Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Есенаманова М.С. 1 Есенаманова Ж.С. 1 Абуова А.Е. 1 Рыскалиева Д.К. 1 Бектемиров Д.С. 2 Рысжан А.Е. 1

---

1 Атырауский государственный университет имени Х.Досмухамедова

2 Российский университет дружбы народов (РУДН)

Эта статья направлена на изучение практических исследований нефтезагрязненных почв микробиологическим методом очистки с использованием биопрепаратов «Бакойл-KZ» и «Мико-ойл», и проведено сравнение с контрольным участком. Например, нами исследованы степень очистки нефтезагрязненных почв в трех вариантах: на контрольных участках и на опытных участках с применением двух биопрепаратов - «Бакойл-KZ» и «Мико-ойл», которые высоко адаптированы к экстремальным условиям резко континентального климата, способны сохранять активность при высоких температурах, низком уровне почвенной влагоемкости и солености почв выше 4% и при разной кислотности (рН 5-9), безопасны для почвенного микробиоценоза, так как выделены из нефтезагрязненных почв исследуемого региона. Использование биопрепаратов для нефтезагрязненных почв приводит к снижению содержания нефти от изначального содержания: на участке с биопрепаратом «Мико-ойл» на 123 509,5 мг/кг, или 99,2%, с биопрепаратом «Бакойл KZ» на 90 461,7 мг/кг, или 72,7%.

Статья в формате PDF

172 KB

нефтезагрязненная почва

биопрепарат

микроорганизмы

содержание нефти

континентальный климат

1. Бисекенов Т. Модельный эксперимент по очистке почв биопрепаратом на основе углеводородокисляющих микроорганизмов // Вестник АГУ имени Х. Досмухамедова. – 2010. –№ 4 (19). – 6 с.

2. Назарько М.Д. Перспективы использования микроорганизмов для биодеградации нефтяных загрязнений почв / Щербаков В.Г., Александрова А.В. // Известия вузов. Пищевая технология. – 2004. – № 4. - 640 с.

3. Нурмуханов Н. Модельный эксперимент по очистке почв биопрепаратом на основе углеводородоокисляющих микроорганизмов // Вестник Калмыцкого государственного университета. - 2010. – Декабрь. - 7 с.

4. Проект «Оценка воздействия на окружающую среду» к рабочему проекту «По переработке промышленных отходов (бурового шлама, замазученного грунта и нефтешлама) физико-химическими и биологическими методами на территории месторождений Атырауской области на 2016-2019 года».- Кызылорда, 2015. - URL: http://atyrau.gov.kz/index.php/ru/ (дата обращения: 15.02.2015).

5. Проект «Очистка методом усиления естественного биоочищения и мониторинг грунтовых вод и почв в районе расположения временных производственных баз подрядчиков». - Атырау, 2016. - URL: http://atyrau.gov.kz/index.php/ru/zzzz (дата обращения: 24.04.2016).

Добыча нефти и газа относится к региональному типу производств, охватывающих территории в сотни и тысячи квадратных километров. Нефтяной промысел эксплуатирует несколько месторождений. На его территории размером в десятки и сотни квадратных километров функционируют и оказывают воздействие на природную среду эксплуатационные, разведочные, наблюдательные и нагнетательные скважины, сборные пункты, насосно-компрессорные скважины, пункты первичной подготовки нефти, сеть трубопроводов и другие сооружения, обеспечивающие добычу и транспортировку нефти.

При увеличении содержания в почвах нефтяных компонентов происходят изменения химического состава, физических свойств и структуры почв: резкая трансформация фракционного состава гумуса, изменение окислительно-восстановительных условий, увеличение подвижности ряда микроэлементов. Нефтяные компоненты, аккумулируясь в почвенных горизонтах, обволакивая корни, листья и стебли растений и приникая через клеточные мембраны, нарушают водно-воздушный баланс среды и организмов, разрушают сложившиеся трофические связи. Это приводит к неуклонному снижению продуктивности почв, ухудшению состояния растительности вплоть до гибели почвенных животных и растений [2].

Цели

Почвы, загрязненные нефтью и нефтепродуктами, обладают очень низкой биологической активностью, поэтому были исследованы пути очистки нефтезагрязненных почв микробиологическими методами.

Методы

В работе использовались гравиметрический метод для определения содержания нефтепродуктов в исследуемой почве, агротехнические методы для агротехнических работ на участке и микробиологические методы для определения общего числа микроорганизмов в почве.

