CC BY
65
УДК: 57.083.12:502.65:665.6
Е.А. Рогозина, П.А. Моргунов, Л.С. Переходова, И.Ф. Тимергазина
Всероссийский нефтяной научно-исследовательский геологоразведочный институт (ФГУП «ВНИГРИ»), Санкт-Петербург
ins@vnigri.ru
МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЛАБОРАТОРНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ БИОПРЕПАРАТАМИ
Рассматривается разработанный во ФГУП «ВНИГРИ» научно-экспериментальный комплекс исследований в лабораторных условиях эффективности очистки нефтезагрязненной почвы опытными образцами биопрепарата. В комплекс включены блоки опытно-экспериментальных и научно-исследовательских работ, включающие моделирование процессов биоочистки, анализ и интерпретацию получаемых результатов. Каждый из блоков нацелен на решение конкретных задач, подчиненных общей цели: тестированию вновь созданных образцов биопрепарата по эффективности утилизации нефтяного загрязнения почвы в лабораторных условиях и выбору из их числа наиболее эффективных по окислению нефтяного загрязнителя в целом и отдельных входящих в его состав фракций.
Ключевые слова: биопрепарат, нефтезагрязненная почва, очистка, эффективность, методика исследований, лабораторные условия.
Создание новых эффективных биопрепаратов для практики нефтеочистных работ и на сегодняшний день остается актуальной проблемой, не потерявшей своей ни научной, ни практической значимости. Наиболее успешно эта проблема решается при наличии
- специалистов соответствующих областей науки;
- четкой программы проведения исследований;
- соответствующей научно-исследовательской и экспериментальной базы;
- опыта анализа и интерпретации результатов исследований;
- финансирования данного цикла работ.
Научно-исследовательские и экспериментальные работы в лабораторных условиях являются первым этапом решения рассматриваемой проблемы. Этот этап включает в себя исследования по
- нефтяной микробиологии;
- химико-битуминологическому анализу нефтей и нефтепродуктов;
- исследованию активности окисления вновь выделенными штаммами углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ) нефтяных углеводородов и эффективности утилизации нефтяного загрязнения почв в лабораторных условиях;
- созданию в лабораторных условиях опытных образцов биопрепарата.
В целом перечисленные выше основные направления исследований составляют научно-экспериментальный комплекс работ, каждая составляющая которого нацелена на решение конкретных задач, подчиненных общей цели: тестированию вновь созданных образцов биопрепаратов по эффективности утилизации нефтяного загрязнения почвы в лабораторных условиях и выбору из их числа наиболее эффективных по окислению нефтяного загрязнителя в целом и отдельных входящих в его состав фракций. Более наглядно разработанный нами комплекс работ может быть представлен следующим образом (Рисунок).
Согласно приведенной схеме в комплексе можно вы-
делить блоки опытно-экспериментальных и научно-исследовательских работ, включающие анализ и интерпретацию получаемых результатов. Работы по любому опытно-экспериментальному блоку опираются на разработанную программу исследований, инструкции, методические разработки, руководства и регламенты проведения лабораторных работ, часть из них опубликованы в печати, другие являются оригинальными в практике научно-исследовательских работ института.
Теоретические и научно-исследовательские работы по селекции из нефтезагрязненных природных объектов штаммов углеводородокисляющих микроорганизмов, исследования их активности в окислении нефтей и нефтепродуктов, создание музея из наиболее активных штаммов углеводородокисляющих микроорганизмов являются первоочередной задачей на пути решения рассматриваемой проблемы.
Во ФГУП «ВНИГРИ» разработана специальная программа и методика выделения углеводородокисляющих микроорганизмов и исследования их активности по окислению нефтей и нефтепродуктов (Рогозина и др., 2011).
Исследования по этой программе и составляют начальный цикл работ по рассматриваему научно-экспериментальному комплексу.
На втором этапе исследований производится биопрепарат, и оценивается в лабораторных условиях его эффективность по утилизации нефтяного загрязнения почвы.
Создание биопрепарата в лабораторных условиях проводится согласно разработанному регламенту - изложению порядка последовательного проведения необходимых операций с указанием их технического и материального обеспечения.
