Научная статья на тему 'Разработка и полевые испытания технологии биоремедиации территорий предприятий, загрязненных токсичными химическими веществами, подготовка нормативно-технической документации'

Разработка и полевые испытания технологии биоремедиации территорий предприятий, загрязненных токсичными химическими веществами, подготовка нормативно-технической документации Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

CC BY
255
71
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БИОРЕМЕДИАЦИЯ ПОЧВЫ / МИКРООРГАНИЗМЫ-ДЕСТРУКТОРЫ / ТОКСИЧНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ / МИКРОДОЗИРОВАННОЕ ВНЕСЕНИЕ МИКРОБНОЙ СУСПЕНЗИИ / ПОЛЕВЫЕ ИСПЫТАНИЯ БИОТЕХНОЛОГИИ / SOIL BIOREMEDIATION / DESTRUCTOR MICROORGANISMS / TOXIC CHEMICALS / MICRODOSING MICROBIAL SUSPENSION / FIELD TESTING BIOTECHNOLOGY

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Жариков Геннадий Алексеевич, Марченко А.И., Крайнова О.А., Дядищева В.П., Челпых Л.В.

Отработана методология и подобрано оборудование для мелкодозированного внесения в почву микробной суспензии на примере бактерий и дрожжей. Изучена выживаемость микроорганизмов-деструкторов под действием солнечного излучения при их мелкодозированном внесении в почву и на стены зданий. Проведены полевые испытания биотехнологии (с применением мелкодозированного внесения микроорганизмов-деструкторов) по реабилитации «in situ» территории, загрязненной полихлорированными бифенилами и дизельным топливом. Во время биоремедиации выявлено снижение интегральной токсичности и фитотоксичности очищаемой почвы, повышение ее биологической активности (уровень дегидрогеназ, гидролаз, интенсивность разложения целлюлозы). Использование микрокапсулированных микроорганизмов-деструкторов снижает стресс от внесения в загрязненную токсичную почву, повышает их активность и эффективность рекультивации. Разработана необходимая нормативно-техническая документация по биоремедиации территорий, загрязненных токсичными химическими веществами и СОЗ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по экологическим биотехнологиям , автор научной работы — Жариков Геннадий Алексеевич, Марченко А.И., Крайнова О.А., Дядищева В.П., Челпых Л.В.

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

Development and field testing of bioremediation of territories of enterprises contaminated with toxic chemicals, preparation of regulatory and technical documentation

The methodology has been worked out and equipment has been selected for the small-dose application of microbial suspension to the soil using bacteria and yeast as an example. The survival rate of microorganisms-destructors under the action of solar radiation was studied when they were metered into the soil and on the walls of buildings. Field tests of biotechnology have been carried out (using the small-dose introduction of destructor microorganisms) for in situ rehabilitation of the territory contaminated with polychlorinated biphenyls and diesel fuel. During bioremediation, a decrease in the integral toxicity and phytotoxicity of the soil being cleaned, an increase in its biological activity (the level of dehydrogenases, hydrolases, the intensity of cellulose decomposition) was revealed. The use of microencapsulated microorganisms-destructors reduces the stress from entering into contaminated toxic soil, increases their activity, enhances the effectiveness of remediation. The necessary regulatory and technical documentation on the bioremediation of areas contaminated with toxic chemicals and POPs has been developed.

Текст научной работы на тему «Разработка и полевые испытания технологии биоремедиации территорий предприятий, загрязненных токсичными химическими веществами, подготовка нормативно-технической документации»

PREVENTIVE MEDICINE

© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2019

Жариков Г.А., Марченко А.И., Крайнова О.А., Дядищева В.П., Челпых Л.В.

РАЗРАБОТКА И ПОЛЕВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ БИОРЕМЕДИАЦИИ ТЕРРИТОРИЙ ПРЕДПРИЯТИЙ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТОКСИЧНЫМИ ХИМИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ, ПОДГОТОВКА НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Государственный научный центр «Институт иммунологии» ФМБА России, 115478, г. Москва

Отработана методология и подобрано оборудование для мелкодозированного внесения в почву микробной суспензии на примере бактерий и дрожжей. Изучена выживаемость микроорганизмов-деструкторов под действием солнечного излучения при их мелкодозированном внесении в почву и на стены зданий. Проведены полевые испытания биотехнологии (с применением мелкодозированного внесения микроорганизмов-деструкторов) по реабилитации «in situ» территории, загрязненной полихлорированными бифенилами и дизельным топливом. Во время биоремедиации выявлено снижение интегральной токсичности и фитотоксичности очищаемой почвы, повышение ее биологической активности (уровень дегидрогеназ, гидролаз, интенсивность разложения целлюлозы). Использование микрокапсулированных микроорганизмов-деструкторов снижает стресс от внесения в загрязненную токсичную почву, повышает их активность и эффективность рекультивации. Разработана необходимая нормативно-техническая документация по биоремедиации территорий, загрязненных токсичными химическими веществами и СОЗ.

Ключевые слова: биоремедиация почвы; микроорганизмы-деструкторы; токсичные

химические соединения; микродозированное внесение микробной суспензии; полевые испытания биотехнологии.

Для цитирования: Жариков Г. А., Марченко А.И., Крайнова О.А., Дядищева В.П., Челпых Л.В. Разработка и полевые испытания технологии биоремедиации территорий предприятий, загрязненных токсичными химическими веществами, подготовка нормативно-технической документации. Медицина экстремальных ситуаций. 2019; 21(2): 291-300.

Для корреспонденции: Жариков Геннадий Алексеевич, доктор биол. наук, начальник отдела экологической биотехнологии, Научно-исследовательского центра токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов - филиал ФГБУ «ГНЦ «Институт иммунологии» ФМБА России, 115478, г. Москва. E-mail: Zharikov@toxicbio.ru

Zharikov G.A., Marchenko A.I., Krainova O.A., Dyadishcheva V.P., Chelpykh L.V.

DEVELOPMENT AND FIELD TESTING OF BIOREMEDIATION OF TERRITORIES

OF ENTERPRISES CONTAMINATED WITH TOXIC CHEMICALS, PREPARATION OF REGULATORY AND TECHNICAL DOCUMENTATION

National Research Centre «Institute of Immunology» of the Federal Medical-Biological Agency of Russia, Moscow 115478, Russian Federation

The methodology has been worked out and equipment has been selected for the small-dose application of microbial suspension to the soil using bacteria and yeast as an example. The survival rate of microorganisms-destructors under the action of solar radiation was studied when they were metered into the soil and on the walls of buildings. Field tests of biotechnology have been carried out (using the small-dose introduction of destructor microorganisms) for in situ rehabilitation of the territory contaminated with polychlorinated biphenyls and diesel fuel. During bioremediation, a decrease in the integral toxicity and phytotoxicity of the soil being cleaned, an increase in its biological activity

ПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА

(the level of dehydrogenases, hydrolases, the intensity ofcellulose decomposition) was revealed. The use of microencapsulated microorganisms-destructors reduces the stress from entering into contaminated toxic soil, increases their activity, enhances the effectiveness of remediation. The necessary regulatory and technical documentation on the bioremediation of areas contaminated with toxic chemicals and POPs has been developed.

Keywords: soil bioremediation; destructor microorganisms; toxic chemicals; microdosing microbial suspension; field testing biotechnology.

For citation: Zharikov G.A., Marchenko A.I., Krainova O.A., Dyadishcheva V.P., Chelpykh L.V. Development and field testing of bioremediation of territories of enterprises contaminated with toxic chemicals, preparation of regulatory and technical documentation. Meditsina ekstremal'nykh situatsiy (Medicine of Extreme Situations, Russian journal) 2019; 21(2): 291-300. (In Russian).

For correspondence: GennadyA. Zharikov, MD, Ph.D., DSci., Head of the Department of Ecological Biotechnology, Research Center of Toxicology and Hygienic Regulation of Biopreparations - branch of the State Scientific Center Institute of Immunology of the Federal Medical-Biological Agency of Russia, Moscow, 115478, Russian Federation. E-mail: Zharikov@toxicbio.ru

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Acknowledgments. The study had no sponsorship. Received: April 2, 2019 Accepted: April 17, 2019

