CC BY
18
УДК 574.4
БИОФИЛЬТРАЦИЯ МЕТАНА ИСКУССТВЕННЫМИ ПОЧВЕННЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ И ОСОБЕННОСТИ ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ*
О.В. Лисовицкая, Я.И. Лебедь-Шарлевич, Н.В. Можарова, С.А. Кулачкова, М.В. Горленко
Поглощение метана в конструкциях происходит за счет его интенсивной биофильтрации, варьирующей по сезонам, подчиняясь общим закономерностям развития метанотрофов. Выделяются стадии адаптации, оптимума и угнетения. Установлено, что скорость биофильтрации метана в конструкции на основе почвенного монолита в 1,5—2,0 раза выше, чем в поч-вогрунтах с торфом и компостом. В процессе функционирования происходит подкисление субстратов, локальное снижение ЕЬ в летний период в конструкции с компостом и его резкое увеличение зимой; наблюдается значительный рост устойчивости микробных сообществ.
Ключевые слова: метан, биофильтрация, почва, почвогрунт, искусственные почвенные конструкции, сезонная динамика, мультисубстратное тестирование.
Введение
За последние 260 лет индустриальной эпохи концентрация метана в атмосфере выросла на 146% [16]. Опасность, которую представляет этот газ, обусловлена его высоким потенциалом к созданию «парникового эффекта», а также пожаровзрывоопасными свойствами.
Образование метана связано с разложением органического вещества в анаэробных условиях [6]. Антропогенная трансформация природных экосистем все чаще приводит к усилению этого процесса на урбанизированных территориях и формированию газогенерирующих грунтов [11, 12]. Накопление органогенного материала на свалках, асфальтирование территории, утилизация канализационных отходов, подготовка территории под строительство, в результате которой происходит засыпка овражно-балочной сети, — это факторы, приводящие к образованию метана и снижению его естественного стока. Наблюдаемая интенсификация данных процессов делает поиск путей утилизации метана актуальной задачей.
Одна из наиболее эффективных технологий для «сбора» метана — строительство газособирающих комплексов на объектах его генерации [18], позволяющих вторично использовать собранный газ. Однако данная технология предполагает специальный дизайн уже на этапе организации источника метана и является рентабельной только для объектов с высокой скоростью его образования и эмиссии. Большинство объектов имеют меньшие скорости генерации газа, но гораздо большее распространение. Перспективным решением в таких случаях является биофильтрация — процесс биологического преобразования поллютантов субстратами, содержащими живые микроорганизмы [14]. Впервые такая технология была применена в Германии и Нидерландах в 1980-х годах [19]. Биологическая трансформация осуществля-
лась группой метанотрофных микроорганизмов, использующих метан в качестве источника углерода и энергии, окисляя его до углекислого газа и воды либо промежуточных продуктов (метанол, формальдегид, муравьиная кислота) [3, 8]. Этот механизм лежит в основе функционирования биофильтров — различных органо-минеральных конструкций, создающих оптимальные условия для развития метанотрофов [13,17,20]. В настоящее время существует много работ, посвященных анализу скоростей и эффективности биофильтрации метана различными субстратами и их смесями, однако большинство биофильтров подвергаются быстрой минерализации и не являются долговечными. Для поиска устойчивых во времени систем мы исследовали биофильтрационный потенциал почвы, а также идентичных ей по составу искусственно созданных систем.
Цель данной работы — изучение биофильтрации метана почвами и почвоподобными субстратами и анализ особенностей их функционирования.
Объекты и методы исследования
Объекты исследования — три искусственные почвенные конструкции, представляющие собой слоистые системы из трех горизонтов (сверху вниз): рабочего, осуществляющего биофильтрацию метана (0,25 м); фибрового, задерживающего минеральные частицы и аккумулирующего биофильные элементы из рабочего горизонта (0,02 м); газораспределительного, способствующего равномерному распределению вводимого газа, а также выполняющего дренажную функцию (0,08 м) (рис. 1). В качестве рабочих слоев использовали супесчаный монолит из гумусового горизонта дерново-подзолистой почвы (КП) и искусственно созданные минеральные почвогрунты с добавлением компоста (КК) и торфа (КТ). Последние имеют аналогичный почвенному монолиту состав
* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проекты № 10-04-01681, № 12-04-00435-а.
(79% — отмытый речной песок, 16% — глина (каолинит), 5% — компост или торф). Физико-химические свойства рабочего горизонта приведены в табл. 1. Фибровый горизонт состоит из древесных опилок, газораспределительный — из керамзита. Последние два слоя одинаковы во всех конструкциях.
