VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

В настоящее время актуальной проблемой является загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами. Источниками загрязнения являются предприятия нефтедобычи, газодобычи, нефтепереработки, транспорта нефти и нефтепродуктов. Ежегодно в мире при добыче, транспорте, хранении и использовании теряются миллионы тонн нефти и нефтепродуктов. В результате нарушения почвенного покрова усиливаются нежелательные природные процессы, такие как эрозия почв, дефляция, криогенез.

Попадая в окружающую среду нефтепродукты оказывают губительное действие на живые организмы и нарушают условия их обитания.

В связи с тем, что механические, физические и химические способы очистки не являются безопасными, возможность использования для очистки загрязнений микроорганизмов, способных расти и проявлять активную деятельность в среде с высоким содержанием нефтепродуктов и способных к биодеструкции этих веществ, является важным и эффективным средством. Токсическое действие нефти и нефтепродуктов на почвенную биоту

При нефтяном загрязнении тесно взаимодействуют три группы экологических факторов:

1)сложность состава нефти, находящегося в процессе постоянного изменения;

2)сложность, гетерогенность состава и структуры любой экосистемы, находящихся в процессе постоянного развития и изменения;

3)многообразие и изменчивость внешних факторов, влияющих на экосистему (температура, влажность, давление и др.)

Поэтому при оценке загрязненности нефтью территории необходимо учитывать сочетание этих факторов.

Известно, что нефть оказывает влияние на развитие почвенной биоты и ее биохимическую активность. Реакция почвенных микроорганизмов зависит от концентрации и индивидуальных особенностей микроорганизмов, а также от состава нефти.

Даже незначительное загрязнение нефтью вызывает снижение количества микроорганизмов и образованию углекислого газа. Нефтьподавляет дыхательную активность и микробное самоочищение, изменяет соотношение между отдельными группами естественных микроорганизмов, угнетает процессы азотфиксации, нитрификации, разрушения целлюлозы, приводит к накапливанию трудно окисляемых продуктов. Известно, что наибольшее негативное воздействие оказывают нефть и нефтепродукты, содержащиеся в отходах. Например, при содержании в отходах 4-5% нефти и нефтепродуктов снижается активность окислительно-восстановительных и гидролитических ферментов, что приводит к подавлению почвенной микрофлоры. При меньшем содержании данных загрязнителей эффект снижения биологической продуктивности почв характерен для периода от 3 до 6 месяцев, а затем наблюдается усиленное размножение азотфиксирующих, денитрифицирующих и сульфатвосстанавливающих бактерий, которые используют нефть и ее производные в качестве источника углерода и энергии, в результате чего происходят постепенное окисление и минерализация нефти. (Куликова И.Ю.,2008)

При содержании в составе отходов более 5% нефти и нефтепродуктов видимой активности углеводородокисляющей бактериальной микрофлоры не отмечается даже по истечении 1 года.Данный уровень загрязненности отходов является критическим и поэтому необходимо использовать специальные агротехнические и агрохимические приемы, стимулирующие биологическую продуктивность почв (внесение удобрений, содержащих азот, фосфор и калий; интенсивная аэрация зоны нефтяного загрязнения; посев специальных трав, усиливающих деятельность углеводородоусваивающей бактериальной микрофлоры).

Комплекс почвенных микроорганизмов после кратковременного ингибирования отвечает на нефтяное загрязнение повышением валовой численности и усилением активности. Это относится к углеводородокисляющим бактериям, количество которых резко возрастает относительно незагрязненных почв. Воздействие нефти и нефтепродуктов на микроорганизмы определяется в первую очередь интенсивностью загрязнения. Наибольшая гибель наблюдается в зонах с максимальным нефтяным загрязнением (Куликова И.Ю.,2008)

Проведённые эксперименты по исследованию влияния нефти на инициированное микробное сообщество, позволили выделить четыре качественно отличных интервала концентраций внесённой в почву нефти.

Зона гомеостаза микробной системы почвы охватывает диапазон концентраций нефти (0- 0,7 мл/кг почвы), в котором все показатели стабильны и неотличимы от контроля. Организация и видовой состав микробного сообщества до этой дозы практически не изменяется. Общая биомасса микроорганизмов может несколько возрастать, чтосвидетельствует о стимулирующем действии низких концентраций нефти.