Введение

В настоящее время для очистки почвы от загрязнений широко используют методы био-ремедиации (или биологической очистки), основанные на интродукции в загрязненную почву микроорганизмов-деструкторов [1—5]. До настоящего времени не решена проблема нормативно-правового и эколого-гигиенического сопровождения работ по рекультивации территорий химических предприятий, загрязненных токсичными веществами в результате аварий и протечек оборудования. При проведении био-ремедиации возникает острая проблема по дозированному внесению биомассы микроорганизмов-деструкторов в почву, а также на внутренние и внешние стены зданий и сооружений для обеззараживания. Имеющаяся в России сельскохозяйственная техника рассчитана на большие объемы реагентов и не обеспечивает мелкодозированного внесения микроорганизмов. Кроме того, работы зачастую проводятся на небольших территориях, занятых трубопроводами и подъездными путями (рабочие площадки предприятий, места разливов токсикантов...), где использование крупной техники нерационально. В связи с этим, необходимо было испытать серийно выпускаемые различные типы промышленных и бытовых водяных насосов, разбрызгивателей и выбрать наиболее подходящие. Не оценена также опасность для

персонала, выполняющего эти работы, биологических аэрозолей - образующихся в воздухе микроорганизмов-деструкторов.

Разработанная нормативно-техническая документация и рекомендуемая аппаратура по внесению микроорганизмов-деструкторов позволят высокоэффективно и оперативно проводить работы по рекультивации загрязненных территорий промышленных предприятий, и снизить риск заболеваемости у людей, работающих или проживающих возле химически опасных предприятий, курируемых ФМБА России.

Цель настоящей работы - разработка и испытание методологии мелкодозированного внесения в почву микроорганизмов-деструкторов токсичных химических веществ, подготовка необходимой нормативно-технической документации.

Материал и методы

Исследования проводили на базе Научно-исследовательского центра токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов - филиале ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России, Московская область, Серпухов-ский городской округ, п. Большевик.

Культивирование микроорганизмов-деструкторов проводили в жидкой питательной среде «Питательный бульон для культивирования микроорганизмов сухой (ГРМ-бульон)» ТУ 9398-021-78095326-2006. Выращивание

PREVENTIVE MEDICINE

Таблица 1

Параметры аэрозольного факела пистолета-распылителя форсуночного типа PINE CITY ENTERPRISE LTD, модель 8-427307

Параметр Внешний вид потока суспензии при разных давлениях, атм.

струя узкоформатный факел, 30°

Давление, атм. 0,5 1,0 1,5 0,5 1,0 1,5

Дальность, м 4,0 5,0 6,0 1,5 3,0 5,0

Ширина растра, м 0,05 0,05 0,1 0,3 0,8 1,5

Расход суспензии, л/мин Не измеряли Не измеряли 7,0 Не измеряли Не измеряли 10

микроорганизмов проводили на термоста-тируемой качалке до выхода культуры на стационарную фазу роста (24-48 ч в зависимости от штамма) при температуре 28 °С и 180 оборотах/мин мешалки.

Концентрацию микроорганизмов в почвенных образцах определяли высевом на чашки Петри с плотной питательной средой, методом десятикратных разведений [6].

Интегральную (суммарную) токсичность проб воды оценивали на лабораторной культуре пресноводного рачка Daphnia magna, культивируемой в НИЦ ТБП. Биотестирование проводили в соответствии с ФР.1.39.2001.00283 «Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости дафний» [7].

При определении дегидрогеназной активности почвы в качестве субстрата использовали бесцветный 2,3,5-трифенилтетразолий хлористый (ТТХ), который в анаэробных условиях в присутствии дегидрогеназы, акцептируя мобилизованный дегидрогеназой водород, превращается в 2,3,5-трифенилформазан (ТФФ), имеющий красную окраску. Интенсивность окраски определяли фотоколориметрически [8].

Общую гидролазную активность почвы определяли по реакции гидролиза флуоресцеин диацетата (ФДА) [9].

Для определения целлюлозоразлагающей способности почвы применяли аппликационный метод [10]: целлюлозный материал (фильтровальную бумагу) закладывали в почву и выдерживали в течение 30 сут. По разнице в массе (в %) фильтровальной бумаги до и после инку-

бации образцов, судили об интенсивности цел-люлозолитической активности почвы.

Статистическую обработку результатов экспериментов проводили с использованием пакетов прикладных программ Excel 7.0 и Statistica 10.0.

