научная статья по теме ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКТИВНОГО ИЛА ДЛЯ ОЧИСТКИ ГОРОДСКИХ ПОЧВ БАКУ ОТ НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКТИВНОГО ИЛА ДЛЯ ОЧИСТКИ ГОРОДСКИХ ПОЧВ БАКУ ОТ НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ»

ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2015, № 7, с. 887-894

ДЕГРАДАЦИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ОХРАНА ПОЧВ

УДК 631.67.576.809.7

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКТИВНОГО ИЛА ДЛЯ ОЧИСТКИ ГОРОДСКИХ ПОЧВ БАКУ ОТ НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

© 2015 г. М. П. Бабаев1, С. И. Наджафова2, А. Г. Ибрагимов1

1Институт почвоведения и агрохимии НАНАзербайджана, AZ1073, Азербайджан, Баку, 1073, ул. М. Ариф, 5 2Институт микробиологии НАН Азербайджана, AZ1073, Азербайджан, Баку, Патамдарское шоссе, 40

e-mail: ibrahimli_ali@mail.ru Поступила в редакцию 28.03.2014 г.

На основе активного ила разработан биопрепарат, вызывающий разложение нефти и увеличивающий биологическую активность почв. Изучена его окислительная активность в отношении углеводородов. Показано, что при внесении биопрепарата в нефтезагрязненные почвы увеличивается численность микроорганизмов, в том числе бактерий, разлагающих углеводороды, и ускоряется деградация нефти. Интенсивность деструкции нефтепродуктов при однократной обработке почв данным биопрепаратом составляет от 30 до 50% за 60 дней. Наличие в составе биопрепарата целлюло-зоразлагающих микроорганизмов способствует ускорению деструкции растительных веществ — адсорбента (опилок), а также растительного опада в городских почвах.

Ключевые слова: биопрепарат, микроорганизмы, биологическая активность, нефтяные углеводороды, фитотоксичность.

DOI: 10.7868/S0032180X15070023

ВВЕДЕНИЕ

Площадь нефтезагрязненных территорий Ап-шеронского п-ова на декабрь 2007 г. составляла 33.3 тыс. га, из которых — 15 тыс. га находятся на балансе Государственной нефтяной компании Азербайджанской Республики [14]. Автотранспорт занимает в городе второе место по количеству выбросов после промышленности, поскольку поставляет в природную среду огромные массы пыли, сажи, отработанных газов, нефтепродуктов, масел и сотен других веществ, значительная часть которых относится к токсикантам.

Попадающая в почву нефть вызывает резкое изменение структуры и функциональной активности биогеоценозов [3, 8, 12, 15, 23, 27]. Вследствие миграции нефтяных углеводородов по профилю почвенные частицы пропитываются нефтью, меняются их физико-химические свойства: ухудшается структурный состав, происходят изменения в почвенно-поглощающем комплексе, реакция почвенной среды подщелачивается, растет соотношение С : N уменьшается содержание доступных форм основных элементов питания (^ Р, К), и тем самым создаются неблагоприятные условия для существования микробиоты, роста и развития растений.

Тот факт, что различные экологические функции почв нарушаются при увеличении концен-

трации загрязняющего вещества в почве, может лежать в основе биоиндикации и биодиагностики загрязнения почв, а также их экологического нормирования [11, 24].

Механизм "самовосстановления" городских почв после нефтяного загрязнения достаточно сложен. Необходим поиск эффективных способов возвращения почвенного покрова в границы стабильного состояния. Следует отметить, что исследований в этом направлении в Азербайджане не проводились.

Наиболее перспективным, экологически чистым и часто единственно возможным способом утилизации нефтяных углеводородов в условиях городских почв является применение биологических технологий, основанных на использовании микробных биопрепаратов. Сущность данных технологий состоит в том, что в загрязненный объект вводятся биопрепараты, изготовленные на основе активной биомассы углеводородокисляю-щих микроорганизмов; для таких микроорганизмов углеводороды являются естественным источником питания, поэтому в процессе их роста и размножения количество углеводородов уменьшается вплоть до полного исчезновения [5—7, 10].

Разработка средств очистки почвы от нефтяных углеводородов с использованием биопрепаратов представляет собой активно развивающееся направление в экологии и биотехнологии. Лите-

ратурные данные свидетельствуют о том, что ассоциации микроорганизмов способны более полно и быстро разлагать углеводородные субстраты по сравнению с индивидуальными штаммами [13, 16, 17, 28]. В природе не существует такого микроорганизма, который мог бы утилизировать все углеводороды нефти, поэтому биопрепараты, созданные на основе не отдельных штаммов, а ассоциаций микроорганизмов, обладают существенными преимуществами в окислении нефти. Иммобилизация биологических препаратов на носителях позволяет еще более увеличить эффективность и сократить время очистки [18, 20]. По мере накопления опыта рекультивации загрязненных нефтью почв и водных объектов, становится очевидным, что для их успеха необходимо проведение дополнительных мероприятий, обеспечивающих благоприятные условия для развития углево-дородокисляющей микробиоты.

