Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Очистка загрязненных нефтепродуктами грунтов с помощью биопрепаратов и микроорганизмов

27.11.2018

Нефть и нефтепродукты являются одними из самых распространенных и значительных техногенных загрязнителей. Они особо опасны для среды обитания при попадании в почву, грунты, воду, донные отложения, так как углеводы нарушают процессы фотосинтеза, кислородный и углеродный обмены, процессы естественного круговорота органических и минеральных веществ, отрицательно воздействуют на развитие природных биоценозов, приводят к гибели отдельных звеньев экосистем. Накопление таких веществ в тканях и клетках местной флоры и фауны и перемещение их по цепочке может привести к отравлению населения.

Нефтепродукты представляют собой разнообразный набор сложных химических соединений, поэтому они способны нарушать сложившийся геохимический баланс в экосистеме. Вовремя принятые меры по выявлению и ликвидации последствий аварии или локального накопления могут уменьшить размеры негативного воздействия. При значительных розливах нефтепродукты способны проникать в подземные горизонты с образованием «линзы», плавающей на поверхности грунтовых вод. Если при аварийном розливе жидкости меры по ликвидации загрязнения будут приняты своевременно, то можно предупредить ряд проблем.

Взаимодействие нефтепродуктов с почвой и грунтами осложняется появлением вторичных загрязнений, возможностью их синэргизма и конверсии компонентов в другие полимерные соединения. Поэтому актуальность и необходимость решения проблемы очистки почвогрунтов от углеводородных соединений не вызывают сомнений.

Кроме того, в силу ряда объективных и субъективных причин может создаться аварийная ситуация, при которой происходит непреднамеренный выброс горючесмазочных материалов. Наибольшее их количество поступает в почву в результате длительной эксплуатации складов моторного топлива и смазочных материалов, аппаратуры и трубопроводов. Утечки возникают в результате нарушения цельности емкостей для хранения при коррозии металла или старении резинокордных материалов.

Загрязнение почвы может произойти более сложным путем: испарением горючесмазочных материалов из хранилищ, дальнейшей конденсацией их паров и выпадением конденсата на почву.

Розлив нефтепродуктов происходит при перекачивании их из хранилищ в бочки, бензовозы или в другую тару для отправки потребителям.

В процессе эксплуатации сети автодорог, автозаправочных станций, нефтепроводов и при добыче нефти по различным причинам также происходит загрязнение грунтов нефтепродуктами. В большинстве случаев загрязненный слой грунта снимается и складируется на специальных полигонах или укладывается в нижней части земляного полотна автомобильных дорог.

В процессе решения данной проблемы учеными Воронежского государственного университета совместно со специалистами других российских организаций были проведены лабораторные и полевые исследования по деструкции содержащихся в грунтах нефтепродуктов и получены положительные результаты. При этом работа по созданию новых штаммов бактерий или грибков не проводилась, а использовались уже известные виды микроорганизмов, способных к деструкции углеводородов. Результаты лабораторных исследований позволили установить, что плодородие рекультивированных почв и грунтов не меняется. Имеющиеся в почвах и грунтах питательные вещества не разрушаются, а происходит только разложение конкретного вида нефтепродукта — загрязнителя. После этого микроорганизмы-деструкторы погибают из-за отсутствия питательной среды.

В природных условиях достаточно широко распространены микроорганизмы, способные разлагать углеводородные соединения. Именно они играют основную роль при самоочищении почвы и водных объектов от различных нефтепродуктов.

Продолжительность процесса очистки, протекающего при положительных температурах, обычно составляет несколько месяцев. В отличие от механических методов, разрушающих почвенно-растительный слой грунта и требующих больших затрат материально-технических ресурсов, а также от химических способов с токсичными реагентами и продуктами разложения биотехнологические способы деструкции нефтепродуктов являются экологически безопасными. Продукты жизнедеятельности микроорганизмов, грибков и сами отмирающие бактерии легко усваиваются местной сапрофитной микрофлорой и становятся основой для формирования гумусного плодородного слоя.

Кроме того, биопрепараты можно применять в комплексе с другими способами рекультивации, для дополнительной очистки до полной ликвидации загрязнения или в случае малой эффективности механических методов. Микроорганизмы способны доводить трансформации органического вещества до полной минерализации. В результате протекания биохимических процессов загрязняющие вещества могут превращаться в углекислый газ, воду и экологически безопасные соединения. Подобные микроорганизмы-деструкторы могут быть использованы для уничтожения токсичных веществ и очистки грунтов.

Российскими учеными создана серия биопрепаратов ~ деструкторов нефтепродуктов, работающих в широком диапазоне температур, кислотности, со степенью очистки от 80 до 95 %. Повторная обработка грунтов биопрепаратами позволяет достичь 100%-кой очистки.