Результаты

Район, где проводились исследования и расположены нефтяные месторождения Атырауской области, характеризуется резко континентальным и засушливым климатом, формирующимся под воздействием арктических, иранских и туранских воздушных масс. В холодный период года здесь господствуют массы воздуха, поступающие с западного отрога сибирского антициклона, в теплый период они сменяются перегретыми массами из пустынь Средней Азии и Ирана.

Общая равнинность рельефа не способствует задержанию теплых влажных атлантических воздушных масс, поэтому они мало влияют на увлажнение территории. Для данного региона характерны сильные ветра и бури. По агроклиматическому районированию территория относится к очень сухому, жаркому с длинным периодом району, который характеризуется следующими показателями: сумма положительных температур выше +10 ºС составляет 3400-3800, продолжительность безморозного периода 165-200 дней, вегетационный период длится 200-230 дней. Осадков мало, их среднее годовое количество не превышает 137-190 мм.

Климат Атырауской области отличается резкой континентальностью, аридностью, что проявляется в больших годовых и суточных амплитудах температуры воздуха и в неустойчивости климатических показателей во времени (из года в год).

Для области характерным является изобилие тепла и преобладание ясной сухой погоды. Годовое число часов солнечного сияния составляет 2600-2700.

Основные климатические параметры (таблицы 1, 2), характерные для районов расположения месторождений, приводятся ниже, по данным метеостанции г. Атырау.

Таблица 1

Климатические параметры, характерные для районов расположения месторождений, среднемесячные и годовые температуры и абсолютная влажность воздуха

Район территории по среднемесячной tº воздуха в январе – минус 10 ºС

Район территории по среднемесячной tº воздуха в июле – плюс 25 ºС

Среднегодовая продолжительность гроз: от 20 до 40 часов.

Средняя месячная и годовая скорость ветра, м/с.

Таблица 2

Климатические параметры, характерные для районов расположения месторождений, среднесуточные температуры и среднемесячная и годовая относительная влажность воздуха 

Биологическая ремедиация основана на обработке почвы адаптированными микроорганизмами-деструкторами нефтяных углеводородов с применением комплекса агромелиоративных мероприятий. Отличительные черты и преимущества перед технологиями, основанными на механических и физико-химических методах воздействия:

1. Высокая эффективность (до 90% за один вегетационный период) при сравнительно невысоких операционных затратах.
2. Масштабность. За один вегетационный сезон можно обработать 50-75 Га замазученных грунтов (150 000–220 000 м³) и добиться снижения загрязнения более чем на 90%.
3. Универсальность метода. Эффективность биоремедиации не лимитируется обводненностью отходов, агрегатным состоянием, механическим составом грунтов, содержанием парафинов и асфальтенов, применением химических реагентов, температурой застывания нефти и прочими факторами, ограничивающими использование большинства физико-химических методов. Сбалансированное микробное сообщество биопрепарата эффективно работает в любых условиях в широких интервалах своего адаптационного механизма.
4. Автономность. Биоремедиация не нуждается в источниках энергии (газ, электроэнергия) и может быть осуществлена на любом удалении от коммуникаций.
5. Безопасность для окружающей среды и малая инвазивность для всех ее объектов. В процессе проведения биоремедиации отсутствует вредное воздействие на другие объекты (атмосферный воздух, почвенный покров, водные ресурсы).
6. Возврат очищенной почвы в баланс экосистемы.
7. Отсутствие каких-либо вторичных отходов.
8. Сравнительно невысокая стоимость (до 15 000 тг за 1 т очищаемого грунта) при высокой эффективности и безопасности.

Первым биопрепаратом в рамках настоящего проекта рассматривается применение нефтеокисляющего биопрепарата «Бакойл-KZ» в ходе очистки нефтезагрязнений почв и грунтов, эффект заключается в деструкции органических веществ определенными культурами микрофлоры, внесенными в грунт.

Биопрепарат разработан в лаборатории «Экологии микроорганизмов» РГП «Институт микробиологии и вирусологии» КН МОН РК [1].

Микроорганизмы, входящие в состав биопрепарата, адаптированы к природно-климатическим условиям Западного Казахстана и к средам с высокой соленостью (более 4%) и разной кислотностью (рН 5-9), безопасны для почвенного микробиоценоза, так как выделены из нефтезагрязненных почв исследуемого региона.

Препарат наносится путем распыления на загрязненную поверхность. В результате разложения нефти и нефтепродуктов на поверхности образуется экологически безопасная биомасса. При благоприятных погодных условиях через 50-60 дней нефть и нефтепродукты утилизируются на 80-90% [5].

