Мусаев Е.К., Мусаева Ж.К., Койбакова С.Е.

Каспийский государственный университет технологий и инжиниринга имени Ш.Есенова, Казахстан

КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К БИОРЕМЕДИАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ ЖЕТЫБАЯ

Нефтяная промышленность по опасности воздействия на окружающую среду занимает третье место из 130 отраслей современного производства [1]. Из-за несовершенства технологии добычи углеводородного сырья и других причин в настоящее время нагрузка на наземные экосистемы достигает огромных масштабов.

В зависимости от интенсивности и продолжительности загрязнения почв и грунтов нефтью предусматривают техническую, химическую и биологическую рекультивацию. Сегодня в силу своей перспективности и экологической безопасности технологии большое предпочтение отдается микробиологическим методам восстановления нефтезагрязненных почв [2].

Стратегия рекультивационных мероприятий, предложенная Д.Г. Звягинцевым [3] включает в себя проведение последовательно идущих друг за другом этапов: подготовительного, микробиологического, восстановительного и фитомелиоративного. И во многих работах на этапе микробиологической очистки рассматривается применение микроорганизмов-нефтедеструкторов, или стимулируя деятельность аборигенной микрофлоры.

Целью данного исследования явилось изучение комплексного применения рекультивационных подходов. Эффективность данного способа объясняется тройным действием всех используемых дополнительных источников стимулирования нефтедеструктивной активности аборигенной микрофлоры, поскольку:

- применение активных штаммов микроорганизмов – нефтедеструкторов, выделенных из загрязненных нефтью и нефтепродуктами объектов их распространения, приводит к значительному снижению уровня загрязнения;

- в условиях аридного климата необходимо использование дополнительного питания для активной жизнедеятельности нефтеокисляющей микрофлоры в виде минеральных элементов азота, фосфора и калия;

- высокопористая поверхность природных минералов, обладающих способностью адсорбировать в себя нефтяные углеводороды, а также являющимися хорошим носителем для развития на них микроорганизмов, позволяет с высокой эффективностью очищать нефтезагрязненные объекты.

В лабораторных условиях был поставлен эксперимент по очистке от свежего нефтяного загрязнения почвы, отобранной на месторождении Жетыбай, со степенью загрязнения равной 5% в течение 60 суток. Степень и качество использования микробиологического способа очистки почвы от нефти судили по:

· численности микроорганизмов, в том числе углеводородокисляющих;

· качественным и количественным изменениям нефтяных углеводородов в почве;

· изменению показателей агрохимических свойств почвы.

Методы определения численности микроорганизмов и агрохимических свойств почв были общепринятыми, количество нефти в почве определяли гравиметрически [4-6].

Численность микроорганизмов (общая и углеводородокисляющих микроорганизмов) подвергается количественным изменениям на протяжении всего периода эксперимента.

Применение дополнительных источников питания благотворно воздействует на жизнедеятельность микрофлоры загрязненного объекта. Так, внесение цеолита и аммофоса на первых этапах наблюдения (в течении первого месяца) незначительно увеличила биологическую активность аборигенной микрофлоры. Об этом свидетельствуют данные по численности микроорганизмов за 30 суток наблюдения – ОМЧ составила 9,4*10⁵ кл/г почвы, а численность УОМ - 7,8*10⁴ кл/г почвы. Однако, к концу эксперимента их численность увеличилась на 1 порядок по сравнению с контрольным вариантом и составила нижеследующих значений: ОМЧ - 6,1*10⁶ кл/г почвы, УОМ - 4,8*10⁵ кл/г почвы.

Совместное использование дополнительного применения в почве азотно-фосфорных удобрений, природного минерала и инокуляция активной нефтеокисляющей микрофлоры дает увеличение численности микроорганизмов до 9*10⁷ кл/г почвы к концу опыта, а численность углеводородокисляющих микроорганизмов возрастает на данный период до 5*10⁶ кл/г почвы. Возможно, это связано с тем описываемым выше тройным действием всех трех дополнительных мер: консорциума, цеолита и аммофоса.

Итак, при внесении дополнительного питания и сорбирующего материала к концу эксперимента наблюдается благоприятное воздействие на внесенные нами активные штаммы бактерий, так как происходит увеличение численности микроорганизмов по сравнению с контролем на 2 порядка (к концу эксперимента ОМЧ составила 8,2*10⁵ кл/г почвы, а численность УОМ 6,1*10⁴ кл/г почвы). Отсюда следует, что внесение аммофоса, цеолита и микроорганизмов в комплексе стимулирует рост микроорганизмов, особенно УОМ.

Количественные изменения нефти в почве, определяемые в течение всего эксперимента с помощью гравиметрического способа, показали разные результаты по деструкции нефтяного углеводорода в почвенных образцах. Так, средняя степень окисления нефти в контрольном образце почвы составила 0,6 % за наблюдаемые 10 суток эксперимента. По праву такое изменение говорит о сильной истощенности и негативном воздействии нефтяных углеводородов на экосистему в целом.

Поэтому, для интенсификации процессов деструкции нефтяных углеводородов в почве нами были применены два способа: стимуляция аборигенной микрофлоры дополнительными источниками питания в виде аммофоса и цеолита, и комплексный подход, включающий в себя внесение цеолита, аммофоса и нового бактериального нефтедеструктивного консорциума. Так, по результатам гравиметрического метода определения нефти в почве наиболее результативный эффект наблюдался в втором варианте (степень деструкции 63 %). Здесь каждые десять суток деструкция сопровождалась снижением нефти почти на 10,4 % против 8,2 % (в среднем) в варианте с дополнительными элементами питания (азотно-фосфорное питание и природный сорбент).

Таким образом, комплексный метод биоремедиации нефтезагрязненных почв является наиболее эффективным. Основным преимуществом этого метода выдвигается скорость деструкции нефтяных углеводородов в почве, улучшение агрофизических и агрохимических свойств почв, а также значительное увеличение численности микроорганизмов по сравнению с незагрязненными почвами.

Литература:

1. Панов Г.Е., Петряшин Л.Ф. Охрана окружающей среды на предприятиях нефтяной и газовой промышленности. – Москва: Недра, 1986. - 132 с.

2. Кураков А.В., Ильинский В.В., Котелевцев С.В., Садчиков А.П. Биоиндикация и реабилитация экосистем при нефтяных загрязнениях / под ред. Садчикова А.П., Котелевцев С.В.– Москва: Изд-во «Графикон», 2006 – 336 с.

3. Микроорганизмы и охрана почв / под ред. Д.Г. Звягинцева. – М.: МГУ, 1989. – 146 с.

4. Агрохимия. Под ред Б.А. Ягодина. – 2-е изд-е, перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1989. – 639 с.

5. Практикум по микробиологии / Под ред. Н.С. Егорова. – Москва: МГУ, 1976. – 308 с.

6. Казицына Л.А., Куплетская Н.Б. Применение УФ-, ИК- и ЯМР- спектроскопии в органической химии. – М. «Высшая школа», 1971. – С. 262