CC BY
61
шие в морскую воду, вступают в сложные взаимодействия с абиотическими и биотическими факторами морской среды. Это приводит к тому, что в морских акваториях формируются специфические сообщества гетеротрофных и входящих в них нефтеокисляющих бактерий, способных последовательно разрушать различные классы углеводородов.
Библиографический список
1. Сребняк Е.А. Биопрепарат «Морской снег» для восстановления акваторий, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, и его экологическая оценка //Экология и промышленность России, сентябрь, с.42-44.
2. Патин С. А. Нефть и экология континентального шельфа. - М.: Изд-во ВНИРО, 2001. - С. 247.
3. Миронов О. Г. Бактериальная трансформация нефтяных углеводородов в прибрежной зоне моря // Морской экологический журнал, № 1, Т. I, 2002, С. 56 - 66.
4. Бутаев А. М., Кабыш Н. Ф. О роли нефтеокисляющих микроорганизмов в процессах самоочищения прибрежных вод Дагестанского побережья Каспийского моря от нефтяного загрязнения // Вестник Дагестанского научного центра РАН. - 2002. - № П.Рубцова 2004
5. Павленко Н.И., Хенкина Л.М., Бега З.М. Эмульгирующая активность углеводородусваивающих микроорганизмов //Микробиологический журнал.-1994.-Т. 56, № 1.-С. 90-91.
6. Звягинцева И. С. Деградация нефтяных масел накардиоподобными бактериями // Микробиология, 2001, Т. 70, № 3, С. 321-328.
7. Дзержинская И.С., Курапов А.А. и др. Микроорганизмы в процессах деструкции и биоремедиа-ции (проблемные лекции). АГТУ. НИИ проблем Каспийского моря.- Астрахань: Издатель: Сорокин Р.В, 2009. - 240 с.
8. Плешакова Е. В. Биодеградация нефтяных углеводородов штаммом Dietzia maris, ее генетические особенности // Известия Саратовского университета, 2007, Т. 7, Сер. Химия, Биология, Экология. Вып. 1, С. 54-57.
УДК 579.64:631.46:579.26
О НЕОБХОДИМОСТИ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ПОЧВ, ИСПЫТЫВАЮЩИХ АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
© 2010 А.Н. Пархоменко
«Астраханский государственный технический университет».
Показано, что загрязнение почв дизельным топливом и серой влияет на численность различных групп микроорганизмов. В качестве индикаторов экологических нарушений почв, испытывающих антропогенное воздействие, предложено использовать группу нитрифицирующих микроорганизмов.
It is shown that pollution of soils by diesel oil and sulfur influences on the numerity of different groups of microorganisms. As an indicators of ecological infringements of soils, experience to anthropogenic impact, suggested to use the group of nitrifying microorganisms.
Ключевые слова: дизельное топливо, химически чистая сера, мониторинг, почва, нитрифицирующие микроорганизмы.
Key words: diesel oil, chemically pure sulfur, monitoring, soil, nitrifying microorganisms._
Мониторинговые наблюдения подразумевают исследование изменений природной среды в сфере непосредственного воздействия крупных хозяйственных объектов, которые служат эпицентрами, вокруг которых происходит как полная смена естественного ландшафта техногенными комплексами, так и изменение природных комплексов прилегающих территорий [1]. Примером такого влияния является Астраханский газо-химический комплекс (АГХК), вокруг которого сформировалась техногенная территория, включающая воздушную, водную, почвен-
ную среды и недра. В основе ее образования лежат поступающие в окружающую среду газовые выбросы, сточные воды и различные отходы технологической переработки сырья на АГХК [2].
В связи с этим научный и практический интерес представляет выявление особенностей и диагностика экологического состояния почв Астраханской области в условиях различных антропогенных воздействий.
Состояние почв оценивали по следующим химическим показателям: рН солевой вытяжки; обменная кислотность; ионы карбоната и бикарбоната, хлора; сульфат-ионы; азот нитратный и аммонийный; фосфор общий [3].
