Особенности биологической очистки загрязненной воды

Камбарбекова А. А., Оразбаева Р.Р.

Евразийский национальный университет им.Л.Н.Гумилева

Общеизвестно, что наиболее широко распространенными загрязнителями сточных вод являются нефтепродукты - неидентифицированная группа углеводородов нефти, мазута, керосина, масел и их примесей, которые вследствие их высокой токсичности, принадлежат, по данным Юнеско, к числу десяти наиболее опасных загрязнителей окружающей среды. В настоящее время в Республике Казахстан усиленно разрабатывается нефтегазовая отрасль, поэтому защита окружающей среды от нефтесодержащих сточных вод - одна из главных задач. Мероприятия, направленные на очистку воды от нефти, помогут сберечь определенные количества нефти и сохранить чистым воздушный и водный бассейны [1].

В этой связи целью настоящей работы выбрано изучение влияния биоремидиационных свойств растений - гидробионтов и микроорганизмов на очистку нефтяного загрязнения на примере сточных вод Атырауского нефтяного месторождения. Основной задачей было изучение действия биоремидиантов и микроорганизмов на физико-химические показатели сточных вод.

Химический состав воды определялся по общепринятым методикам [2]. Фосфаты определены фотометрическим методом; а ионы аммиака и аммония фотометрическим методом с применением с реактивом Несслера [3,6 ].

Содержание нефтепродуктов определялось фотоколометрически, гравиметрически; нефть – методом экстракции хлороформом. Для определения водорослей и простейших применены микроскопы «Jena» (Германия), Leica DMLS.

Числа микроорганизмов определены по общепринятой методике с трех, пяти кратной повторности. Подкисленные нефтью микроорганизмы определяли на среде Ворошилов – Дианов [ 4].

В качестве растений-фитомелиоранттов взяти следующие виды: погруженный роголистник (Ceratophyllum demersum L.) и кудрявый рдест (Potamegeton crispus)

Рдест курчавый образует ползучее корневище, от которого отходят длинные вертикальные побеги, достигающие поверхности воды и стелющиеся по ней. Плети могут достигать значительной длины, поэтому для содержания рдеста больше всего подходит высокий аквариум (высотой более 50 см). Растение довольно требовательно к условиям содержания, этим и объясняется то, что оно выбрано в качестве биоремидианта.

Роголист, или роголистник погруженный - многолетнее длинностебельное растение с игольчатыми листьями плавает на поверхности воды, поскольку у него нет корней. Если вода становится прохладной, растение погружается в более глубокие слои, рост его замедляется. В дикой природе крошечные листья роголиста являются отличным убежищем для микроскопических обитателей водного мира. [ 5].

Отбор проб сточных и поверхностных вод производился в соответствии с ГОСТ Р 51592-2000. На содержание нефтепродуктов пробы отбирались с глубины 10 см в специальную стеклянную тару объемом 100 мл, консервация проб производилась гексаном. Пробы на содержание взвешенных веществ также отбирались с глубины 10 см, объем пробы составлял 1000 мл. [ 4].

Пробы воды, отобранные в ходе экспедиции, анализировались также и на содержание взвешенных веществ. Известно, что предельно допустимая концентрация взвешенных веществ в водных объектах зависит от фоновых значений.

Согласно "Общим требованиям к составу и свойствам воды водных объектов у пунктов хозяйственно - питьевого и культурно - бытового водопользования", содержание взвешенных веществ не должно увеличиваться более чем на 0,75 мг/л от фоновых концентраций. Поскольку фоновые данные государственного мониторинга отсутствуют, то за фон мы принимали концентрацию взвешенных веществ в близлежащих реках в створе выше по течению территории нефтепромыслов. [ 7].

Несмотря на реализацию целой кампаний природоохранных мероприятий на нефтедобывающих предприятиях и некоторые положительные сдвиги, уровень загрязнения окружающей среды нефтью остается очень высоким. Содержание нефтепродуктов, взвешенных веществ и других загрязнителей в сточных водах, поступающих с территории нефтепромыслов Атырауского нефтяного месторождения в водные объекты, в десятки, а иногда и сотни раз превышает предельно допустимые концентрации (далее ПДК). Причем среднегодовые концентрации нефтепродуктов остаются на уровне экстремально высокого загрязнения. Нефтепромыслы Атырауского нефтяного месторождения действуют уже несколько десятков и представляют собой огромные поля с сотнями нефтекачалок, на которых регулярно происходят утечки нефти. Нефть вместе с дождевыми и талыми водами стекает по рельефу в низменные участки и проходит через примитивные очистные сооружения - нефтеловушки, расположенные прямо на существующих водотоках. Сточные воды с этих сооружений попадают в реки.