Таблица 1
Физико-химические свойства рабочего горизонта конструкций
Параметр Гумусовый горизонт Почвогрунт с компостом Почвогрунт с торфом
Плотность, г/см3 1,40 1,33 1,36
Гранулометрический состав супесчаный супесчаный супесчаный
Наименьшая влаго-емкость, % 26,9 32,0 32,7
рН фильтрата 6,9 6,0 6,7
Сорг? % 1,60 1,51 2,06
^бщ, % 0,13 0,12 0,10
С:К 12,3 12,6 20,6
Р205, мг/100 г 10,1 14,7 21,7
К20, мг/100 г 0,4 12,6 7,6
Функционирование почвенных конструкций исследовали в модельном эксперименте. Вышеназванные слои помещали в пластиковые сосуды размером 0,14 х 0,14 х 0,35 м, оборудованные системой герметичных трубок для ввода газа и контроля за его содержанием. Снизу сосуды снабжены винтовой крышкой для регулярного сбора гравитационной влаги (рис. 1).
Эксперимент проводили в естественных климатических условиях на открытой площадке территории МГУ им. М.В. Ломоносова с июня 2011 по март 2012 г. Полив осуществляли в соответствии со среднемесячной нормой и частотой осадков, выпадающих в Москве (табл. 2). Исключением был период с января по март, когда на поверхности конструкций лежал естественный снеговой покров. Ввод метана (50 мл 100 об. %) осуществляли каждый четвертый день цикла, чтобы достичь его содержания в конструкциях
Рис. 1. Схема опыта: 1 — рабочий, 2 — фибровый, 3 — газораспределительный слои
около 2,5 об. %. Перед вводом колонки закрывали сверху герметичными крышками для предотвращения утечки. Измерения концентрации метана в колонке с распределением по глубинам проводили сразу после его ввода и далее каждый день цикла, длящегося четыре дня. Этот временной промежуток выбран потому, что за это время концентрация метана убывала до минимальных значений. По окончании цикла колонки открывали, измеряли окислительно-восстановительный потенциал субстрата (Eh), отбирали образцы для анализа микробной биомассы, потенциального бактериального окисления и абиотического поглощения метана, проведения мультисуб-стратного тестирования (МСТ); собирали фильтрат для определения рН и осуществляли полив. Далее цикл повторялся.
Физические, физико-химические и химические свойства субстратов определяли следующими способами: плотность — буровым методом, влажность — весовым [1], рН и Eh — потенциометрически с помощью портативного прибора (HI 8314 portative ion meter, "Hanna Instruments"), подвижные соединения фосфора — методом Кирсанова, подвижные соединения калия — фотометрически [2]. Суммарное содержание органического углерода и азота измеряли на элементном анализаторе Vario III фирмы "Elementar" при сжигании в кислородной среде с темпера-
Таблица 2
Характеристика климатических условий проведения эксперимента (по [21])
Показатель Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь Январь Февраль Март
Температура, °С
среднемесячная +23,1 +27,6 +23,3 + 14,7 +8,0 + 1,0 +0,2 -5,5 -9,6 -0,7
максимум +30 +33 +31 + 18 +21 +8 +5 +3 +1 +5
минимум + 17 +20 +13 +9 +2 -5 -5 -16 -23 -8
Средняя сумма осадков, мм 75 94 77 65 59 58 56 42 36 34
Число дней с осадками 11 12 10 11 10 12 12 11 8 8
турой 1150°. Содержание газов (CH4 и СО2) определяли на газовом хроматографе модели «Кристал-люкс 4000М» с пламенно-ионизационным детектором и катарометром (точность определения — 10-5%). Обработку хроматограмм и расчет концентрации метана проводили с помощью компьютерной программы NetChrom for Windows 2.0.
Биомассу микроорганизмов определяли кинетическим методом, основанным на потреблении вносимой глюкозы [9]. Состояние микробной системы исследовали методом МСТ, проводимым согласно стандартной методике [5], в основе которого лежит анализ спектров потребления субстратов сообществами микроорганизмов. Активность биологического окисления метана и его абиотическое поглощение (сорбция) определяли кинетическим методом по убыванию концентрации в закрытых флаконах [9].
Статистическую обработку результатов исследований проводили в программе Excel и Statistica 6.01.
