Микробиологическая и ферментативная активность почв и грунтов при рекультивации нефтезагрязненных территорий

Фахрутдинов, Айвар Инталович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Микробиологическая и ферментативная активность почв и грунтов при рекультивации нефтезагрязненных территорий
ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Микробиологическая и ферментативная активность почв и грунтов при рекультивации нефтезагрязненных территорий"

На правах р\кош:си

ФАХРУТДИНОВ Айвар Инталович

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ II ФЕРМЕНТАТИВНАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ II ГРУНТОВ ПРИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ

ТЕРРИТОРИЙ

03.00.07 - микробиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург - 2005

Работа выполнена в Сургутском государственном университете

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Алехин Виктор Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Воробейков Геннадий Александрович

Защита диссертации состоится «16» июня 2005 г в _ часов

на заседании диссертационного совета К.006.028.01 по присуждению ученой степени кандидата биологических наук в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии по адресу: 196608, Санкт-Петербург, Пушкин, шоссе Подбельского, д.З

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан «, /3 » мая 2005 г.

кандидат биологических наук Орлова Ольга Владимировна

Ведущее учреждение: Казанский государственный университет

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук

С.М. Алисова

242.9 7$е

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Интенсивно протекающие процессы добычи нефти на территории Северного Приобья приводят к увеличению масштабов загрязнения. Углеводороды являются одним из опаснейших, быстро распространяющихся и медленно детрадирующих в естественных условиях загрязнителей. В общем объеме источников загрязнения природной среды на первое место выходят прорывы нефтяных транспортных систем.

Интенсивность процессов естественного самоочищения природных объектов от нефтяного загрязнения зависит от природных условий региона, наличия влаги, тепла и активности почвенного биоценоза. В условиях Сургутского района, в летний период, эти факторы действуют в очень короткий промежуток времени (от 60 до 90 дней). Низкая биологическая акгавностъ почв, сложные горно-геологические условия разрабатываемых месторождений, значительные затраты средств на восстановительные работы, требуют дифференцированного подхода к каждому объекту рекультивации и четкого обоснования целесообразности, очередности, объемов, направлений и методов восстановления нарушенных территорий.

Особую сложность представляет проведение рекультивационных мероприятий по удалению остаточных количеств нефтепродуктов после проведения мероприятий по механической очистке территорий, а также крупных разливов нефти на заболоченных участках. Известную трудность составляет рекультивация земель, загрязненных тяжелыми фракциями углеводородного сырья.

Успешная, экологически безопасная рекультивация таких загрязнений возможна только при применении микробиологического метода с использованием активных культур нефтеокисляющих микроорганизмов. Однако, активная жизнедеятельность этих микроорганизмов возможна лишь в условиях созданной им оптимальной экологической ниши. Это предполагает разработку технологий применения бактериальных препаратов нефтеокисляющих микроорганизмов для каждой почвенно-климатической зоны с целью адаптации микроорганизмов к условиям среды обитания.

Особое значение такая работа имеет в суровых условиях Северного Приобъя с коротким, жарким и порой сухим летом и длинной, суровой зимой.

Разработка такой технологии возможна лишь при детальном изучении влияния загрязнения углеводородным сырьем на изменение биологической активности почвы и ее способность разрушать углеводороды до безопасных для жизнедеятельности растений соединений.

Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы заключалась в комплексном исследовании ми1фобиологических и биохимических процессов и на их основе разработка технологии рекультивации нефтезагрязненных почв Среднего Приобья. Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить микробиологические и биохимические процессы в почве при загрязнении ее нефтью в условиях микрополевого опыта по разработке системы биорекультивации.

2. Исследовать динамику уменьшения содержания остаточной нефти в почве в результате применения препарата нефтеокисляющих ми1фоорганизмов «Нафтокс».

3. Изучить микробиологические и ферментативные процессы рекультивации почв при использовании препарата нефтеокисляющих микроорганизмов «Нафтокс».

4. Разработать оптимальный состав компонентов биотехнологии, обеспечивающих максимальную активность микробиоценоза в разрушении углеводородного сырья и оценить и их биотесгированием.

5. Испытать разработанную биотехнологию в промышленных условиях и исследовать влияние на микробиологические и биохимические процессы в почве.

