CC BY
73
УДК 579.64; 631.46
БИОРЕМЕДИАЦИЯ ЗАМАЗУЧЕННОГО ГРУНТА С ПОМОЩЬЮ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ
© С. П. Четвериков1, Э. Г. Валиуллин1, Э. Р. Гареева2, М. Д. Бакаева1*,
Т. Ю. Коршунова1, О. Н. Логинов1
Институт биологии Уфимского научного центра РАН Россия, Республика Башкортостан, 450054, г. Уфа, проспект Октября, 69.
Тел/факс +7 (347) 235 62 47.
E-mail: [email protected] 2Уфимский государственный нефтяной технический университет Россия, Республика Башкортостан, 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.
Тел./факс: +7 (347) 243 14 19.
Е-mail: [email protected]
В модельных экспериментах изучена возможность использования биопрепаратов «Ле-нойл» и «Деойл» для ремедиации грунтов с территории нефтеместорождений Жетыбай и Каламкас (Республика Казахстан) с содержанием нефтепродуктов 44.35% и 18.26%, соответственно. Показано, что степень биодеструкции нефтепродуктов в грунте месторождения Каламкас не зависит от его разбавления песком и составляет 42—46%о для обоих испытуемых биопрепаратов. После перемешивания грунта месторождения Жетыбай с песком в соотношении 1:3 максимальная степень разложения поллютанта достигалась при использовании биопрепарата «Ленойл» (74.90%). Биопрепарат «Деойл» показал себя более эффективным деструктором при разбавлении грунта с песком 1:1 — 44.53% и в варианте без добавления песка — 28.71%о.
Ключевые слова: биопрепараты «Ленойл», «Деойл», биоремедиация, замазученный грунт, степень биодеструкции.
Введение
Загрязнение окружающей среды нефтью и продуктами ее переработки представляет повышенную опасность, что связано с огромными масштабами добычи, транспортировки и переработки этих энергоносителей. В последнее время все больше внимания уделяется микробиологическому методу очистки экосистем, преимуществами которого являются эффективность, экономичность, экологическая чистота и безопасность, технологическая гибкость и возможность многократной обработки «хронических» загрязнений, а также широкий диапазон допустимых уровней загрязнения. При этом отсутствуют вторичные поллютанты, поскольку углеводороды нефти возвращаются в естественный кругооборот углерода в природе в виде веществ, доступных для питания местной микрофлоры и высших растений.
Биотехнологический метод восстановления окружающей среды предполагает не только активизацию аборигенной микрофлоры очищаемых объектов, но и внесение биопрепаратов, содержащих штаммы эффективных микроорганизмов-деструкторов, способных использовать нефть и нефтепродукты в качестве единственного источника углерода и энергии, что позволяет ускорить разрушение нефти [1-7]. Для создания оптимальных условий жизнедеятельности микроорганизмов целесообразным является внесение подкормки в виде минеральных и органических веществ.
Целью работы было изучение в рамках модельного эксперимента процессов биодеградации нефтепродуктов и возможности биологической
рекультивации замазученного грунта с помощью микробиологического препарата «Ленойл» и биопрепарата с рабочим названием «Деойл», содержащих активные штаммы нефтеокисляющих бактерий.
Методика
Объектом исследования служили образцы за-мазученного грунта нефтеместорождений Жетыбай и Каламкас (Республика Казахстан), содержание нефтепродуктов в которых составляло 44.35% и 18.26%, соответственно. С учетом высокой концентрации загрязнителя, грунт месторождения Жеты-бай перемешивался с песком в соотношениях 1:1 или 1:3, а образцы с территории месторождения Каламкас - в соотношении 1:1.
Эксперименты проводили в сосудах объемом
3 л, в которые помещали по 1 кг грунта или грунта, смешанного с песком. Влажность в течение всего срока инкубации поддерживали на уровне 60%, температуру - 20-25 °С. Отбор почвенных проб осуществлялся через каждые 14 суток.
Биопрепараты вносили ежемесячно в дозе 2-108 КОЕ/г субстрата. В качестве источников биогенного азота, фосфора и калия использовали комплексное минеральное удобрение «Нитроаммофоска» (ОАО «Невинномысский Азот», Россия, ТУ 113-08-10253378-02-96) в дозе 0.25 г/г
нефтепродукта.
Для оценки эффективности применения биопрепаратов контролировали степень разложения углеводородов в соответствии с ПНД Ф 16.1.41-
04 [8], а также динамику численности основных групп почвенных микроорганизмов. Для этого 1 г
* автор, ответственный за переписку
724
БИОЛОГИЯ
грунта помещали в колбу со 100 мл стерильной воды и в течение 1 ч перемешивали на лабораторном встряхивателе П-5.10-Э5960 (180 об/мин). Из полученных суспензий делали микробиологические посевы на мясопептонный агар для учета гетеро-трофов и среду Раймонда [9] с 0.1% нефти в качестве единственного источника углерода и энергии для учета углеводородокисляющих бактерий.
Результаты и их обсуждение
Микробиологические анализы исходных проб показали, что численность гетеротрофных микроорганизмов в образцах нефтезагрязненных грунтов, находилась в интервале (3-5)-107 КОЕ/г, углеводо-родокисляющих бактерий - (5-7)-106 КОЕ/г.
Внесение минеральных удобрений, разбавление песком, а также хорошая приживаемость ин-тродуцированных микроорганизмов способствовали повышению численности гетеротрофных микроорганизмов на 3 порядка - до (3-4)-1010
КОЕ/г, и увеличению количества бактерий-нефте-деструкторов. Их титр вырос в 100 раз и составил (5-8)-108 КОЕ/г.