В зоне стресса (0,7-50 мл/кг почвы) значительно меняется организация амиллолитического состава сообщества, так как происходит перераспределение популяций микроорганизмов по степени доминирования. ( Мочалина А.В.,2013)

Зона резистентности определяется диапазоном концентраций нефти (50- 300 мл/кг почвы), в котором резко снижается видовое разнообразие и изменяется состав сообщества. Активно развиваются устойчивые (резистентные) к высоким концентрациям нефти популяции микроорганизмов. Негативный эффект от загрязнения почвы приводит к полному изменению доминирующих форм в сообществе, характерном для данной почвы.

Зона репрессии микробной системы почв - диапазон концентрации нефти выше 300 мл/кг почвы, в котором наблюдается полное подавление роста и развития микроорганизмов в загрязнённой почве. (Куликова И.Ю.,2008) В загрязняющем действии нефти и нефтепродуктов можно выделить два аспекта. В высоких концентрациях этот ксенобиотик - вещество с сильными токсическими свойствами по отношению ко всей почвенной биоте, но с весьма непродолжительным периодом токсикации. С течением времени токсическое действие нефти падает, а длительное снижение биологической продуктивности нефтезагрязнённых почв, вероятно связано с изменением важных свойств почвы.

Также необходимо отметить, что неблагоприятное влияние загрязнения почв нефтью через пищевые цепи негативно воздействует и на человека.

Естественная деградация нефти в почве

Естественная деградация нефти в почве делится на три этапа.

На первом этапе в результате физико-химического выветривания происходит удаление из почвы низкомолекулярных составляющих нефти - газообразных и легколетучих соединений. С этими фракциями нефти в большей степени связаны токсические свойства нефти по отношению к почвенной биоте. Дальнейшая деградация нефти связана с деятельностью микроорганизмов.

Второй этап естественной микробиологической деградации нефти длится достаточно долго и сопровождается постепенным снижением количества остаточной нефти. Каждый последующий вегетационный период характеризуется в среднем потерей около 20% остаточной нефти и через четыре вегетационных периода общее количество остаточной нефти в почве составляет 40- 45% от обнаруженного через один месяц после попадания. Более высокие темпы убыли нефти наблюдаются при внесении в почву известь и полном удобрении. Имеются сведения о том, что на данном этапе процессы биодеградации нефти идут в двух противоположных направлениях. С одной стороны, благодаря активности микроорганизмов происходит разложение нормальных алканов и простых ароматических углеводородов. (Мочалина А.В, 2013)

С другой стороны, в этот период образуются различные промежуточные продукты - ароматические и алифатические эфиры, альдегиды и кетоны, которые конденсируются в почве.

Таким образом, на втором этапе естественной деградации ксенобиотика в почве исчезают низкомолекулярные составляющие нефти, и почва обогащается полициклическими ароматическими углеводородами, смолами и асфальтенами.

Третий этап биоремедитации (самый длительный). В почве в этот период присутствуют самые сложные компоненты нефти, трудно разлагаемые микроорганизмами. (Ягофарова Г.Г.,2010)

Мероприятия по рекультивации нефтезагрязненных почв

Рекультивацию земель в зависимости от объемов нарушения в геосистеме и ее ранга можно ограничивать локальными мероприятиями или крупномасштабными проектами восстановления компонентов, свойств и нарушенных связей в ландшафте.

Комплекс рекультивационных работ представляет собой сложную многокомпонентную систему взаимоувязанных мероприятий, структурированных по уровню решаемых задач и технологическому исполнению.

Выделяют следующие этапы рекультивации:

1. подготовительный — предпроектные и проектные работы, которые содержат концепцию, схему, обоснования инвестиций, инженерные изыскания, стадии проектирования (проект и рабочую документацию);

2. технический — инженерно-техническая часть проекта, направленная на ликвидацию последствий антропогенной деятельности, создание техногенной составляющей, обеспечивающей восстановление и функционирование нарушенной геосистемы;

3. биологический — завершающая часть проекта рекультивации, которая включает систему земледелия, озеленение, лесное строительство, биологическую очистку почв, агромелиоративные и фиторекультивационные мероприятия, направленные на восстановление процессов почвообразования и завершение формирования техноприродного (культурного) ландшафта.

Процесс рекультивации нефтезагрязненных земель, включает:

• удаление из состава почвы нефти и нефтепродуктов;

• рекультивацию земель (технический и биологический этап).

