Assessment of Agroecological Indicators of Oil-Contaminated Chernozem in Rostov Oblast after Remediation with Urea and Potassium Humate

Minnikova, Tatiana; Денисова, Т. В.; Колесников, С. И.; Akimenko, Yuliya Viktorovna

doi:10.3103/s1068367418020118

Cited by 8 publications

(5 citation statements)

References 1 publication

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Ферментативная активность. Полицикличе ские ароматические углеводороды как любые хи мические загрязнители оказывают воздействие на окислительные и восстановительные процессы в почвах [51][52][53][54]. Однако, учитывая специфическое биологическое действие БаП на биологическое со стояние почв, следует изучить информативность использования активности таких оксидоредуктаз, как каталаза и дегидрогеназа.…”

Section: Fig 3 Change In Shoot Height and Root Length Of Barley Deunclassified

Оценка Влияния Бенз(а)пирена На Биологическую Активность Чернозема Ростовской Области

Minnikova¹,

Sushkova²,

Mandzhieva³

et al. 2019

IZVESTIYA

View full text Add to dashboard Cite

Актуальность исследования обусловлена необходимостью оценить влияние многолетнего токсического загрязнения полициклическими ароматическими углеводородами с использованием ярового ячменя (Hordeum sativum distichum) на ферментативную активность черноземов и морфометрические показатели ячменя. Яровой ячмень использовали для оценки отрицательного влияния загрязнения чернозема бензо[а]пиреном как признанным канцерогеном и мутагеном среди полициклических ароматических углеводородов. Выбранные дозы были близки к уровню техногенного давления в исследуемой зоне – 0–800 мкг кг–1 бензо[а]пирена. Содержание бензо[а]пирена в почве в течение 4 лет эксперимента повлияло на морфометрические показатели ячменя и поглощение растениями, а также на ферментативную активность почв. Цель: оценить влияние бензо[а]пирена на биологическую активность чернозема Ростовской области. Объекты. Исследования проводились с образцом почвы, отобранным из верхнего (0–20 см) слоя чернозема обыкновенного карбонатного тяжелосуглинистого на территории Государственного почвенного заповедника «Персиановская заповедная степь», расположенного в Ростовской области (юг Российской Федерации), вдали от источников загрязнения. Данная почва имеет следующие характеристики: Corg – 3,4 %, pH – 7,3, емкость катионного обмена – 37,1 ммоль (+)/100 г; содержание CaCO3 – 0,1 %, содержание физической глины – 53,1 %. Методы. Модельные эксперименты проводили в естественных условиях. Два килограмма воздушно-сухой почвы просеивали через сито диаметром 1 мм и помещали в вегетационные сосуды объемом 4 литра. Раствор бензо[а]пирена в ацетонитриле перемешивали с почвой для создания концентраций бензо[а]пирена в образцах почвы, равных 20, 200, 400 и 800 мкг кг–1 (сухой вес), что соответствует 1, 10, 20 и 40 уровням предельно-допустимой концентрации бензо[а]пирена, соответственно. Незагрязненная почва использовалась в качестве контроля, фоновым образцом служил образец с внесением ацетонитрила аналогично образцам с бензо[а]пиреном. Результаты. Основным фактором, обуславливающим увеличение содержания бензо[а]пирена в черноземе обыкновенном и растениях модельного эксперимента, была доза внесения токсиканта в чернозем обыкновенный. Активность оксидоредуктаз (каталазы и дегидрогеназы) чернозема была ингибирована с ростом содержания бензо[а]пирена в почве. Наибольшее токсическое действие бензо[а]пирена оказал на активность дегидрогеназ. Тенденции выраженной фитотоксичности почв наблюдали для всех морфометрических показателей ярового ячменя, таких как энергия прорастания, длина побегов, вес растений и длина колоса. Количественные уровни поглощения бензо[а]пирена корнями ярового ячменя превышали уровнипоглощения в вегетативной части более чем в 2,5 раза во всех загрязненных вариантах. Таким образом, переход бензо[а]пирена в побеги и корни ярового ячменя из чернозема, сопровождающийся ингибированием активности дегидрогеназы и каталазы, демонстрирует оценку воздействия полютанта на живые организмы.

show abstract

Section: Fig 3 Change In Shoot Height and Root Length Of Barley Deunclassified

Оценка Влияния Бенз(а)пирена На Биологическую Активность Чернозема Ростовской Области

Minnikova¹,

Sushkova²,

Mandzhieva³

et al. 2019

IZVESTIYA

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The petroleum hydrocarbon decomposition process in soil with native or applied microorganisms depends on its agrochemical and agrophysical properties, including the structure, moisture content, and fertilizer element content (nitrogen, phosphorus, and potassium) [32,33]. When the soil is contaminated with petroleum hydrocarbons, changes in its water permeability and oxygen inhibit the activity of soil enzymes, alter microbiological indices, and reduce plant growth and development [13,[34][35][36][37].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Upon bioremediation agent application, it is necessary to analyze the restoration of agricultural soil functions. Such an assessment can be performed using biological indices that have been proven to be sensitive to petroleum hydrocarbon contamination [10,11,35,36,[38][39][40][41]. It has been previously shown that during soil petroleum hydrocarbon contamination, changes in CO 2 emission, inhibition or stimulation of enzyme activity, and changes in phytotoxic indices can be used as indicators of the restoration of the agricultural functions of the soil [42,43].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Assessment of Ecological Condition of Haplic Chernozem Calcic Contaminated with Petroleum Hydrocarbons during Application of Bioremediation Agents of Various Natures