Научная новизна. Впервые, в условиях Среднего Приобья, на подзолистых почво-грунтах проведены исследования по изучению динамики физиологических групп микроорганизмов и активности ферментов на нефтезагрязненных участках, протекающих в результате использования различных приемов рекультивации. Впервые в условиях Среднего Приобья разработана биотехнология рекультивации почво-грунтов, загрязненных углев ^5е

активизации почвенного микробиоценоза мелиоративными, агротехническими, агрохимическими мероприятиями с внесением нефтеокисляющих микроорганизмов препарата «Нафтокс».

Практическая значимость заключается в использовании полученных результатов исследования для создания систем биорекультивации и биодиагностики самовосстановления нефтезагрязненных участков, в возможности применения рекомендованных систем для биорекультивации нефтезагрязненных территорий. Положения выносимые на защиту.

1. В условиях Среднего Приобья поступление нефти и нефтепродуктов в почво-грунты угнетает активность микробиоценоза и снижает их ферментативную активность.

2. Использование различных мелиорантов в качестве компонентов системы рекультивации почво-грунтов активизирует жизнедеятельность основных физиологических групп микроорганизмов и биохимические свойства почп. При этом отмечается снижение концентрации остаточной нефти.

3. Использование бактериального препарата «Нафтокс» в сочетании с системой минерального питания и оптимизации кислотности почвы вызывает наиболее активную биодеструкцию углеводородов в данной почвенно-климатической зоне.

4. При биорекультивации шламовых амбаров и разливов нефти с использованием препарата «Нафтокс» сроки и глубина загрязнения не оказывают существенного влияния на снижение остаточной нефти.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на заседаниях научно-проблемного совета биологического факультета СурГУ (1998-2003), выставке «Техника и оборудование, новые технологии для муниципального хозяйства и сохранения окружающей среды» (Москва, 2002); второй окружной конференции молодых ученых ХМАО «Наука и образование XXI века» (Сургут, 2001); межвузовской конференции молодых ученых «Герценовские чтения» (С-Петербург, 2002); третьей окружной конференции молодых ученых ХМАО «Наука и инновации Ханты-Мансийского автономного округа» (Сургут, 2002).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ.

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 126 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, результатов и обсуждения, заключения, выводов и библиографического списка, который включает 173 источника. Диссертация иллюстрирована 7 таблицами, 19 рисунками и содержит приложение.

Автор выражает благодарность проф., д.с/х.н. Алехину В.Г. за инициацию исследований, благодарит коллег за моральную поддержку и участие в обсуждении результатов.

Выражаем глубокую благодарность лаборатории технической микробиологии ВНИГРИ и лаборатории технической микробиологии ВНИИСХМ за предоставление препарата и оказанную помощь в освоении его применения. Личную благодарность выражаем д.б.н. Рогозиной Е.А., к.б.н. Хотяновичу A.B., к.б.н. Орловой H.A. за внимание и терпение, за умения и навыки, приобретенные в процессе совместной комплексной работы.

Отдельную благодарность выражаем отделу "Экологии и борьбы с коррозией" АО «Сургутнефтегаз», лично его руководителю Малышкиной JI.A. и ведущим специалистам отдела Кортишко Т.И., Жирновой Т.Л.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Литературный обзор. В главе изложены и проанализированы данные литературных источников по проблеме воздействия нефтезагрязнения на различные компоненты биосистем, в частности, на почвенные микробиоценозы. Рассмотрены вопросы адаптационной реакции почвенных микроорганизмов на подобного рода воздействие и возможность их использования в решении вопросов биодеструкции нефти и нефтепродуктов. Представлены материалы применения разнообразных способов и методов активизации нарушенного микробиоценоза с целью восстановления нарушенных нефтезагрязнением биоценозов, дана оценка эффективности применения биорекультивационных технологий.

ОЗъекгы и методы пселздогаmm

В микропалгвом опыте в период с лгта 1999 года по Бзгну 2000 года изучались мшфйбигаопиескив и биохимические процессы. Опыт состоэт го 10-ти вариантов заложенных в 5-ти повторностях с размерами изолированных делянок 0,36 м2. Схема опыта:

Чистый контроль.

Нефть.

Нефть+раскислитель.

Нефть+раскислитель+препарат.

Нефть+раскислитель+Ni2cPi2oKço-

Нефть + раскислитель+N120P120K» + препарат.

Нефть+раскисяитель+торф.

Нефть+раскислитель+торф + препарат.

Нефть+раскислитель+NuoP^oKm+торф.

