ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
/л .
УДК 631.46
© Г. П. Голодяев, 2008
Эколого-микробиологические основы санации нефтезагрязненных почв морских побережий юга Дальнего Востока
Г.П. Голодяев
(Биолого-почвенный институт ДВО РАН)
Ecological-microbiological basis of sanitation of oily soils of the Far East south seashores
П
з
роблема загрязнения окружающей среды нефтепродуктами особенно актуальна для юга Дальнего Востока. Это свя-.зано с тем, что перегрузка нефтепродуктов проводится на границе суша - океан в зоне прибрежных городов, поселков, зон отдыха, оздоровительных комплексов. Экологическая нагрузка на природные компоненты в таких местах особенно велика. Загрязнение прибрежных зон нефтепродуктами создает критические ■ситуации в рекреационных, почвенных, водоохранных, санитарно-гигиенических, экологических аспектах.
Во всех почвах в большом количестве содержатся микроорганизмы, способные окислять углеводороды различного происхождения (растительного, животного, нефтяного). Поступление в почву энергетического материала вызывает интенсивное развитие углеводоро-докисляющих микроорганизмов, что обеспечивает утилизацию этого материала. Загрязнение почв нефтепродуктами способствует увеличению численности микроорганизмов. Проведенные нами обследования нефтебаз с различной степенью загрязнения почв нефтепродуктами показали, что в почвах со слабым загрязнением повышается интенсивность развития как сапрофитной, так и нефтеокис-ляющей микрофлоры. Чем выше степень загрязнения, тем больше отношение численности нефтеокисляющих бактерий к общей численности бактерий. Так, в почве без нефтепродуктов это отношение составляет 0,06 и 0,65, а при загрязнении почвы 27% нефти — 2,08 и 9,29, а при 40% — 72,0 [1]. Численность микроорганизмов значительно зависит от времени загрязнения почвы. Наиболее многочисленными группами оказались бактерии в питетельной среде КАА (микроорганизмы, усваивающие минеральные формы азота), Эшби (микроорганизмы, фиксирующие атмосферный азот), РПА (микроорганизмы, усваивающие органический азот) и среде Ворошиловой (нефтеокисляющие микроорганизмы).
Численность микроорганизмов уменьшается по мере удаления почв от источника загрязнения. На площадке с пятилетним сроком загрязнения численность снижается в 2—3 раза по сравнению с незагрязненными почвами. На площадке с загрязнением в 1 год численность микроорганизмов резко угнетается, поскольку нефть нарушила обычный естественный микробоценоз и он не успел стабилизироваться. Примерно такая же тенденция наблюдается на площадке со свежим Таблица 1 разливом нефтепродуктов. Загрязнение почв повышает развитие минерализующих групп микроорганизмов, поэтому здесь наблюдается преобладание процесса минерализации над процессами аммонификации (табл. 1).
Нефтеокисляющие микроорганизмы используют нефтяные углеводороды в качестве единственного источника углерода и энер гии. В про цес се очи ст ки, по ме ре уменьшения содержания нефтяных углево-
G.P.Golodyaev
(Biological-Soil Institute of RAS Far East branch)
Effective petrooxidizing preparations, which by an order are more active than the bacterial preparations, produced by the microbiological industry of Russia, are received. It is shown, that they represent natural native associations of the petrooxidizing microorganisms, extracted from chronically polluted soils of tank farms of the Far East. The technology of cleaning of the polluted waters, soils, lands is developed.
дородов, численность нефтеокисляющих микроорганизмов снижается, и они полностью исчезают при отсутствии нефтепродуктов [1]. Использование нефтеокисляющих микроорганизмов при очистке почв от нефтепродуктов представляет собой экологически чистый прием, так как конечными продуктами окисления нефтепродуктов являются углекислый газ и вода.
Последние несколько десятилетий внимание ученых и практиков направлено на разработку приемов и методов биоремедиации нефтезагрязненных земель, особенно в регионах нефтедобычи: Пред-уралья и Западной Сибири [2], Башкирии [3], Татарии [4], Черноземной зоны Украины [5], Азербайджана [6]. Специально для Дальневосточного региона разработана система биохимической очистки почв прибрежной зоны от нефтепродуктов, основанная на использовании преобразовательной функции живых организмов. Особенно велико воздействие на нефтепродукты микроорганизмов, которые из-за своей полифункциональности, ферментативной активности и высокой скорости размножения быстрее других организмов разлагают нефть и нефтепродукты. Именно поэтому обработка нефтезагрязненных почв активными штаммами нефтеокисляющих микроорганизмов предлагается в качестве наиболее перспективного метода борьбы с нефтяным загрязнением.
