Научная статья на тему 'Микробиологическая деструкция нефти в почвах Апшеронского полуострова'

Микробиологическая деструкция нефти в почвах Апшеронского полуострова Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

CC BY
75
22
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БИОДЕГРАДАЦИЯ / BIODEGRADATION / УГЛЕВОДОРОДОКИСЛЯЮЩИЙ МИКРООРГАНИЗМ / HYDROCARBON-OXIDIZING MICROORGANISM / ДЕГРАДАЦИЯ / DEGRADATION / НЕФТЕПРОДУКТ / OIL PRODUCT / МИКРОФЛОРА / MICROFLORA / НЕФТЯНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ / OIL POLLUTION

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Бабаев Э.Р.

Исследованы особенности изменения фракционного состава нефти после ее биодеградации различными микроорганизмами в загрязненных почвах нефтяного месторождения Бинагади на Апшеронском полуострове. В лабораторных условиях изучена деструктивная активность некоторых углеводородокисляющих культур и их ассоциаций, выделенных из нефтезагрязненных почв, в отношении углеводородов нефти. Нефтедеструктивную активность исследуемых ассоциаций микроорганизмов оценивали по суммарному показателю определяемой весовым методом убыли нефти и нефтепродуктов в жидкой среде. Фитотоксичность почв оценивалась биотестом с помощью семян пшеницы по соотношению числа проросших и не проросших семян, высоты проростков и длины корней. Проведен сопоставительный анализ результатов изучения особенностей изменения составов сырых нефтей и нефтяных загрязнений, подверженных микробиологической деструкции в жидкой минеральной среде и в почве. Использование метода инфракрасной спектроскопии c преобразованием Фурье позволяет проанализировать особенности изменения химического состава загрязняющей почвы нефти под влиянием микробиологического окисления и предположить переход ее в более глубокую стадию деградации. Полученные данные свидетельствуют о том, что микробиологические процессы способствуют ароматизации и депарафинизации компонентов исследованной нефти. Также было установлено, что под влиянием микробиологических процессов возрастает степень окисленности нефти за счет увеличения содержания карбонилсодержащих соединений. Следует отметить, что в спектрах наблюдаются полосы поглощения, обусловленные образованием соединений с непредельной связью, а также азотсодержащих соединений. На основе полученных экспериментальных данных можно предположить, что исходная нефть переходит в более глубокую стадию деградации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MICROBIAL BIODEGRADATION OF OIL IN THE SOILS OF THE ABSHERON PENINSULA

The features of change in the fraction composition of oil after its biodegradation by various microorganisms in polluted soils of the oil-producing Binagadi deposit of Absheron Peninsula were studied. The oil-degrading activity of some hydrocarbon-oxidizing cultures and their selected from oil-contaminated soils associations towards oil hydrocarbons was researched in the laboratory. The oil-degrading activity of the studied microassociations was estimated by the total loss coefficient of oil and oil products in the liquid medium, that was determined by weight method. Phytotoxicity of soils was estimated by the biological test using seeds of wheat by ratio of the number of germinated and undergerminated seeds and by the height of shoots and length of roots. The comparative analysis of the research data of changes in the composition of crude oil and oil pollutions, which are biodegradable in liquid mineral medium and soil, was performed. Fourier-transform infrared spectroscopy allows revealing the features in change of the chemical composition of oil polluted the soils as a result of microbiological oxidation and assuming the oil degradation to the deeper stage. The obtained data indicate that microbiological processes contribute to aromatization and dewaxing of the components of the studied oil. It was also found, that the degree of the oil oxidation increased under the influence of the microbiological processes by the increasing the content of carbonyl-containing compounds. It should be noticed that spectra contain the absorption bands connected with formation of compounds with unsaturated bonds, as well as nitrogen-containing compounds. Based on the obtained experimental data, it should be assumed that the original oil degrades into the deeper stage.

Текст научной работы на тему «Микробиологическая деструкция нефти в почвах Апшеронского полуострова»

ЭКОЛОГИЯ

УДК 628.543.96

Э.Р. Бабаев1, e-mail: Elbey.Babayev@socar.az

1 Институт химии присадок им. академика А.М. Кулиева Национальной академии наук Азербайджана (Баку, Азербайджанская Республика).

Микробиологическая деструкция нефти в почвах Апшеронского полуострова

Исследованы особенности изменения фракционного состава нефти после ее биодеградации различными микроорганизмами в загрязненных почвах нефтяного месторождения Бинагади на Апшеронском полуострове. В лабораторных условиях изучена деструктивная активность некоторых углеводородокисляющих культур и их ассоциаций, выделенных из нефтезагрязненных почв, в отношении углеводородов нефти. Нефтедеструктивную активность исследуемых ассоциаций микроорганизмов оценивали по суммарному показателю определяемой весовым методом убыли нефти и нефтепродуктов в жидкой среде. Фитотоксичность почв оценивалась биотестом с помощью семян пшеницы по соотношению числа проросших и не проросших семян, высоты проростков и длины корней. Проведен сопоставительный анализ результатов изучения особенностей изменения составов сырых нефтей и нефтяных загрязнений, подверженных микробиологической деструкции в жидкой минеральной среде и в почве. Использование метода инфракрасной спектроскопии c преобразованием Фурье позволяет проанализировать особенности изменения химического состава загрязняющей почвы нефти под влиянием микробиологического окисления и предположить переход ее в более глубокую стадию деградации. Полученные данные свидетельствуют о том, что микробиологические процессы способствуют ароматизации и депарафинизации компонентов исследованной нефти. Также было установлено, что под влиянием микробиологических процессов возрастает степень окисленности нефти за счет увеличения содержания карбонилсодержащих соединений. Следует отметить, что в спектрах наблюдаются полосы поглощения, обусловленные образованием соединений с непредельной связью, а также азотсодержащих соединений. На основе полученных экспериментальных данных можно предположить, что исходная нефть переходит в более глубокую стадию деградации.

Ключевые слова: биодеградация, углеводородокисляющий микроорганизм, деградация, нефтепродукт, микрофлора, нефтяное загрязнение.

E.R. Babayev1, e-mail: Elbey.Babayev@socar.az

1 Institute of Chemistry of Additives of Azerbaijan National Academy of Sciences named after Academician A.M. Quliyev (Baku, Republic of Azerbaijan).

Microbial Biodegradation of Oil in the Soils of the Absheron Peninsula

The features of change in the fraction composition of oil after its biodegradation by various microorganisms in polluted soils of the oil-producing Binagadi deposit of Absheron Peninsula were studied. The oil-degrading activity of some hydrocarbon-oxidizing cultures and their selected from oil-contaminated soils associations towards oil hydrocarbons was researched in the laboratory. The oil-degrading activity of the studied microassociations was estimated by the total loss coefficient of oil and oil products in the liquid medium, that was determined by weight method. Phytotoxicity of soils was estimated by the biological test using seeds of wheat by ratio of the number of germinated and undergerminated seeds and by the height of shoots and length of roots. The comparative analysis of the research data of changes in the composition of crude oil and oil pollutions, which are biodegradable in liquid mineral medium and soil, was performed. Fourier-transform infrared spectroscopy allows revealing the features in change of the chemical composition of oil polluted the soils as a result of microbiological oxidation and assuming the oil degradation to the deeper stage. The obtained data indicate that microbiological processes contribute to aromatization and dewaxing of the components of the studied oil. It was also found, that the degree of the oil oxidation increased under the influence of the microbiological processes by the increasing the content of carbonyl-containing compounds. It should be noticed that spectra contain the absorption bands connected with formation of compounds with unsaturated bonds, as well as nitrogen-containing compounds. Based on the obtained experimental data, it should be assumed that the original oil degrades into the deeper stage.

Keywords: biodegradation, hydrocarbon-oxidizing microorganism, degradation, oil product, microflora, oil pollution.