Рекультивация загрязненных нефтью и нефтепродуктами земель проводится в несколько стадий. Сроки и стадии рекультивации намечаются в соответствии с уровнем (степенью) и временем загрязнения (дата разлива), почвенно-климатическими условиями данной природной зоны, ландшафтно-геохимической характеристикой загрязненных земель и состоянием биоценоза. ( Белоусова Е.В, Шевченко М.Ю., 2011)

Биологический этап рекультивации

Биологический этап включает комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на улучшение агрофизических, агрохимических, биохимических и других свойств почвы. Биорекультивация - это оптимизация физико-химического и биологического факторов очищения почвы.

Биологический этап выполняется после завершения технического этапа и заключается в подготовке почвы, внесении удобрений, биопрепаратов, подборе трав и травосмесей, посеве, уходе за посевами и направлен на закрепление поверхностного слоя почвы корневой системой растений, создание сомкнутого травостоя и предотвращение развития водной и ветровой эрозии почв

При рекультивации нефтезагрязненных земель нужно учитывать модифицирующее действие нефти на основные свойства почвы и динамику естественной биодеградации нефти. Комплекс мероприятий по очистке почвы от нефтяного загрязнения включают два момента:

1)активизация абиотических физико-химических процессов деградации свежей нефти;

2)стимуляция почвенной углеводоокисляющей микрофлоры и фитомелиорация. (Куликова И.Ю.,2008)

Перспектива применения биопрепаратов для ускорения процессов биодеградации нефтезагрязнений

Разнообразная деятельность человека, связанная с эксплуатацией среды обитания, привела к угрозе потери природных ресурсов Земли на рубеже веков и поставила задачу сохранения и защиты природы. Широкое применение в борьбе с загрязнением почв и водоемов нефтью и нефтепродуктами начинают получать биологические методы. Биологические методы имеют ряд преимуществ, в первую очередь — это экологическая чистота и безопасность, а также минимальное нарушение физического и химического состава очищаемых объектов. Большинство технологий биологической очистки являются дешевыми и не очень трудоемкими. Их эффективность высока при низких концентрациях нефтепродуктов.

Биологическая очистка чаще всего используется для удаления органических загрязнителей, азотных и фосфорных соединений. Биологические методы очистки можно подразделить на:

1) методы микробиодеградации загрязнителей;

2) методы биопоглощения и перераспределения загрязнителей.

Методы микробиодеградации основаны на деструкции загрязнителей различными видами микроорганизмов. Эффект достигается за счет активизации аборигенной микрофлоры или внесения в грунт определенных культур микроорганизмов, а также всевозможных комплексных препаратов. В результате этого микроорганизмы начинают активно поглощать загрязнитель и вызывать его деструкцию. Активизация биодеградации в нефтезагрязненных почвах и грунтовых водах достигается внесением минеральных удобрений. Ускоряют биодеградацию нефти целлюлозосодержащие отходы — солома, опилки. Эффективно внесение опилок со стимуляторами разложения нефти . (Мочалина А.В., 2013)

Методы внесения культур микроорганизмов применяются в тех случаях, когда необходимая аборигенная микрофлора отсутствует. Они могут применяться при массированном и аварийном загрязнениях, в сложных условиях, при отсутствии развитого естественного биоценоза. Достоинством этих методов является их селективность и возможность выведения штаммов микроорганизмов, разрушающих сложные токсичные соединения. Технологии микробиологического обезвреживания органических экотоксикантов основаны на активации аборигенной микрофлоры или внесении в грунт культур определенных микроорганизмов и создании оптимальной среды для их развития.

Простейшими способами активации микрофлоры являются механические рыхление, вспашка, дискование. Необходимым условием размножения микроорганизмов является создание оптимального температурного диапазона. Для ускорения миграции микроорганизмов в последние годы используют электрокинетическую активацию биодеградации. Ультразвук также способствует ускорению биодеградации экотоксикантов. Другим широко распространенным способом биоактивизации является улучшение аэрации почвы за счет добавок воздуха (продувка почв воздухом под различным давлением).

Одним из методов, обеспечивающих диспергирование нефтяных загрязнений и улучшающих контакт с микроорганизмами, является внесение поверхностно-активных веществ (ПАВ). Сочетание применения ПАВ с внесением минеральных удобрений ускоряет биодеструкцию. Внесение культур микроорганизмов используется только при аварийных загрязнениях или при отсутствии развитого естественного биоценоза. Микроорганизмы-деструкторы нефтяных углеводородов известны давно и выделены из различных сред: пресных и морских вод, донных загрязнений, пластовых вод нефтяных месторождений, загрязненных нефтью почв и др.

