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. Результаты исследования опубликованы в журнале Environmental Pollution.

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 (проект № 19-29-05122), Красноярским краевым фондом науки (проект № 2022110108995) и Российским научным фондом (проект № 21-17-00163).