Результаты и их обсуждение
Биофильтрация метана. Поступающий в конструкции газ может расходоваться на его окисление микроорганизмами, абиотическое поглощение (сорбция), частичное растворение в жидкой фазе и эмиссию. В ходе модельного эксперимента эмиссия была невозможна (закрытые сосуды), а растворение метана, как известно, составляет незначительные величины [1], поэтому бактериальное окисление и сорбция являлись ключевыми механизмами поглощения газа.
В ходе модельного эксперимента были установлены различные скорости биофильтрации метана исследуемыми конструкциями. Доминирующей тенденцией можно назвать дифференциацию значений между конструкцией с природным почвенным монолитом (КП) и искусственно-созданными почво-грунтами (КК и КТ), имеющими в 1,5—2 раза менее высокие скорости поглощения, чем КП (рис. 2). Известно, что наибольшая биологическая активность метанотрофов проявляется при рН 6,5—7,0, C:N = = 15:1, наличии кислорода 10—20 об. %, температуре 15—25° [3, 15]. Вероятно, дифференциация ско-
Рис. 2. Динамика поглощения метана искусственными почвенными конструкциями
ростей биофильтрации метана связана с изначально более высоким пулом метанотрофных микроорганизмов в почве и более благоприятными физико-химическими условиями для их развития: значениями рН, сбалансированностью питательных свойств субстрата, выражающейся в отношении С:К, лучшей обогащенностью кислородом в силу наличия структуры (табл. 1). Сказанное подтверждается результатами потенциального окисления метана, показавшими рост скорости его бактериального окисления с начала опыта до середины осени с 10 до 70 нг/г/ч в почве и с 5 до 20 нг/г/ч в почвоподобных субстратах. Кривая актуального поглощения метана соответствует характеру его потенциального окисления. Проведенный анализ позволил также выявить наличие абиотического поглощения (сорбции) газа, составляющего около 30% от суммарного потенциального. Однако сорбционный потенциал имеет определенное насыщение, поэтому, вероятно, он не может обеспечивать длительное поглощение газа в отличие от бактериального фильтра.
Сезонная динамика биофильтрации метана имеет единый характер для всех исследуемых субстратов, подчиняясь общим закономерностям развития микроорганизмов [7], и дифференцируется температурными условиями. С начала опыта можно выделить три стадии биофильтрации: период адаптации (июнь—июль), выражающейся в некотором снижении скоростей поглощения метана относительно начала эксперимента; период гомеостаза (август—ноябрь), в течение которого демонстрируются наибольшие скорости поглощения метана; период стресса (ноябрь—март) с минимальными значениями биофильтрации. Снижение скоростей поглощения метана в период адаптации мы связываем с перестройкой структуры микробного сообщества под действием вводимого газа. Стоит отметить, что в КП перестройка идет быстрее, чем в КК и КТ, что выражается в меньшем падении скоростей биофильтрации. Вероятно, почва обладает большей буферностью к внешним воздействиям в силу устойчивости микробного сообщества. Стадию гомеостаза мы связываем с развитостью метанотрофного сообщества и оптимальными внешними условиями для его функционирования. Стадия стресса соответствует сезонному снижению температур до отрицательных значений в зимний период, что подавляет функционирование метанотрофных микроорганизмов.
Интересно, что температура воздуха, равная нулю, является своеобразной критической точкой, так как скорость поглощения метана в таких условиях резко снижается (ноябрь). Однако дальнейшее понижение температуры уже не влияет на интенсивность биофильтрации — весь зимний период метан поглощается примерно с одинаковой скоростью. Важно, что его поглощение продолжается, несмотря на крайне неблагоприятные условия для метанотрофных микроорганизмов. Это явление мы связываем с абиоти-
сГ о- ^ ^
■кп кк кт
Рис. 3. Концентрация С02 в искусственных почвенных конструкциях
ческим механизмом поглощения метана — сорбцией. Внесение в конструкции материалов с высокими сорбционными свойствами могло бы усилить поглощение метана и повысить эффективность конструкций в зимний период.
Содержание углекислого газа. В динамике содержания СО2 в конструкциях четко выделяются два этапа: интенсивное образование газа в летне-осенний период, связанное с активным функционированием микробных сообществ, и минимальное его проявление в зимний период, когда жизнедеятельность микроорганизмов подавлена отрицательными температурами (рис. 3). Интересно отметить, что сообщество микроорганизмов в КТ и КК более чувствительно к низким температурам по сравнению с КП, поэтому содержание СО2 в них падает до нулевых отметок на месяц раньше, чем в КП. Максимальные концентрации газа выявлены в КК (в среднем около 4,5% об.), что можно объяснить легкодоступным для микроорганизмов типом органического субстрата (компост) и его интенсивной минерализацией. Кроме того, в КК высоки концентрации питательных веществ (табл. 1).