Способность микроорганизмов, входящих в состав биопрепаратов, утилизировать различные виды нефти и нефтепродуктов, свидетельствует о возможности эффективного решения проблемы борьбы с загрязнениями. Бактерии, окисляющие углеводороды, достаточно широко распространены в природе и были выделены различными учеными:

• из нефтяных скважин и пластовых вод (Трускавецкое месторождение воды «Нафтуся» в Украине; вода и донные отложения залива Чесапик в США и др.);

• морской воды (северо-западное и южное побережье Кубы; Новороссийская бухта России и др.);

• различных почв в районах нефтяных месторождений (нефтяные поля вблизи г. Гамбурга в ФРГ и др.);

• сточных вод нефтеносных районов Западной Сибири и Урала.

Среди микроорганизмов, усваивающих углеводороды нефти, наряду с дрожжами родов Candida, Debaryomices, Rhodotorula, Trichosporon, Endomycopsis, Hansenula выявлены бактерии, принадлежащие к родам Pseudomonas, Micrococcus, Brevibacterium, Arthrobacter, Bacillus, Nocardia, Micobacterium и грибы Penicillium, Aspergillus.

Таким образом, независимо от присутствия в окружающей среде углеводородов бактерии, способные их усваивать, широко распространены в природе. Микробные сообщества почв обычно включают в свой состав значительное количество углеводородоокисляющих бактерий, которые существенно увеличивают свою численность в присутствии нефтяных загрязнений. Поэтому нефть и ее производные разлагаются природной микрофлорой, но скорость деградации низкая. Добавки солей азота, фосфора, железа, поверхностно-активных и органических веществ существенно ускоряют процесс деструкции.

Среди физико-химических методов борьбы с углеводородными загрязнениями наиболее популярны сжигание, осаждение, адсорбция и диспергирование. Однако преимуществом биотехнологических методов является их высокая экономичность, которая составляет не более 30 % от стоимости очистки другими методами.

Экономический эффект природоохранных мероприятий, реализованный с помощью биопрепаратов, трудно поддается расчетам, так как помимо возвращения в хозяйственное использование почв и водоемов предотвращается отрицательное влияние загрязнений на организм человека и животных, а также сохраняется биологическое разнообразие видов животных, растений, микроорганизмов.

Ряд исследований по этому направлению, проведенных в различных лабораториях мира (Exon, Bioremidation Sistems, Erova, General electric, Ruleben, Oilkem Rikaveri Danmark, Biotreatment и др.), к настоящему времени подошли к стадии получения промышленных партий препаратов и их апробации на природных объектах.

Биокоррекция загрязнения углеводородами может осуществляться по двум направлениям:

1) использование деградирующей способности местной микрофлоры, которую усиливают добавлением поверхностно-активных или питательных веществ;

2) внедрение в загрязненный грунт соответствующих природных штаммов микроорганизмов вместе со стимуляторами и другими добавками.

Исследования ученых в рамках предлагаемой тематики проводились по второму направлению. Были установлены основные факторы, обеспечивающие оптимальный рост и развитие нефтеокисляющих микроорганизмов. Выяснилось, что каждый штамм бактерий обладает индивидуальной способностью использовать различные спектры углеводородного сырья. Проведен анализ различных способов обезвреживания почв и грунтов от нефтепродуктов с использованием микроорганизмов по источникам патентной литературы.

Наиболее известными и апробированными в России являются препараты «Деворойл», «Путиойл», «Лестан», в состав которых чаше всего входит несколько культур (среди них — Pseudomonas, Alcaligenes, Rhodococcus и др.). Подобные препараты получают путем культивирования в специальных аппаратах — ферментерах — в условиях интенсивной аэрации. Поэтому для отработки технологии применения биопрепаратов и исследования новых композиций бактерий в 2001—2002 гг. в г. Ефремов Тульской области были построены биотехнологическая лаборатория и площадка для обезвреживания загрязненных грунтов с твердым покрытием площадью 2000 м2 (рис. 9.8).

Лаборатория оснащена биореактором «Биор-250» российского производства, набором необходимых приборов и оборудования (рис. 9.9) и расположена на территории дорожной организации автомагистрали «Дон-1».

На площадку были доставлены партии грунтов, загрязненных различными нефтепродуктами, из которых были взяты пробы для оценки первоначального уровня загрязнения (рис. 9.10). После этого в подготовленные щтабели загрязненного нефтепродуктами грунта была внесена суспензия препарата и за грунтами был организован уход. Ход процесса их очистки контролировался по результатам лабораторного анализа взятых проб грунта.

Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о возможности успешной рекультивации грунтов, загрязненных углеводородами. При этом скорость деструкции легких фракций нефтепродуктов с помощью биопрепаратов выше, чем тяжелых фракций.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: