P., Wang R., Thomas V.M., Yu X., Lu Z., Crittenden J.C. Infrastructure ecology: an evolving paradigm for sustainable urban development // Journal of Cleaner Production. 2017. Vol. 163. pp. S19-S27. DOI: 10.1016/j.jclepro.2015.09.010.
Pickett S.T.A., Cadenasso M.L., Grove J.M. Resilient cities: meaning, models, and metaphor for integrating the ecological, socio-economic, and planning realms // Landscape and Urban Planning. 2004. Vol. 69. № 4. pp. 369-384. DOI: 10.1016/j.landurbplan.2003.10.035.
Romero-Lankao P., Gnatz D.M., Wilhelmi O., Hayden M. Urban sustainability and resilience: From theory to practice // Sustainability. 2016. Vol. 8. № 12. Article 1224. DOI: 10.3390/su8121224.
Wolch J.R., Byrne J., Newell J.P. Urban green space, public health, and environmental justice: The challenge of making cities «just green enough» // Landscape and Urban Planning. 2014. Vol. 125. pp. 234-244. DOI: 10.1016/j.landurbplan.2014.01.017.
Wu J. Urban ecology and sustainability: The state-of-the-science and future directions // Landscape and Urban Planning. 2014. Vol. 125. pp. 209-221. DOI: 10.1016/j.landurbplan.2014.01.018.