Нами получены эффективные комплексные нефтеокисляющие препараты, которые состоят из штаммов, относящихся к родам Al-caligenes, Aeromonos, Artrobobacter, Pseudomonas [4—9]. Это природные аборигенные ассоциации нефтеокисляющих микроорганизмов, выделенные из хронически загрязненных почв нефтебаз Дальнего Востока. По своей активности они на порядок эффективнее выпускаемого промышленностью нефтеокисляющего препарата «Путидойл», основу которого составляет монокультура Pseudomonas putida (табл. 2). Препараты предназначены для санации почв и поч-
Время Расстояние от точки Трофический состав микрофлоры нефтезагрязненных почв, тыс. КОЕ/г почвы, в питательной среде
загрязнения загрязнения, м РПА спороносной Эшби КАА на Ворошиловой
0 18,0 0,03 5,56 66,22 12,9 44,33
5лет 2 4,86 0,19 4,72 14,11 2,78 27,24
7 2.73 0,0003 2,93 3,37 2,28 7,31
15 5,39 0,29 7,19 11,09 7,20 34,37
1 год 25 0,63 0,05 1,14 14,42 0,23 87,38
50 2,31 0,14 15,97 29,52 1,07 99,48
10 дней 0 0,66 0,10 4,98 11,44 0,89 25,58
20 1,28 0,11 25,16 37,22 7,81 26,76
114 01'2008 НЕФТЯНОЕ ХОЗЯЙСТВО
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
вогрунтов. В Дальневосточном регионе основные загрязнители (нефтебазы) находятся на границе суша -море. При применении препаратов для очистки нефте-загрязненных территорий нефтеокисляющие микроорганизмы с водотоками в ито-Примечание. КНОП - комплексные нефтеокис- ге попадают в море. Поэтому лящие препараты. следует знать, влияют ли усло-
вия морской среды на интенсивность роста, развития и активность нефтеокисляющих микроорганизмов. Для выяснения вопроса нормальной жизнедеятельности нефтеокисляющих микроорганизмов в условиях морской среды необходимо было провести адаптацию активных штаммов нефтеокисляющих микроорганизмов к этой среде обитания. Это выполняли на элективной среде, приготовленной на морской воде залива Петра Великого, разбавленной дистиллированной водой в 2 и 4 раза.
Исследования показали, что штаммы нефтеокисляющих микроорганизмов проявляют ростовые реакции во всех вариантах опыта. Наиболее активно они развиваются на среде с разбавленной морской водой. Однако в общей сложности рост нефтеокисляющих микроорганизмов в условиях морской воды был крайне затруднен, особенно на первых этапах адаптации. Удалось адаптировать штаммы нефтеокисляющих микроорганизмов к специфическим условиям морской экосистемы и добиться сравнительно высоких показателей. Установлено, что нарастание биомассы микроорганизмов в условиях морской воды идет менее интенсивно, чем на среде Ворошиловой, и максимум накопления биомассы сдвинут на 2—5 сут. Это объясняется тем, что морская среда для почвенных нефтеокисляющих микроорганизмов является неблагоприятной, но клетки функционируют удовлетворительно, так как в состав препарата входят устойчивые штаммы нефтеокисляющих микроорганизмов.
Исследования по определению активности окисления нефтепродуктов показали, что КНОП способны окислять нефтепродукты в морской экосистеме. Активность препаратов определялась по конечному продукту окисления — углекислому газу. Наиболее активными оказались КНОП-АЕ 60, КНОП-АЛ 46. Они окисляли нефтепродукты в 2 раза и более активнее препарата «Путидойл» (см. табл. 2).
Таким образом, все нефтеокисляющие препараты могут активно окислять нефтепродукты не только в почвах, почвогрунтах, но и в морской экосистеме. Это свидетельствует об их универсальности.
По сравнению с высшими организмами микроорганизмы способны переносить очень низкие температуры. Даже наиболее требовательные в отношении температур термофилы могут пережить полное замораживание и возобновлять рост и развитие, как только температура поднимется до необходимого минимума. М.В.Федоров (Микробиология, 1955 г.) предположил, что большая устойчивость бактерий к низким температурам, возможно, связана с тем, что из-за малых размеров тела кристаллы льда в них не могут образовываться и вызывать тех разрушений в протоплазме клетки, какие вызывают в клетках высших растений при замерзании. В качестве объекта исследований нами были взяты штаммы нефтеокисляющих микроорганизмов, входящих в состав КНОП. Приживаемость штаммов микроорганизмов проводилась методом мембранных фильтров, разработанным З.И.Никитиной и Ю.А.Шарабариным [10]. Исследования показали, что все штаммы нефтеокисляющих микроорганизмов не только нормально развиваются, но и быстрее размножаются как при пониженных положительных (6°, 12°С), так и отрицательных (-1о° и -12°С) температурах.
Скорость увеличения численности микроорганизмов у препаратов различная. Это объясняется тем, что в состав препаратов входят различные штаммы микроорганизмов, различающиеся скоростью роста и активностью окисления нефтепродуктов. При оптимальных температурных условиях пик нарастания бактериальной массы нефтеокисляющих микроорганизмов наблюдается на 3-4-е сут, а при
пониженных и отрицательных температурах только на 21-28-е сут.
Таким образом, в осенне-зимне-весенний период процесс окисления нефтепродуктов происходит, но с низкой скоростью.
Предлагаемые нефтеокисляющие препараты вносят в почву с одновременным проведением агротехнических мероприятий (вспашка, боронование, дискование, использование минеральных удобрений). Минеральные удобрения вносятся только для активизации деятельности аборигенной сапрофитной и нефтеокисляющей микрофлоры. Для предотвращения распространения нефтепроду
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.