CC BY
29
Серия «Биология. Экология»
2008. Т. 1, № 2. С. 141-143 Онлайн-доступ к журналу: http://isu.ru/izvestia
И З В Е С Т И Я
Иркутского
государственного
университета
УДК 631.4
О способе биологической очистки замазученных песчаных грунтов
Тен Хак Мун, О. А. Кириенко, Е. Л. Имранова
Институт водных и экологических проблем ДВО РАН, Хабаровск E-mail: [email protected]
Аннотация. Описан наиболее эффективный способ очистки замазученного песчаного грунта, основанный на применении компостов в сочетании со стоком животноводства после обработки его посредством фото-трофных бактерий. Показано, что введение в смесь грунта с компостом дождевых червей может служить наглядной индикацией степени загрязнения грунта нефтепродуктами.
Ключевые слова: песок, грунт, нефтепродукты, биологическая очистка, компост, дождевые черви, фото-трофные бактерии.
Введение
В последнее время участились случаи загрязнения грунта нефтепродуктами в результате различных аварийных инцидентов. В случае утечки нефти из затопленного танкера огромная территория прибрежной песчаной зоны покрывается нефтепродуктами, что приводит к вторичному загрязнению окружающей среды. В связи с этим ликвидация вредных углеводородных веществ и очистка грунта от нефтезагряз-нения представляют одну из злободневных проблем обеспечения экологической безопасности.
При наблюдении почвенного профиля, загрязненного нефтепродуктами установлено, что в соответствии с гетерогенностью почвенной структуры нефтяные загрязнители распределяются неравномерно как по глубине, так и по горизонтам почвенных слоев в зависимости не только от объема загрязнителей, но и от механической структуры. Так, в песчаном и супесчаном слое масло проникает глубже, а в глинистом и суглинистом оно распределяется по порам и по поверхности распространяющихся корешков произрастающих растений. Со временем замазученная почвенная масса перераспределяется, покрываясь мелкой и тонкой структурой грунта с образованием множества комочков в виде тестообразной массы в смеси с маслом. При этом нефтезагрязнители, как правило, заполняют все поры грунта и покрывают всю поверхность корневой массы. В отдельных случаях обнаруживаются комочки с маслом в виде внутренней начинки, которые со временем покрываются толстым слоем почвенной пыли с формированием пористой структу-
ры. Такая структура благоприятствует проникновению новых корешков. Вероятно, почвенное покрытие замазученных комочков нейтрализует токсическое действие нефтепродуктов на рост корней.
В литературе имеется множество информации об эффективном влиянии корней растений на разложение нефтепродуктов и практической рекомендации по восстановлению почвы путем внесения органических удобрений и посева травянистых растений.
Однако в случае загрязнения нефтепродуктами бедных органическими веществами песчаных грунтов с низкой влагоемкостью полностью теряется способность к заселению их каким-либо видом растений.
Материалы и методы
С целью разработки способа ремедиации замазученного песчаного грунта были проведены опыты. Собранный верхний слой песчаной почвы, пропитанный мазутом и отработанным маслом (средняя концентрация нефтепродуктов составляла 135 г/кг почвы) складывали в бурты. Уровень загрязнения нефтепродуктами классифицируется как высокий (зона резистентности) [1]. Грунт смешивали с компостом, содержащим достаточно большое количество красного калифорнийского гибрида дождевого червя Е18сеша foetida. Компост был изготовлен из пищевых отходов с опилками с добавлением компостной закваски [2]. Для биологического контроля токсичности нефтепродуктов в компост дополнительно ввели дождевых червей так, чтобы в 1 л замазученного грунта содержался в среднем один экземпляр животного.
142
ТЕН ХАК МУН, О. А. КИРИЕНКО, Е. Л. ИМРАНОВА
Компост, обогащенный дождевыми червями, смешивали с замазученным грунтом в количестве 25 % от всего объема.