Нефть+раскислитель+N120P120K90+торф+препарат.

Почва - подзол ияпювиально-железистый, расположенный на размытых останцах в пойме реки Оби. Почвообразующая порода представлена древними аллювиальными песками и слоистыми супесями речных террас реки Оби.

Товарная нефть Западно-Сургутского месторождения вносилась в дозе 40 г/кг почвы. Раскислитель - мел, с содержанием СаСОз до 98%, вносился с доведением pH до 6,9 - 7,2. Препарат «Нафтокс» на торфяной крошке, вносили по 1 кг на делянку. Препарат разработки ВНИГРИ ТУ № 9291-006-00495603-00, гигиенический сертификат № 78.1.3.929. Т. ххх.6.0. от 03.06.2000 год. Средний титр нефтеокисляющих микроорганизмов составлял 108-109 кл/г. Минеральные удобрения вносились в виде нитроаммофоски 120 кг д.вУга, что составило 26 г на делянку. Торф ( ГОСТ Р 51213-98) вносили из расчета 40 т/га, что составило 1,44 кг на делянку. После внесения соответствующих ингредиентов проведено рыхление на глубину 30 см, затем проведен посев культур: вика посевная (Vicia sativa) и костер ржаной (Bromus secalinus). На каждой делянке высажено по 200 семян каждой культуры. Лабораторная всхожесть 99%. Глубина заделки семян 3 см.

Микробиологические исследования почвы. Oi6op почвенных проб проводился почвенным пробоотборником на глубину 30 см через каждые 2 недели после начала эксперимента. Всего, в период 1999-2000 гг., проведено 10 отборов: 7 в летне-осенний и 3 в весенний периоды. Схема отбора- конверт.

Для количественного учета микроорганизмов и выявления их группового состава отобранные образцы высевали на плотные питательные среды: МПА, Кинга + 1г нефти, Мюнца + 1г нефти (Методы почвен..., 1991), в 5-ти кратной повторности.

Ферментативные исследования почвы. Высушенные до воздушно-сухого состояния образцы очищали от различных включений, корней и просеивали через сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Все определения проводились в 5 повторностях.

Активность инвертазы (КФ 3.2.1.26) определялась фотоколориметрическим методом с сегнетовой солью. Активность дещдрогеназы (КФ 1.1.1) определялась с использованием 2,3,5-трифенилтетразолия хлористого (1'1'Х). Активность уреазы (КФ 3.5.1.5) определялась фотоколориметрическим методом с реактивом Несслера. Активность катапазы (КФ 1.111.6) определялась газометрическим методом (Методы почвен..., 1991; Практикум..., 1989) .

Химические методы исследований. Во всех отобранных образцах проводили измерение pH водной суспензии на рН-мстре «Checker» фирмы «HANNA». Содержание нефти в образцах проводилось методом ИК-спектрометрии согласно ПНД Ф 16.1:2.2.22 - 98 на концентраторе нефтепродуктов ИКН - 025.

Методы работы с фотоматериалом. Всхожесть высеянных культур контролировали визуально: костера ржаного на 4, S, 12 день, вики посевной на 5, 8,15 дни после посева. На 45 сут после начала исследований определяли величину стебля и корневой системы линейным способом.

Материалы и методы исследования образцов при промышленном применении технологии рекультивации. В 2000 и 2001 гг. проведена производственная проверка элементов технологии рекультивации и необходимых компонентов восстановления нефгезагрязненных территорий НГДУ «Быстринскнефть» АО «Сургутнефтегаз».

Работы проводились на шламовых амбарах различного срока использования. Шламовые нефтяные амбары представляют собой технологические элементы кустов добычи нефти насыпного характера с обязательной обваповкой. В данный наземный резервуар проводился сброс нефтепродуктов, промывочных жидкостей и других отходов, образующихся в результате нефтедобычи.

Препарат «Нафтокс» поставлялся в жидкой форме со средним титром культуры 107 -108 кл/мл, рекомендованная доза внесения 1 л/м2; минеральные удобрения (нитроаммофоска), рекомендованная доза 35 г/м2; раскислитель - мел, содержание кальция 96%, рекомендованная доза - 235 г/м2. Травосмесь (злаковые и бобовые культуры 1:1) вносилась до 1,5 г/м2. Внесенные ингредиенты заделывались в грунт с одновременным рыхлением дисковой фрезой на глубину до 35 - 40 см. Средняя площадь рекультивированного участка 100 м2.