64

№ 11 ноябрь 2017 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ

ECOLOGY

с о

=г Я

!£ Т! >» JO

Вт

U

а; тз

СП О

■л а

X

dl

I

о dl О)

80 70 60 50 40 30 20 10

2*4

Среда 1 Medium 1

Среда 2 Medium 2

Среда 3 Medium 3

Деструктивная активность ассоциаций микроорганизмов в различных минеральных средах: 1 - В16+В2+В12;2 - В2+В7+В12;3 - В1+В7+В16+В14;4 - В1+В2+В11+В12; 5 - В12+В7+В11+В10; 6 - В2+В16+В12+В11

The oil-degrading activity of microassociations in different mineral mediums:

1 - В16+В2+В12;2 - В2+В7+В12;3 - В1+В7+В16+В14;4 - В1+В2+В11+В12; 5 - В12+В7+В11+В10; 6 -

В2+В16+В12+В11

В последние годы наблюдается интенсивное увеличение объема производства нефтепродуктов и расширение диапазона их эксплуатации, что приводит к интенсификации добычи нефти. Огромные масштабы добычи, транспортировки и переработки этих энергоносителей представляют особую экологическую опасность. Отличительной особенностью техногенного воздействия предприятий нефтеперерабатывающего комплекса на окружающую среду является постепенно повышающийся уровень загрязнения почвы, атмосферы, водных объектов, а также подземных вод. Негативное воздействие нефти и нефтепродуктов обусловлено как непосредственной деградацией почвенного покрова на участках разлива нефти, так и воздействием ее компонентов на сопредельные среды, вследствие чего продукты трансформации нефти выявляются в различных объектах биосферы. В процессе трансформации углеводороды нефти могут образовывать токсичные соединения, обладающие канцерогенными свойствами и характеризующиеся стойкостью к микробиологическому расщеплению.

Среди мер, предпринимаемых в целях охраны окружающей среды от нефтяных загрязнений, одним из наиболее перспективных и экологически безопасных является метод биоремеди-ации почв и акваторий, основанный на способности некоторых микроорганизмов к деструкции нефти и нефтепродуктов [1-4]. При деструкции нефтей, загрязняющих почвы, происходит не просто снижение остаточного их содержания, но и изменение фракционных составов, что обусловлено процессами перераспределения нефти по почвенному профилю. В условиях природного микробиоценоза наблюдается ассимиляция в различной степени разных фракций нефти определенными группами микроорганизмов. Важно знать механизмы и степень окисления различных классов нефтяных углеводородов конкретны-

ми родами углеводородокисляющих микроорганизмов.

Целью настоящей работы является исследование физико-химических свойств и химического состава углеводородов нефти, загрязняющей почвы Апшерон-ского п-ова (месторождение Бинагади) после их биодеградации углеводород-окисляющими микроорганизмами.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Почвы

В работе использовали образцы почв, отобранных из загрязненных территорий, находящихся в непосредственной близости от скважин месторождения Бинагади, а также незагрязненных почв того же месторождения (контроль). Образцы почв отбирались стерильным ножом в стерильную стеклянную посуду. Затем на очищенном спиртом стекле их тщательно перемешивали стерильным фарфоровым шпателем, распределяли тонким слоем и доводили до воздушно-сухого состояния в чистом сухом помещении, не содержащем в воздухе пыли и газов (NH3, HCl).

Величину, характеризующую содержание влаги в почве, определяли по известной методике [5]. Содержание нефтепродуктов в почвах определяли весовым методом после экстракции углеводородов из навески почвы горячим гексаном в аппарате Сокслета [6]. Микробиологические исследования были проведены немедленно после отбора образцов почв. Фитотоксичность почв оценивалась биотестом с помощью семян пшеницы по соотношению числа проросших и не проросших семян, а также высоты проростков и длин корней [7].

Анализы нефтепродуктов, загрязняющих исследуемые образцы почв

Осаждение асфальтенов из экстрактов исходной нефти проводили 40-кратным по объему количеством петролейного эфира, с температурой кипения 4070 °С. Методом жидкостно-адсорбцион-ной хроматографии на колонке с двойным сорбентом (внизу - оксид алюминия, вверху - силикагель 40/100 мкм

Ссылка для цитирования (for citation):

Бабаев Э.Р. Микробиологическая деструкция нефти в почвах Апшеронского полуострова // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2017. № 11. С. 64-69. Babayev E.R. Microbial Biodegradation of Oil in the Soils of the Absheron Peninsula (In Russ.). Territorija "NEFTEGAS" = Oil and Gas Territory, 2017, No. 11, P. 64-69.

Таблица 1. Характеристика образцов почв, отобранных на различных расстояниях от источника загрязнения Table 1. The characteristics of soil samples collected at different distances from the source of pollution

Образец почвы The sample of soil Влажность, % Humidity, % рН Содержание нефти, % The oil content, % Общее количество микроорганизмов в 1 г сухой почвы The total number of microorganisms in 1 g of dry soil

Полевая Field Гигроскопическая Hygroscopic Общие бактерии Common bacteria Углеводородокисляющие бактерии Hydrocarbon-oxidizing bacteria Грибы Fungi Дрожжи Yeast fungi

5 11 1,5 6,0 11,2 58.105 14.104 17.104 1.103

10 5 0,6 6,2 7,7 48.105 12.104 12.104 7.103

15 3 0,3 6,4 3,3 26.105 10.104 11.104 8.103

20 5 0,41 6,8 1,5 24.105 9.104 8.104 11.103

Контроль Control 3 0,35 7,2 - 11.107 9.104 32.104 12.103

(Chemapol, Чехия)) деасфальтенизаты разделяли на фракции, элюированные гексаном, бензолом и смесью «бензол -этанол» (1:1).

Структурно-групповой состав исследуемых фракций определяли методом фурье-спектроскопии на инфракрасном спектрометре Varian 3600 в диапазоне 4000-400 см-1.

Численность гетеротрофных микроорганизмов в почве определяли методом 10-кратных разведений почвенной суспензии [8] с последующим высевом на поверхность агаризованных сред (мя-сопептонный агар (МПА) для бактерий и сусло-агар (СА) для грибов и дрожжей) при температуре 28-32 °С. Колонии бактерий подсчитывали через три, а грибов и дрожжевых - через пять дней. Для определения количества углеводородокисляющих бактерий была использована минеральная среда состава, г/л: KHPO - 0,5; KHPO, - 0,5;

' 2 4 2 4

MgSO4.7H2O - 0,3; FeCl3 - 0,01; NaCl -0,01; CaCl2 - 0,1; NaNO3 - 2,5; агар-агар -20; вода дистиллированная - 1 л, рН 7. В качестве единственного источника углерода в среду вносили 1 г нефти, выделенной из загрязненных почв, или ее гексановую, бензольную и этанол-бензольную фракции.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Учитывая макро- и микрогетерогенность почв по всем свойствам, и в первую очередь по микробиологическим, было проведено исследование образцов серо-бурых почв, отобранных с нефтедобывающего региона Бинагади в непосредственной близости от сква-

жин (на расстоянии 0-5, 0-10, 0-15 и 0-20 м [6, 9]). С образцами почв был проведен ряд физико-химических и микробиологических анализов по таким параметрам, как влажность, рН, содержание нефти и общее количество микроорганизмов, в том числе бактерий, грибов и дрожжевых. Результаты микробиологического анализа (табл. 1) показали, что общее содержание микрофлоры в нефтеза-грязненных почвах ниже, чем при отсутствии нефтезагрязнений. Микрофлора в основном представлена различными видами бактерий, дрожжевая и грибковая микрофлора очень малочисленна. Такое состояние характерно для почв, длительное время подвергавшихся нефтезагрязнениям. В почвах, не сильно загрязненных нефтью, обитает большее количество углеводородокисляющих микроорганизмов. Очевидно, они достаточно адаптированы к данной среде и используют нефтепродукты в качестве источника питания. На количестве микроорганизмов, обитающих близко (5 м) к источнику загрязнения, сказывается отрицательное влияние нефтезагрязнений, имеющихся в этой почве в относительно большом количестве.

Из нефтезагрязненных почв было выделено 17 штаммов микроорганизмов, способных перерабатывать выделенную из этих же почв нефть и ее некоторые компоненты (гексановую, бензольную и спиртобензольную фракции). Отобранные штаммы культивировали в жидкой минеральной питательной среде с перечисленными нефтепродуктами (1 г) на

качалке (150 об/мин) при температуре 32 °С в течение 7 сут. В качестве контроля использовали колбы со средой и нефтепродуктами, без инокулирования. Степень деструкции нефти определяли весовым методом, биомассу предварительно отмывали гексаном (табл. 2). Как видно из табл. 2, исследованные культуры микроорганизмов различаются по активности потребления компонентов нефти и нефтепродуктов. Характер потребления нефти различался у разных штаммов как количественно, так и качественно.