Все вышеперечисленное делает современные технологии ремедиации нефтезагрязненных объектов дорогими, трудоемкими, уменьшает их привлекательность для нефтедобывающих предприятий. Поэтому поиск приемов, позволяющих упростить процесс рекультивации нефтезагряз-ненных природных объектов без потери их качеств, является актуальным. Одним из таких приемов может стать использование отработанного активного ила.

Использование активного ила для усиления микробиологической и биохимической активности городских почв, загрязненных органическими веществами, представляет особый интерес с разных точек зрения. Во-первых, избыточный активный ил по своему качественному составу (численности и разнообразию микроорганизмов и биологически активных соединений) представляет интерес как источник большого разнообразия микроорганизмов различных физиологических групп [9, 21]. На очистных аэра-торных станциях находящиеся в сточной воде органические вещества окисляются под действием кислорода воздуха, а также потребляются микроорганизмами активного ила. При этом наблюдается быстрое увеличение биомассы, для жизнедеятельности которой необходим кислород, значит возрастет энергопотребление. В итоге возникают проблемы с разделением активного ила и осветленной воды, нарушается процесс осаждения, что влечет за собой вынос активного ила и нарушение работы последующих ступеней очистки. Для стабильной работы аэробной очистки необходимо поддерживать постоянную концентрацию активного ила, обычно 5—6 г/л. Активный ил, прирост которого считается избыточным, удаляют.

Используя микробные сообщества активного ила в виде биопрепаратов, можно за короткий период времени создать в почве биофильтр, активно

перерабатывающий органические загрязнители и очищающий почву от нефти и нефтепродуктов. Так, органическая часть активного ила в основном состоит из веществ белкового происхождения (до 50%) при содержании жиров и углеводов до 30 и 10% соответственно [21]. Внося избыточный активный ил в загрязненную почву, можно за короткий период времени сформировать в почве микробиоценоз, активно перерабатывающий органические загрязнения. Использование активного ила для решения текущих экологических проблем — это решение важной экологической задачи, связанной с его же утилизацией. Проблема обработки, удаления, ликвидации, вовлечения накоплений ила в дальнейший технологический процесс или использование в других отраслях народного хозяйства приобретает все большую актуальность [25, 26].

Цель исследований — изучение в сравнительном аспекте микробиоценоза активного ила городской аэраторной станции (Гоусанинской аэраторной станции), а также активного ила, отобранного из канализационных очистительных сооружений нефтеперерабатывающего завода, с дальнейшим созданием биопрепарата из активного ила для улучшения биологических свойств городских почв, загрязненных нефтепродуктами. Сырьевые ресурсы активного ила в регионе не ограничены. Достаточно отметить, что на городской аэраторной станции, очищающей ежедневно около 600 тыс. м3 сточных вод, во вторичных отстойниках накапливается до 50 т (сухой вес) избыточного активного ила, который не находит практического использования.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

— исследование в модельных экспериментах эффективности использования микробиоценоза активного ила из различных очистных сооружений для очистки почв от нефтяных загрязнений;

— разработка биопрепарата на основе активного ила из различных очистных сооружений.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Объектом исследований были активные илы с Гоусанинской аэраторной станции и с очистительных сооружений нефтеперерабатывающих заводов. О биологической активности почвы и ее способности к самоочищению судили по численности гетеротрофных и углеводородокисляющих микроорганизмов, интенсивности дыхания, коэффициенту минерализации углеводородов и содержанию остаточной нефти в экспериментальных и контрольных пробах почвы.

Численность микроорганизмов в почвах определяли методом предельных разведений высевом из соответствующих разведений на мясо-пептон-

ный агар (МПА) [19]. Численность нефте- и угле-водородокисляющих бактерий определяли на твердой среде Раймонда, содержащей (г/л водопроводной воды): Ма2С03 — 0.1; Мп804 • 5Н20 — 0.02; Ш2НР04 - 0.7; КН2Р04- 0.5; М§804 - 0.2; СаС12 • 6Н20 - 0.01; - 2.0; ШС1 - из расчета

содержания в почве. Выделение углеводородокис-ляющих микроорганизмов проводили методом посева на агаризованную среду Раймонда из почвенных разведений 104—105. В качестве единственного источника углерода и энергии на крышки чашек Петри вносили н-гексадекан. Посевы культивировали в термостате при температуре 28°С в течение семи дней.

В образцах активного ила определяли численность колониеобразующих единиц (КОЕ) аммонифицирующих бактерий путем посева на МПА, сахаролитических - на глюкозо-пептонно-дрож-жевую среду, амилолитических - на крахмало-аммиачную среду, целюлозоразрушающих - на агаризованную среду Виноградского с фильтровальной бумагой, нитрифицирующих бактерий -на жидкую среду Виноградского, грибов и дрожжей - на сусло-агар.

Родовую принадлежность выделенных микроорганизмов устанавливали по определителю Бер-джи [22].

Оценку деструктивной активности ила по отношению к нефти и нефтепродуктам проводили путем культивирования микробиоценоза ила в колбах на качалках в присутствии углеводородов и нефтепродуктов на жидкой минеральной среде. Из парафиновых углеводородов изу

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.

Показать целиком