Отбор образцов почвы и грунтов проводился почвенным пробоотборником на глубину 30 см перед началом применения технологии и последовательно каждые 2 недели. Всего проводилось по 4 отбора. Схема отбора - рендомезированная. Средняя масса образца около 2,5 кг с каждого участка рекультивации. Дальнейшие исследования проводились по выше изложенным методам и методикам.

Для подтверждения достоверности результатов в работе использован пакет компьютерных программ MS Excel: описательная статистика.

Результаты исследований и их обсуждение Результаты воздействия различных рекультивационных приемов на биодеструкцию нефти в почве

При изучении влияния различного сочетания компонентов рекультивации на скорость биодеградации нефти в почве оценивали массовое изменение содержания углеводородов и их процентное соотношение к начальному количеству (40 г / кг почвы). Активная деградация нефти происходит в первые недели с начала эксперимента (таб. 1). Затем скорость снижается и в течение последующих двух месяцев утилизация, на отдельных вариантах, составляет несколько процентов.

Наибольшая скорость утилизации отмечается в варианте № 6. Данный эффект достигается при внесении препарата «Нафтокс», на фоне использования минерального удобрения, содержащего как аммонийные, так и нитратные формы азота при сбалансированности по фосфору. Эффективность препарата ярко видна при сравнении с результатами варианта № 5, где препарат не применялся.

Таблица 1

Изменение содержания нефти при использовании различных рекультивационных приемов

№ Варианты опыта НПмг на кг*/% утилизации**

2.08. 30.08. 27.09.

1. Чистый контроль 0 0 0

2. Нефть 33,890 32,470 29,210

15,275 18,825 26,975

3. Нефть + раекислитсль 29,780 28,960 28,750

25,55 27,6 28,125

4. Нефть + раскислитель + препарат 29,200 29,040 28,020

27,0 27,4 29,95

5. Нефть + раскислитель + №К 31,640 31,350 28,720

20,9 21,625 28,2

6. Нефть + раскислитель + ЫРК + препарат 8,210 7,090 6,750

79,475 82,275 83,125

7. Нефть + раскислитель + торф 30,260 30,200 29,290

24,35 24,5 26,725

8. Нефть + раскислитель + торф + препарат 30,230 27,450 27,040

24,425 31,563 32,4

9. Нефть + раскислитель + торф + ЫРК 30,530 30,440 30,250

23,675 23,9 24,375

10. Нефть + раскислитель + торф + ИРК + препарат 20,140 19,240 17,910

4035 51,9 55,225

* - НСР05 для содержания нефтепродуктов (НП) в почве - 0,3

* * - НСР05 для % утилизации нефтепродуктов впочве-1,27

Вторым, по динамичности описываемого процесса, можно выделить Езрианг № 10. Торф, как активный сорбгнт, несколько притормазсивагт процгсс деструкции, при этом привносит собственную микрофлору, которая способна угадать УОМ (угаеБОДородокисляющиг микроорганизмы) и соперничать в борьбэ за доступные элементы питания. Помимо этого, содержащиеся в торфе углевода "отвлекают" часть активности УОМ от углеводородов нефти.

Оптимизация уровня рН во всех вариантах благоприятно сказывается на скорости очищения, но оптимизация рН баз питательного и микробиологического субстратов (вариант № 3), не способствует существенному ускорению процесса рекультивации.

Приведенные данные показывают как этапносп. процессов самоочищения почвы от нефти, так и результативность объединения всех рекультивационных приемов, стимулирующих биодеградацию поллютанта.

Общая микробиологическая активность прослеживается на протяжении всего эксперимента. Наибольшие значения отмечаются в вариантах применения препарата «Нафтокс» с минеральным и органическими удобрениями на фоне раскислителя (№ 6; 10) через четыре недели после за1рязнения почвы нефтью, затем происходит снижение. В случае применения препарата с минеральным удобрением понижение активности фиксируется до окончания осенней части исследования. В варианте № 10 после снижения наблюдается рост общего количества микроорганизмов. Это вызвано активизацией привнесенной торфом микрофлоры и развитием ее на частицах торфа, отсорбировавших часть нефти. На окончательной стадии, в данном варианте, наблюдается высокий титр микроорганизмов - 0,21 х 106 КОЕ, чему способствует улучшение стругаурности почвы и ее основных режимов.