На разработанных оптимальных составах специфических синтетических питательных сред, обеспечивающих максимальную активность микроорганизмов, выделены и культивированы микроорганизмы, способные ассимилировать компоненты нефти Бинагадин-ского нефтеносного района. Проведены работы по определению деструктивной активности отобранных культур по отношению к углеводородным фракциям нефти, полученным адсорбционным разделением выделенных из почв нефтезагрязнений. В опытах использованы следующие фракции нефти: гексановая (содержит нафтено-парафиновые и ароматические углеводороды), бензольная (полициклические, ароматические, бензольные смолы), этанол-бензольные (нафтеновые кислоты, этанол-бензольные смолы). Нефтедеструктивную активность исследуемых ассоциаций микроорганизмов оценивали по суммарному показателю убыли нефти и нефтепродуктов в жидкой среде, определяемую весо-

ECOLOGY

Таблица 2. Нефтедеструктивная активность микроорганизмов

Table 2. The oil-degrading activity of microorganisms

№ Культура Culture Степень деструкции,% Stage of biodegradation, % Кол-во сухой биомассы Amount of dry biomass рН

До опыта Before test После опыта After test

1 B1 60 100 7,0 6,5

2 B2 70 70 7,0 6,5

3 B3 25 50 7,0 7,0

4 B4 25 60 7,0 7,0

5 B5 28 75 7,0 6,5

6 B6 20 30 7,0 7,5

7 B7 65 350 7,0 6,5

8 B8 35 150 7,0 6,0

9 B9 10 - 7,0 7,0

10 B10 40 100 7,0 6,8

11 B11 50 150 7,0 6,5

12 B12 42 70 7,0 6,5

13 B13 10 0 7,0 7,0

14 B14 18 50 7,0 7,0

15 B15 15 40 7,0 7,0

16 B16 25 60 7,0 7,0

17 B17 20 50 7,0 7,0

18 B1+B2 35 100 7,0 6,6

19 B7+B10 30 100 7,0 7,7

20 B2+B7 60 350 7,0 6,5

21 B2+B12 70 370 7,0 6,0

22 B7+B10 30 75 7,0 6,0

23 B7+B2+B10 53 250 7,0 6,3

24 B2+B7+B12 55 350 7,0 6,5

25 B2+B12+B16 45 300 7,0 6,5

26 B1+B7+B10+B12 60 200 7,0 6,3

27 B1+B7+B11+B16 58 350 7,0 6,0

28 B12+B7+B10+B11 45 280 7,0 6,2

29 B12+B11+B12+B16 40 250 7,0 6,5

вым методом. Характер потребления фракций нефти различался у разных штаммов как количественно, так и качественно. Поэтому можно полагать, что при биодеградации нефти происходит избирательное потребление компонентов нефти микроорганизмами. Степень деструкции выделенной из загрязненных почв нефти достигала 50-70 %: у культур S11 - 50 %, S1 -60 %, Б7 - 65 %, Б2 - 70 % (табл. 2). Известно, что смолистые фракции являются наиболее труднодоступными субстратами для биодеструкции. Утилизация бензольных смесей происходила наиболее активно при культивации культур В2 и В10 и составила 15 и 20 %, соответственно. Этанол-бензольные смолы являются высококон-денсированной фракцией исследуемых нефтей и труднодоступным субстратом при культивировании микроорганизмов. Самой активной культурой по утилизации этих углеводородов оказалась В8 (20 %).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