Для выделения и изучения микроорганизмов различных физиологических групп использованы стандартные методы и методики [3, 4].
При изучении почв, отобранных в зоне влияния АГХК с двух горизонтов (0-5 см и 10-30 см) установлено, что исследуемые почвы обладают щелочной реакцией среды (рН 9,1 - 9,2), обеднены азотом (0,00011 - 0,0002 %) и фосфором (0,0021 - 0,0034 %), характеризуются низкой гумусированностью и высокой степенью минерализации.
При изучении микробного пейзажа исследуемых почв из различных горизонтов отмечено присутствие различных физиологических групп микроорганизмов, располагающихся по численности в следующем порядке: сапротрофные > аммонифицирующие > фосформинерали-зующие > азотфиксирующие > денитрифицирующие, сульфатредуцирующие > нитрифицирующие I и II фазы. Для систематических групп микроорганизмов отмечена следующая закономерность: актиномицеты > дрожжи > почвенные грибы. При этом установлено, что в верхнем горизонте численность микроорганизмов на 1-2 порядка выше.
Выбросы и различные отходы технологической переработки сырья на АГХК оказывают негативное влияние на почвенные экосистемы и формирование почвенного микробиоценоза, что подтверждается анализом данных за 2004-2006 гг., где отмечено снижение численности аммонифицирующих микроорганизмов на 2 порядка, нитрифицирующих - в среднем на 4 порядка, денитрифицирующих - на 3 порядка (рис. 1).
Таким образом, на основании 3-летних мониторинговых наблюдений установлено, что наиболее чувствительной к антропогенным воздействиям АГХК группой почвенных микроорганизмов являются микроорганизмы круговорота азота, в частности, нитрифицирующие микроорганизмы I и II фазы; наиболее устойчивыми - азотфиксирующие микроорганизмы, численность которых существенно не менялась на протяжении периода исследований.
шфицирую Нитрифицирующи Нитрифицирующи Денитрифицирую щие е I фазы е II фазы щие
Азотфиксирующие
Рис. 1. Динамика численности микроорганизмов круговорота азота в почве АГХК за 2004-2006 гг.
4
2004
□ 2005
□ 2006
Для изучения специфики формирования почвенного микробиоценоза под воздействием дизельного топлива (ДТ) и химически чистой серы (специфичные загрязняющие вещества) использовали модельные почвенные экосистемы, представляющие собой условно чистую почву с
внесением различных концентраций ДТ (0,3; 3,0 и 10 %) и серы (16, 100 и 500 мг/кг) при различной температуре экспонирования (+5 и +30 °С) в течение 20 недель.
В ходе экспериментальных наблюдений установлено, что внесение 10 % ДТ и 500 мг/кг серы оказывает негативное влияние на нитрифицирующие микроорганизмы (рис. 2, 3), что согласуется с литературными данными [5].
время экспозиции I-1
♦ Аммониф. --■—Нитриф.1 ф. Нитриф. II ф. -- х --Денитриф. --ж-- Азотфикс.
а б
Рис. 2. Динамика численности микроорганизмов круговорота азота в модельной системе с внесением 10 % ДТ: а - при 5 °С; б - при 30 °С
В то же время, по окончании экспозиции (20 недель) установлено, что почвенные микроорганизмы приспосабливаются к новым условиям окружающей среды и, несмотря на резкое снижение численности, вызванное внесением загрязнения, микроорганизмы практически всех исследуемых групп (за исключением нитрифицирующих) восстанавливают свою численность.
время экспозиции I : 7 Г Т7Г П . ,, . I 7 7 7 I
—»—Аммониф. --■— Нитриф.I ф. ---а--- Нитриф. II ф. -- *--Денитриф. -■*-■ Азотфикс.
а б
Рис. 3. Динамика численности микроорганизмов круговорота азота в модельной системе с внесением 500 мг/кг серы: а - при 5 °С; б - при 30 °С
Таким образом, в ходе экспериментальных исследований модельных почвенных экосистем отмечена практически аналогичная закономерность в формировании почвенной микрофлоры: наиболее чувствительными являются нитрифицирующие микроорганизмы I фазы. Следовательно, возможно использовать их в качестве индикатора экологических нарушений при локальных мониторинговых исследованиях почв.