В варианте использования препарата на фоне раскислителя (№ 4) также наблюдается рост количества микроорганизмов, но на два порядка ниже, чем в выше описанных вариантах. При этом на протяжении четырех недель отмечено стабильное развитие, свидетельствующее о достаточно активной деятельности УОМ, внесенных препаратом.

Отсутствие легкодоступных элементов питания, азота и фосфора, не позволяет активизироваться микрофлоре биоценоза (вариант № 8).

Внесенная в почву нефть (вариант № 2) за счет легких фракций повышает общее количество микроорганизмов в первые две недели, затем численность мшфоорганизмов стабилизируется на протяжении последующих четырех недель. Следующие две недели отмечены ростом активности, при этом количество КОЕ достигает уровня 10е, что вызвано переходом микробного питания на более тяжелые фракции углеводородов.

В вариантах, где препарат не вносился, наблюдается повышение мшфобиологической активности, стабилизация с последующим скачком численности и в дальнейшем снижение титра. Подобное поведение подчинено изменению качественного и количественного состава углеводородов внесенной нефти и снижению температуры среды обитания.

В весенне-летний период исследований наблюдался рост количества КОЕ на всех вариантах. Исключение составляет вариант с применением препарата с минеральными удобрениями (№ б), вследствие наиболее интенсивного снижения общей концентрации углеводородов нефта.

Неотъемлемую часть пула почвенных микроорганизмов составляют УОМ. Количественное изменение данной группы напрямую зависит от качественных и количественных характеристик поллютанта и свойств среды обитания.

Нефть, внесенная в почву, стимулировала увеличение численности данной группы, но произошло это лишь через два месяца, что обусловлено высокой токсичностью созданной среды (рис. 1). УОМ препарата «Нафтокс», использованные в сочетании с раскислителем, проявляют активность первые две недели (вариант № 4), затем следует снижение с последующей стабилизацией, длящеся более месяца и в конце осенней части эксперимента снижается до уровня контроля.

Подобная начальная реакция выражена и при применении препарата с раскислителем и торфом. В последующем виден рост активности, вызванный перераспределением отдельных фракций нефти в слое почвы благодаря сорбции на частицах торфа. Кроме того, очевидно повысилась доступность элементов питания, в частности азота. В последующий месяц происходило понижение активности данной группы микроорганизмов.

Высокая сорбционная способность, наличие собственной микрофлоры торфа наложило особенности на развитие микробиоценоза при применении препарата совместно с торфом и минеральными удобрениями (вариант № ю). Поглощение части нефги и внесенных минеральных удобрений ограничило развитие углеводородокисляющей микрофлоры до уровня КОЕ 1С?. Через шесть недель наступил видимый спад микробной активности, сменившийся резким ростом к окончанию осенней части исследований. Данный скачек объясняется микробной сукцессией, приведшей к повышению количества УОМ.

Скорость и направленность развития микробиоценоза на варианте № б показал, что отсутствие конкуренции со стороны других микроорганизмов, оптимальный питательный и воздушный режимы позволили нефгеокисляющим микроорганизмам достичь максимального уровня уже через две недели, достигнув значения КОЕ 106. По мере уменьшения содержания нефти понижается активность данной группы, что прослеживается на протяжении летне-осенней части исследований.

а) - летне-осенний период, б) - весенний период

Весенняя часть эксперимента выявила ряд объективных закономерностей. Физико-химические преобразования нефти в почве и, как следствие этого, уменьшение ингибирующего действия обеспечило активность микроорганизмов на вариантах № 2 и 4. Отсутствие минерального питания сказалось на мобилизации микроорганизмов, использующих органические формы азота (вариант № 8); наличие же вызвало снижение количества УОМ (вариант № 10).

Микроорганизмы, использующие углеводороды нефти, как единственный источник энергии, проявляются на различных синтетических средах. Контрольный вариант опыта не показал наличия данной группы микроорганизмов, что можно объяснить отсутствием стимулирующего воздействия нефти. В варианте внесения нефти, без каких либо стимуляторов, наблюдался слабый рост численности, и максимальное значение достигнуто через четыре недели с начала опыта.

В вариантах использования препарата «Нафтокс», независимо от способа стимуляции, наблюдается всплеск активности микроорганизмов. Максимальное значение достигнуто при использовании препарата с минеральными удобрениями на фоне раскислителя (вариант № 6) и достигло 4,8 х 106 КОЕ. Последующие две недели отмечены резким спадом активности, до значений 2,4-6,0 х 103 КОЕ, что вызвано, очевидно, перестройкой энергетического режима микроорганизмов.