Результаты и обсуждение

Подбор оборудования для мелкодозирован-ного внесения (методом полива) в почву микроорганизмов-деструкторов. Проведен анализ производимого или продаваемого в России оборудования для внесения жидких удобрений и водяных насосов, используемых на приусадебных участках. Были определены основные требования к мощности оборудования и к условиям эксплуатации. Анализ информации показал, что для перекачки микробной суспензии наиболее подходят мотопомпы для чистой воды с производительностью не более 180 л/мин и создаваемым давлением 1,5 атм.

Тестовые испытания оборудования для аэрозольного распыления микробных суспензий проводили при различных режимах работы насоса и 3 типов распылительных головок. По результатам лабораторных испытаний, для мелкодозированного внесения (методом полива) в почву микробной суспензии, был выбран бензиновый водяной насос Profer, модель GP 25 и распылитель с форсуночным соплом PINE CITY ENTERPRISE LTD, модель 8-427307. Это позволяет дозированно и безопасно для оператора обрабатывать участки почвы на расстоянии до 5 м. Оптимальным является использование пистолета-распылителя форсуночного типа с узкоформатным факелом (табл. 1).

275

ПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА

Таблица 2

Концентрации микробных суспензий

при их мелкодозированном аэрозольном

внесении в почву

Концентрация, КОЕ/мл

Штамм исходная после распыления в тени

A. latus ТХД-13 (1,0 ± 0,3) • 108 (1,0 ± 0,2) • 108

H. californica АТ (1,0 ± 0,2) • 106 (1,0 ± 0,2) • 106

Изучена выживаемость микроорганизмов-деструкторов при мелкодозированном внесении (методом полива) в почву микроорганизмов-деструкторов на примере бактерий Alcaligenes latus шт. ТХД-13 и дрожжей Hansenula californica шт. АТ. Гибели микробных суспензий от повышенного давления при пропускании (распылении) через водяной насос с распылителем не наблюдалось (табл. 2).

Таким образом, использование насоса с распылительной головкой форсуночного типа при мелкодозированном внесении (методом полива) в почву и на стены зданий микроорганизмов-деструкторов не приводит к их гибели и является оптимальным.

Изучение выживаемости микроорганизмов-деструкторов под действием солнечного излучения. Изучена выживаемость микроорганизмов-деструкторов под действием солнечного излучения при мелкодозированном внесении (методом полива) в почву на примере бактерий A. latus шт. ТХД-13 и дрожжей H. californica шт. АТ. В экспериментах использовали бензиновый водяной насос Profer, модель GP 25 и распылительной головкой с форсуночным соплом. Внесение в почву и на различные поверхности микробной суспензии проводили на свету и в

тени с формированием узкоформатного факела, на расстоянии 3 м.

Результаты испытаний показали, что при мелкодозированном внесении в почву суспензий микроорганизмов-деструкторов концентрации микроорганизмов остаются практически на том же уровне (табл. 3). Т.е. гибель микробов под действием солнечного излучения во время аэрозольного внесения в почву незначительна.

Результаты испытаний показали, что при мелкодозированном аэрозольном нанесении микробных суспензий бактерий и дрожжей на вертикальные поверхности из дерева, кирпича и металла, концентрации микроорганизмов остаются на том же уровне, т.е. гибель микробов под действием солнечного излучения во время нанесения на вертикальные поверхности не выявлено. При длительной экспозиции, микроорганизмы под действием солнечного излучения, температуры и в результате высушивания постепенно погибают.

Таким образом, разработанную методологию и испытанное оборудование для мелко-дозированного внесения (методом полива) в почву микроорганизмов-деструкторов можно рекомендовать для практического применения при биоремедиации загрязненных территорий.