Динамика БИ. Анализ изменения БИ (рис. 4, а) говорит о том, что функционирование систем происходит при доминировании окислительных условий, что оптимально для метанотрофов. В летний период, когда концентрация углекислого газа максимальна, наблюдается локальное понижение БИ в конструкции с компостом, в которой его содержание в среднем в два раза выше, чем в других конструкциях, характеризующихся стабильными значениями этого показателя. В зимний период происходит резкий скачок БИ в связи с уменьшением СО2 и усилением аэрации.
Динамика рН фильтрата. Основной тенденцией по ходу эксперимента является подкисление фильтрата, собираемого из конструкций, отчетливо наблюдаемое в летне-осенний период — рН относительно начала эксперимента снижается на 0,5 единиц во всех конструкциях (рис. 4, б). Снижение рН коррелирует с периодом максимального содержания углекислого
Рис. 4. Динамика БИ (а) и рН фильтрата (б) в конструкциях
газа в субстратах и, вероятно, обусловлено его растворением в жидкой фазе. В конце осени наблюдается небольшой рост рН, вызванный падением содержания СО2 в конструкциях.
Бактериальное образование метана. Помимо вводимого метана его дополнительным источником в конструкциях может выступать процесс бактериального образования, связанный с деятельностью мета-ногенных бактерий, продуцирующих его из углекислого газа и водорода. Процесс метаногенеза протекает, как правило, в анаэробных условиях, являясь характерным для почв, подверженных частым подтоплениям и застоям влаги. Однако он может идти и внутри почвенных агрегатов, где в анаэробных условиях возможно развитие метаногенных бактерий [10]. Поэтому нельзя исключать процесс естественного метаногенеза в опыте.
Результаты определения активности бактериального образования метана показывают, что в КП и КТ данный показатель соответствует автоморфным почвам (< 0,01 нг/г • ч), в КК — полугидроморфным (0,01—0,06 нг/г • ч). Причем в КК наблюдается двукратное увеличение активности метаногенеза через три месяца после начала эксперимента — период максимального содержания углекислого газа. Однако даже при скорости образования метана, равной 0,06 нг/г • ч в месяц, в конструкции образуется всего 270 ррт/мес., что в 100 раз меньше концентрации вводимого нами метана. Поэтому увеличение содержания метана за счет метаногенеза крайне несущественно и в условиях опыта им можно пренебречь.
Изменение микробной биомассы. Анализ динамики микробной биомассы (табл. 3) выявил ее от-
Таблица 3 Динамика микробной биомассы в конструкциях
Образец КП КК КТ
Июнь (начальный) 1347,8 ± 213,0 83,1 ± 11,5 108,4 ± 5,7
Сентябрь 1057,1 ± 67,5 626,5 ± 66,9 78,3 ± 14,5
Декабрь 1311,3 ± 35,4 574,7 ± 33,8 567,1 ± 43,1
носительную стабильность в почвенном монолите (1200—1400 мкгС/г почвы) и резкий рост, на порядок, в искусственных почвогрунтах (с 80 до 600 мкг С/г почвы). Указанные различия можно объяснить тем, что системы находятся на разных стадиях развития — почва отличается зрелостью и устойчивостью внутренних связей микробного сообщества, а почвогрунты являются молодыми системами, где только начинается расселение микроорганизмов по объему субстрата. Стоит отметить, что в КК рост микробной биомассы идет значительно быстрее, чем в КТ, что может объясняться более доступным для микроорганизмов типом органического субстрата. Однако максимальные величины, на которые выходит микробная биомасса, одинаковы в обеих конструкциях с почвогрунтами.
Состояние микробного сообщества. Результаты мультисубстратного тестирования за 6 мес. эксперимента показали увеличение разнообразия и интенсивности потребляемых субстратов (табл. 4), что свидетельствует о положительной тенденции развития микробного сообщества конструкций. В сентябре в КТ они ассимилировали только 5 из 47 субстратов, в КК — 13, в КП — 20. К декабрю количество потребляемых субстратов в почвоподобных грунтах возросло в несколько раз и составило 31 в КТ и КК, в то время как в КП рост незначителен — 24 субстрата. Стоит отметить, что КТ, характеризующаяся наименьшим биоразнообразием на начальном этапе, с течением времени демонстрирует аналогичные КК значения.