Микроорганизмы-нефтедеструкторы распространены в природе очень широко и могут быть выделены из любой почвы, осадочных пород, морской и речной воды. Численность микроорганизмов-нефтедеструкторов в естественных биоценозах в немалой степени определяется климатическими условиями, типом почв, степенью их обработки, глубиной залегания грунтовых вод. Именно химический и композиционный состав отдельных компонентов нефти определяют особенности утилизации их микроорганизмами. В большинстве случаев метаболизм парафиновых углеводородов начинается с окисления терминальной метильной группы в спирт и, далее, через альдегид до соответствующей жирной кислоты. Дальше процесс идет по пути β-окисления жирных кислот, при котором за каждый цикл длина цепочки жирной кислоты укорачивается на два углеродных атома. Как правило, ферменты, участвующие в этом процессе, обладают низкой специфичностью и могут участвовать в утилизации углеводородов с различным числом углеродных атомов. Конечные продукты метаболизма нефти в почве следующие:

• углекислота (связывается в составе карбонатов) и вода;

• кислородсодержащие соединения (спирты, кислоты, альдегиды, кетоны), которые частично входят в почвенный гумус, частично растворяются в воде и удаляются из почвенного профиля;Так, главный продукт окисления нафталина — салициловая кислота; антрацена — 3-гидрокси-2-нафтойная; фенантрена — 1-гидрокси-2-нафтойная; хризена — гидроксифенантренкарбоновая и бензо[a]пирена — гидроксипиренкарбоновая кислоты.

• твердые нерастворимые продукты метаболизма — результат дальнейшего уплотнения высокомолекулярных продуктов или связывания их в органо-минеральные комплексы;

• твердые корочки высокоминеральных компонентов нефти на поверхности почвы. (Мочалиана А.В.,2013)

Именно химический и композиционный состав отдельных компонентов нефти определяют особенности утилизации их микроорганизмами. Решающее значение для использования алифатических углеводородов имеет длина цепи: по мере удлинения цепи парафинов растет число видов микроорганизмов, способных использовать эти соединения, а также активность их использования. После первичной атаки микроорганизмов в нефтезагрязненной среде остаются алканы с очень длинной цепью, полициклические нафтены, полиароматические углеводороды и смеси веществ, составляющие фракцию смол и асфальтенов. Все эти вещества не могут быть метаболизированы отдельными микроорганизмами, и их деструкция в природных условиях связывается с действием смешанных популяций микроорганизмов, — сообществ, для которых характерны отношения кооперации и взаимопомощи. При этом необязательно чтобы консорциум состоял только из нефтедеструкторов. Возможно, наиболее эффективным будет взаимодействие нескольких активных нефтедеструкторов, ориентированных на разные фракции нефти, и нескольких гетеротрофных микроорганизмов, не обладающих углеводородокисляющей способностью, но способных ассимилировать продукты промежуточного окисления углеводородов, часто токсичных для углеводородокисляющих организмов. Различные группы и даже виды углеводородокисляющих микроорганизмов сильно различаются по способности усваивать углеводороды различных классов, развиваться в аэробных и в микроаэробных или в анаэробных условиях, в нейтральных, кислых и щелочных средах. (Кононова В.В.,2007)

Наиболее легко микроорганизмами разрушаются нормальные парафины. Труднее разрушаются углеводороды с разветвленными углеродными цепями и, тем трудней, чем ближе расположены замещающие группы. Наиболее трудно разрушаются нафтены и циклопарафины. К самым устойчивым можно отнести декалин и циклогексан.

Микроорганизмы, выделенные из пластовых вод нефтяных месторождений в основном относятся к углеводородокисляющим, сульфатвосстанавливающим бактериям, денитрифицирующим, аммонифицирующим, метаноокисляющим, нитрифицирующим, тионовым, целлюлозоразрушающим .

