Implementation of bioremediation potential of cereal and legumes in a long-term field experiment on oil-polluted sod-podzolic soil
- Autores: Bakina L.G.1, Gerasimov А.О.1, Galdiyants А.А.1, Chugunova М.V.1, Mayachkina N.V.1
-
Afiliações:
- St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences
- Edição: Nº 2 (2025)
- Páginas: 74-83
- Seção: Ecotoxicology
- URL: https://journals.rcsi.science/0002-1881/article/view/285098
- DOI: https://doi.org/10.31857/S00021881250200104
- EDN: https://elibrary.ru/vatbpk
- ID: 285098
Citar
Resumo
The effectiveness of different types of grasses belonging to the Legume and Cereal families for bioremediation of oil-contaminated sod-podzolic soil has been studied. The study was conductedin a form of a long-term field experiment on the territory of the experimental field of St. Petersburg Agrarian University. The initial level of soil contamination with petroleum products, which averaged 11.5 thousand mg/kg (3.0 l/m2), was acutely toxic to plants and caused significant suppression of the aboveground biomass of grasses (up to 90–95% compared with the control). The restoration of herbaceous vegetation at the studied level of oil pollution occurred by the end of the 3rd growing season. Biodegradation of oil in the soil occurred both as a result of self-purification processes due to the activity of the native microbiota, and due to the “contribution” of plants used in biological reclamation (stimulation of rhizosphere microorganisms). Over 5 years of bioremediation of oil-contaminated sod-podzolic soil with the help of various types of grasses, the level of petroleum products decreased to 500–800 mg/ kg, i.e. by 93–95%. In the soil under all grasses related to legumes (clover, lupin, galega), the content of petroleum products in the 5th year of the experiment was significantly less than under cereals (fescue, ryegrass, KAD grass mixture). The most active was the decomposition of oil in the soil under lupin.
Texto integral

Sobre autores
L. Bakina
St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences
Autor responsável pela correspondência
Email: bakinalg@mail.ru
Rússia, Korpusnaya ul. 18, Saint Petersburg 197110
А. Gerasimov
St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences
Email: bakinalg@mail.ru
Rússia, Korpusnaya ul. 18, Saint Petersburg 197110
А. Galdiyants
St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences
Email: bakinalg@mail.ru
Rússia, Korpusnaya ul. 18, Saint Petersburg 197110
М. Chugunova
St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences
Email: bakinalg@mail.ru
Rússia, Korpusnaya ul. 18, Saint Petersburg 197110
N. Mayachkina
St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences
Email: bakinalg@mail.ru
Rússia, Korpusnaya ul. 18, Saint Petersburg 197110
Bibliografia
- García-Villacís K., Ramos-Guerrero L., Canga J.L., Hidalgo-Lasso D., Vargas-Jentzsch P. Environmental impact assessment of remediation strategy in an oil spill in the Ecuadorian Amazon region // Pollutants. 2021. V. 1(4). P. 234–252. doi: 10.3390/pollutants1040019
- Uloaku M.-I., Abbey S.J., Ifelebuegu A.O. A systematic review on the effectiveness of remediation methods for oil contaminated soils // Environ. Adv. 2022. V. 9. 100319. doi: 10.1016/j.envadv.2022.100319
- Abdallah A.H., Elhussein A.A., Ibrahim D.A. Phytoremediation of crude oil contaminated soil using Sudanese plant species Acacia sieberiana Tausch. // Inter. J. Phytoremed. 2023. V. 25(3). P. 314–321. doi: 10.1080/15226514.2022.2083575
- Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Шамаева А.А., Григориади А.С. Биологическая активность чернозема выщелоченного, загрязненного продуктами сгорания попутного нефтяного газа, и возможности ее восстановления при фиторемедиации // Почвоведение. 2009. № 4. С. 498‒503.
- Evdokimova G.A., Gershenkop A.Sh., Mozgova N.P. Soils and waste water purification from oil products using combined methods under the North conditions // J. Environ. Sci. Health. P. A. 2012. V. 47(12). 1733–1738. doi: 10.1080/10934529.2012.689188
- Stepanova A.Y., Gladkov E.A., Osipova E.S., Gladkova O.V., Tereshonok D.V. Bioremediation of soil from petroleum contamination // Processes. 2022. V. 10(6). 1224. doi: 10.3390/pr10061224
- Leewis M.-C., Kasanke C., Uhlik, O., Leigh M.B. Long-term legacy of phytoremediation on plant succession and soil microbial communities in petroleum-contaminated sub-Arctic soils // EGUsphere. 2023. doi: 10.5194/egusphere-2023-2097
- Panchenko L., Muratova A., Dubrovskaya E., Golubev S., Turkovskaya O. Natural and technical phytoremediation of oil-contaminated soil // Life. 2023. V. 13(1). 177. doi: 10.3390/life13010177
- Nemati B., Baneshi M.M., Akbari H. Phytoremediation of pollutants in oil-contaminated soils by Alhagi camelorum: evaluation and modeling // Sci. Rep. 2024. V. 14. 5502. doi: 10.1038/s41598-024-56214-y
- Farrell R.E., Germida J.J. Phytotechnologies: Plant-based systems for the remediation of oil impacted soils // Rem Tech 2002: Remediation Technologies Symposium; October 16–18, 2002; Banff, AB.