На основании результатов эксперимента установлено, что для повышения эффективности биодеградации целесообразно использовать смешанные культуры, состоящие из двух и более микроорганизмов. Четких критериев составления искусственных ассоциаций нефтедеструкторов до настоящего времени не выработано, и в состав биопрепаратов включают штаммы, отобранные по принципу их совместимости и высокой нефтеразлагающей активности. Автором проведен анализ активности отдельных штаммов микроорганизмов и их сочетаний в отношении разложения нефти и нефтепродуктов для отбора наиболее перспективных микробных ассоциаций,способных к биоремедиа-ции почв, загрязненных нефтью. Были испытаны ассоциации, состоящие из разного числа штаммов. Из данных табл. 2 следует, что из ассоциаций, состоящих из двух штаммов, наиболее эффективными деструкторами нефти оказались комбинации № 20 (В2+В7) -60 % и № 21 (В2+В12) - 70 %. Замена в эффективной (70 %) ассоциации № 21 штаммов В12 на В1 ведет к понижению степени деструкции (35 %) этой ассоциации (В1+В2), что свидетельствует о возможном антогонизме этих культур.

Добавление к парам штаммов (В7+В10) дополнительного штамма В2 повысило деструктивную активность до 53 % (на 23 %), а добавление к паре(В2+В12) дополнительного штамма В16 снижает деструктивную активность ассоциации (В2+В12+В16) с 70 до 45 %, что, очевидно, также связано с наличием антагонизма между культурами. В 4-компонентных ассоциациях эффективной оказалась смесь № 26 (В1+В7+В10+В12) -60%-я деструкция.

При исследовании деструктивной активности ассоциаций микроорганиз-

мов, выделенных из нефтезагрязнен-ных почв, изучалось влияние состава минеральных питательных сред на деструктивную активность исследуемых микроорганизмов.

Исследованы и выбраны рациональные составы питательных сред, повышающие деструктивную эффективность отобранных ассоциаций микроорганизмов и способствующие более эффективной деструкции нефтезагряз-нений изучаемых почв. Для ассоциаций микроорганизмов, выделенных из почв месторождения Бинагади, изучены ни-

Таблица 3. Изучение углеводородокисляющих способностей микробных ассоциаций в жидких средах Table 3. The investigation of hydrocarbon-oxidizing abilities of microbial associations in liquid environments

Питательные среды, № Nutrient mediums, No. Смесь культур, 2 мл Culture mix, 2 ml Кол-во нефти, г Amount of oil, g Кол-во остаточной нефти, г Amount of residual oil, g Кол-во сухой биомассы, мг Amount of dry biomass, mg Степень деструкции,% Stage of biodegradation, % рН

До опыта Before test После опыта After test

1 В2+В7+В12 1 0,43 350 45 7,0 6,5

В2+В12+В16 0,55 300 55 7,0 6,5

В1+В2+В10+В12 0,43 350 55 7,0 6,0

В1+В7+В11+В16 0,42 400 58 7,0 6,0

В7+В11+В10+В12 0,35 400 45 7,0 6,2

В2+В11+В12+В16 0,60 250 40 7,0 6,5

2 В2+В7+В12 1 0,30 400 70 7,0 6,5

В2+В12+В16 0,45 325 55 7,0 7,2

В1+В2+В10+В12 0,40 200 60 7,0 6,0

В1+В7+В11+В16 0,45 320 55 7,0 6,0

В2+В11+В12+В16 0,62 350 38 7,0 6,5

В2+В11+В12+В16 0,63 100 27 7,0 6,5

3 В2+В7+В12 1 0,25 470 75 7,0 7,5

В2+В12+В16 0,56 350 50 7,0 6,0

В1+В2+В10+В12 0,20 500 80 7,0 6,0

В1+В7+В11+В16 0,40 370 60 7,0 6,5

В2+В11+В12+В16 0,55 320 45 7,0 6,5

В7+В10+В11+В12 0,60 300 40 7,0 6,5

жеследующие минеральные питательные среды:

• среда № 1 (г/л): КГ03 - 2,0; К2НР04 -0,5; Га2НР04 - 0,4; МдБ04 - 0,4; СаС12 -0,01; MgSO4•7H2O - 0,01 (рН - 7,0); '

• среда № 2 (г/л): ЫН4С1 - 2,5; СаС12 -0,01; МпСЬ4Н,0 - 0,02; ГаН,Р0, - 1,0;

2 2 2 4

КН2Р04 - 1,0; MgSO4 - 0,2; FeSO4.7H2O -0,01; Г\4аС1 - 5,0 (рН - 7,0...7,2);

• среда № 3 (г/л): К2НР04 - 0,5; КН2Р04 -0,5; MgSO4 - 0,3; ГаС1 - 0,1; РеС13 - 0,01; ГаГ03 - 2,5; СаС12 - 0,1.