Микроорганизмы, деградирующие нефть, являются обычными представителями биоценозов водоемов и почв, загрязненных нефтью, принадлежащих в основной массе к родам:

1. из бактерий - Micrococcus, Brevibacterium, Acinetobacter,Pseudomonas, Bacillus, Nocardia, Corynebacterium,Pseudomonas, Flavobacterium , Aeromonas, Arthrobacter, Rhodococcus

Проектной организацией ООО «ВЕГА-эко» разработан биопрепарат. Были изучены штаммы рода Acinetobacter (B-2838, B-5064 и B-3780), полученные из Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов ФГУП ГосНИИГенетика

Грамотрицательные бактерии рода Acinetobacter — свободноживущие гетеротрофы, обнаруженные в почве, воде, сточных водах и пище. Их метаболическая универсальность означает, что они могут играть важную роль в биологическом разложении ряда веществ, загрязняющих окружающую среду, — Acinetobacter (в составе микробных сообществ) разлагает соединения, токсичные для большинства микроорганизмов. Некоторые представители рода способны выделять полимеры, которые эмульгируют углеводороды и нефть, делая эти субстраты доступными для разложения в водной среде (Кононова В.В., Самсонова А.С.,2007)

Штаммы Acinetobacter calcoaceticus и Acinetobacter radioresistens эффективно окисляют ароматические и нециклические компоненты. Особенно важной является способность к росту на ароматических углеводородах, таких как толуол, бензол и ксилол, которые в естественных условиях и при биоремедиации разлагаются сложнее всего. При изучении активности в лаборатории степень деградации нефтепродуктов составила от 40.3 до 99.7% для разных штаммов. (Логинова О.О., 2011)

Бактерии A. сalcoaceticus продуцируют биосурфактант эмульсан, а бактерии A. radioresistans — биосурфактант аласан. (Логинова О.О, 2010)

Эмульсан эмульгирует легкие фракции нефти, дизельное топливо, сырую нефть и газойли. Аласан — высокомолекулярный комплекс белков и полисахаридов, стабилизирующий различные масляно-водные эмульсии, включающие н-алканы с длиной цепи 10 и более углеродных атомов, алкилароматические углеводороды, жидкий парафин и сырую нефть (Логинова О.О, 2010).

Для определения изменения биологической активности почвы в процессе биоремедиации часто используют показатели пероксидазной и полифенолоксидазной активности. Пероксидаза участвует в реакции конденсации веществ при образовании гуминовых кислот, а также в окислительно-восстановительных процессах в почве (ее влияние направлено на окисление гумусовых веществ). Полифенолоксидазы участвуют в превращении органических соединений ароматического ряда в компоненты гумуса. Увеличение активности пероксидазы объясняется включением фермента в процесс детоксикации, а полифенолоксидазы — трансформацией продуктов нефтяного разложения в компоненты гумуса. Низкие дозы загрязнения активизируют эти ферменты, средние и высокие — оказывают ингибирующее действие.

Из литературных данных известно, что внесение в почву структурообразующих субстратов, таких как опилки, торф и т.д., благотворно влияет на биоремедиацию, поскольку такие субстраты, во-первых, служат сорбентами нефтепродуктов, а во-вторых, улучшают аэрацию почвы. (Рахимова Э. Р.,2009) Но при этом может возникнуть конкуренция между нефтедеструкторами и целлюлозолитиками за источники азота. Поэтому одним из решений данной проблемы является добавление к консорциуму штаммов диазотрофов, способных к фиксации азота и накоплению его в более доступной форме для нефтедеструкторов. Таким образом, использование консорциума из штаммов Acinetobacterи диазотрофов, таких как Azospirillum, может стать очень перспективным способом очистки нефтяных загрязнений.

Основная роль Acinetobacter radioresistens — ферментативное окисление нефтепродуктов, а A. calcoaceticus продуцирует эффективный биосурфактант. Преимуществом предлагаемого консорциума штаммов микроорганизмов является способность расти на обедненной питательной среде, а также высокая скорость окисления нефти и нефтепродуктов, что позволяет эффективно использовать его при биологической очистке почв, почвогрунтов и вод, загрязненных нефтепродуктами.

2) из грибов - Aspergillus,Penicillium, Streptomyces, Actinomucor;Fusarium, Trichoderma, Rhizopus,

Микроскопические грибы (микромицеты) являются одним из важнейших по своим функциям компонентов почвенной биоты. Из загрязненных почв выделяются грибы рода Penicillium. Второе место занимают представители рода Aspergillus. В загрязненной почве при высоких дозах становятся доминирующими виды Penicillium funiculosum, Aspergillus terreus, Penicillium janthinellum. Присутствие нефти в почве стимулирует рост Penicillium martensii, Penicillium cyclopium, Aspergillus glaucus, Penicillium biforme, Penicillium lanosum. (Марфенина О.Е, 2005)

3) из дрожжей-Candida, Torulopsis,Cryptococcus и др..

