Биологическая очистка загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв и водных акваторий

Значения рН почв и воды, оптимальные для развития углеводородокисляющих микроорганизмов, лежат в пределах 6,5—7,5 [8]. В реальных условиях нефтеокисляющие микроорганизмы хорошо развиваются и сохраняют достаточную активность при снижении значений рН среды до 5,0. Некоторые виды нефтеокисляющих микроорганизмов (например, дрожжи) устойчивы к снижению рН до 3,5 и ниже. Но скорость и полнота использования микрофлорой углеводородов нефти при этом резко снижаются.

При микробиологическом окислении нефти в условиях дефицита кислорода происходит накопление органических кислот, сопровождающееся снижением рН.

Необходим предварительный контроль кислотности грунтов и вод на каждом участке, подлежащем рекультивации. При рН почвенной воды или грунта ниже 5,0 — 5,5 рекомендуется вносить раскислители — известняковую или доломитовую муку, либо мел. Нормы внесения раскислителей принимают в соответствии с обычной агротехнической практикой [8]. Передозировка карбонатных материалов не приводит к нежелательным последствиям. А избыточный, на момент внесения, раскислитель расходуется по мере распада нефти и образования карбоновых кислот, предотвращая последующее закисление почвы. Образующиеся при этом кальциевые соли карбоновых кислот усваиваются почвенными микроорганизмами легче, чем свободные кислоты. Совершенно необходимым условием для обеспечения процесса микробиологического очищения почв и воды от нефти и нефтепродуктов является аэрация зон активной деятельности микроорганизмов любым доступным способом.

В природных условиях зона, в которой протекают процессы ускоренной биодеградации нефти, ограничивается поверхностным слоем грунта, доступным для проникновения кислорода и аэрированных поверхностных вод. Наличие сплошных слоев нефти на поверхности грунта и воды сильно ограничивает зону аэрации и тем сильнее, чем больше толщина слоя, вязкость и степень выветренности нефти, разлитой на поверхности загрязненного участка. В случае наличия на поверхности сплошных слоев или корки нефти толщиной более 2—3 мм она с более-менее заметной скоростью разрушается только в поверхностном слое и лишь при его периодическом увлажнении атмосферными осадками. Именно поэтому предварительный сбор нефти с поверхности разлива может стать решающим фактором, определяющим эффективность всего комплекса рекультивационных работ. А в случае проникновения разлитой нефти в толщу грунта следует принимать дополнительные меры для обеспечения аэрирования всей его толщи.

Наиболее распространенным способом аэрации загрязненного нефтью грунта является его рыхление фрезерованием или перепашка на всю глубину проникновения нефти. При этом достигается эффект снижения концентрации нефти в грунте за счет смешения нефтезагрязнённого грунта с незагрязненным или менее загрязненным из нижележащих его слоев [8].

При поверхностном загрязнении нефтью переувлажненных грунтов или водной поверхности болот, мочажин, маленьких болотных озерков и т.п., для ускорения разрушения нефти может быть использован прием орошения поверхности рекультивируемого участка аэрированной водой. В этом случае, на периферии участка в направлении естественного стока выбирают углубление в грунте или вырывают экскаватором небольшой котлован, глубиной 1,5—2 м, затапливаемый грунтовой водой. При необходимости устраивают неглубокие коллекторные канавки (борозды), обеспечивающие сток воды и нефти с поверхности участка в эту выемку. На участке устанавливают форсуночные или струйные садовые разбрызгиватели воды, применяемые для поливки парковых газонов. Разбрызгиватели располагают таким образом, чтобы вся территория рекультивируемого участка орошалась водой, и соединяют их системой гибких шлангов из маслостойкого материала с водяным насосом, отбирающим воду из выемки. Устроенная таким образом система обеспечивает непрерывное или периодическое орошение всей поверхности участка аэрированной водой, что значительно ускоряет микробиологическое окисление нефти. Минеральные удобрения в этом случае можно не распределять по всему участку, а внести в это углубление, что значительно упрощает работу и обеспечивает равномерное распределение удобрений.

Плотный слой выветренной нефти можно разрушить накануне проведения рекультивационных работ траками гусениц болотоходов или (после промерзания грунта) гусеницами тяжелого трактора. На небольших участках корочки нефти можно разрушить вручную, с использованием мотоблоков или ручного инвентаря — грабель, мотыг и т.п.

На небольших замкнутых водоемах, покрытых слоем нефти, аэрация воды может быть обеспечена установкой в водоеме плавающих аэраторов типа АП-24, выпускаемых фирмой «Новые технологии» (г.Нижневартовск), представляющих собой небольшие по габаритам турбинные мешалки с электроприводом, смонтированные на поплавках, обеспечивающие захват атмосферного воздуха и интенсивное его диспергирование в воде водоема.

Так же для очистки водоемов и почв используют различные ферменты:

 

Дегидрогеназа-катализирует отщепление водорода от одного субстрата и переносит его на другой субстрат. 

 

Каталаза- разлагает перекись водорода на воду и кислород, обеспечивает защиту клеточной структуры от разрушения под действием перекиси. 

