Изменение некоторых агрофизических характеристик нефтезагрязненных почв после их обработки растворами полисорбата-80

Целью проведенной работы являлось сопоставление влияния нефти, дизельного топлива и моторного масла на капиллярную влагоемкость и гигроскопическую влажность серой лесной почвы, а также оценка изменения этих параметров нефтезагрязненных почв после обработки полисорбатом-80. В почву вносили воду, промывной раствор (с концентрацией детергента 1, 5 и 10 г/л) и непрерывно перемешивали на шейкере (60 об/мин) в течение 1 ч при 20 °С. Показано снижение исследуемых агрофизических параметров почв при их загрязнении нефтью, дизельным топливом и моторным маслом в концентрациях 50, 150 и 300 мл/кг. При этом действие моторного масла на капиллярную влагоемкость было более выраженным, чем влияние нефти и дизельного топлива в аналогичных концентрациях, а на гигроскопическую влажность – наоборот, менее выраженным. Промывка загрязненных почв полисорбатом-80 частично восстанавливала эти агрофизические параметры, однако они оставались ниже, чем у исходных образцов. Эффективность полисорбата-80 подтверждает и снижение фитотоксичности загрязненных почвенных проб после промывки растворами детергента. При этом при уровне загрязнения почвы нефтепродуктами до 150 мл/кг более эффективными были растворы, содержащие 5 г/л полисорбата-80, а при уровне загрязнения 300 мл/кг рекомендуется повышать концентрацию детергента до 10 г/л. Рекомендуемое для проведения очистки соотношение почвы, промывного раствора и воды составляет 1:1:4 (по массе). Таким образом, продемонстрирована перспективность использования полисорбата-80 для ослабления негативного влияния нефтезагрязнения почвы.

1. Sakhaei Z., Riazi M. In-situ petroleum hydrocarbons contaminated soils remediation by polymer enhanced surfactant flushing: mechanistic investigation // Process Safety and Environmental Protection. 2022. Vol. 161. Р. 758–770. DOI: 10.1016/j.psep.2022.03.086.

2. Lovindeer R., Mynott S., Porobic J., Fulton E.A., Hook S.E., Pethybridge H., et al. Ecosystem-level impacts of oil spills: a review of available data with confidence metrics for application to ecosystem models // Environmental Modeling & Assessment. 2023. Vol. 28. Р. 939–960. DOI: 10.1007/s10666-023-09905-1.

3. Ifediora N.H., Oti V.O., Adaji A. Changes in physicochemical and heavy metal properties of soil treated with spent engine oil and poultry manure after 12 weeks of growing Phyllanthus urinaria // BIU Journal of Basic and Applied Sciences. 2023. Vol. 8, no. 1. Р. 36–48.

4. Koshlaf E., Ball A.S. Soil bioremediation approaches for petroleum hydrocarbon polluted environments // AIMS Microbiology. 2017. Vol. 3, no. 1. Р. 25–49. DOI: 10.3934/microbiol.2017.1.25.

5. Ogbonna D.N. Application of biological methods in the remediation of oil polluted environment in Nigeria // Journal of Advances in Biology & Biotechnology. 2018. Vol. 17, no. 4. P. 1–10. DOI: 10.9734/JABB/2018/41036.

6. Abu-Khasan M.S., Makarov Y.I. Analysis of soil contamination with oil and petroleum products // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 937. P. 022046. DOI: 10.1088/1755-1315/937/2/022046.

7. Mekonnen B.A., Aragaw T.A., Genet M.B. Bioremediation of petroleum hydrocarbon contaminated soil: a review on principles, degradation mechanisms, and advancements // Frontiers in Environmental Science. 2024. Vol. 12. P. 1354422. DOI: 10.3389/fenvs.2024.1354422.

8. Jabbar N.M., Alardhi S.M., Mohammed A.K., Salih I.K., Albayati T.M. Challenges in the implementation of bioremediation processes in petroleum-contaminated soils: a review // Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management. 2022. Vol. 18. P. 100694. DOI: 10.1016/j.enmm.2022.100694.

9. Ossai I.Ch., Ahmed A., Hassan A., Hamid F.Sh. Remediation of soil and water contaminated with petroleum hydrocarbon: a review // Environmental Technology & Innovation. 2020. Vol. 17. P. 100526. DOI: 10.1016/j.eti.2019.100526.

10. Weng M.-C., Lin C.-L., Lee C.-H. Effect of heattreatment remediation on the mechanical behavior of oil-contaminated soil // Applied Sciences. 2020. Vol. 10, no. 9. P. 3174. DOI: 10.3390/app10093174.

11. Mambwe M., Kalebaila K.K., Johnson T. Remediation technologies for oil contaminated soil // Global Journal of Environmental Science and Management. 2021. Vol. 7, no. 3. Р. 419–438. DOI: 10.22034/gjesm.2021.3.07.

12. Топчий И.А., СтомД.И., Донина К.Ю., Алферов С.В., Нечаева И.А., Купчинский А.Б. [и др.]. Использование поверхностно-активных веществ в биодеградации гидрофобных соединений: обзор // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022. Т. 12. N 4. С. 521–537. DOI: 10.21285/2227-2925-2022-12-4-521-537. EDN: GCGFRC.

13. Tiwari M., Tripathy D.B. Soil contaminants and their removal through surfactant-enhanced soil remediation: a comprehensive review // Sustainability. 2023. Vol. 15, no. 17. P. 13161. DOI: 10.3390/su151713161.

14. Caetano G., de Matos Machado R., Neiva Correia M.J., Marrucho I.M. Remediation of soils contaminated with total petroleum hydrocarbons through soil washing with surfactant solutions // Environmental Technology. 2023. Vol. 45, no. 15. Р. 2969–2982. DOI: 10.1080/09593330.2023.2198733.