Проведение опытно-промышленных испытаний биотехнологии (с применением мелкодозированного внесения микроорганизмов-деструкторов) по реабилитации in situ территории, загрязненной полихлорированными бифенилами и нефтепродуктами. Для полевого эксперимента была подготовлена площадка на территории д. Юрьевки в г. Серпухове, в районе расположения завода ООО «Квар», где в течение 30 лет в производстве трансформаторов использовали полихлорированные бифени-лы (ПХБ). В результате несовершенства техно-

Таблица 3 Концентрации микробных суспензий при мелкодозированном аэрозольном нанесении на солнце и в тени

Штамм Концентрация

исходная, КОЕ/мл распыление в тени, КОЕ/мл распыление на солнце, КОЕ/мл на поверхности материалов, КОЕ/дм2

дерево бетон металл

A. latus ТХД-13 (1,3 ± 0,4) • 108 (1,5 ± 0,2) • 108 (1,4 ± 0,1) • 108 (3,1 ± 0,4) • 106 (4,8 ± 0,8) • 107 (8,4 ± 0,2) • 106

H. californica АТ (1,1 ± 0,3) • 106 (1,2 ± 0,4) • 106 (1,2 ± 0,3) • 106 (1,1 ± 06) • 105 (1,6 ± 0,4) • 105 (1,9 ± 0,4) • 105

PREVENTIVE MEDICINE

Рис. 1. Внешний вид полевого участка.

нефтепродуктов: Rhodococcus sp. шт. 8Р и шт. 62М/3 с концентрацией 1,0 х 108 КОЕ/мл. Перед внесением микробную суспензию развели водопроводной водой в 10 раз до 1,0 х 107 КОЕ/мл.

Микрокапсулирование микробной суспензии (0,025% по объему) проводили пористыми микрокапсулами из полимочевины производства ЗАО «ПироХимика», в течение 20 мин непосредственно перед внесением в почву. Диаметр микрокапсул составляет 51,2 ± 8,7 мкм.

Внесение микробной суспензии в почву проводили мелкодозированно с помощью водяного насоса (рис. 2). Норма внесения: 1 литр на 1м2.

Результаты биотестирования на дафниях показали, что загрязненная дизтопливом почва до обработки микроорганизмами была высоко токсична (табл. 4). После микробной биоремедиации токсичность почвы снизилась, т.е. микроорганизмы активно размножались в загрязненной почве и разлагали нефтепродукты.

Определение интегральной токсичности почв проводили также биолюминесцентным

логии и проливов, территория была загрязнена высокотоксичными для людей ПХБ, входящими в международный список стойких органических загрязнителей - СОЗ («чертова дюжина»). На загрязненной территории запрещено проживание людей и ведение любой промышленной и сельскохозяйственной деятельности.

Отработку режимов биоремедиации загрязненной почвы проводили с использованием 2 штаммов микроорганизмов-деструкторов нефтепродуктов: Rhodococcus sp. шт. 8Р и шт. 62М/3. Был подготовлен участок размером 20 х 50 м. Почву на участке перекопали и про-рыхлили с помощью трактора с плугом и бороной (рис. 1).

Затем на полевом участке подготовили экспериментальные делянки и в почву дополнительно, кроме имеющегося загрязнения ПХБ, внесли дизельное топливо для получения более ясной картины действия микроорганизмов-деструкторов.

Для проведения полевого эксперимента в лаборатории были наработаны микробные суспензии микроорганизмов-деструкторов

ПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА

Рис. 2. Внесение микробной суспензии в почву.

Таблица 4 Интегральная токсичность почвы для дафний с полевого участка до и после обработки микроорганизмами

Вариант опыта Количество выживших дафний из 30 шт. Гибель дафний к контролю, % Оценка интегральной токсичности

