IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Аннотация

Проблема охраны окружающей природной среды приобретает особую остроту в связи с загрязнением водоемов и почв в результате освоения в широких масштабах нефтегазовых ресурсов. Нефтяная отрасль по глубине и многообразию негативных воздействий на окружающую среду превосходит все другие отрасли, так как её развитие приводит к увеличению антропогенной нагрузки на экосистему, загрязнению биосферы и ухудшению здоровья населения.

Антропогенная деградация почв в районах добычи, транспортировки и переработки нефти часто связана с загрязнением нефтью и нефтепродуктами, относящимися к приоритетным загрязнителям биосферы.

Из многочисленных методов, которые позволяют уменьшить концентрацию нефти в окружающей среде, наиболее перспективными считаются биологические методы, основанные на естественных процессах разложения нефти в природе, участие в которых принимают углеводородокисляющие микроорганизмы: бактерии, микроскопические грибы и дрожжи.

Введение

Предприятия нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности являются одним из основных источников загрязнения окружающей среды. Нефть и нефтепродукты, попавшие в окружающую среду в результате аварийных ситуаций при добыче, транспортировке, хранении и переработке, являются причиной многочисленных экологических проблем. Неблагоприятное воздействие нефтешламов на окружающую природную среду и невозобновляемость углеводородного сырья делают вопрос переработки отходов весьма актуальным.

Существуют различные способы переработки и утилизации нефтяных загрязнений с помощью механических, физико-химических, химических и биологических методов. При выборе способа утилизации приоритет в основном отдается способам, направленным на извлечение из нефтешламов углеводородного сырья. Однако не решена проблема доочистки образовавшихся в результате переработки твердых отходов и водной фазы.

Почвы, несмотря на техногенные воздействия, способны поддерживать гомеостаз за счет регуляторных механизмов, основанных на микробном пуле и пуле ферментов, контролирующих синтетико-деструктивные биохимические процессы в почве. Ферменты участвуют в процессах «самоочищения» почв от экзогенных веществ, трансформируя, нейтрализуя, разрушая не свойственные почвам вещества, которые могут быть токсичными изначально или в результате их накопления выше определенных пределов. Гидролитические и окислительно-восстановительные ферментные системы включают в биогеохимические циклы азот, фосфор, углерод, серу. Тем самым пул ферментов непосредственно участвует в осуществлении почвой ряда экологических функций: трофической, санитарно-восстановительной и др. Ферменты системы микроорганизмы - почва играют важную роль в сохранении биохимического равновесия в почве при ее различных загрязнениях. Благодаря ферментному пулу метаболизм почвы может сохраняться стабильным, даже если условия окружающей среды неблагоприятны для жизнедеятельности микроорганизмов.

Из многочисленных методов, которые позволяют уменьшить концентрацию нефти в окружающей среде, наиболее перспективными считаются биологические методы, основанные на естественных процессах разложения нефти в природе, участие в которых принимают углеводородокисляющие микроорганизмы: бактерии, микроскопические грибы и дрожжи.

Таким образом, огромную роль в решении проблемы охраны окружающей среды играют микроорганизмы - деструкторы различных соединений естественного и антропогенного характера и созданные на их основе биотехнологии.

Наиболее простым способом очистки загрязненной нефтепродуктами почвы является активизация способности ее автохтонной микробиоты к деструкции углеводородов и восстановлению основных свойств.

Ключевые слова: углеводороды, углеводородокисляющие микроорганизмы, биопрепарат, биодеструкция, штамм, почва, микроорганизмы, нефтепродукты, нефтезагрязнения, биомасса.

Объектами исследования служили нефтеокисляющие микроорганизмы, выделенные из нефтезагрязненных почв расположенных в непосредственной близости от хранилищ углеводородного сырья Алматинской области.

В исследованиях использовался нефтешлам, отобранный из шламонакопителя расположенного в непосредственной близости от хранилищ углеводородного сырья Алматинской области с содержанием нефти и нефтепродуктов 10,5 % масс. При проведении экспериментов применяли современные микробиологические и биохимические методы исследований.

Количественный анализ нефти и нефтепродуктов проводили методами ИК-спектрофотометрии.

Результаты исследований и их обсуждение

В природе углеводородокисляющая микрофлора в основном представлена следующими родами: бактерий Rhodococcus, Corynebacterium, Nocardia, Arthrobacter, Acinetobacter, Micrococcus, Pseudomonas; дрожжей Candida,Trichosporon; грибов Penicilinum, Aspergillus. Микроорганизмы, окисляющие углеводороды, широко распространены в почве, воде и на дне морей. Одним из важнейших условий использования микроорганизмами нефти является присутствие воды.