Биопрепараты

Микроорганизмы, способные усваивать углеводороды нефти, могут быть использованы для решения экологических проблем, поэтому при поиске микроорганизмов-деструкторов необходимо учитывать, что вносимая в почву микробная биомасса не должна быть чужеродной для почвенной микрофлоры. Еще одним важным условием является их непатогенность. Микроорганизмы-деструкторы должны обладать высокой жизнестойкостью, так как они могут подвергаться воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды, таким как колебания температуры, высокая и низкая влажность, изменение рН среды, нехватка питательных элементов.

Для ликвидации нефтяных загрязнений в почве разработан целый ряд биопрепаратов, содержащих в составе активный штамм-деструктор или сообщество микроорганизмов, обладающих катаболической активностью в отношении нефтяных углеводородов, и минеральные добавки.

Наиболее известными зарубежными биопрепаратами являются американские препараты “Микробар” и “Парабан” (США). В товарном виде они представляют собой порошкообразные вещества и хорошо растворимые в воде. По данным НИИ гигиены имени Эрисмана, они деструктируют углеводороды с длиной цепи С₁₂, однако в строго определенном диапазоне рН (6,5-7,5), солености, температуры (10-35^оС).

Российские ученые разработали такие препараты, как “Деворойл”, “Лестан”,“Нафтокс”, “Родотрин”, “Экойл”, “Псевдомин” и др..

В состав биопрепарата “Деворойл” (Институт микробиологии предприятие “Биотехинвест”) входит консорциум микроорганизмов (в том числе дрожжи рода Candida), растущих на углеводородах различных классов и их производных. Титр живых клеток составляет не менее 10⁸. Они устойчивых к повышенной солености (до 150 г/л NaCl), к резким колебаниям температуры (от –5 до +40°С), с активностью в широком диапазоне рН (от 4,5 до 9,5), а также добавок, активизирующих процесс биодеструкции нефти, при интенсивности загрязнения почвы нефтью более 5 %. Высокая эффективность применения «Деворойла», по данным разработчиков, определяется тем, что в состав препарата входят лиофильные и гидрофильные микроорганизмы: бактерии, окисляющие нефтяные алканы и ароматические соединения, в частности фенол, крезол и пирокатехин; дрожжи, характеризующиеся высокой нефтеокисляющей активностью и способные выделять в среду аминокислоты, витамины и поверхностно-активные вещества. Выгодным отличием этого препарата от ряда других является его способность работать и на границе контакта с углеводородами, и непосредственно в толще нефтяного слоя. Используемые другими представителями почвенного биоценоза продукты жизнедеятельности бактерий и сами клетки отмирающих бактерий легко усваиваются сапрофитной микрофлорой биоценоза .

Доза внесения препарата составляет 10 л на 1 м² загрязненной почвы. Нанесение суспензии осуществляют путем дождевания с использованием специальных агрегатов. Спустя 2-3 недели после обработки препаратом проводят минеральную подкормку загрязненной почвы раствором диаммофоса и аммиачной селитры .

Торфяной препарат “Псевдомин” был разработан на основе штамма Pseudomonasputida 91-96,обладающего способностью использовать низкомолекулярные алканы, что позволило его применять на почвах загрязненных нефтью и нефтепродуктами. “Псевдомина” почти полностью трансформирует нефтепродукт (94,5-99,8%).

Основу препарата “Олеоворин” составляет штамм микроорганизмов Acinetobacter oleovorum, являющихся аэробами, выделенными из природных биоценозов. Штамм непатогенен, нетоксичен. Имеющиеся материалы по исследованию окислительной активности препарата по отношению к углеводородам нефти свидетельствуют о его достаточно высокой эффективности. Степень очистки за 2-3 месяца составляет 75-80 % .

Бактериальный биопрепарат “Родотрин” содержит активный штамм-деструктор Rhodococcuserythropolis. Данный препарат прошел испытания в условиях Татарстана и Крайнего Севера. Через 3 месяца после обработки была достигнута высокая степень очистки почвы от нефти и нефтепродуктов. (Мочалина А.В., 2013)

Биопрепарат «Бациспецин» содержит в основе природный штамм Bacillus sp. 739, продуцирующий различные биологически активные вещества.( Силищев Н.Н.)