контроль опыт

До внесения микроорганизмов-деструкторов

Почва + дизтопливо + микроорганизмы 30 0 100 Высокотоксична

Почва + дизтопливо + микрокапсулированные микроорганизмы 30 0 100 Высокотоксична

Почва + дизтопливо (контроль) 30 0 100 Высокотоксична

Почва чистая (контроль) 30 30 0 Не токсична

Через 14 сут

Почва + дизтопливо + микроорганизмы 30 18 40 Не токсична

Почва + дизтопливо + микрокапсулированные микроорганизмы 30 20 34 Не токсична

Почва + дизтопливо (контроль) 30 12 60 Токсична

Почва чистая (контроль) 30 30 0 Не токсична

Через 30 сут

Почва + дизтопливо + микроорганизмы 30 21 30 Не токсична

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

Почва + дизтопливо + микрокапсулированные микроорганизмы 30 23 23 Не токсична

Почва + дизтопливо (контроль) 30 15 50 Токсична

Почва чистая (контроль) 30 30 0 Не токсична

Через 60 суток

Почва + дизтопливо + микроорганизмы 30 25 17 Не токсична

Почва + дизтопливо + микрокапсулированные микроорганизмы 30 28 7 Не токсична

Почва + дизтопливо (контроль) 30 19 37 Не токсична

Почва чистая (контроль) 30 30 0 Не токсична

PREVENTIVE MEDICINE

30

25

g 20 о

X

т

О 15 о

I—

0

^ 10 ^

1

I

24,9

I

20,5

17,8

i

25,5

I

21,1

15,3

I

25,7

I

25,3

I

23,5

Почва + дизтопливо + Почва + дизтопливо + ассоциация микрокапсулированные

микроорганизмов микроорганизмы

Вариант опыта

0 сут

30 сут

Почва + дизтопливо (контроль)

60 сут

13,9

13,3

13,0

Почва чистая (контроль)

Рис. 3. Результаты оценки токсичности почвы (на приборе «Биотокс-10М») с полевого участка во время биоремедиации.

5

0

методом с использованием бактериального теста «Эколюм» на приборе «Биотокс-10М». Исследования на приборе показали, что во время биоремедиации токсичность почвы, обработанной микроорганизмами-деструкторами, снижается (рис. 3).

Проведено изучение концентраций микроорганизмов-деструкторов и сапрофитной микрофлоры в почве на полевом участке в ходе биоре-медиации. Из образцов почвы с участка делали водные вытяжки и высевали на чашки Петри с плотной питательной средой ФГРМ, методом десятикратных разведений. Результаты микробиологических исследований показали, что концентрации микроорганизмов-деструкторов на опытных делянках в течение 2 мес эксперимента оставались на высоком уровне (до 105 КОЕ/г почвы), т.е. микроорганизмы успешно размножались в загрязненной почве и разлагали эти вещества. Концентрация сапрофитной микрофлоры на загрязненных участках постепенно повышается, достигая уровня чистой почвы.

Изучение фитотоксичности на семенах однодольных (овес) и двудольных (редис) растений показало, что после микробной ремедиации по-

чва становится безопасной для растений. Размер и вес проростков, длина корней в очищаемой почве соответствовала показателям для чистой почвы.

Изучена биологическая активность загрязненной почвы в ходе микробной ремедиации in situ. Изучение ферментативной активности наряду с дыханием почвы, почвенной биомассой и концентрацией микроорганизмов используют для мониторинга биологической активности почв и процесса рекультивации почвы. Влияние микробной биоремедиации на биологическую активность почвы оценивали по ферментативной (дегидрогеназная, гидролазная), а также целлюлозоразлагающей активности почвы (рис. 4-6).

Как показали результаты экспериментальных исследований, загрязнение почвы дизельным топливом негативно повлияло на биологическую активность почвы. В ходе микробной ремедиации уровень дегидрогеназ, гидролаз, интенсивность разложения целлюлозы возрастали. При этом наибольшая активность исследованных показателей биологической активности наблюдалась в вариантах с использованием

279

ПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА

.0 s

° &

m т-

fE со

Ç2 со

ГО 3

к m

х О

со с

* «

ф 0

i Ê

â ^

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

11,4

21,3

24,8

39,4

29,5

—i— 11,5

11,0 11,9 10,3

Почва + дизтопливо + Почва + дизтопливо + ассоциация микрокапсулированные микроорганизмов микроорганизмы

Почва + дизтопливо (контроль)

0 дней

Вариант опыта 30 дней 60 дней

гта

43,5 429 43,4

Почва чистая (контроль)

Рис. 4. Дегидрогеназная активность почвы в ходе микробной ремедиации.

микрокапсулированных микроорганизмов-деструкторов.

Результаты полевых опытно-промышленных испытаний показали, что мелкодозированное внесение в почву микроорганизмов-деструкторов при помощи водяного насоса с распылителем форсуночного типа, не приводит к повреж-

дению микробных клеток и сохраняет их высокую деструктивную активность.

Использование микрокапсулирования снижает стресс от внесения микроорганизмов в загрязненную токсичную почву, повышает их активность и стимулирует размножение за счет дополнительного питания содержимым микро-

Б

о

X ^

СО L

% L

% I

СО t7

ГО i_ § *

р д

45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

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

Почва + дизтопливо + ассоциация микроорганизмов

Почва + дизтопливо + микрокапсулированные микроорганизмы

Вариант опыта

Почва + дизтопливо (контроль)

Почва чистая (контроль)

0 сут

30 сут

60 сут

Рис. 5. Гидролазная активность почвы в ходе микробной ремедиации.