По ходу эксперимента в КП происходит сукцессия микроорганизмов на фоне стабильной микробной биомассы, а в КТ и КК — развитие сообщест-
Рис. 5. Положение образцов в пространстве ранговых распределений: с1 — коэффициент, отражающий стабильность сообщества; N — число потребленных субстратов; W — удельная метаболическая работа
ва, связанное с ростом разнообразия и количества микроорганизмов. Это подтверждается увеличением потребления аминокислот в искусственных почво-грунтах, что вызвано накоплением мертвой биомассы, обогащенной белковыми компонентами. Заметно понижение сахаролитической активности в КК и КТ по сравнению с КП, что может быть связано с переключением систем на преимущественное использование метана.
На основании анализа рангового распределения потребления субстратов микробными сообществами были рассчитаны индексы и показатели функционального разнообразия на разных этапах развития систем. Наиболее информативным является коэффициент с1, отражающий стабильность сообщества микроорганизмов. Чем ближе с1 к нулю, тем более устойчивой является система [4].
Таблица 4
Потребление номинальны« групп субстратов микробными сообществами
Потребляемый микроорганизмами субстрат Оптическая плотность (Б)
КП КК КТ
сентябрь декабрь сентябрь декабрь сентябрь декабрь
Углеводы 0,54 3,00 0,56 1,69 0,12 1,69
Спирты 0,45 1,27 0,08 0,86 0 1,06
Аминокислоты 1,01 1,23 0,25 1,12 0,15 1,23
Органические кислоты 0,24 0,57 0 0,47 0 0,72
Полимеры 0,39 0,61 0,54 0,58 0 0,51
^компоненты 0 1,05 0,01 0,84 0 1,06
Анализ расположения исследуемых образцов в пространстве параметров ранговых распределений (рис. 5) позволяет сделать заключение о том, что с течением времени происходит существенное изменение микробных сообществ во всех конструкциях. Сообщества микроорганизмов становятся более стабильными ^ 0) за счет увеличения биоразнообразия, о чем свидетельствует рост количества и интенсивности потребления субстратов. Можно заключить, что за 6 мес. эксперимента микробное сообщество из неустойчивого и даже подавленного состояния (в случае КТ) переходит в стабильное, причем КТ по темпам развития опережает КК.
Выводы
• Поглощение метана в конструкциях происходит за счет его варьирующей по сезонам интенсивной биофильтрации, подчиняясь общим закономерностям развития метанотрофов. Выделяются стадии адаптации (июнь—июль) — период развития популяции метанотрофов, инициирующийся поступлением метана; оптимума (июль—октябрь) — период наибольшей интенсивности окисления метана в силу развитости метанотрофного сообщества; угнетения (октябрь—март) — период снижения поглощения метана ввиду отрицательных температур.
• Выявлена дифференциация интенсивности процесса биофильтрации в зависимости от типа поглощающего субстрата. В теплое время года в конструкции на основе почвенного монолита (КП) скорость
биофильтрации в 1,5—2 раза выше, чем в таковых на основе почвоподобных субстратов (КК и КТ). В зимний период разница между конструкциями менее выражена вследствие подавления бактериального окисления метана низкими температурами.
• Содержание углекислого газа в искусственных почвенных конструкциях неоднородно в зависимости от типа органического субстрата и возрастает в ряду: КП ^ КТ ^ КК, что говорит об интенсивной минерализации органического вещества почвогрунтов, особенно компоста, в то время как в почвенном монолите этот процесс выражен не так интенсивно.
• В процессе функционирования конструкций происходят изменения физико-химических и биологических свойств. Во всех искусственных почвенных конструкциях выявлено подкисление почвенного раствора вследствие генерации и растворения СО2, резкое увеличение БИ в зимний период ввиду отсутствия образования СО2 и обогащенности субстратов кислородом. В конструкции с компостом выявлено локальное снижение БИ в периоды максимальной генерации СО2 и наибольшего количества осадков, что приводит к временному проявлению метаноге-неза. Установлен значительный рост устойчивости микробных сообществ. В почвенном монолите это выражается в увеличении видового разнообразия микроорганизмов при стабильности микробной биомассы, а в почвоподобных субстратах — в росте обоих параметров.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М., 1986.
2. Воробьева Л.А., Ладонин Д.В., Лопухина О.В. и др. Химический анализ почв. Вопросы и ответы. М., 2012.
3. Гальченко В.Ф. Метанотрофные бактерии. М., 2001.