В настоящее время все большее применение находят биологические методы очистки почвы от нефтяных загрязнений, основанные на применении активных микробных штаммов, проявляющих способность использовать в качестве источника углерода и энергии углеводороды нефти и нефтепродуктов.

Изучение биодеструкции нефти и нефтепродуктов (гексадекана, дизельного топлива, мазута) проводили в полной минеральной среде. В качестве единственного источника углерода и энергии добавляли нефть и нефтепродукты в количестве 1-5 % массы. Биодеструкцию нефти и нефтепродуктов осуществляли при помощи консорциума непатогенных нефтеокисляющих микроорганизмов: Rhodococcuserythropolis;BacillussubtilisFusariumsp. Эксперимент проводили в конических колбах (объем 250 мл) на термостатированной качалке, при температуре 30ºС в течение трех суток. О биодеструкции нефти и нефтепродуктов судили по их остаточному количеству.

Подобранный консорциум способен разлагать не только легкие фракции нефти, такие как гексадекан, но и дизельное топливо и более тяжелые фракции нефти, например мазут, т.е. деструктировать широкий спектр углеводородов. Причем консорциум не теряет свою окислительную активность при содержании гексадекана, дизельного топлива, нефти и мазута при 5% масс. Максимальная биодеструкция наблюдается при содержании исследуемых нефтепродуктов в количестве 1% масс. и составляет через 48 суток для гексадекана- 90%, дизельного топлива- 85%, нефти- 82%, мазута- 52% (рисунок 1).

Рисунок 1 – Степень биодеструкции нефти и нефтепродуктов в полной минеральной среде

Из проведенных исследований следует, что степень биодеструкции нефти и нефтепродуктов подобранным консорциумом была на 10-15% выше по сравнению с монокультурой Rhodococcus erythropolis.

Выводы

1.Проведен сравнительный анализ существующих методов, технологий и средств очистки нефтешламов, в результате которого выявлена необходимость переработки нефтешлама с последующей доочисткой биологическим методом.

2.Подобран консорциум непатогенных нефтеокисляющих микроорганизмов: Rhodococcus erythropolis ВКМ AC-1339 Д, Bacillus subtilis ВКМ 1742 Д, Fusarium species №56, взятых в соотношении 1:1:1. Установлено, что степень биодеструкции нефти и нефтепродуктов подобранным консорциумом на 10-15% выше по сравнению с монокультурой Rhodococcus erythropolisAC-1339 Д.

Литература

1. Аушева, Х.А. Разработка технологии рекультивации нефтезагрязнённых объектов с использованием комплекса микробиологических препаратов: дис. .канд. техн. наук: 03.00.23 / Х.А. Аушева. — М., 2007. — 164 с.

2. Колесникова Л.С Альготестирование в технологии биологической очистки нефтесодержащих отходов / Л.С. Колесникова, М.В. Головцов, В.Б. Барахнина // материалы 58-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Уфа, 2007. – С. 68.

3. Габбасова И.М., Хазиева Ф.Х. Оценка состояния почв с давними сроками загрязнения сырой нефтью посде биологической рекультивации. почвоведение, 2002. - № 10 – С 1259 -1273.

4. Киреева Н.А. Почвенные организмы как индикаторы загрязнения нефтью.Тез.док. Чехословцкой-Советской конференции. 7-11 авг., 1989. –С 18-19.

5. Трофимов С.Я., Амосова Я.М. и др. влияние нефти на почвенный покров и проблема создания нормативной ьазы по влиянию нефтезагрязнения на почвы. Почвоведение 2000 №2. С.30-36.

6.Коронелли Т.В. Физиоогия, биохимия и экология углеводородокисляющих микроорганизмов Тезисы докл. Всес.совещ.. Уфа, 1985. – С.58-61.

7. Белоусова Н.И. Деструкция нефтепродуктов различной степени конденсации микроорганизмами при пониженных температурах / Н.И. Белоусова, А.Н. // Прикладная биохимия и микробиология. 2004. - Т. 40.-№3.-С. 312-316.

8. Беккинина.А.Г. Разработка технологии рекультивации нефтезагрязненных объектов с использованием комплекса микробиологических препаратов: дис. .канд. биол наук: 03.00.23 / А.Г. Биккинина. — Уфа, 2007. — 113 с.

Код для цитирования: Скопировать