PREVENTIVE MEDICINE

ск s i

CD ^

CO

30

.о о

50 45 40 35

25

* cu 20

0 J

1

CD

15 10 5

22,3

37,0

31,0

56,6

13,0

15,5

44,2

63,0

0 Почва + дизтопливо + ассоциация микроорганизмов

Почва + дизтопливо + микрокапсулированные микроорганизмы

Вариант опыта

Почва + дизтопливо (контроль)

Почва чистая (контроль)

30 дней

60 дней

Рис. 6. Интенсивность разложения целлюлозы (в %) в почве в ходе микробной ремедиации.

капсул, способствует повышению эффективности рекультивации загрязненных почв.

Технология микробиологической очистки загрязненной почвы рекомендуется для практического использования.

Выводы

1. Разработана методология мелкодозиро-ванного внесения микробной суспензии в почву и на вертикальные поверхности зданий при помощи бензинового водяного насоса с распылителем. По результатам тестовых лабораторных и полевых деляночных испытаний, выбран бензиновый водяной насос Profer, модель GP 25 и распылитель с форсуночным соплом PINE CITY ENTERPRISE LTD, модель 8-427307.

2. Результаты испытаний показали, что при мелкодозированном внесении в почву суспензий микроорганизмов-деструкторов гибели от солнечного света и повышенного давления не выявлено.

3. Проведены полевые опытно-промышленные испытания биотехнологии (с применением мелкодозированного внесения микроорганизмов-деструкторов) по реабилитации in situ территории, загрязненной полихлориро-ванными бифенилами и дизельным топливом.

Результаты испытаний показали снижение интегральной токсичности и фитотоксичности очищаемой почвы, повышение ее биологической активности (уровень дегидрогеназ, гидро-лаз, интенсивность разложения целлюлозы).

4. Использование микрокапсулирован-ных микроорганизмов-деструкторов снижает стресс от внесения в загрязненную токсичную почву, повышает их активность и стимулирует размножение за счет дополнительного питания содержимым микрокапсул, способствует повышению эффективности рекультивации загрязненных почв.

5. Разработаны «Методические рекомендации по применению оборудования для мел-кодозированного внесения микроорганизмов-деструкторов при ремедиации in situ загрязненных территорий» и «Опытно-промышленный регламент микробиологической ремедиации территорий, загрязненных токсичными химическими веществами и СОЗ».

Финансирование. Исследования проводили по государственным заданиям ФМБА России № 22.001.17.800 «Разработка нормативно-технической документации по биоремедиации территорий предприятий, загрязненных токсичными химическими веществами» и № 22.002.17.800 «Разработка и токсико-лого-гигиеническая оценка микробиологической технологии очистки почв, загрязненных компонентами ракетных топлив».

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

281

ПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА

ЛИТЕРАТУРА

1. Кузнецов А.Е., Градова Н.Б. Научные основы экобио-технологии: Учебное пособие. М.: Мир, 200б.

2. Янкевич М.И., Хадеева В.В., Мурыгина В.П. Био-ремедиация почв: вчера, сегодня, завтра. Биосфера. 2015, 7(2): 199-208.

3. Четвериков С.П. Микробиологические методы рекультивации нефтезагрязненных земель. Уральский экологический вестник. 2012; 4 (33):34 - 5.

4. Малыхина Л.В., Шайдуллина И.А., Антонов Н.А. Применение биопрепарата «Гумакс» и аборигенных штаммов микроорганизмов-деструкторов нефти в сочетании с нанобентонитом для рекультивации типичных и выщелоченных черноземов со смешанным типом нефтезагрязнения. Сборник научных трудов ТатНИ-ПИнефть. ПАО «Татнефть». М.:, 201б; 298-307.

5. Kis A., Laczi K., Zsíros S., Kos P., Tengolics R., Bouned-joum N., Kovacs T., Rákhely G., Perei K. Characterization of the Rhodococcus sp. MK1 strain and its pilot application for bioremediation of diesel oil-contaminated soil. Acta Microbiol Immunol Hung. 2017 Dec 1; б4(4): 4б3-82.