2H2O2 → 2H2O + O2 

изомераза – катализирует структурные превращения изомеров. 

 

уреаза-  катализирующий расщепление мочевины на аммиак и углекислый газ.

 

Полифенолоксидаза - катализирует реакцию окисления о-дифенолов, а также моно-, три- и полифенолов с образованием соответствующих хинонов, причём акцептором водорода служит молекулярный кислород.

 

 

 

 

Под механизмом действия фермента понимают последовательность превращений молекул в его активном центре. Акт катализа начинается со связывания субстрата, затем происходит с десяток изменений, и, наконец, появляется продукт. Вот эту последовательность химических операций и понимают под механизмом. Механизм – это понятие, заимствованное из химической кинетики. Оно отражает сложность процесса. То есть нет такого, что сразу тысяча атомов сместилась и встала в новое положение. Любая химическая реакция происходит на отдельных связях между атомами, и поэтому большие перемещения, большие изменения – это просто последовательность большого числа стадий, которую можно записать химически. Можно выразить и в физических терминах как изменение потенциальной энергии компонентов, можно записать в биологических терминах: одно вещество превращается в другое. В любом случае понятие механизма включает информацию о промежуточных соединениях.

В ферментах нет ничего, что не было бы известно в элементарной химии, за исключением одного – организации процесса. Ферментативные реакции отличаются от обычных химических только тем, что ферментативный процесс – это хорошо организованная последовательность элементарных актов. Смещение протона на полтора ангстрема повышает реакционную способность в десять миллионов раз.

 

 

 

Экономическая целесообразность

 

На мой взгляд, выгоднее использовать препараты группы «Биодеструктор», т.к. он обладают рядом преимуществ:

• Обладает высокой активностью окисления углеводородов различных классов с образованием нетоксичных соединений
• Не токсичен для человека и теплокровных животных
• Устойчив к химическому загрязнению воды и почвы, активен в кислородной среде
• После обработки препаратом не нужно вывозить и утилизировать отходы из мест загрязнений 
  

А также имеет широкие диапазоны температуры,  рН, вязкости и др. показателей.( табл. 2)

Основные показатели сорбента биодеструктор «РОДЕКС-Т».              Табл.2

Наименование показателя	Норма
Внешний вид	Сыпучая или полусыпучая масса
Содержание влаги, %, не более	15 ÷ 30
Содержание мелкой фракции, %, не более	8,5
Насыпная плотность, кг/м3	117 ÷ 270
Сорбционная емкость, кг препарата / кг углеводородов, не менее	5 ÷ 10
Диапазон вязкости, при котором Сорбент-биодеструкторы эффективно работают, мм2 / с	0,5 ÷ 100
Плавучесть, %, не менее	95 ÷ 98
Удерживающая способность, %, не менее	98
Оптимальные условия действия:   - температура, ° С   - рН	5 ÷ 40   3,5 ÷ 9,0
Нормы расхода препарата:   - при обработке на поверхности кг/м2   - при обработке на почве, кг / кг нефтезагрязнений	0,1 ÷ 1,0   0,1 ÷ 0,2

[10]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выводы:

 

 

Масштабы использования нефти постоянно растут. Нефть и нефтепродукты являются одним из основных и крупномасштабных загрязнителей окружающей среды. Это проблема остается актуальной. На сегодняшний день  существуют множество препаратов, таких как «Деворойл», «Путидойл», «Биодеструкторы» и многие другие, имеющие эффективность окисления углеводородов нефти до 99%. Но наука на этом не останавливается, изобретают все новые и новые способы очистки земель и водоемов от нефти и ее продуктов, различные препараты, ведь 100% качество очистки так и не достигнуто, да и стоимость их доступна не каждому нефтедобывающему или нефтеперерабатывающему предприятию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

 

[1] http://www.om.lv/metastazy-meksikanskogo-zaliva-chast-13-1/;

 

[2] Демина Л.А. Как отмыть "Черное золото": О ликвидации нефтяных загрязнений // Энергия. - 2000. - N10. - С. 51-54;

 

[3] Морозов Н.В., Лыкова Е.В. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЧВ ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 11 – С. 63-63 ;

 

[4] Ю.С.Глязнецова. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук. СОСТАВ, РАСПРОСТРАНЕНИЕ, ТРАНСФОРМАЦИЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕНИЯ В ПОЧВОГРУНТАХ И ДОННЫХ ОСАДКАХ НА ТЕРРИТОРИИ ЯКУТИИ. Томск-2008;

 

[5] Велихов Э.Х. Охрана окружающей среды на нефтедобывающих объектах в современных условиях // Нефтяное хозяйство. 1996. №10. С. 47;

[6] Орлов Д.С., Аммосова Я.М. Методы контроля почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Почвенно-экологический мониторинг. 1994, с. 219-231.;

 

[7] Методы микробиологического и биохимического анализа почв. М., 1991.;

 
[8]Лушников С.В., ЗавгородневК.Н., БоберВ.В. и др. Очистка воды и

почвы от нефти и нефтепродуктов с помощью культуры микро-

бов–деструкторов // Экология и промышленность России. 1999. №2.

С. 17–20.;