Изготовленную смесь грунта с компостом в объеме 10 м3 складировали на бетонированной площадке под навесом в виде бурта конической формы высотой около двух метров и диаметром основания около трех метров. В середину бурта до основания вставляли перфорированную поливиниловую трубу диаметром 5 см. Трубу заполняли цеолитом (можно использовать и другие многопористые минеральные материалы, например, вермикулит).
Результаты и обсуждение
Ниже приведена схема экспериментального бурта с указанием мест отбора образцов грунта для последующего определения концентрации нефтепродуктов и выживаемости животных (рис. 1).
грунта:
а - замазученный грунт, смешанный с компостом; б - перфорированная труба с многопористым материалом; 1-7 - место отбора грунта для анализа
В перфорированную трубу заливали сточную воду со свинофермы, очищенную с помощью фототрофных бактерий [4]. В 1 мл готового стока содержалось 107-108 фототрофов. Объем одноразовой поливной сточной воды составлял 500 л (5 %). Полив бурта производили один раз в неделю. Выше указанную дозу полива определяли путем предварительно проведенного опыта с целью сохранения влажности грунта на уровне 60 % от сухого веса, т. е. оптимальной для активной биохимической деятельности, и предотвращения возможности
Содержание мазута в различных
переувлажнения обрабатываемой смеси. Содержание нефтепродуктов определяли по методике [6].
Через месяц из-за токсичного влияния нефтепродуктов в верхней и средней части бурта черви отсутствовали. В единичных экземплярах они находились только ближе к основанию. Через 3 месяца животных обнаружили и в середине бурта, а в нижней части их количество увеличилось. Спустя 6 месяцев червей в середине бурта и ниже стало в 2-3 раза больше, по сравнению с исходным, и они присутствовали даже в верхней части штабеля. Распределение червей и их количество зависело от концентрации нефтепродуктов в грунтовой смеси, которая снизилась с течением времени от 130 до 66 г/кг грунта, т. е. более чем на 50 % от исходной (табл. 1).
Низкое содержание нефтепродуктов было отмечено в нижней части бурта, что объясняется более длительным воздействием стока, содержащего фототрофные бактерии, на деградацию нефтяных компонентов. Установлено, что при поливе сточной водой через трубу незначительная часть жидкости поглощается пористыми наполнителями, а большая доля быстро проходит вниз и застаивается здесь, постепенно распределяясь по грунтовой массе. В связи с этим средняя и нижняя часть больше пропитывается сточной водой с содержащимися в ней фото-трофными бактериями, что оказывает эффективное влияние на деградацию нефтепродуктов. В зависимости от содержания мазута происходит перераспределение червей: в середине и внизу бурта, где ниже концентрация токсичного вещества, животных отмечалось больше.
Ранее проведенные опыты по выяснению степени эффективности компоста и фототроф-ных бактерий [4] показали, что после загрязнения почвы дизельным топливом через 30 суток было отмечено снижение его содержания всего на 10 % от исходного. В то же время добавление компоста ускоряло его разложение в 2,5 раза. Через месяц после внесения в почву жидкой культуры фототрофных бактерий осталось 50 % от исходного количества нефтепродукта.
Таблица 1
местах бурта до и после обработки.
Место отбора образца Содержание мазута, г/кг грунта
исходное через 1 мес. через 3 мес. через 6 мес.
№ 2, верхняя часть 130 111 109 86
№ 4, средняя часть 130 97 79 53
№ 6, нижняя часть, в середине 130 89 66 31
№ 7, то же снаружи 130 91 73 25
Известия Иркутского государственного университета
О СПОСОБЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ЗАМАЗУЧЕННЫХ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ 143
В случае одновременной обработки компостом и фототрофными бактериями наблюдалась более быстрая деградация дизельного топлива: через 30 дней в грунте оказалось не более 30 %. При этом было также установлено, что деградация нефтепродуктов в значительной мере определяется качеством компоста [3].