- Демченко М.М. Ризосферные микроорганизмы в системе почва–растение // Агроном. и лесн. хоз-во. 2008. № 4(12).
- Турковская О.В., Муратова А.Ю., Дубровская Е.В., Бондаренкова А.Д., Любунь Е.В. Фиторемедиационный потенциал сорго веничного для очистки земель от углеводородов нефти и тяжелых металлов // Аграрн. научн. журн. 2020. № 12. С. 50–54.
- Gunther T., Dornberger U., Fritsche W. Effects of ryegrass on biodegradation of hydrocarbons in soil // Chemosphere. 1996. V. 33(2). P. 203–215. doi: 10.1016/0045-6535(96)00164-6
- Kuo H.-C., Juang D.-F., Yang L., Kuo W.-C., Wu Y.-M. Phytoremediation of soil contaminated by heavy oil with plants colonized by mycorrhizal fungi // Inter. J. Environ. Sci. Technol. 2014. V. 11. P. 1661–1668. doi: 10.1007/s13762-013-0353-6
- Kuzyakov Y., Blagodatskaya E. Microbial hotspots and hot moments in soil: Concept & review // Soil Biol. Biochem. 2015. V. 83. P. 184–199. doi: 10.1016/j.soilbio.2015.01.025
- Breidenbach B., Pump J., Dumont M.G. Microbial community structure in the rhizosphere of rice plants // Front Microbiol. 2016. V. 6. 1537. doi: 10.3389/fmicb.2015.01537
- Nakayama M., Tateno R. Rhizosphere effects on soil extracellular enzymatic activity and microbial abundance during the low-temperature dormant season in a northern hardwood forest // Rhizosphere. 2022. V. 21. doi: 10.1016/j.rhisph.2021.100465
- Germida J.J., Frick C.M., Farrel R.E. Phytoremediation of oil-contaminated soils // Develop. Soil Sci. 2002. V. 28(2). P. 169–186. doi: 10.1016/S0166-2481(02)80015-0
- Евдокимова Г.А., Мозгова Н.П., Михайлова И.В. Способы биоремедиации почв Кольского Севера при загрязнении дизельным топливом // Агрохимия. 2009. № 2. С. 61–66.
- Mezzari M.P., Zimermann D.M.H., Corseuil H.X., Nogueira A.V. Potential of grasses and rhizosphere bacteria for bioremediation of diesel-contaminated soils // Rev. Bras. Ciênc. Solo. 2011. V. 35(6). P. 2227–2236. doi: 10.1590/S0100-06832011000600038
- Cook R.L., Hesterberg D. Comparison of trees and grasses for rhizoremediation of petroleum hydrocarbons // Inter. J. Phytoremed. 2013. V. 15. P. 844–860. doi: 10.1080/15226514.2012.760518
- Merkl N., Schultze-Kraft R., Infante C. Phytoremediation in the tropics – the effect of crude oil on the growth of tropical plants // Biorem. J. 2004. V. 8(3–4). Р. 177–184. doi: 10.1080/10889860490887527
- Wenzel W.W. Rhizosphere processes and management in plant-assisted bioremediation (phytoremediation) of soils // Plant Soil. 2009. V. 321. P. 385–408. doi: 10.1007/s11104-008-9686-1
- Brown S.P., Jumpponen A. Contrasting primary successional trajectories of fungi and bacteria in retreating glacier soils // Mol. Ecol. 2014. V. 23(2). P. 481–497. doi: 10.1111/mec.12487
- Robichaud K., Girard C., Dagher D., Stewart K., Labrecque M., Hijri M., Amyot M. Local fungi, willow and municipal compost effectively remediate petroleum-contaminated soil in the Canadian North // Chemosphere. 2019. V. 220. P. 47–55. doi: 10.1016/j.chemosphere.2018.12.108
- Рогозина Е.А., Калимуллина Г.М. Балансовая сторона утилизации нефтяного загрязнения почвы биопрепаратами серии “Нафтокс” // Нефтегаз. геол. Теор. и практ. 2017. № 2. С. 1.