15. Dos Santos A.V., Simonelli G., dos Santos, L.C.L. Review of the application of surfactants in microemulsion systems for remediation of petroleum contaminated soil and sediments // Environmental Science and Pollution Research. 2023. Vol. 30. Р. 32168–32183. DOI: 10.1007/s11356-023-25622-4.

16. Mustapha D.S., Bawa-Allah K.A. Differential toxicities of anionic and nonionic surfactants in fish // Environmental Science and Pollution Research. 2020. Vol. 27. Р. 16754–16762. DOI: 10.1007/s11356-020-08212-6.

17. Nunes R.F., Teixeira A.C.S.C. An overview on surfactants as pollutants of concern: occurrence, impacts and persulfate-based remediation technologies // Chemosphere. 2022. Vol. 300. P. 134507. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2022.134507.

18. Stom D.I., Dolgikh M.M., Titov I.N., Dambaeva G.V., Zhdanova G.O., Stom A.D., et al. Effect of cationic, anionic and non-ionic surfactants on soil oligochaetes Eisenia fetida andrey (Bouche, 1972) // Теорeтическая и прикладная экология. 2024. N 3. С. 133–140. DOI: 10.25750/1995-4301-2024-3-133-140. EDN: KHZQEV.

19. Donina K.Yu., Saksonov M.N., Kupchinsky A.B., Cherkasov D.V., Stom D.I. The effect of surfactants on the release of ions from the shoots of Elodea canadensis // AIP Conference Proceedings. 2023. Vol. 2817. P. 020045. DOI: 10.1063/5.0148419.

20. Крапивная М.В., Домрачева В.А., Стом Д.И. Влияние поверхностно-активных веществ (додецилсульфата натрия, цетилтриметиламмония бромида) на проницаемость клеточных мембран корнеплодов красной столовой свеклы Beta vulgaris L. // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023. Т. 13. N 1. С. 50–56. DOI: 10.21285/2227-2925-2023-13-1-50-56. EDN: BCBMUZ.

21. Sutormin O.S., Kolosova E.M., Torgashina I.G., Kratasyuk V.A., Kudryasheva N.S., Kinstler J.S., et al. Toxicity of different types of surfactants via cellular and enzymatic assay systems // International Journal of Molecular Sciences. 2023. Vol. 24, no. 1. P. 515. DOI: 10.3390/ijms24010515.

22. Yu B., Chiang P.-T. Effect of hydrophobic/hydrophilic groups of surfactants on wax deposition studied by model waxy oil system // SPE International Conference on Oilfield Chemistry. Woodlands, 2023. DOI: 10.2118/213821-MS.

23. Javed A., Ali E., Afzal Kh.B., Osman A., Riaz S. Soil fertility: factors affecting soil fertility, and biodiversity responsible for soil fertility // International Journal of Plant, Animal and Environmental Sciences. 2022. Vol. 12. Р. 21–33. DOI: 10.26502/ijpaes.202129.

24. Качинский Н.А. Физика почвы. М.: Высшая школа, 1965. 323 с. EDN: YWWBIL.

25. Hewelke E., Gozdowski D. Hydrophysical properties of sandy clay contaminated by petroleum hydrocarbon // Environmental Science and Pollution Research. 2020. Vol. 27. Р. 9697–9706. DOI: 10.1007/s11356-020-07627-5.

26. Gordon G., Stavi I., Shavit U., Rosenzweig R. Oil spill effects on soil hydrophobicity and related properties in a hyper-arid region // Geoderma. 2018. Vol. 312. Р. 114–120. DOI: 10.1016/j.geoderma.2017.10.008.

27. Bolan Sh., Padhye L.P., Mulligan C.N., Alonso E.R., Saint-Fort R., Jasemizad T., et al. Surfactant-enhanced mobilization of persistent organic pollutants: Potential for soil and sediment remediation and unintended consequences // Journal of Hazardous Materials. 2023. Vol. 443. Part A. P. 130189. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2022.130189.

28. Liu J.-W., Wei K.-H., Xu S.-W., Cui J., Ma J., Xiao X.-L., et al. Surfactant-enhanced remediation of oil-contaminated soil and groundwater: a review // Science of The Total Environment. 2021. Vol. 756. P. 144142. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.144142.

29. Srivastava V., Puri M., Srivastava T., Nidheesh P.V., Kumar M.S. Integrated soil washing and bioreactor systems for the treatment of hexachlorocyclohexane contaminated soil: a review on enhanced degradation mechanisms, and factors affecting soil washing and bioreactor performances // Environmental Research. 2022. Vol. 208. P. 112752. DOI: 10.1016/j.envres.2022.112752.

30. Lowe M.-A., McGrath G., Mathes F., Leopold M. Evaluation of surfactant effectiveness on water repellent soils using electrical resistivity tomography // Agricultural Water Management. 2017. Vol. 181. Р. 56–65. DOI: 10.1016/j.agwat.2016.11.013.

31. Ogunmokun F.A., Liu Zh., Wallach R. The influence of surfactant-application method on the effectiveness of water-repellent soil remediation // Geoderma. 2020. Vol. 362. Р. 114081. DOI: 10.1016/j.geoderma.2019.114081.

32. Turov Y.P., Guznyaeva M.Y., Lazarev D.A., Petrova Yu Yu., Zhdanova G.O., Stom D.I. Study of sorption and removal of oil hydrocarbons in soil samples // Eurasian Soil Science. 2022. Vol. 55. Р. 830–839. DOI: 10.1134/S1064229322060151.