Биопрепарат «Бакойл KZ» состоит из культур: Acinetobacter calcoacethicus 2А, Microbacterium lacticum 41-3, Micrococcus roseus 49, Arthrobacter teregens П1. В настоящем проекте рассмотрены два биопрепарата для проведения биологической ремедиации. В качестве второго биопрепарата для проведения микробиологической ремедиации применяется «Мико-Ойл».

Биопрепарат «Мико-Ойл» состоит из аборигенных штаммов-деструкторов нефтяных углеводородов, выделенных из почв Западного Казахстана. Штаммы бактерий данного биопрепарата высоко адаптированы к экстремальным условиям резко континентального климата, способны сохранять активность при амплитуде температур до 50 °С, низком уровне почвенной влагоемкости и солености почв выше 4%. В лабораторных условиях биопрепарат продемонстрировал высокую специфичность к компонентам бузачинской нефти в загрязненной почве. Ранее аналогичные результаты (более 93% эффективности при экспозиции в 30 дней) были продемонстрированы для тяжелых условий узеньской нефти [4].

Биопрепарат «Мико-ойл» представляет собой пастообразную смесь или готовый к применению концентрированный клеточный раствор, состоящий из ассоциации угледородоокисляющих непатогенных бактериальных и дрожжевых штаммов Bacillus subtilis 109КС, Pseudomonas aeruginosa 122АС, Rhodococcus erythropolis 119ГМ, Rhodococcus globerulus 51КС, Trichosporon jirovecii В2, Trichosporonoides sp. В1, Trichosporon cutaneum Р20СО2, Aureobasidium pullulans П7 [1].

Биопрепарат вносят в виде активного водного раствора на подготовленный указанными этапами участок. Для этого концентрат с титром 10^21-23 КОЕ подвергают серии последовательных разведений с тем, чтобы в конечном активном растворе титр клеток углеводородокисляющих микроорганизмов составлял не менее 10⁹ КОЕ [3].

Заложено 3 варианта опытов:

1. Контроль (дважды вспаханная нефтезагрязненная почва).
2. Биопрепарат «Бакойл KZ».
3. Биопрепарат «Мико-ойл».

Почву на каждой делянке подвергли трехкратному рыхлению, рабочая глубина которого 150-300 мм, рабочая ширина 850 мм.

Затем на территорию опытных делянок (исключая контроль) внесли органическое удобрение из расчета 9 кг на 1 м³ и минеральное удобрение (аммиачная селитра) из расчета 30 г на 1 м³.

Для определения содержания нефти в загрязненной почве после проведения агротехнических мероприятий и внесения органо-минерального удобрения отобрали почву методом 12 проб.

По полученным результатам проведен анализ и сравнительная оценка (таблица 3) эффективности биопрепарата на основе биопрепаратов «Бакойл KZ» и «Мико-ойл» по отношению к контролю. Результаты представлены в таблице.

Таблица 3

Сравнительный анализ деструкции нефти до и после внесения биопрепаратов

Таким образом, после агротехнических мероприятий на контрольном участке содержание нефти снизилось на 8 301,7 мг/кг, на опытных участках с использованием первого биопрепарата «Мико-ойл» - на 15 349 мг/кг, а на участке с биопрепаратом «Бакойл KZ» - на 11 987,1 мг/кг, что связано проведением дополнительных мероприятий для улучшения аэрации нефтезагрязненных почв и термическим воздействием солнечного излучения (температура воздуха +42 °С).

После внесения биопрепарата на основе «Мико-ойл» содержание нефти в почве снизилось на 86 305,5 мг/кг, с внесением биопрепарата «Бакойл KZ» - на 47 759,2. В контрольных участках снижение нефти - на 15 318,4 мг/кг.

В конце августа провели повторное внесение биопрепарата, почву тщательно прорыхлили и увлажнили. При повторном внесении биопрепаратов идет снижение содержания нефти от изначального содержания: на участке с биопрепаратом «Мико-ойл» на 123 509,5 мг/кг, или 99,2%, с биопрепаратом «Бакойл KZ» - на 90 461,7 мг/кг, или 72,7%, на контрольном участке изменений почти не отмечается.

Выводы

В условиях аридного климата Западного Казахстана наиболее эффективно применение биопрепарата «Мико-ойл», который высоко адаптирован к экстремальным условиям резко континентального климата, способен сохранять активность при амплитуде температур до 50 °С, низком уровне почвенной влагоемкости и солености почв выше 4%.

Библиографическая ссылка