- Buzmakov S., Egorova D., Gatina E. Effects of crude oil contamination on soils of the Ural region // Soils Sediments. 2019. V. 19(1). P. 38–48. doi: 10.1007/s11368-018-2025-0
- Муратова А.Ю., Бондаренкова А.Д., Панченко Л.В., Турковская О.В. Использование комплексной фиторемедиации для очистки почвы, загрязненной нефтешламом // Биотехнология. 2010. № 1. С. 77–84.
- Moubasher H.A., Hegazy A.K., Mohamed N.H. Phytoremediation of soils polluted with crude petroleum oil using Bassia scoparia and its associated rhizosphere microorganisms // Inter. Biodeteriorat. Biodegradat. 2015. V. 98. P. 113–120. doi: 10.1016/j.ibiod.2014.11.019
- Богданов В.Л., Шмелева И.В., Мухина Л.Б., Дмитриева Е.Ю. Ускоренное восстановление растительности на загрязненных нефтепродуктами дерново-подзолистых почвах (на примере Ленинградской области) // Регион. экол. 2004. № 3–4. С. 136–144.
- Бакина Л.Г., Капелькина Л.П., Чугунова М.В., Бардина Т.В., Герасимов А.О. О разработке региональных нормативов допустимого остаточного содержания нефти и продуктов ее трансформации в почвах Ленинградской области // Регион. экол. 2010. № 1–2(28). С. 33–40.
- Богданов В.Л., Горбовская А.Д., Николаев Р.В., Орлова О.Н., Шмелева И.В. Естественное восстановление почвенно-растительного покрова на территории, загрязненной нефтепродуктами, в условиях подзоны Южной тайги // Изв. СПбГАУ. 2008. № 8. С. 10–13.
- Егорова Д.О., Бузмаков С.А. Биоремедиация нефтезагрязненных темно-серых почв с использованием бактериальных и растительных агентов // Экол. и пром-ть России. 2022. № 26(3). С. 17–21. doi: 10.18412/1816-0395-2022-3-17-21
- Manga S., Nwosu C.O., Bazata Y.A. Comparative study of the phytoremediation activity of the rhizobacterial flora of Vigna unguiculata and Arachis hypogaea on hydrocarbon contaminated soil // J. Pharmacy Biol. Sci. 2020. V. 15(1). P. 36–43. doi: 10.9790/3008-1501013643
- Sorkhoh N.A., Ali N., Salamah S., Eliyas M., Khanafer M., Radwan S.S. Enrichment of rhizospheres of crop plants raised in oily sand with hydrocarbon-utilizing bacteria capable of hydrocarbon consumption in nitrogen free media // Inter. Biodeteriorat. Biodegradat. 2010. V. 64(7). P. 659–664. doi: 10.1016/j.ibiod.2010.08.002
- Бакина Л.Г. Роль фракций гумусовых веществ в почвенно-экологических процессах: Дис. … д-ра биол. наук. СПб.: АФИ РАСХН, 2012. 340 с.
- Околелова А.А., Егорова Г.С. Факторы, повышающие объективность оценки содержания нефтепродуктов в почвах // Деградация земель и опустынивание: проблемы устойчивого природопользования и адаптации. Мат-лы международ. научн.-практ. конф. М., 2020. С. 235–240. doi: 10.29003/m1716.978-5-317-06490-7/235-240
- Куницына И.А., Околелова А.А., Карасева А.С. Особенности различных методов определения органического углерода в почвах // Изв. Нижневолж. агроунивер. комплекса: Наука и высш. проф. образ-е. 2012. № 3(27). С. 71–74.
- Околелова А.А., Рахимова Н.А., Мерзлякова А.С. Определение содержания нефтепродуктов в почвах инструментальными и ИК-спектральными методами // Фундамент. исслед-я. 2014. № 5. С. 89–92.
- Качинский В.Л. Поведение битуминозных веществ в почвах южнотундровых и среднетаежных ландшафтов: барьеры-экраны и барьеры-концентраторы // Вестн. МГУ. География. 2013. № 5(1). С. 68–75.
- Геннадиев А.Н., Жидкин А.П., Кошовский Т.С., Лобанов А.А. Полиарены и битумоиды в почвах при различных параметрах однотипных техногенных источников углеводородов // Почвоведение. 2018. № 11. С. 1398–1410. doi: 10.1134/S0032180X18110023
- Околелова А.А., Капля В.Н., Лапченков А.Г. Оценка содержания нефтепродуктов в почвах // Научн. вед-ти БелгородГУ. Сер. Естеств. науки. 2019. № 43(1). С. 76–86. doi: 10.18413/2075-4671-2019-43-1-76-86
- Li X., Du Y., Wu G. Solvent extraction for heavy crude oil removal from contaminated soils // Chemosphere. 2012. V. 88(2). P. 245–249. doi: 10.1016/j.chemosphere.2012.03.021
Arquivos suplementares