Проведение комплекса рекультивационных мероприятий, предусмотренных технологией биологической очистки, позволило снизить остаточное содержание нефтепродуктов в замазученном грунте (табл.).
Скорость деградации углеводородов во всех вариантах опыта находится на высоком уровне, что, по-видимому, объясняется быстрой адапатаци-ей микробных деструкторов к данным видам субстратов и правильностью выбранной технологии рекультивации (механическая обработка, биогенные добавки).
Степень биодеструкции нефтепродуктов в грунте месторождения Каламкас не зависела от его разбавления песком и используемого биопрепарата и по прошествии 6 недель эксперимента составила 42-46%.
Таблица
Изменение концентрации нефтепродуктов (%) и степень биодеструкции загрязнения (%) в замазученном грунте месторождений Жетыбай и Каламкас в ходе модельного эксперимента
Концентрация нефтепродуктов Степень деструкции на 42 сутки
Месторождение Вариант опыта (добавки к грунту) Исход- ное 14 сутки 28 сутки 42 сутки
Каламкас
Контроль (только грунт) 18.26±1. 80 18.04± 1.62 18.00± 1.92 17.95± 1.61 1.64
+ песок (1:1) + «Ленойл» 9.90± 0.77 7.45± 0.68 6.52± 0.62 5.30± 0.49 46.46
+ песок (1:1) + «Деойл» 9.75± 0.97 7.62± 0.74 6.96± 0.70 5.55± 0.53 43.08
+ «Ленойл» 17.55± 1.79 14.48± 1.13 12.62± 1.18 10.14± 0.99 42.22
+ «Деойл» 17.20± 1.68 14.29± 1.61 12.58± 1.26 9.88± 1.01 42.56
Контроль (только грунт) 44.35± 4.46 44.31± 4.60 44.28± 4.02 44.11± 4.33 0.54
+ песок (1:3) + «Ленойл» 20.00± 1.99 11.39± 0.99 6.40± 0.58 5.02± 0.50 74.90
+ песок (1:3) + «Деойл» 11.11± 1.01 5.48± 0.52 4.39± 0.41 3.42± 0.29 69.22
+ песок (1:1) + «Ленойл» 22.18± 2.19 20.20± 2.03 18.39± 1.90 15.48± 1.46 30.21
+ песок (1:1) + «Деойл» 25.06± 2.22 17.90± 1.65 16.58± 1.67 13.90± 1.41 44.53
+ «Ленойл» 44.48± 4.46 41.62± 4.22 40.55± 3.96 37.15± 3.72 16.48
+ «Деойл» 46.56± 4.56 43.61± 4.44 38.70± 4.01 33.19± 3.31 28.72
Жетыбай
Тогда как на биодеградацию загрязнителя в грунте месторождения Жетыбай влияло разбавление его песком и применяемый биопрепарат. При перемешивании с песком в соотношении 1:3 максимальная степень разложения поллютанта достигалась при использовании биопрепарата «Ленойл» (74.90%).
При смешивании в равных количествах и при отсутствии разбавления песком замазученно-го грунта месторождения Жетыбай биопрепарат «Деойл» показал себя более эффективным нефте-деструктором, чем биопрепарат «Ленойл» (в 1.51.7 раза).
В дальнейшем планируется проведение полевых экспериментов по очистке нефтезагрязненных грунтов месторождений Жетыбай и Каламкас с использованием биопрепаратов «Ленойл» и «Деойл».
ЛИТЕРАТУРА
1. Логинов О. Н., Нуртдинова Л. А., Бойко Т. Ф. Четвериков С. П., Силищев Н. Н. Оценка эффективности нового биопрепарата «Ленойл» для биоремедиации нефтезагрязнен-ных почв // Биотехнология. 2004. №°1. С. 77-82.
2. Киреева Н. А., Григориади А. С., Хайбулина Е. Ф. Ассоциации углеводородокисляющих микроорганизмов для
биоремедиации нефтезагрязнённых почв // Вестник Башкирского университета. 2009. Т. 14. №2. С. 391-394.
3. Нечаева И. А., Филонов А. Е., Ахметов Л. И., Пунтус И. Ф., Боронин А. М. Стимуляция микробной деструкции нефти в почве путем внесения бактериальной ассоциации и минерального удобрения в лабораторных и полевых условиях // Биотехнология. 2009. №1. С. 64-70.
4. Mishra S., Jyot J., Kuhad R. C., Lal B. Evalution of inoculum addition to stimulate in situ bioremediation of oily-sludge-contaminated soil // Applied and Environmental Microbiology. 2001. V. 67. №4. P. 1675-1681.
5. Murygina V., Markarova M., Kalyuzhnyi S. Application preparation «Rhoder» for remediation of oil polluted polar marshy wetlands in Komi Republic // Environment International. 2005. V. 31. №2. P. 163-166.
6. Ouyang W., Liu H., Murygina V., Yu Y., Xiu Z., Kalyuzhnyi S. Comparison of bio-augmentation and composting for remediation of oily sludge: A field-scale study in China // Process Biochemistry. 2005. V. 40. №12. P. 3763-3768.
7. Stroud J. L., Paton G. I., Semple K. T. Microbe-aliphatic hydrocarbon interactions in soil: implications for biodegradation and bioremediation // Journal of Applied Microbiology. 2007. V. 102. №5. P. 1239-1253.
8. ПНД Ф 16.1.41-04 «Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах почв гравиметрическим методом». 2004. // Портал нормативных документов. URL: http:// www.opengost.ru.
9. Raymond R. L. Microbial oxidation of n-paraffinic hydrocarbons // Developments in Industrial Microbiology. 1961. V. 2. №1. P. 23-32.
Поступила в редакцию 03.08.20I3 г.