Из результатов исследования (табл. 3, рисунок) следует, что изучавшиеся штаммы культур лучше развиваются в минеральной среде № 3. Следует отметить, что при деструкции нефти, выделенной из загрязненных почв, происходило не просто снижение остаточного ее содержания, но и изменение ее фракционного состава. В табл. 4 представлены данные исследуемой нефти после ее деструкции. В качестве контроля взята исходная нефть, выделенная из почв и используемая в качестве субстрата при культивировании. Также исследованы ее

гексановые,бензольные и спиртобен-зольные фракции. Кроме того, изучен состав нефти после ее биодеградации в жидкой среде (колбе) и в почве (вегетативный опыт) (табл. 4). Методом ИК-спектроскопии с преобразованием Фурье изучен углеводородный состав нефтей месторождения Бинагади: нативной (1), выделенной из нефтезагрязненных почв (2), подверженной биодеградации в жидкой среде (3) и под влиянием вегетативного эксперимента (4).

Выделены спектральные коэффициенты, характеризующие групповой состав компонентов нефти. Спектральные коэффициенты, характеризующие химическую структуру соединений нефти, определяли как отношение интегральных интенсив-ностей соответствующих полос поглощения: алифатических (720-723, 1377-1383 и 1457-1463 см-1) и ароматических структур (1608-1618 см-1), карбоксильных групп в кислотах и эфирах (1700-1710, 1730-1740 см-1), фрагментов, содержащих С=С, С=ГГ,

С-И=0 и ГГН-связи (1637-1640 см-1); сульфоксидных (1024-1038 см-1), конденсированных полиметиленовых (965-974 см-1) и метиленовых групп в боковых цепях (743-753 см-1). Использовали следующие коэффициенты С = Б /Б ; С = Б /Б ; С =

1 74У 1460' 2 974' 1460 3

Б /Б ; С = Б /Б ; С = Б /Б

1030' 1460 4 1380' 1460 5 160^ 720 (ароматичности); С6 = Б1640/Б1460'' С7 =

Б /Б ; С = Б /Б ; С = Б /Б ;

1100 14 6 0 8 1 74№ 1460 9 164^ 1460' С10 = Б720 + Б1380/Б1600 (алифатичности) и С11 = Б610/Б1460 (осерненности).

Интегральное поглощение углеводородов в области «3000 см-1 позволяет судить об особенностях изменения химического состава загрязняющей почву нефти под влиянием микробиологического окисления. Увеличение поглощения в области 1650-1800 см-1 свидетельствует об увеличении степени окисляемости нефтепродуктов микроорганизмами (содержание С=О-структуры). Поглощение в области 720-1380 см-1 свидетельствует об изменении алифатичности (поскольку увеличение разветвленности свидетельствует о наличии процессов био-

ECOLOGY

Таблица 4. Характеристика нефтепродуктов до и после микробного окисления Table 4. Characteristics of oil products before and after microbial oxidation

№ Объект исследования Subject of research Плотность, г/см3 Density, g/sm3 Фракции, % Fractions, %

Гексановая Hexane Бензольная Benzene Спиртобензольная Alcohol-benzene

1 Нефть (исходная) Oil (original) 0,9027 34 n201,4930D 17 n201,5145D 6,2

2 Нефтяное загрязнение Oil pollution 1,0695 28 n201,4935D 14,2 n201,5078D 9,8

3 Нефтяное загрязнение после биодеградации (в жидкости) Oil pollution after biodegradation (in fluids) 0,9943 24 n201,4886D 12 11,6

4 Нефтяное загрязнение после биодеградации Oil pollution after biodegradation 0,9867 n201,4907D 11,7 13,8

деградации, то, соответственно, уменьшается доля парафиновых структур). Информативна область 1800-1600 см-1, где определяются колебания С=С, С=О, позволяющие идентифицировать наличие непредельных и карбонилсодержа-щих соединений (альдегиды, кетоны и кислоты). Это также свидетельствует о протекающих процессах биологиче-

ского окисления исследуемых нефтепродуктов.