4. Горленко М.В., Кожевин П.А. Мультисубстратное тестирование природных микробных сообществ: Учеб. пособие. М., 2005.
5. Горленко М.В., Кожевин П.А, Терехов А.С. Методика выполнения измерений интенсивности потребления тест-субстратов микробными сообществами почв и почвоподоб-ных объектов фотометрическим методом: ФР.1.37.2010.08619; ПНД Ф Т 16.1.17-10. М., 2010.
6. Заварзин Г.А. Эмиссия метана с территории России // Микробиология. 1997. Т. 66, вып. 5.
7. Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. М., 2005.
8. Малашенко Ю.Р., Романовская В.А., Троценко Ю.А. Метанокисляющие микроорганизмы. М., 1978.
9. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г. Звягинцева. М., 1991.
10. Степанов А.Л. Микробная трансформация парниковых газов в почвах. М., 2011.
11. Федоров ИД. Трансформация почвенного покрова при формировании жилых массивов // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2006. № 1.
12. Шустрое Ю.Д., Можарова Н.В., Кулачкова С.А. Эмиссия и утилизация парниковых газов на строительных объектах с запечатанными грунтами в Московской агломерации // Информ. вестн. «Мособлгосэкспертиза». 2011. № 4 (35).
13. Clarkson C.R., Bustin R.M. The effect of pore structure and gas pressure upon the transport properties of coal: a laboratory and modeling study // Fuel. 1999. Vol. 78.
14. Devinny J.S., Deshusses M.A., Webster T.S. Biofiltration for air pollution control. Boca Raton, 1999.
15. Hettiarachchi V., Hettiaratchi P., Mehrotra A., Kumar S. Field-scale operation of methane biofiltration systems to mitigate point source methane emissions // Environ. Pollution. 2011. Vol. 159, N 6.
16. IPCC. Fourth Assessment Report. Chapter 2. Changes in Atmospheric Constituents and Radiative Forcing. Geneva, 2007.
17. Lin B., Monreal C., Tambong J. et al. Phylogenetic analysis of methanotrophic communities in cover soils of a landfill in Ontario // Can. J. of Microbiol. 2009. Vol. 55, N 9.
18. Streese J., Stegmann R. Microbial oxidation of methane from old landfills in biofilters // Waste Management. Vol. 23, N 7.
19. Tsattsatellis T., Karagiannidis A. Estimation of future methane production from hellenic landfills // Global NEST J. 2009. Vol. 11, N 2.
20. Winer M. Biofiltration: An Innovative Air Pollution 21.www.meteoinfo.ru — интернет-ресурс (сайт Феде-
Control Technology For VOC Emission//Air and Waste Ma- ральной службы по гидрометеорологии и мониторингу nagement Association. 1991. Vol. 41, N 8. окружающей среды).
Поступила в редакцию 01.07.2012
METHANE BIOFILTRATION BY SOIL AND SOIL-LIKE
CONSTRUCTIONS AND SPECIFICS OF THEIR FUNCTIONING
O.V. Lisovitskaya, I.I. Lebed-Sharlevich, N.V. Mozharova,
S.A. Kulachkova, M.V. Gorlenko
Methane consumption in constructions is driven by its intensive biofiltration, differed by seasons according methanotrophs functioning specific. Three stages of methane biofiltration were found — adaptation, optimum and stress. Biofiltration intensity in soil construction is 1,5—2,0 times higher in comparison with soil-like constructions. Biofiltration process under intensive methane inflow leads to filtrate acidity increase; local Eh drop down in summer period and its growth in winter season; significant increase of microbiological community stability.
Key words: methane, biofiltration, soil, peat, compost, soil constructions, seasonal dynamic, multisubstrate testing.
Сведения об авторах
Лисовицкая Ольга Вячеславовна, канд. биол. наук, науч. сотр. Учебно-опытного почвенно-экологического центра (УОПЭЦ) МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: 8(495) 939-36-52; e-mail: [email protected]. Лебедь-Шарлевич Яна Ивановна, аспирант каф. географии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова. Тел.: 8(495) 939-36-52; e-mail: [email protected]. Можа-рова Надежда Васильевна, докт. биол. наук, доц. каф. географии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: 8(495) 939-36-52; e-mail: [email protected]. Кулачкова Светлана Александровна, канд. биол. наук, науч. сотр. каф. географии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: 8(495) 939-36-52; e-mail: [email protected]. Горленко Михаил Владимирович, канд. биол. наук, науч. сотр. каф. биологии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: 8(495) 939-35-98; e-mail: [email protected].
