Цеолит – как незаменимый компонент в реабилитации нарушенных земель Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

ЦЕОЛИТ - КАК НЕЗАМЕНИМЫЙ КОМПОНЕНТ В РЕАБИЛИТАЦИИ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ

© Ерофеевская Л.А.*, Бурмистрова Т.И.#,

Алексеева Т.П.*, Терещенко Н.Н.*

Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук, г. Якутск Сибирский Научно-исследовательский институт сельского хозяйства и торфа Сибирского отделения Российской академии сельскохозяйственных наук, г. Томск

Представлены результаты экспериментально-полевых работ по конструированию углеводородокисляющих микроорганизмов, цеолита и торфоминеральных композиций. Установлено, что использование цеолита, позволяет значительно сократить сроки восстановления нарушенных земель после техногенного загрязнения. В качестве полезных свойств цеолита отмечены способность сорбировать нефть и нефтепродукты, адсорбировать почвенные микроорганизмы, улучшать почвенную структуру, обеспечивать почву и растения минеральными компонентами. Использование цеолита в качестве подложки для углеводородокисляющих бактерий позволяет в 2-3 раза быстрее утилизировать нефтяные компоненты.

В настоящее время эффективное решение восстановления нефтезагряз-нённых территорий связано с поиском экономически и экологически выгодного применения биоремедиационных технологий. С этой целью проведены лабораторно-полевые исследования объектов окружающей среды аварийных участков нефтегазового комплекса Якутии. Объектами исследования служили:

- Аварийная территория временной трассы нефтепровода «Талакан-Витим», Ленский район, Юго-запад Якутии;

- Аварийный участок территории Амгинской нефтебазы ОАО «Саха-нефтегазсбыт», Амгинский район, Центральная Якутия;

- Аварийная территория склада горюче смазочных материалов п. Хо-нуу, Момский район, Северо-Восточная Якутия.

В качестве материала для исследований были отобраны нефтезагряз-нённые и «фоновочистые» почвы, отобранные на горизонтах 0-40 см.

Для культивирования углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ) использовали жидкую и агаризированную минеральную среду Мюнца с содер-

* Научный сотрудник ИПНиГ СО РАН. ' СибНИИ СХиТ СО РАСХН.

* СибНИИ СХиТ СО РАСХН.

* СибНИИ СХиТ СО РАСХН.

8

НОВОЕ СЛОВО В НАУКЕ И ПРАКТИКЕ

жанием 1 % нефти. Культивирование проводили при температуре +29 ± 1 °С, 180 об/мин, в течение 7-14 суток в термостатированной качалочной установке «УВМТ-12-250».

Выделенные штаммы УОМ, иммобилизовали на природный цеолит месторождения Хонгуруу (Западная Якутия). Полученный биопрепарат вносили в нефтезагрязненные опытные площадки.

Качество очистки почв от нефтезагрязнений контролировали геохимическими методами [1].

Для очистки от нефтяного загрязнения вносили:

1. Цеолит фракцией 0,5-3,0 мм;

2. Препарат на основе культур УОМ;

3. Препарат на основе культур УОМ, иммобилизованных на цеолит;

В качестве контроля служил участок нефтезагрязненной почвы не обработанный препаратом.

Результаты исследований.

Исследованиями установлено, что к окончанию проведения эксперимента загрязнение по всем участкам снизилось. При этом, внесение цеолита, не иммобилизованного микроорганизмами, дало снижение содержания нефти на 32,6 %; внесение суспензии культуры микроорганизмов, выделенных с очищаемого объекта, в необходимой дозе, дало снижение содержания нефти на 36,3 %; внесение культуры микроорганизмов на цеолите - на 96,9 %. В контрольном необработанном участке под влиянием естественного окисления деструкция нефти за тот же период времени составила 0,8 % (табл. 1).

Таблица 1

Деструкция нефти после очистки мерзлотно-таежной почвы

Схема опыта рН Влажность % Содержание НП, мг/кг Деструкция НП, %

до очистки после очистки

Контроль(почва + нефть) 7,62 18,9 364 361 0,8

Почва + нефть + цеолит 7,23 40,8 1621 1093 32,6

Почва + нефть + УОМ 7,60 25,9 1616 1030 36,3

Почва + нефть + УОМ + цеолит 7,41 40,7 2090 65 96,9

В условиях модельного эксперимента с цеолитом, не иммобилизованным УОМ, но в составе торфоминеральной композиции также была установлена интенсификация очистки почвы (табл. 2).

В табл. 1 показано, что наиболее высокая степень деструкции нефтяных углеводородов (НУВ) за 4 месяца достигнута в опыте с цеолитом - 33,3 %.

О протекании процессов деструкции и перехода в подвижное состояние НУВ свидетельствовало снижение содержания общего органического углерода (Собщ.) и возрастание доли подвижных его форм, извлекаемых 0,1Н раствором №ОН - (Сщ/р), что особенно заметно в опыте с цеолитом (табл. 3).

Биологические науки

9

Таблица 2

Изменения, произошедшие с нефтью в процессе окислительной деструкции

Варианты опыта Сроки отбора Содержание нефти в почве, % масс. Степень деструкции, %

Почва + нефть исходное 4,8 -

ч/з 4мес. 4,7 2,0

Почва + нефть + торфоминеральная композиция исходное 4,8 -

ч/з 4мес. 3,7 22,9

Почва + нефть + торфоминеральная компо-зиция+цеолит исходное 4,8 -

ч/з 4мес. 3,2 33,3

Таблица 3

Содержание органического углерода (С„бщ и Сщ/р)

Варианты опыта Содержание углерода, % Осталось, % от исх.

исходное состояние через 4 месяцев

Собщ. Сщ/р Сщ/р ОТСобщ. Собщ. Сщ/р Сщ/р отСобщ.

Почва + нефть 5,2 0,421 8,10 4,97 0,645 12,97 95,6

Почва + нефть + торфоминеральная композиция 5,8 0,346 5,96 4,74 0,690 14,56 81,7

Почва + нефть + торфоминеральная ком-позиция+цеолит 5,6 0,384 6,86 3,77 0,760 20,15 67,3

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют, что иммобилизованные на цеолите УОМ, эффективно разрушают нефтяные плёнки. Степень биодеструкции нефти составляет до 99,6 %.

Процесс биологической очистки начинается с деструкции парафиновых группировок в составе НУВ и частично захватывает асфальтены и смолы. Окислительные процессы приводят к образованию карбонильных и карбоксильных группировок и углекислоты. Часть органического углерода переходит в подвижную форму. Возрастает атомное соотношение С/Н и убывает величина С/О. Последняя свидетельствует об интенсивном возрастании в процессе деструкции НУВ числа различных кислородсодержащих группировок в составе остаточной нефти.

Использование в рекультивации цеолита позволяет значительно сократить сроки восстановления нарушенных земель.

В качестве полезных свойств цеолита отмечены способность сорбировать нефть и нефтепродукты, адсорбировать почвенные микроорганизмы, улучшать почвенную структуру, обеспечивать почву и растения минеральными компонентами.

Список литературы:

1. РД 52.18.647-2003. Методические указания определения массовой доли нефтепродуктов в почвах. Методика измерений гравиметрическим методом.