Здесь уместно заметить, что лабораторный регламент по производству образца (образцов) биопрепарата является результатом интеллектуальной деятельности (РИД) разработчика(ов) и защищается патентом, грифом «для служебного пользования» или «коммерческая тайна». Однако, общие принципы производства биопрепаратов
научно-технический журнал
13Щ
известны, а многие параметры процесса производства нуждаются в контроле и в унификации. Технологическая схема создания биопрепарата в жидкой форме может быть в общем виде представлена следующим образом: штам-м(ы) УОМ > выращивание посевного материала> выращивание жидкой культуры в бутылях > перевод биопрепарата в стеклянные емкости для хранения > хранение биопрепарата.
Основное внимание в лабораторном регламенте должно быть уделено контролю за следующими основными параметрами:
- стерильность посевного материала и жидкой культуры;
- стерильность питательных сред;
- значение рН среды;
- качество готового продукта;
- соблюдение техники безопасности при выполнении всех операций по созданию образцов биопрепарата.
Форма готового биопрепарата может быть жидкой, порошковой на различного рода носителях. На сегодняшний день нет единого мнения, какую форму биопрепарата предпочтительнее использовать при очистке нефтезаг-рязненных почв. Производство жидкой формы, например, выгодно с экономической точки зрения, но она, несомненно, проигрывает порошковой форме с коммерческой точки зрения.
Важен и актуален вопрос о производственных преимуществах той или иной формы биопрепаратов. Обсуждение этого вопроса начато в открытой печати, но он еще далек от окончательного, тем более волевого, решения (Акопова, 2008; Водянова и др., 2010; Рогозина и др., 2010; 2012).
Исследованию эффективности утилизации нефтяного загрязнения почвы вновь созданным образцом биопрепарата предшествует разработка программы проведения этого цикла исследований. Разработанная нами программа предусматривала
- отбор и подготовку почвы для проведения лабораторных опытов;
- загрязнение исходной для опытов почвы нефтью и нефтепродуктами;
- приготовление серии опытных образцов биопрепарата на основе активных штаммов углеводородокисляю-щих микроорганизмов;
- постановку лабораторных опытов по очистке неф-тезагрязненной почвы опытными образцами биопрепарата;
- мониторинг процесса очистки нефтезагрязненной почвы;
- оформление результатов агрохимических, микробиологических, химико-битуминологических лабораторных анализов в виде таблиц первичного фактического материала для дальнейшего анализа и интерпретации результатов испытания тестируемых образцов биопрепарата;
- заключение о проведенных в лабораторных условиях испытаниях опытных образцов биопрепарата, сравнительная их характеристика по эффективности утилизации нефтяного загрязнителя почвы.
Лабораторные методические приемы проведения экспериментальных работ, необходимые микробиологические и химико-битуминологические анализы, методики балансовых расчетов и интерпретации полученных результатов разработаны и практикуются в нефтеэкологи-ческой практике исследований ФГУП «ВНИГРИ» и нео-
■— научно-технический журнал
Георесурсы 6 (48) 2012
днократно публиковались в печати.
Представленный на рисунке научно-экспериментальный комплекс и изложенная выше программа исследования позволяют в лабораторных условиях провести моделирование процесса утилизации нефтяного загрязнения почвы созданным биопрепаратом и проанализировать результаты исследований с двух позиций:
- способность конкретного образца биопрепарата утилизировать взятые для экспериментов нефтяные загрязнители почвы;
- реакция конкретного нефтяного загрязнителя почвы на биоокисление созданными образцами биопрепарата.
При постановке лабораторных опытов были заданы постоянными такие параметры, как
- почва, ее навеска в опыте;
- степень нефтяного загрязнения;
- температура, °С;
- продолжительность опытов, сут.
Переменными параметрами в опытах явились:
- тестируемые образцы биопрепарата и физиологически связанные с ними характеристики (титр УОМ, кл/г; рН);
- нефтяной загрязнитель, позволяющий выявить целевую направленность биопрепаратов не только в целом к конкретному нефтяному загрязнителю, но и к отдельным фракциям в его составе (масла, смолы, асфальтены, мета-но-нафтеновые и ароматические углеводороды).
Тестирование образцов биопрепарата по способности утилизировать конкретные фракции нефтяного загрязнителя стало возможным только благодаря проведению комплексного детального химико-битуминологического анализа и балансовой оценке по его результатам утилизации каждой конкретной фракции (% вес. от исходного ее содержания).