6. Титова В.И., Козлов А.В. Методы оценки функционирования микробиоценоза почвы, участвующего в трансформации органического вещества. Н. Новгород: Изд-во. НГСХА, 2012.

7. Методика определения интегральной токсичности поверхностных, в том числе морских, грунтовых, питьевых, сточных вод водных экстрактов почв, отходов, осадков сточных вод по изменению интенсивности бактериальной биолюминесценции тест-системой «Эколюм». ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.11-04 Т 16.1:2.3:3.8-04. Москва, Министерство природных ресурсов Российской Федерации, 2010: 22 с.

8. Якушев А.В., Бызова Б.А. Гидролазная активность как показатель состояния микробного сообщества вермикомпоста. Вестник Московского университе-тата, Серия 17, Почвоведение, 2009; 2: 41 - б.

9. Методы почвенной микробиологии и биохимии: Учебное пособие. Под ред. Д.Г. Звягинцева. М.: Изд-во МГУ, 1991. - 304 с.

10. Практикум по агрохимии: Учеб. пособие. 2 изд., перераб. и доп. Под редакцией академика РАСХН В.Г. Минеева. М.: Изд-во МГУ 2001.

REFERENCES

1. Kuznetsov A.Ye., Gradova N.B. The scientific basis of ecobiotechnology: study guide [Nauchnye osnovy eko-biotkhnologii: Uchebnoe posobie]. Moscow: Mir; 200б. (in Russian)

2. Yankevich M.I., Khadeyeva V.V, Murygina V.P. Soil bioremediation: yesterday, today, tomorrow. Biosphera. 2015, 7(2): 199-208. (in Russian)

3. Chetverikov S.P. Microbiological methods of oil-contaminated land reclamation. Ural'skiy Ecologicheskiy Byulleten. 2012;4 (33):34 - 5. (in Russian)

4. Malykhina L.V., Shaydullina I.A., Antonov N.A. The use of the Gumax biological product and the native strains of microorganisms-destructors of oil in combination with nanoblentonite for the recultivation of typical and leached chernozems with a mixed type of oil pollution. Collection of scientific papers of Tat-NlPIneft PJSC TATNEFT [Sbornik nauchnykh trudov TatNIPIneft]. PAO [Tatneft]. Moscow: 2016; 298-307. (in Russian)

5. Kis A., Laczi K., Zsiros S., Kos P., Tengolics R., Bouned-joum N., Kovacs T., Rakhely G., Perei K. Characterization of the Rhodococcus sp. MK1 strain and its pilot application for bioremediation of diesel oil-contaminated soil. Acta Microbiol Immunol Hung. 2017 Dec 1; 64(4): 463-82.

6. Titova V.I., Kozlov A.V. Methods for assessing the functioning of soil microbiocenosis involved in the transformation of organic matter [Metody otsenki funktsionirpvaniya mikrobiotsenoza pochvy, uchastvo-vavshego v transformatsii organicheskogo veshchest-va]. N. Novgorod: Publishing House. NSHA, 2012. (in Russian)

7. Method of determining the integral toxicity of surface, including sea, ground, drinking, waste water, water extracts of soil, waste, sewage sludge by changing the intensity of bacterial bioluminescence with the Ecolum test system PND F T 14.1: 2: 3: 4.11- 04 T 16.1: 2.3: 3.8-04. Moscow, Ministry of Natural Resources of the Russian Federation, 2010. (in Russian)

8. Yakushev A.V., Byzova B.A. Hydrolase activity as an indicator of the state of the microbial community of ver-micompost. Vestn. Mosk. un-that, Seriya. 17, Pochvove-denie. 2009;2: 41-6. (in Russian)

9. Methods of soil microbiology and biochemistry: study guide [Metode pochvennoy mikrobiologii I biokhimii. Uchebnoe posobie]. Ed. D.G. Zvyagintsev. Moscow: Izdatel'stvo MGU; 1991. (in Russian)

10. Workshop on agrochemistry: Proc. allowance. 2 ed., Pererab. and add. Edited by Academician of the Russian Academy of Agricultural Sciences V.G. Mineev. M.: Izdatel'stvo MGU; 2001. (in Russian)

Поступила 02 апреля 2019 Принята в печать 17 апреля 2019

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.