Библиографический список
1. Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв: учеб. пособие / под ред. Д.С. Орлова, В.Д. Васильевской. - М.: Изд-во МГУ, 1994. - 272 с.
2. Андрианов В.А. Геоэкологические аспекты деятельности Астраханского газового комплекса. -Астрахань: АГМА, 2002. - 245 с.
3. Практикум по микробиологии: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / под ред. А.И. Нетрусова. - М.: Академия, 2005. - 608 с.
4. Методы почвенной микробиологии и биохимии: учеб. пособие / под ред. Д.Г. Звягинцева. - М.: Изд-во МГУ, 1991. - 304 с.
5. Керимов Ф.И. Численность азотфиксирующих микроорганизмов и азотфиксаторов-биодеструкторов нефти в восточной части среднего и южного Каспия // Изв. АН Азерб. ССР. Сер. биол. - 1985. - № 4.
УДК 579.6: 57.083.12: 579.262
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЛИЗЕРОБРАЗУЮЩИХ БАКТЕРИЙ В НЕФТЯНОЙ ОТРАСЛИ
© 2010 о.Б. Сопрунова, Нгуен Виет Тиен,
«Астраханский государственный технический университет»,
В статье рассматриваются перспективы использования микробных технологий в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. Приводятся данные о выделении слизеобразующих бактерий из нефтеза-грязненных объектов, расположенных на территории Астраханской области.
In article prospects of use of microbic technologies in oil-extracting and a petroleum-refining industry are considered. The data about allocation forming bacterium slime from the petropolluted objects located in territory of the Astrakhan region is cited.
Ключевые слова: нефтяное загрязнение, нефтеотдача, экзополисахариды бактерий, микробные технологии Keywords: oil pollution, petroreturn, exopolysaccharides bacteria, microbic technologies
В экономике многих стран одним из главных сегментов является нефтедобыча и нефтепереработка. Однако, при разработке и эксплуатации нефтяных месторождений существует ряд проблем, определяющих их неэффективную эксплуатацию:
1) увеличение объема трудно извлекаемых запасов нефти, особенно в тех районах, в развитие которых уже вложены большие материальные средства;
2) наличие значительных ресурсов высоковязких нефтей, которые вследствие незначительной их выработки представляют собой фактически неиспользованные энергетические ресурсы, для разработки которых требуется применение нетрадиционных методов воздействия на пласт;
3) отсутствие высокоэффективных экологичных и экономически выгодных методов обезвреживания и очистки отходов бурения и переработки.
Эти основные проблемы предопределяют необходимость разработки и применения комплекса методов увеличения нефтеотдачи, специальных методов и технологий для добычи тяжелой нефти в промышленных масштабах; способов очистки от нефтяных углеводородов. Как экономичные и экологически надежные в России и мире все больше признаются микробиологические технологии.
Все микробиологические методы воздействия на нефтяные пласты делятся на две основные группы. К первой подгруппе относятся биотехнологии, в которых активируется естественная микрофлора пласта путем подачи питательных веществ с поверхности, а ко второй -биотехнологии, в которых в пласт вводятся культуры микроорганизмов с питательными веществами. В результате своей жизнедеятельности микроорганизмы образуют различные соединения (жирные кислоты, спирты, углекислота, молекулярный водород, поверхностно-активные вещества), влияющие на флюиды и породу пласта, процессы нефтевытеснения [1, 2].
Микрофлору нефтяных пластов достаточно серьезно начали изучать в Институте микробиологии им. С.Н. Виноградского еще в середине прошлого века. Однако идея использования микроорганизмов для вытеснения нефти из пористых сред высказывалась еще в 1926 году [1]. Достаточно большой опыт опытно-промышленных испытаний микробных сообществ нефтяных пластов на данное время накоплен в Татарстане.