Программой моделирования процессов утилизации нефтяного загрязнения почвы предусматривается мониторинг процесса очистки. По нашему мнению его целесообразно проводить по следующим параметрам:
- содержание (титр УОМ (кл/г)) в составе очищаемой почвы;
- значение рН;
- содержание нефтепродуктов (мг/кг) в составе очищаемой почвы.
Включение экспресс-анализа по определению содержания фракции нефтепродуктов в очищаемой почве в состав параметров мониторинга вполне оправдано. Этот ускоренный метод определения узкой фракции нефтяного загрязнения позволяет во времени наблюдать динамику процесса биоочистки почвы.
Детальный комплексный химико-битуминологический анализ исходных и опытных образцов представляет общую картину и направленность процессов утилизации нефтяного загрязнителя почвы. Именно по результатам этого анализа можно судить более объективно об эффективности вновь созданных образцов биопрепарата.
Представленный выше научно-экспериментальный комплекс по исследованию эффективности биопрепаратов для утилизации нефтяного загрязнителя почв разработан в рамках выполнения Государственного контракта Министерства образования и науки (№ 16.515.11.5042 от 12.05.2011) за счет бюджетных средств. Авторы надеются, что эта разработка ФГУП «ВНИГРИ» не останется неза-
меченной в отечественной практике нефтеочистных работ и в создании новых образцов биопрепаратов для утилизации нефтяного загрязнения почвы.
Работа выполнена за счет бюджетных средств Министерства образования и науки в рамках Государственного контракта № 16.515.11.5042 от 12.05.2011.
Литература
Акопова Г.С. Очистка техногенных сред, загрязненных углеводородами с использованием биопрепаратов. Газовая промышленность. 2008. № 6. 69-71.
Водянова М.А., Хабарова Е.И., Донерьян Л.Г. Анализ существующих микробиологических препаратов, используемых для биодеградации нефти в почве. Горныт информ. аналит. бюлл. Науч.-техн. журнал. 2010. Семинар №10. 253-258.
Рогозина Е.А., Андреева О.А., Жаркова С.И., Мартынова Д.А. Сравнительная характеристика отечественных биопрепаратов, предлагаемых для очистки почв и грунтов от загрязнения нефтью и нефтепродуктами. Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2010. Т.5. № 3. http://www.ngtp.ru/rub/7/37_2010.pdf
Рогозина Е.А., Свечина Р.М., Шапиро А.И., Переходова Л.С., Тимергазина И.Ф. Методические аспекты исследования активности утилизации нефти и нефтепродуктов штаммами углеводорокис-ляющих микроорганизмов. Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2011. Т.6. № 4. http://www.ngtp.ru/rub/7Z43_2011.pdf
E.A. Rogozina, P.A. Morgunov, L.S. Perekhodova, I.F. Timergazina. Methodological aspects of laboratory studies of oil-contaminated soil disposal efficiency by biological preparations.
Scientific and experimental research complex of efficiency of oil-contaminated soil disposal by biological preparations prototypes is analyzed. This complex was developed in VNIGRI in laboratory conditions. The complex includes blocks of pilot and research projects including the modeling of biological disposal processes, analysis and interpretation of obtained results. Each block is aimed at solving specific problems, subjected to a common goal - testing of the newly created samples of the biological preparation for efficient disposal of oil-contaminated soil in laboratory conditions and choosing among them the most efficient ones in the oxidation of petroleum contaminants in whole and its constituent fractions.
Key words: biological preparation, oil contaminated soil, cleanup, effectiveness, research method, laboratory conditions.
Елена Александровна Рогозина Доктор геол.-мин.наук, главный научный сотрудник, Академик РЭА
Павел Александрович Моргунов Ведущий инженер
Лилия Сергеевна Переходова Инженер 1 кат.
Ирина Файзрахмановна Тимергазина Инженер
Всероссийский нефтяной научно-исследовательский геологоразведочный институт (ФГУП «ВНИГРИ») 191014, Санкт-Петербург, Литейный пр., дом 39. Тел: +7(812) 719-60-04.
|— научно-технический журнал
6 (48) 2012 I еоресурсы
