В настоящее время среди различных техногенных нарушений природы одним из наиболее серьезных и трудно устраняемых является нефтезагрязнение. Нефть и ее компоненты (ароматические, нафтеновые и парафиновые углеводороды) являются одними из самых опасных загрязнителей, попадающих в почву в процессах добычи, транспортировки, переработки и хранения. Хронические разливы нефти приводят к быстрой и полной деградации ландшафтов (Израэль, Ровинский 1986; Amadi et al., 1993).
Для ускорения процесса самоочищения почв от нефти используются все природные резервы экосистемы, в том числе и биологические. Микробиологические методы очистки почв способны дополнять различные технологии, а в определенных ситуациях не имеют аналогов (Walker, 1985; Пиковский, 1993; Н.А. Киреева и др., 2001).
В настоящее время интенсивно разрабатываются и применяются методы микробиологической очистки природных сред от нефтяного загрязнения, основанные на использовании чистых или смешанных культур углеводородокисляющих микроорганизмов в сочетании с различными веществами, стимулирующими их активность. Эффективность этих методов может быть значительно повышена путем изменения соответствующих физико-химических условий среды и внесением ассоциации специально подобранных штаммов микроорганизмов, обладающих выраженными углеводородокисляющими свойствами. (Славина, Середина, 1992; Сидоров и др., 1997). Одним из важных условий микробиологической очистки нефтезагрязнений является способность различных групп микроорганизмов (бактерий, актиномицетов, дрожжевых грибов и миксомицетов) совместно «бороться» с загрязнением, а также обладать высокой иннокулятивной жизнеспособностью (Звягинцев и др., 2001).
Так как углеводородокисляющие микроорганизмы являются постоянными компонентами почвенных биоценозов, появилось стремление использовать их катаболическую активность для восстановления загрязненных нефтью почв. Ускорить очистку почв от нефтяных загрязнений с помощью микроорганизмов возможно в основном двумя способами:
– активизируя метаболическую активность естественной микрофлоры почв путем изменения соответствующих физико-химических условий среды;
– внесением специально выделенных из естественной микрофлоры активных нефтеокисляющих микроорганизмов в загрязненную почву.
«Национальный центр Биотехнологии РК» КН МОН РК создал «технологию рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами земель, с помощи выделенных из аборигенной микрофлоры культур микроорганизмов-деструкторов», прошедшей государственную экологическую экспертизу. По количеству и токсичности данная деятельность относится к IV категории опасности.
Технология рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами почвы с помощью выделенных из аборигенной микрофлоры культуры микроорганизмов-деструкторов применяется при рекультивации замазученных территорий с 2006 г. Работы по микробиологической очистке почвы проводились на загрязненных территориях месторождения «Жанаталап» (Атырауская область), месторождения «Косчагыл» (Атырауская область), биоремедиационная площадка ТОО «Эко-техникс» (г. Кульсары, Атырауская область), на месторождениях «Узень», «Жетибай», «Каламкас» (Мангистауская область) Работы осуществлялись под контролем комитетов по охране природы этих регионов.
С помощью агротехнических приемов можно ускорить процесс самоочищения загрязненных нефтью почв путем создания оптимальных условий для проявления потенциальной катоболитической активности углеводородокисляющих микроорганизмов, входящих в состав естественного микробиоценоза.
Рыхление загрязненных почв увеличивает диффузию кислорода, снижает концентрацию углеводородов в почве, обеспечивает разрыв поверхностных пор, насыщенных нефтью, но в то же время способствует равномерному распределению компонентов нефти и нефтепродуктов в почве и увеличению активной поверхности взаимодействия. При этом создается оптимальный водный, газовоздушный и тепловой режим растет численность микроорганизмов, их активность, усиливается активность почвенных ферментов, увеличивается энергия биохимических процессов. Оптимальная температура почвы для внесения препарата 20–38 °С.
В марте 2011 года в филиале «Экологическая биотехнология» «НЦБ РК» КН МОН РК поставлен модельный эксперимент по очистке нефтезагрязненных почв. Почва с месторождения «Косчагыл».
