EVALUATION OF DEHYDROGENASES AND INVERTASE ACTIVITY IN PETROLEUM-HYDROCARBON-CONTAMINATED HAPLIC CHERNOZEM DURING REMEDIATION WITH BIOCHAR AND BACTERIAL PREPARATION

Т.В. Минникова, С.И. Колесников, Н.С. Минин

Abstract


Changes in the activities of dehydrogenases and invertase in oil-contaminated ordinary chernozem were studied upon introducing biochar and a bacterial preparation containing Bacillus and Paenibacillus strains, both individually and in combination, as well as upon inoculating biochar with the bacterial preparation. The ameliorants were applied to oil-contaminated soil (5% of soil mass) and mixed with it. The remediation process lasted for 30 days. The most effective was the combined use of biochar and the bacterial preparation, which stimulated the activities of invertase and dehydrogenases by 25 and 65% and reduces the residual oil content in the soil. The results of the study may be useful for assessing the conditions oil-contaminated chernozems and for organizing and carrying out environmental protection measures for soil remediation.

Keywords


soil, oil, remediation, enzymatic activity


Как процитировать материал

References


Антоненко АМ, Занина ОВ. Влияние нефти на ферментативную активность аллювиальных почв Западной Сибири. Почвоведение. 1992;1:38-43.

Бикташева ЛР, Савельев АА, Курынцева ПА, Селивановская СЮ, Галицкая ПЮ. Оценка динамики количества генов, ответственных за деградацию нефтепродуктов в загрязненной почве. Ученые записки Казанского университета. Серия: Естественные науки. 2019;161.2:255-274. doi: 10.26907/2542-064X.2019.2.255-274

Бикташева ЛР, Селивановская СЮ, Галицкая ПЮ. Изменение структуры грибного сообщества почв при высоком содержании нефти в условиях модельного эксперимента. Ученые записки Казанского университета. Серия: Естественные науки. 2020;162.4:573-591. doi: 10.26907/2542-064X.2020.4.573-591.

Вальков ВФ, Казеев КШ, Колесников СИ. Почвы Юга России. Ростов-на-Дону; 2008.

Галиева ГШ, Курынцева ПА, Галицкая ПЮ, Тагиров МШ, Селивановская СЮ Влияние биочара из куриного помета на микроорганизмы и растения. Ученые записки Казанского университета. Серия: Естественные науки. 2021;163.2:221-237. doi: 10.26907/2542-064X.2021.2.221-237

Домрачева ВА, Трусова ВВ, Остапчук ДЕ Очистка сточных вод от нефтепродуктов с использованием углеродных сорбентов и отходов пенополимеров. Экология и промышленность России. 2017;21.11:25-29. doi: 10.18412/1816-0395-2017-11-25-29

Жаббаров ЗА, Номозов УМ, Бахранова МФ, Абдукаримов ЖЖ. Изменение ферментативной активности нефтезагрязненных почв. Научное обозрение. 2023;1:18-23.

Калиниченко ВП, Глинушкин АП, Свидзинский АВ, Минкина ТМ, Будынков НИ, Филипчук ОД, Околелова АА, Макаренков ДА. Методология биогеосистемотехники для здоровья и продуктивности почвы (обзор). Биосфера. 2022;14.3:175-192. doi: 10.24855/biosfera.v14i3.694

Кузина ЕВ, Рафикова ГФ, Мухаматдьярова СР, Шарипова ЮЮ, Коршунова ТЮ Биологическая активность чернозема выщелоченного при нефтяном и хлоридно-натриевом загрязнении и влияние на нее обработки галотолерантыми бактериями-нефтедеструкторами. Почвоведение. 2023; 1:89-101. doi: 10.31857/S0032180X22600718

Минникова ТВ, Колесников СИ, Денисова ТВ. Влияние азотных и гуминовых удобрений на биохимическое состояние нефтезагрязненного чернозема. Юг России: Экология, развитие. 2019;14.2:189-201. doi: 10.18470/1992-1098-20192-189-201

Минникова ТВ, Русева АС, Колесников СИ. Оценка ферментативной активности нефтезагрязненного чернозема после биоремедиации. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2022;5:5-20. doi: 10.26897/0021-342Х-2022-5-5-20

Муратова АЮ, Панченко ЛВ, Дубровская ЕВ, Любунь ЕВ, Голубев СН, Сунгурцева ИЮ, Захаревич АМ, Бикташева ЛР, Галицкая ПЮ, Турковская ОВ. Биоремедиационный потенциал иммобилизованных на биочаре бактерий Azospirillum brasilense. Микробиология. 2022;91.5:554-564. doi: 10.31857/S0026365622100263.

Мязин ВА, Исакова ЕА, Васильева ГК. Влияние гранулированного активированного угля на скорость биоремедиации почв Мурманской области, исторически загрязненных нефтепродуктами. Проблемы региональной экологии. 2020;2:20-26. doi: 10.24411/1728-323X-2020-12020

Новосёлова ЕИ, Киреева НА. Ферментативная активность почв в условиях нефтяного загрязнения и её биодиагностическое значение. Теорeтическая и прикладная экология. 2009;2:4-12.