Из приведенных спектральных данных следует, что микробиологические процессы способствуют ароматизации и депарафинизации компонентов исследованной нефти и при этом также увеличивается степень ее окисленности за счет увеличения содержания карбо-

нилсодержащих соединений. Следует отметить, что в спектрах наблюдаются также полосы поглощения, ответственные за образование соединений с непредельной связью и азотсодержащих соединений.

Можно предположить, что исходная нефть переходит в более глубокую стадию деградации.

Литература:

1. Вельков В.В. Стандартизация формата описаний промышленных технологий биоремедиации // Биотехнология. 2001. № 2. С. 70-76.

2. Panicker G., Aislabie J., Saul D., Bej A.K. Cold Tolerance of Pseudomonas sp. 30-3 Isolated from Oil-Contaminated Soil, Antarctica. Polar Biology, 2002, Vol. 25, Is. 1, P. 5-11.

3. Звягинцева И.С., Суровцева Э.Г., Поглазова М.Н. и др. Деградация нефтяных масел нокардиоподобными бактериями // Микробиология. 2001. Т. 70. № 3. С. 270-276.

4. Белоусова Н.И., Барышникова А.М., Шкидченко А.Н. Отбор микроорганизмов, способных к деструкции нефти и нефтепродуктов при пониженных температурах // Прикладная биохимия и микробиология. 2002. Т. 38. № 5. С. 513-517.

5. Практикум по почвоведению / Под ред. И.С. Кауречева. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1980. 272 с.

6. Богомолов А.И., Темянко М.Б., Хотынцева Л.И. Современные методы исследования нефтей: справ.-методич. пособие. Л.: Недра, 1984. 430 с.

7. Гродзинский А.Н. Аллелопатия растений и почвоутомление: Избр. труды. Киев: Наукова думка, 1991. 432 с.

8. Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М.: Изд-во МГУ, 1991. 304 с.

9. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М.: Химия, 1984. 448 с.

References:

1. Velkov V.V. The Standardization of the Format of Descriptions of Industrial Technologies of Bioremediation. Biotekhnologiya = Biotechnology,

2001, No. 2, P. 70-76. (In Russian)

2. Panicker G., Aislabie J., Saul D., Bej A.K. Cold Tolerance of Pseudomonas sp. 30-3 Isolated from Oil-Contaminated Soil, Antarctica. Polar Biology,

2002, Vol. 25, Is. 1, P. 5-11.

3. Zvyagintseva I.S., Surovtseva E.G., Poglazova M.N., et al. Degradation of Machine Oil by Nocardioform Bacteria. Mikrobiologiya = Microbiology, 2001, Vol. 70, No. 3, P. 321-328. (In Russian)

4. Belousova N.I., Baryshnikova A.M., Shkidchenko A.N. Selection of Microorganisms Capable of Degrading Petroleum and Petroleum Products at Decreased Temperatures. Prikladnaya Biokhimiya i Mikrobiologiya = Applied Biochemistry and Microbiology, 2002, Vol. 38, No. 5, P. 513-517. (In Russian)

5. Workshop on Soil Science. Edited by I.S. Kaurichev. 3rd Edition, Revised and Enlarged. Moscow, Kolos, 1980, 272 p. (In Russian)

6. Bogomolov A.I., Temyanko M.B., Khotyntseva L.I. Modern Methods of Oil Research. Reference and Methodical Reference Book. Leningrad, Nedra, 1984, 430 p. (In Russian)

7. Grodzinsky A.N. The Allelopathy of Plants and Soil Exhaustion. Selectas. Kiev, Naukova Dumka, 1991, 432 p. (In Russian)

8. Zvyagintsev D.G. Methods of Soil Microbiology and Biochemistry. Moscow, Publishing House of Moscow State University, 1991, 304 p. (In Russian)

9. Lurie Yu.Yu. The Analytical Chemistry of Industrial Wastewater. Moscow, Khimiya, 1984, 448 p. (In Russian)

TERRITORIJA NEFTEGAS - OIL AND GAS TERRITORY No. 11 November 2017

69

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.