Биоремедиация нефтезагрязненных земель сиспользованием ила биологической очистки нефтесодержащих сточных вод

Проведены исследования показывающие возможность использования ила биологической очистки нефтесодержащих сточных вод для биоремедиации нефтезагрязненных земель.

Очистка сточных вод от примесей органического происхождения осуществляется микроорганизмами, состав которых устанавливается самопроизвольно и регламентируется составом загрязнителей. По данным экологических служб России накопления ила на предприятиях нефтехимпереработки, составляют 2/3 всех отходов этой отрасли, продолжая непрерывно увеличиваться. В связи с этим проблема обработки, удаления, ликвидации, вовлечения ила в дальнейший технологический процесс или использование в других отраслях народного хозяйства приобретает все большую актуальность.

В иле биологической очистки нефтесодержащих сточных вод имеются штаммы активных нефтеразрушающих микроорганизмов, которые в сочетании с высокими удобрительными свойствами ила и абиотическими факторами окружающей среды должны способствовать ускоренному разложению углеводородов нефти. (Трубникова Л.И.,2009) Ил биологической очистки сточных вод содержит активный комплекс нефтеразрушающих микроорганизмов. Обнаружены непатогенные и условно патогенные представители семейства энтеробактерий. Эти микроорганизмы относятся к почвенным микроорганизмам, которые необходимы для разрушения загрязнителей

Совместное присутствие ила и нефти в почве резко повысило активность некоторых ферментов микроорганизмов. В основе синтеза гумусовых компонентов почвы лежат окислительно-восстановительные процессы, в которых в качестве катализаторов участвуют ферменты, выделяемые микроорганизмами. (Григориади А.С., 2011) Среди них большую роль играет каталаза.

Внесение ила в почву резко усиливает активность каталазы в течение всего периода рекультивации. (Трубникова Л.И, 2009)

Применение ила, как рекультивирующего фактора, оказало благоприятное воздействие и на активность оксидоредуктазы – дегидрогеназы. При загрязнении почвы нефтью активность этого фермента снижалась. Катализируя реакции гидролитического распада высокомолекулярных органических соединений, гидролазы играют важную роль в обогащении почвы подвижными и доступными растениям и микроорганизмам питательными веществами. (Непомилуев, Козырев, 1970; Хабиров, 1993)

Активность уреазы связана прямой коррелятивной связью с содержанием органического углерода в почве и увеличением окислительно-восстановительного потенциала в сторону преобладания восстановительных процессов. Совместное присутствие ила и нефти в почве резко повысило активность уреазы, а затем стабилизировало на низком уровне ( Ерохина Н.И.)

Заключение

Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами это одна из сложных проблем экологии и охраны окружающей среды. В настоящее время успешно развиваются технологии биоремедиации нефтезагрязненных территорий. Решение проблемы достигается за счет стимуляции микробных ценозов путем внесения удобрений, микроорганизмов, которые способны наиболее эффективно утилизировать данный загрязнитель или путем внесения различных биопрепаратов. (Куликова И.Ю., 2008)

Единственным эффективным способом борьбы с последствиями разлива нефти и нефтепродуктов является комплекс работ, включающий механическое или физико-химическое удаление разлитых нефтепродуктов с последующей очисткой остающейся в почве нефти биологическими методами при помощи биодеструкции нефтеокисляющими микроорганизмами.

Список литературы

1. Куликова И. Ю. Астраханский государственный технический университет, Биодеградация нефтяных загрязнений. Оценка активности штамма - Экология и промышленность России, декабрь 2008 г;

2. Экологическая биотехнология в нефтегазодобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности/ Г. Г. Ягофарова – Уфа, 2010;

3. Кононова В.В., Самсонова А.С., Семочкина Н.Ф. (2007). Cурфактантобразующая микрофлора: свойства и практическое использование. Микробные биотехнологии: фундаментальные и прикладные аспекты. Сборник научных трудов ГНУ «Институт микробиологии НАН Беларуси»;