Поляк ЮМ, Сухаревич ВИ. Почвенные ферменты и загрязнение почв: биодеградация, биоремедиация, биоиндикация. Агрохимия. 2020;3:83-93. doi: 10.31857/S0002188120010123.

Смирнова ЕВ, Гиниятуллин КГ, Валеева АА, Ваганова ЕС. Пироугли как перспективные почвенные мелиоранты: оценка содержания и спектральные свойства их липидных фракций. Ученые записки Казанского университета. Серия: Естественные науки. 2018;160.2:259-275.

Созина ИД, Данилов АС. Микробиологическая ремедиация нефтезагрязненных почв. Записки Горного института. 2023;260:297-312. doi: 10.31897/PMI.2023.8

Трусова ВВ. Угольно-сорбционная технология очистки нефтесодержащих сточных и оборотных вод. Водоочистка. 2014;12:32-41.

Хазиев ФХ Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. 252.

Хазиев ФХ, Фатхиев ФФ. Изменение биохимических процессов в почвах при нефтяном загрязнении и активация разложения нефти. Агрохимия. 1981;1.10:102-111.

Чистяков ВА, Горовцов АВ, Усатов АВ, Праздникова ЕВ, Мазанко МС, Бренm АБ, Усатова ОА, Васильченко НГ. Патент № 2751487 С1 Россия, МПК: А01Н 63/22; Способ получения жидкой питательной среды и способ получения жидкого микробиологического средства на основе смеси штаммов спорообразующих бактерий-антагонистов фитопатогенных грибов Фузариоз: № 2020122106: приоритет от 03.07.2020: публикация 14.07.2021

Antonenko AM, Zanina OV. [The influence of oil on the enzymatic activity of alluvial soils of Western Siberia]. Pochvovedenye. 1992;1:38-43.

Biktasheva LR, Savelyev AA, Kuryntseva PA, Selivanovskaya SY, Galitskaya PY [Assessment of the dynamics of the number of genes responsible for the degradation of petroleum products in contaminated soil]. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta Seriya Yestestvennye Nauki. 2019;161.2:255-274. doi: 10.26907/2542-064X.2019.2.255-274

Biktasheva LR, Selivanovskaya SY, Galitskaya PY. [Changes in the structure of the fungal community of soils with high oil content under the conditions of a model experiment]. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta Seriya Yestestvennye Nauki. 2020;162.4:573-591. doi: 10.26907/2542-064X.2020.4.573-591.

Val’kov VF, Kazeyev KSh, Kolesnikov SI. Pochvy Yuga Rossii [Soils of the South of Russia]. Rostov-on-Don; 2008. 275.

Galiyeva GS, Kuryntseva PA, Galitskaya PYu, Tagirov MS, Selivanovskaya SY. [The influence of biochar from chicken manure on microorganisms and plants]. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta Seriya Yestestvennye Nauki. 2021;163.2:221-237. doi: 10.26907/2542-064X.2021.2.221-237

Domracheva VA, Trusova VV, Ostapchuk DE. [Purification of wastewater from petroleum products using carbon sorbents and waste polymer foams]. Ekologiya i Promyshlennost Rossii. 2017;21.11:25-29. doi: 10.18412/1816-0395-2017-11-25-29

Zhabbarov ZA, Nomozov UM, Bakhranova MF, Abdukarimov LJ. [Changes in the enzymatic activity of oil-contaminated soils]. Nauchnoye Obozreniye. 2023;1:18-23.

Kalinichenko VP, Glinushkin AP, Svidzinsky AV, Minkina TM, Budynkov NI, Filipchuk OD, Okolelova AA, Makarenkov DA. [Biogeosystems methodology for soil health and productivity (review)]. Biosfera. 2022;14.3:175-192. doi: 10.24855/biosfera.v14i3.694

Kuzina YeV, Rafikova GF, Mukhamatdyarova SR, Sharipova YuYu, Korshunova TYu. [Biological activity of chernozem leached due to oil and sodium chloride pollution and the influence of treatment with halotolerant oil-destructor bacteria on it]. Pochvovedeniye. 2023;1:89-101. doi: 10.31857/S0032180X22600718

Minnikova TV, Kolesnikov SI, Denisova TV. [The influence of nitrogen and humic fertilizers on the biochemical state of oil-contaminated chernozem]. Yug Rossii Ekologiya Razvitiye. 2019;14.2:189-201. doi: 10.18470/1992-1098-20192-189-201 000

Minnikova TV, Ruseva AS, Kolesnikov SI. [Assessment of enzymatic activity of oil-contaminated chernozem after bioremediation]. Izvestiya Timiriazevskoy Selskokhoziaystvennoy Akademii. 2022;5:5-20. doi: 10.26897/0021-342Х-2022-5-5-20

Muratova AY, Panchenko LV, Dubrovskaya EV, Lyubun EV, Golubev SN, Sungurtseva IY, Zakharevich AM, Biktasheva LR, Galitskaya PY, Turkovskaya OV. [Bioremediation potential of Azospirillum brasilense bacteria immobilized on a biochar]. Mikrobiologiya. 2022;91.5:554-564. doi: 10.31857/S0026365622100263.

