Биодеградация нефти

Калюжин В.А.

Добыча нефти, транспорт и переработка ее часто связаны с утечкой углеводородов, что приводит к ухудшению экологической ситуации. Технические средства не способны обеспечить полной очистки загрязненных объектов. Существенную помощь в решении вопроса очистки территории от нефти могут оказать биологические средства.

Поскольку представители микрофлоры, в сравнении с другими биообъектами, обладают наибольшей метаболической активностью, то очевидно, что данная форма жизни способна наиболее быстро ликвидировать замазученность.

В отношении к микробиологическому сообществу аварийный разлив нефти может рассматриваться как внезапное обогащение среды их обитания источником углерода и энергии. В норме в окружающей среде всегда присутствуют факультативные биодеструкторы нефти. Вместе с тем, там же имеются виды паразитирующие на деструкторах нефти, что существенно снижает скорость биодеградации нефти.

Для оптимизации процесса биодеградации нефти необходимо решить следующие вопросы:

1. Способ должен быть экологически чистым.

2. Для обеспечения физиологического баланса кроме имеющегося источника углерода и энергии необходима добавка источников азота, фосфора, калия, магния.

3. Необходимо обеспечить аэрацию, так как разложение нефти наиболее эффективно в аэробных условиях.

4. Обеспечить численное преимущество для биодеструкторов и защитить их от паразитирующих видов.

5. Создать оптимальную концентрацию нефти.

6. Обеспечить необходимый уровень pH и влажности.

Поставленные вопросы решаются следующим путем:

Экологическая чистота достигается использованием аборигенной культуры. Из природного сообщества методом селекции, в проточном хемостатном режиме или методом периодического культивирования, выделяется наиболее активная компонента. Тем самым достигается экологическая чистота, без интродукции посторонних видов.

Физиологический баланс обеспечивается внесением минеральных удобрений в соотношении 3-8 N : 1-2 P : 1-2 K : 0,01 - 0,02 Mg. Наиболее выгодно в качестве источника азота использовать аммиачную селитру. Так как в сравнении с другими источниками азота: карбимидом, сульфатом аммония, нитратом натрия расход аммиачной селитры в 1,5 - 2 раза меньше. Кроме того, аммиачная селитра наиболее дешевый источник азота.

Аэрация достигается вспашкой грунта со снижением гравиометрической плотности на 10-30%. Численное преимущество достигается внесением культуры нефтеусваивающих микроорганизмов в дозах 3-500 мг на 1дм3 грунта. Рабочий объем культуры нарабатывается на микробиологических грядках. Защита нефтяных деструкторов от паразитирующих видов обеспечивается пористым носителем: торфом, опилками и другими материалами с развитой поверхностью. Для этой цели биологический материал выращивается на грядках из соответствующего материала. Микроорганизмы размножаясь в микропорах в иммобилизированном состоянии недоступны для паразитирующих видов. Так как линейные размеры паразитирующих видов значительно больше размера микропор.

Опытным путем было установлено, что биодеградация нефти наиболее эффективна при концентрации ее до 20-25% по весу безводного образца. Если поверхностная концентрация нефти превышает оптимальную, то производится либо откачка избытка нефти или глубинная вспашка, для смешивания с менее загрязненными горизонтами.

Необходимый уровень pH: pH5 - pH8 достигается за счет использования в качестве минеральной добавки в виде диаммоний фосфата. Последний имеет высокую буферную емкость и поддерживает оптимальный уровень pH. Возможно внесение так же раскислителей. Наиболее выгодно использование доломита. Так как доломит одновременно является источником магния и вместе с тем, ионы магния, в меньшей степени снижают доступность источника фосфора для микрофлоры, чем ионы кальция.

Содержание, доступной для микроорганизмов, воды на заболоченной территории не является проблемой. Однако, в засушливых местах, требуется до 3-4 литров воды на деструкцию 1 кг нефти. Если атмосферный приток влаги недостаточен, то необходим искусственный полив. Комплекс данных мероприятий разрабатывается автором с 1986 г. по 1989г. и защищен Российским патентом №2057724. С 1987г. разрабатываемый способ используется для решения практических задач. В 2000г. очищено 35 га в республике КОМИ и 25 га в Тюменской области в районе г.Нефтеюганска.

Изучалась так же устойчивость различных видов растений к нефти. Установлено, что наиболее перспективными видами, пригодными для засева на нефтезагрязненную территорию, являются: многоколосник ситниковый, щавель кормовой, пырей сизый, житняк гребенчатый, костер прямой. Данные виды дают хорошую всхожесть - более 50% при содержании нефти в грунте до 20% по весу. Высокая всхожесть отмечается на разливах, возраст которых превышает 2-3 месяца.

Влияние засоленности на биодеградацию нефти и биопродуктивность

В процессе нефтедобычи в условиях Западной Сибири возможно загрязнение болот нефтью и пластовыми водами, имеющими высокий уровень засоленности. В микрорельефе болот имеются как участки, полностью покрытые водой, так и возвышенности, свободные от воды. При проведении рекультивационных работ осуществляется как биодеструкция нефти, так и засев травами. В данной работе рассматриваются два момента: биодеградация нефтяного пятна, на засоленной водной поверхности и восстановление растительности на грунте свободном от воды, но пропитанном засоленно