Разливы дизельного топлива усиливают выбросы углерода из вечной мерзлоты

Парниковый газ, который вырабатывают почвенные микроорганизмы при переработке разливов нефтепродуктов, может повлиять на изменение климата.

Красноярские ученые определили, что разливы топлива в условиях вечной мерзлоты постепенно перерабатываются почвенными микроорганизмами. Этот процесс снижает загрязнение, однако при этом высвобождает парниковый газ диоксид углерода, что может сказаться на изменении климата.

Активное освоение арктических территорий человеком привело к усилению человеческого вмешательства в экосистему и распространению загрязняющих веществ, в том числе продуктов нефтепереработки. Арктические экосистемы уязвимы и содержат большое количество источников парниковых газов, поэтому проблема загрязнения Арктики вызывает обеспокоенность.

В 2020 году в районе Норильска произошла техногенная катастрофа. В результате разлива в окружающую среду попало более двадцати тысяч тонн дизельного топлива. Чтобы оценить потенциальный ущерб от подобных аварий для северных почв, ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и СФУ исследовали действие разных концентраций наиболее распространенной марки дизельного топлива на активность почвенных микробов и количество выделяемого ими углерода в атмосферу.

Углерод сохраняется в почве в виде органики. При этом выделение углерода из почвы может происходить как медленно, десятилетиями или даже столетиями, так и быстро. Скорость выделения углерода зависит от типа почвы, климатических условий, растительности и других факторов. Медленное выделение углерода происходит в результате биологических процессов (например, разложения бактериями органического вещества, ставшего доступным при таянии мерзлоты). Быстрое – может происходить при катастрофических процессах, особенно антропогенных (например, при пожарах, вырубке леса).

Результаты исследования показали, что дизельное топливо в большинстве случаев значительно увеличивает высвобождение медленного углерода из арктической почвы. В первую очередь разлитое топливо влияет на почву как среду обитания микроорганизмов: грибов и бактерий. Ученые предположили, а затем подтвердили экспериментально, что почвенные микроорганизмы арктических биомов, подстилаемых вечной мерзлотой, обладают способностью использовать дизельное топливо в качестве питательной среды. В результате их жизнедеятельности происходит выброс углерода. Таким образом, загрязненные почвы потенциально производят большее количество углерода по сравнению с незагрязненными.

Ученые определили, какие виды микроорганизмов доминируют в таких мерзлотных почвах и наиболее активно перерабатывают дизельное топливо. Среди них оказались палочковидные бактерии видов Serratia proteamaculans, S. liquefaciens, S. plymuthica; окисляющие углеводы бактерии Rhodococcus erythropolis, а также псевдомонады видов Pseudomonas antarctica, P. libanensis, P. brassicacearum и P. chlororaphis. В результате деятельности этих бактерий, загрязнение нефтепродуктами впоследствии снижается.

«Мы предположили, что почвенные микроорганизмы северных экосистем обладают способностью использовать дизельное топливо в качестве субстрата. Разложение топлива микроорганизмами приводит к выбросам углекислого газа. Почвенные микроорганизмы могут сохранять метаболическую активность при температуре ниже 0 °С и, следовательно, способствовать увеличению эмиссий углекислого газа в холодный период. Поэтому загрязненные топливом многолетнемерзлые почвы следует учитывать в локальных и региональных оценках баланса углерода, особенно в связи с изменением климата в высоких широтах. Бактерии, которых мы выделили из мерзлотных почв, загрязненных дизельным топливом, рекомендуются для разработки препаратов с целью устранения последствий загрязнения вечномерзлых почв нефтью и ее продуктами», – рассказала Оксана Масягина, кандидат биологических наук, научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН.

Исследование поддержано Российским фондом фундаментальных исследований, Красноярским краевым фондом науки и Российским научным фондом. Его результаты опубликованы в журнале Environmental Pollution.