Miazin VA, Isakova YeA, Vasilyeva GK. [Influence of granular activated carbon on the rate of bioremediation of soils in the Murmansk region historically contaminated with petroleum products]. Problemy Regionalnoy Ekologii. 2020;2:20-26. doi: 10.24411/1728-323X-2020-12020

Novoselova YeI, Kireyeva NA. [Enzymatic activity of soils under conditions of oil pollution and its biodiagnostic significance].Teoreticheskaya i Prikladnaya Ekologiay. 2009;2:4-12.

Poliak YM, Sukharevich VI. [Soil enzymes and soil pollution: biodegradation, bioremediation, bioindication]. Agrokhimiya. 2020;3:83-93. doi: 10.31857/S0002188120010123.

Smirnova YeV, Giniyatullin KG, Valeyeva AA, Vaganova YeS. [Pyrochars as promising soil ameliorants: assessment of the content and spectral properties of their lipid fractions]. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta Seriya Yestestvennye Nauki. 2018;160.2:259-275.

Sozina ID, Danilov AS. [Microbiological remediation of oil-contaminated soils]. Zapiski Gornogo Instituta. 2023;260:297-312. doi: 10.31897/PMI.2023.8

Trusova VV. [Coal-sorption technology for purification of oil-containing waste and recycled water]. Vodoochistka. 2014;12:32-41.

Khaziev FKh. Metody Pochvennoy Enzimologii [Methods of Soil Enzymology]. Moscow: Nauka; 2005.

Khaziev FKh, Fathiev FF. [Changes in biochemical processes in soils during oil pollution and activation of oil decomposition]. Agrochemistry. 1981;1.10:102-111.

Chistiakov VA, Gorovtsov AV, Usatov AV, Prazdnikova EV, Mazanko MS, Bren AB, Usatova OA, Vasilchenko NG. Patent No. 2751487 C1 Russia, IPC: A01N 63/22; [Method for producing a liquid nutrient medium and a method for producing a liquid microbiological product based on a mixture of strains of spore-forming bacteria antagonists of phytopathogenic fungi Fusarium: No. 2020122106: priority from 07/03/2020: publication 07/14/2021

Anigboro AA, Tonukari NJ. Effect of crude oil on invertase and amylase activities in cassava leaf extract and germinating cowpea seedlings. Asian J Biol Sci. 2008;1:56-60.

Chen S, Zhong M. Bioremediation of petroleum-contaminated soil. Environ Chem Recent Pollut Control Approaches. 2020; 34:161-172. doi: 10.5772/intechopen.90289

Cui JQ, He QS, Liu MH, Chen H, Sun MB, Wen JP. Comparative study on different remediation strategies applied in petroleum-contaminated soils. Int J Environ Res Public Health 2020;17:1606. doi: 10.3390/ijerph17051606.

Guo S, Liu X, Tang J. Enhanced degradation of petroleum hydrocarbons by immobilizing multiple bacteria on wheat bran biochar and its effect on greenhouse gas emission in saline-alkali soil. Chemosphere. 2021;286:131663. doi: 10.1016/j.chemosphere.2021.131663

Korneykova M, Myazin V, Fokina N. Restoration of oil-contaminated soils in mountain tundra (Murmansk Region, Russia). In: Systems Thinking and Moral Imagination. Berlin/Heidelberg: Springer International Publishing; 2020. doi: 10.1007/978-3-030-16091-3_21

Mamedova FM, Huseynova MA. Assessment of some indices of oil-contaminated soils on the example of the Absheron Peninsula. East Eur Sci J. 2021;4(1):53-4.

Minnikova T, Kolesnikov S, Minin N, Gorovtsov A, Vasilchenko N, Chistyakov V. The influence of remediation with Bacillus and Paenibacillus strains and biochar on the biological activity of petroleum-hydrocarbon-contaminated haplic chernozem. Agriculture. 2023;13(3):719. doi: 10.3390/agriculture13030719

Mokrikov G, Minnikova T, Kazeev K, Kolesnikov S. Use of soil enzyme activity in assessing the effect of No-Till in the South of Russia. Agronomy Research. 2021;19(1):171–184. doi: 10.15159/AR.20.240.

Yu Y, Zhang Y, Zhao N, Guo J, Xu W, Ma M, Li X. Remediation of crude oil-polluted soil by the bacterial rhizosphere community of Suaeda Salsa revealed by 16S rRNA genes. Int J Environ Res Public Health. 2020;17:1471. doi: 10.3390/ijerph17051471.

Zhang B, Zhang L, Zhang X. Bioremediation of petroleum hydrocarbon-contaminated soil by petroleum-degrading bacteria immobilized on biochar. RSC Advances. 2019;9:35304–35311. doi: 10.1039/c9ra06726d




DOI: http://dx.doi.org/10.24855/biosfera.v16i1.891

EDN: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=ZZOFHV

© ФОНД НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ "XXI ВЕК"