Выводы
Таким образом, показан способ очистки песчаного грунта от нефтезагрязнения путем складирования загрязненного слоя в смеси с компостом в виде бурта и обработки его сточной водой животноводческого производства, содержащей фототрофные бактерии. При этом дождевые черви распределялись в грунтовой массе в зависимости от деградации и концентрации нефтепродуктов, что отражает биологическую индикацию степени загрязнения.
Ю. И. Пиковский [и др.] // Почвоведение. - 2003. -№ 9. - С. 1132-1140.
2. Способ приготовления компостной закваски. Пат. № 2213080 РФ / Тен Хак Мун [и др.] // Б. И. ФИПС РФ. - 2003. - № 27.
3. Тен Хак Мун. Влияние качества компостов на скорость деградации нефтепродуктов в почве / Тен Хак Мун, О. А. Кириенко, Е. Л. Имранова // Вест. ДВО РАН. - 2008. - № 1. - С. 82-84.
4. Тен Хак Мун. Влияние фотосинтезирующих бактерий и компоста на деградацию нефтепродуктов в почве / Тен Хак Мун, О. А. Кириенко, Е. Л. Имранова // Прикладная биохимия и микробиология. - 2004. - № 2.- С. 214-219.
5. Тен Хак Мун. Влияние фототрофных бактерий на «цветение» воды / Тен Хак Мун // Водные ресурсы. - 2003. - № 3. - С. 357-365.
6. Эрнестова Л. С. Усовершенствование методики суммарного определения нефтепродуктов в почве / Л. С. Эрнестова // Гигиена и санитария. -1981. - № 11. - С. 45-46.
Литература
1. Проблема диагностики и нормирования загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами /
On method of biological purification of sandy ground polluted with heavy oils
Jen Khak Mun, O. A. Kirienko, E. L. Imranova Institute of Water and Ecological Problems, FEB RAS
Abstract. The most effective remediation way of oil polluted sandy ground based on the application of compost in a combination to with livestock sewage after its processing by means of Phototrophic bacteria is described. Worms, entered into a mix of a sandy soil with the compost, were shown to be an evident indication of a pollution degree by the oil products.
Key words: sandy, ground, oil products, purification, compost, sewage, worms, phototrophic bacteria.
Тен Хак Мун
Институт Водных и Экологических проблем ДВО РАН
680000, Хабаровск, ул. Ким Ю Чена, 65
доктор биологических наук
главный научный сотрудник
тел. (421 2) 21-08-37, факс (421 2) 32-57-55
Е-таіІ: [email protected]
Кириенко Ольга Александровна
Институт Водных и Экологических проблем ДВО РАН
680000, Хабаровск, ул. Ким Ю Чена, 65
кандидат биологических наук
старший научный сотрудник
тел. (421 2) 21-08-37, факс (421 2) 32-57-55
Имранова Елена Львовна
Институт Водных и Экологических проблем ДВО РАН
680000, Хабаровск, ул. Ким Ю Чена, 65
кандидат биологических наук
старший научный сотрудник
тел. (421 2) 21-08-37, факс (421 2) 32-57-55
Then Khak Mun
Institute of Water and Ecological Problems FEB RAS
680000, Khaabarovsk, 65, Kim Yu Chen St.
D.Sc. in Biology, senior research scientist phone: (421 2) 21-08-37, fax: (421 2) 32-57-55 Е-mail: [email protected]
Kirienko Olga Aleksandrovna
Institute of Water and Ecological Problems FEB
RAS
680000, Khaabarovsk, 65, Kim Yu Chen St.
Ph. D. in Biology, senior research scientist phone: (421 2) 21-08-37, fax: (421 2) 32-57-55
Imranova Elena L ’vovna
Institute of Water and Ecological Problems FEB
RAS
680000, Habarovsk, 65, Kim Yu Chen St.
Ph. D. in Biology, senior research scientist phone: (421 2) 21-08-37, fax: (421 2) 32-57-55
Серия «Биология. Экология» 2008. Т. 1, № 2