4. Логинова О.О., Данг Т.Т., Белоусова Е.В., Шевченко М.Ю., Грабович М.Ю. (2011). Перспективы использования штаммов В-3780, В-2838, В-5064 бактерий родаAcinetobacter для деградации почвенных нефтяных загрязнений. Проблемы региональной экологии;

5. Логинова О.О., Данг Т.Т., Белоусова Е.В., Шалимова С.С., Шевченко М.Ю., Грабович М.Ю. (2010). Биодеградация нефтепродуктов в почве штаммами микроорганизмов рода Acinetobacter. Организация и регуляция физиолого-биохимических процессов: межрегиональный сборник научных работ. — Воронеж, 2010 (Вып. 12), 129–136;

6. Логинова О.О., Данг Т.Т., Белоусова Е.В., Грабович М.Ю. (2011). Использование штаммов рода Acinetobacter для биоремедиации нефтезагрязненных почв на территории Воронежской области. Вестник ВГУ 2011;

7. Логинова О.О., Данг Т.Т., Пояркова Т.Н., Вязникова О. С., Белоусова Е.В., Шевченко М.Ю., Грабович М.Ю. (2011)

8. Toren A., Navon-Venezia S., Ron E.Z., Rosenberg E. (2001). Emulsifying activities of purified Alasan proteins from Acinetobacter radioresistens KA53. Appl. Environ. Microbiol.67(3), 1102–1106;

9. Рахимова Э.Р., Осипова А.Л., Зарипова С.К. (2009). Очистка почвы от нефтяного загрязнения с использованием денитрофицирующих углеводородокисляющих микроорганизмов. Прикладная биохимия и микробиология ;

10. N.A. Kireeva, M.D. Bakaeva, G.F. Raphikova SPECIES VARIETY OF SOIL MICROMYCETES OF OIL PRODUCTION AND OIL PROCESSING REGION;

11. Марфенина О.Е. Антропогенная экология почвенных грибов. М.: Медицина для всех, 2005. 195 с;

12. Реабилитация земель загрязненных нефтью и нефтепродуктами при помощи микробиологических препаратов Мочалина А.В Москва 2013 год. Автореферат

13. Кобызева Н.В., Дубинина О.Н., Логинов О.Н., Четвериков С.П., Бойко Т.Ф., Черняева Н.Ю., Хуснаризанова Р.Ф., Силищев Н.Н. Биопрепарат-нефтедеструктор «Ленойл» //Токсикологический вестник.-2008.-№ 3.-С. 43;

14. Кобызева Н.В., Гатауллин А.Г., Силищев Н.Н., Логинов О.Н. Иммобилизация биопрепарата «Ленойл» на различных носителях //Тез. докл. Международной научн.-техн. конф. «Китайско-Российское научно-техническое сотрудничество. Наука-образование-инновации» (15-23.06.2008 г., г.Харбин). КНР. Харбин-Санья, 2008.-С. 46;

15. Коршунова Т.Ю., Силищев Н.Н., Галимзянова Н.Ф., Бойко Т.Ф., Логинов О.Н. Влияние биоудобрения Азолен на урожайность и устойчивость картофеля к фитопатогенам //Агрохимия.-2008.-№ 9.-С. 50-54;

16. Силищев Николай Николаевич микробиологические технологии в процессах ремедиации природных и техногенных объектов. Автореферат;

17. Ерохина Наталия Ильясовна экологическая оценка ила сточных вод и возможность его использования в биоремедиации нефтезагрязненных почв. Автореферат

18. Трубникова Л.И., Ерохина Н. И., Шарафиева Г. А. Исследование состава активного ила для его утилизации // Мавлютовские чтения: Материалы Всероссийской молодежной научной конференции. Уфа. 2009. Т.5. С.106-108.

19. Киреева Н. А., Григориади А. С., Ерохина Н. И., Гареева А. Р., Водопьянов В. В. Изучение влияния рекультивации с помощью активного ила на состояние нефтезагрязненной почвы // Актуальные проблемы изучения биоты Южного Урала и сопредельных территорий. Матер. Всеросс. научн.-практ. конф. Орск. 2010. С. 27 – 30.

20. Григориади А. С., Ерохина Н. И., Киреева Н. А. Использование отходов предприятий для восстановления нарушенных почвенных экосистем // Наука, образование, производство в решении экологических проблем (Экология – 2011). Сб. научн. статей Междун. научн.-техн. конф. Уфа, 2011. Том II. С. 37 – 42.

24

Код для цитирования: Скопировать