Для проведения эксперимента использовали 30 пластмассовых латков размером 15×13 см и высотой 10 см. Схема модельного эксперимента:
|
М1 |
М2 |
М3 |
М4 |
М5 |
М6 |
М7 |
М8 |
М9 |
М10 |
|
М1 |
М2 |
М3 |
М4 |
М5 |
М6 |
М7 |
М8 |
М9 |
М10 |
|
М1 |
М2 |
М3 |
М4 |
М5 |
М6 |
М7 |
М8 |
М9 |
М10 |
М1 – контроль;
М2 – контроль + увлаж.;
М3 – Рыхл. + увлаж.;
М4 – Рыхл. + увлаж. + Мин.Удоб. + Орг. Удоб.;
М5 – Рыхл. + увлаж. + известь;
М6 – Рыхл. + увлаж. + Биопрепарат «Бакойл»;
М7 – Рыхл. + увлаж. + Биопрепарат «Бакойл» + Мин.Удоб.;
М8 – Рыхл. + увлаж. + Биопрепарат «Бакойл» + Орг.Удоб.;
М9 – Рыхл. + увлаж. + Биопрепарат «Бакойл» + Мин.Удоб. + Орг.Удоб.;
М10 – Рыхл. + увлаж. + Биопрепарат «Бакойл» + Мин.Удоб. + Орг.Удоб. + Известь (комплексный).
Проведен химический анализ гравиметрическим методом для определения исходного содержания нефти в почве. Содержания нефти в почве составило 147 000 мг/кг.
Биопрепарат «Бакойл» введен в почву модельного эксперимента (на участках с биопрепаратом) один раз, согласно иструкции биопрепарата, препарат наносится путем распыления на загрязненную поверхность. Агротехнические мероприятия (рыхление, увлажнение) проводилось 2 раза в неделю.
Через 30 дней после внесения консорциумов микроорганизмов отобраны образцы почв с лотков.
Проведен химический анализ образцов, гравиметрическим методом, определено содержание нефти в почве после введения биопрепарата. Результаты в таблице.
|
Название пробы |
Исходное содержание нефти, мг/кг |
Содержание нефти через месяц после внесения биопрепарата, мг/кг |
Деструкция нефти, % |
|
М 1 |
147 000 |
143 600 |
2,31 |
|
М2 |
147 000 |
142 000 |
3,40 |
|
М3 |
147 000 |
141 000 |
4,08 |
|
М4 |
147 000 |
128 000 |
12,92 |
|
М5 |
147 000 |
127 300 |
13,40 |
|
М6 |
147 000 |
94 000 |
36,05 |
|
М7 |
147 000 |
83 000 |
43,53 |
|
М8 |
147 000 |
80 000 |
45,57 |
|
М9 |
147 000 |
78 600 |
46,53 |
|
М10 |
147 000 |
70 000 |
52,38 |
Выводы
По результатам исследования наиболее эфективным для очистки нефтезагрязненных почв показал 10 вариант опыта (Рыхл. + увлаж. + Биопрепарат «Бакойл» + Мин.Удоб. + Орг.Удоб. + Известь), деструкция нефти-52,38 %.
Микроорганизмы, входящие в состав биопрепарата «Бакойл» адаптированы к природно-климатическим условиям западного Казахстана и к средам с высокой соленостью, безопасны для почвенного микробиоценоза, так выделены из нефтезагрязненных почв Атырауской области. Микроорганизмы, входящие в состав биопрепарата используют нефть и нефтепродукты в качестве единственного источника питания.
Биопрепарат «Бакойл» подходит для очистки нефтезагрязненой поверхности почвы, процесс деструкции протекает в период от нескольких недель до нескольких месяцев в зависимости от степени загрязнения объекта, химического состава загрязнителя , климатических и физико-химических параметров среды.
Работа представлена на Международную научную конференцию «Актуальные вопросы науки и образования», Россия (Москва), 20-23 мая 2012 г. Поступила в редакцию 29.03.2012.