Для решения экологических проблем, связанных с загрязнением почвы нефтью и нефтепродуктами, в последнее время, наиболее часто используют биопрепараты микробиологического происхождения. В результате исследований, направленных на разработку новых биопрепаратов, ассортимент их ежегодно пополняется новыми видами, ряд из которых уже нашел широкое применение: «Деворойл», «Ленойл», «Микрозим» и т.д. Помимо жизнеспособных клеток микробов они содержат различные добавки во всевозможных сочетаниях (навоз + опилки, сорбент + ферменты +минеральные добавки и т.д.) [1, 4-8].
Анализируя рынок биопрепаратов экологического действия, можно заключить, что в мировой практике для восстановления нарушенных экосистем биологические препараты применяются широко. Однако, в Казахстане ассортимент таких биопрепаратов пока еще скуден. В связи с этим, разработка и производство высокоэффективных биопрепаратов относятся к числу актуальных научных исследований. Особенностью разработки биопрепаратов экологического действия для условий Южного Казахстана является необходимость их адаптации к влагодефициту, повышенному солесодержанию в почве и воде.
Цель исследования связана с поиском новых подходов к адаптации биопрепарата «Перойл» к погодно-климатическим условиям аридного климата Южного Казахстана.
Материалы и методы исследования
В качестве материала исследований был использован биопрепарат «Перойл», составленный на основе штаммов Rhodococcus erythropolis ДП304N7 и Micrococcus luteus Б1Ag8G [2, 3]. Исследования проводились на типичных среднесуглинистых сероземах с различным содержанием нефтепродуктов. Отобранные загрязненные нефтью и контрольные почвы по основным параметрам не отличаются между собой. Содержание в этих почвах гумуса 1,6-1,8 %, общего азота N (по Кьельдалю) 0,146 %, подвижного Р2О5 38 мг/кг почвы. Нефть и нефтепродукты характеризуются следующими показателями: нефть кумкольского месторождения с температурой застывания – 25-30 °С, содержание силикагелевых смол – 19,2 %; карбено-карбоидов – 5,82 %; асфальтенов – 5,4 %; парафина – 7,5 %; серы – 0,064 %. Фракции дизельного топлива малосернистые, кислотность их не превышает 3 %. Мазут характеризуется фактической температурой застывания между 25-42 °С. При температуре 200 °С имеет плотность – 0,890-0,899 г/см3.
Биопрепарат «Перойл», используемый для биорекультивационных работ, был получен на опытной установке по производству биопрепаратов широкого спектра действия Южно-Казахстанского государственного университета им. М. Ауезова. Биомасса культивировалась на среде Ворошиловой-Диановой при температуре 27-32 °С, в режиме проточной аэрации. В качестве иммобилизатора была использована бентонитовая глина. Количество микроорганизмов в биопрепарате составило 107-109 кл/мл.
Исследования проводились в товарно-сырьевом цехе и цехе очистных сооружений нефтеперерабатывающего завода ТОО «ПетроКаазахстан Ойл Продактс» в 2012 г.: в разделочном резервуаре (РР) 27/1-4, в резервуарных парках РП 304, 314, на участках возле насосных станций 333, 335. При этом пастообразная форма биопрепарата разводилась водой в соотношении 1:100. Агротехнические мероприятия включали следующие этапы: рыхление почвы, распыление биопрепарата, внесение биогенных элементов, поддержание влажности. В зависимости от погодно-климатических условий агротехнические мероприятия проводились 1 раз в 5-7 дней.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты предварительного анализа почв показали следующее содержание нефтепродуктов в почвах, г/кг: РР 27/1 -53554,0, РР 27/2 – 28581,0, РР 27/3 – 26222,0, РР 27/4 – 32115,0, возле насосных станций содержание нефтепродуктов в почве колебалось в пределах 39878,0 – 42389,0 г/кг. За два месяца испытаний содержание нефтепродуктов на всех биорекультивируемых участках снизилось на 24,2-32,8 % (рисунок).
Результаты испытаний опытной партии биопрепарата «Перойл» (2012 г.)
Во время проведения испытаний появились определенные трудности с поддержанием влажности в биорекультивируемых почвах из-за влагодефицита. Поэтому возникла необходимость поиска оптимального времени и условий для жизнедеятельности углеводородокисляющих микроорганизмов в почве. В условиях Южного Казахстана таким периодом может быть осень, когда начинаются дожди, и весна, когда почва влажная и начинает разогреваться. Период с ноября по март на юге Казахстан обилен осадками в виде дождя и снега, поэтому дальнейшие агротехнические мероприятия проводились в сухую погоду без требуемого по технологическому регламенту дополнительного увлажнения. Биогенная подпитка вносилась в зависимости от степени увлажнения почвы в виде 1 % раствора или сухого вещества аммофоса. В результате проведенных наблюдений было установлено, что, интенсивность процесса биорекультивации загрязненных грунтов с понижением температуры до 0+5 °С снижается. Однако с повышением температуры воздуха и почвы, процесс очистки почвы на участках, где осенью был внесен биопрепарат, шел интенсивнее по сравнению с территориями, где работы начинались весной. Ранневесеннее рыхление кроме аэрирующей, несло и влагозадерживающую функцию.
В результате проведенных мероприятий, при проведении биорекультивационных работ вода применялась только на начальных этапах, когда вносился биопрепарат. За весь оставшийся период использовалось естественное увлажнение за счет осадков. Сравнительно лучшие показатели степени очистки участков с внесенными осенью углеводородокисляющими микроорганизмами: более ранние сроки начала активизации жизнедеятельности микроорганизмов, высокая скорость биодеградации углеводородов нефти, вероятно, можно объяснить адаптацией углеводородокисляющих микроорганизмов к новым условиям существования, внесенные из вне и спонтанные микроорганизмы занимают стартовую позицию, чтобы с началом потепления начать размножаться и потреблять углеводороды. В этой связи, приуроченность биорекультивационных работ к осеннему периоду позволит значительно повысить эффективность процесса очистки почв от нефтепродуктов, а в условиях аридности климата снизить потребление водных ресурсов.
При этом количественное содержание компонентов в пробах загрязненных и очищенных почв представлено следующим образом: до обработки биопрепаратом содержание полициклонафтеновых соединений составляло 10 %, моноциклоароматических соединений – 20 %, бициклоароматических соединений – 60 %, толуольных смол – 5 %, асфальтены – 5 %; после биообработки – загрязнение в грунте было представлено одними полициклонафтеновыми соединениями.
Таким образом, для повышения эффективности очистки нефтезагрязненных почв в условиях аридного климата юга Казахстана за счет снижения водопотребления начало проведения биорекультивационных работ целесообразно приурочить к осеннему периоду.
Работа выполнена при поддержке Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан (проекты № 1243 от 29.03.2012 г., № 503 от 28.02.2013 г.) по Протокольному решению Национального научного совета по приоритетному направлению «Науки о жизни» №2 от 03.08.2011 г.
Библиографическая ссылка
Исаева А.У., Мырхалыков Ж.У., Успабаева А.А., Ешибаев А.А. ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ БИОПРЕПАРАТОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ЮГА КАЗАХСТАНА // Международный журнал экспериментального образования. – 2013. – № 10-1. – С. 105-107;URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=4133 (дата обращения: 18.04.2024).