Известно, что фиторемидиация сточной воды загрязненной нефтешламмами обусловлено непосредственным действием живых микроорганизмов хорошо размножающейся возле прикорневой зоны. [ 8].

Найденные физические параметры такие как: запах при 20⁰С, общая жесткость, цветность, мутность, рН и сухой остаток, а также содержание некоторых вредных ионов тяжелых и легких металлов приведены в таблице. Содержание сульфат - и хлор - анионов относим к классу вредных, так как именно эти ионы при связывании с гидрокарбонат-ионом и поливалентными катионами (например, Al⁺³) образуют соли, определяющие степень засоленности почв, а ионы кальция оказывают положительное влияние на флору. Их содержание влияет на рост, физиологический и биохимический состав растений, а именно, чем выше содержание ионов кальция, тем благоприятнее развитие флоры.

В данной работе получены количественные данные о содержании ионов, свидетельствующие о том, что ионы Cl^– и SO₄ – оказывают пагубное влияние, особенно, в зависимости от их концентрации.

Полученные экспериментальные данные можно объяснить тем, что именно эти пробы отбирались на территории, которая находится в радиусе наибольшей аккумуляции нефти.

По данным указанным в таблице показан нефтедеструктивный эффект растений и микроорганизмов-биоремидиантов. После обработки уровень содержания нефтепродуктов с 6,9 мг/ дм³ снизился до менее 0,01 мг/ дм³.

Также заметно снизилось содержание и других элементов таких как хлориды, гидрокарбонаты, кальций, магний, нитриты, нитраты, сульфаты и железо. Это уменьшение можно объяснить использованием растениями этих биогенных элементов в качестве питательного субстрата. Изменения физико-химических параметров воды являются незначительными и объясняются естественными факторами, происходящими в результате жизнедеятельности гидробионтов (растении и микроорганизмов).

Результаты наших исследований позволяют заключить, что применение метода фиторемедиации – снижения нефтяного загрязнения сточной воды при помощи нефтетолерантных гидробионтных растений, во многом основывается на стимуляции естественного гидробионтного сообщества нефтеокисляющих микроорганизмов. Растение само по себе не способно усваивать углеводороды нефти и тем более их разлагать. Оно лишь снабжает обитающих в ризосфере микроорганизмов питательными веществами – продуктами фотосинтеза, стимулируя их деятельность. Можно без преувеличения утверждать, что без гидробионтных микроорганизмов биоремидиация была бы невозможна. А сообщество гидробионтных микроорганизмов, разлагающих нефть, надо правильно структурировать, стимулировать его развитие в нужном направлении.

Таким образом, нами показан ощутимый эффект влияния микроорганизмов и растений - ремидиантов на деструкцию модельных сточных вод загрязненную нефтью и нефтепродуктами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Водные ресурсы Казахстана в новом тысячелетии. Обзор. – Алматы. 2004, Публикации ПРООН, с.7-10.

2. Агенство экологической информации «Greenwoman».

E-mail: root@greenwoman.almaty.kz

3. Санитарно-микробиологический анализ питьевой воды: методические указания. - М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2001. - 42 с.

4. Мезеневой Е.А. Технологический контроль процессов подготовки питьевой воды/ Под ред. - Вологда: ВоПИ, 1997. - 63 с.

5. Под ред. А.П. Цыганкова. Химия окружающей среды. - Пер. с англ./ - М.: Химия, 1982.-672 с.

6. Санитарные правила и нормы: СанПиН 4630-88. Охрана поверхностных вод от загрязнения. - Введ. 01.01.89. - М.: Мин-во здравоохранения

7. Под ред. А.Д. Семенова. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши/ Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - С. 35-44.

8. Возная Н.Ф. Химия воды и микробиология: Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. школа, 1979. - 340 с.