Minnikova

Колесников

Minkina

et al. 2021

Land

View full text Add to dashboard Cite

Petroleum hydrocarbon contamination disrupts ecological and agricultural soil functions. For their restoration, bioremediation agents of various natures are used (nonorganic or organic fertilizers, bacterial preparations, adsorbing agents) featuring different remediation mechanisms (adsorption or biostimulation of petroleum hydrocarbon decomposition). The objective of this research is the assessment of the ecological condition of petroleum hydrocarbon-contaminated Haplic Chernozem Calcic after the application of bioremediation agents of various natures. The influence of glauconite, nitroammophos, sodium humate, the bacterial preparation “Baikal EM-1”, and biochar on the intensity of petroleum hydrocarbon decomposition and the ecological condition of Haplic Chernozem Calcic was analyzed. The ecological condition of Haplic Chernozem Calcic was assessed based on the residual content of petroleum hydrocarbons in soil and the following biological parameters: changes in the number of soil bacteria, activity of catalase and dehydrogenases, soil respiration (CO2 emission), germinating ability, lengths of roots and shoots, and integrated index of the biological state. The minimum concentrations of residual petroleum hydrocarbons in soil were observed after the use of biochar (44% from initial content) and glauconite (49%). The biological properties of soils were affected in different ways. Soil respiration was stimulated by 3-6-fold after adding nitroammophos. Indices for the intensity of the early growth and germination of radish in soil with glauconite, sodium humate, and biochar were increased by 37–125% (p < 0.01) compared with the reference value. After the application of biochar, sodium humate, and “Baikal EM-1”, the number of soil bacteria was 66–289% higher (p < 0.01) than the reference value. At the same time, the activities of catalase and dehydrogenases were inhibited by up to 35% in variants with bioremediation agents and petroleum hydrocarbons relative to the reference values. The maximum stimulation of the biological activity (as the integrated index of the biological state (IISB)) of Haplic Chernozem Calcic was observed after applying sodium humate and biochar, with 70 and 66% (p < 0.01) increases from the reference value, respectively. Considering the net cost of bioremediation agents, the maximum cost efficiency is achieved with “Baikal EM-1”, sodium humate, and biochar: 110, 527, and 847 USD·103/ha, respectively. After using Baikal EM-1”, sodium humate, and biochar, the ecological state of Haplic Chernozem Calcic was restored.

show abstract

“…Успех биоремедиации зависит от условий, влияющих на разложение нефти: тип почв, микробная активность, влажность, температура, рН, доступ кислорода, содержание питательных веществ, вносимых удобрений [9; 10]. Технологии ремедиации нефтезагрязненных почв оказывают влияние не только на разложение нефти в почве, но и опосредовано на интенсивность выделения углекислого газа эмиссию или «дыхание» почвы и ферментативную активность почв [10][11][12][13]. Методы биологической рекультивации почвы высокоэффективны при очистке нефтезагрязненных почв при невысоких уровнях загрязнения до 10-15% [8; 14; 15].…”

Section: Introductionunclassified

Effect of Nitrogen and Humic Fertilizers on the Biochemical State of Oil‐contaminated Chernozem

Minnikova

Колесников

Денисова

2019

Ûg Ross.: èkol. razvit.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Aim. In this paper, we aim to assess the effect of nitrogen and humic fertilizers on the biochemical state of oil‐contaminated chernozem.Methods. In order to simulate the oil pollu‐ tion, chernozem was exposed to oil doses constituting 1, 5 and 10% of the soil mass for 30, 60 and 90 days. For simulating bioremediation of oil‐contaminated chernozem, the following fertilizers were used: potassium and sodium humates, urea and nitroammophos. Nitrogen fertilizers – urea and nitroammophos having a nitrogen content of 46% and 15%, respectively – were applied to the soil for the purposes of restoring the equilibrium between carbon and nitrogen. Humic fertilizers (potassium and sodium humates) were applied to the soil for stimulating the indigenous oil destructive microbiota. In order to assess the biological activity of the soil, we determined catalase activity, invertase activity, as well as CO2 emission intensity.Results. The effect of urea, nitroammophos, potassium and sodium humates on the enzymatic activity and CO2 emissions of ordinary chernozem, which had been exposed to various doses of oil (1, 5 and 10% of the soil mass) for 90 days, was studied in a model experiment. Following the introduction of nitroammophos into soil with low levels of oil pollution, catalase activity decreased, whereas respiration and invertase activity increased. Urea introduced into the soil contaminat‐ ed with a 10% dose of oil stimulated catalase activity. At oil concentrations of 1 and 5%, the introduction of potassium and sodium humates had a stimulating effect on enzymic activity and carbon dioxide evolution.Conclusions. It is advisable to use the intensity of CO2 emissions released from the soil, as well as the invertase activity for diagnosing the state of chernozem con‐ taminated with oil (5‐10%) following the introduction of nitrogen and humic ameliorants. At lower doses of oil, it is advisable to assess the state of the soil following the introduction of nitrogen fertilizers by catalase activity.

show abstract

Assessment of Agroecological Indicators of Oil-Contaminated Chernozem in Rostov Oblast after Remediation with Urea and Potassium Humate

Cited by 8 publications

References 1 publication

Оценка Влияния Бенз(а)пирена На Биологическую Активность Чернозема Ростовской Области

Оценка Влияния Бенз(а)пирена На Биологическую Активность Чернозема Ростовской Области

Assessment of Ecological Condition of Haplic Chernozem Calcic Contaminated with Petroleum Hydrocarbons during Application of Bioremediation Agents of Various Natures

Effect of Nitrogen and Humic Fertilizers on the Biochemical State of Oil‐contaminated Chernozem

Contact Info

Product

Resources

About