Ферментативная активность загрязненных нефтью почв, инокулированных микроорганизмами, отражает внутренние сдвиги, обусловленные микробной сукцессией. Наиболее часто о биологической активности почвы судят по ферментам, характеризующим важнейшие процессы материально-

энергетического оо:.:гна в почез: ожглигельксн-Ейссганогитальнкг фгрмгнты (дсгидрогеназз, катшгоа); фгр:.:гнгы, огутцествляющиа превращении азота (ургазз) и углеводов (инБертазз).

а) - летне-осенний период, б) - весенний период

Высокая динамика и активность инвертазы выявлена в варианте использования препарата «Нафтокс» с минеральным питанием на фоне раскислителя (№ 6) и через шесть недель составила 45,3 мг/г почвы (рис. 2). К этому моменту, данный показатель в варианте с одной только нефтью составил всего 14,9 мг/г почвы, что явилось максимальным для данного варианта. Уровень активности инвертазы остальных вариантов характеризуется ростом в течение первых двух недель со значениями 21 -25 мг/г почвы, стабильностью на протяжении четырех-шеста недель с последующим понижением.

В весенне-летний период наблюдалось повышение активности инвертазы в вариантах использования препарата, препарата с минеральным питанием и препарата с минеральным и органическим удобрениями (№ 4, б, и 10). Это объясняется снижением остаточной нефти в почве и активизацией собственной микрофлоры почвы. Данный процесс не наблюдается в остальных обсуждаемых вариантах.

Динамика активности дещдрогеназы во многом сходна с процессами активности инвертазы. Максимальный уровень достигнут в почве варианта с внесением препарата и минеральных удобрений. Исходя из этого, можно утверждать, что наибольшая активизация произошла в период воздействия препарата на тяжелые фракции нефти.

В следующем году отмечен рост во всех вариантах, за исключением варианта применения препарата на фоне раскислителя, чему способствуют как наличие остаточной нефти в почве, так и отсутствие доступных элементов питания бактерий.

Сравнение динамики инвертазы и дегидрогеназы показывает последовательную активизацию этих ферментов и развитие микробиоценоза в начальной стадии на легких углеводородах и в последующем на более сложных.

Внесение в почву чистой нефти без ингредиентов рекультивации (вариант № 2), ингибирует активность уреазы на протяжении всего осеннего периода опыта (рис. 3). Использование минеральных и органических компонентов стимулирует активность данного фермента в случае использования препарата «Нафтокс» с нитроаммофоской на фоне раскислителя. Максимум достигнут через четыре недели, и составил 7,6 мг №1з /Юг почвы за сутки.

17.07. 31.07. 14.08.

> Вариант ЬЧнстый контроль —X— Вариант 4. Нефть + расхиепитель+препарат —О— Вариант 8. Нефть + рзскислнтель+торф + препарат

28.08. 11.09. 25.09. 9. 10.

—О— Вариант 2. Нефть

■ > Вариант 6. Нефтъ+ раскисяитель+ЯРК+препаря -^-Вариант КШефть+раскислнтель+МРК+горф+препарат

Рис. 3. Изменение активности уреазы при различных способах стимуляции биодеградации нефти: а) - летне-осенний период, б) - весенний период

В остальных, описываемых вариантах: использование препарата, препарата с торфом и препарата с минеральным и органическим удобрением (№ 4, 8,10) наибольшая активность выявлена через шесть недель и составила от 5,3 до 5,9 мгМНз /Юг почвы за сут. Минерализация внесенного органического азота и фиксация его минеральных форм обеспечили рост активности уреазы в весенне-летний период опыта на всех обозначенных вариантах.

Трансформация органических соединений, в том числе нефти, представляет сложный окислительно-восстановительный процесс. Одним из показателей интенсивности процессов окисления органического вещества служит изменение активности фермента каталаза.

17.07. 31.07. 14.08.

-Вариант 1. Чистый контроль

- вариант 4. Нефть + раскислитсяь + препарат

- Вариант 8. Нефть + раскислнтель + торф* препарат

28.08.

9. 10.

11.09. 25.09.

-Вариаит2. Нефть

-вариант 6. Нефть + раекиелнтель + ЫРК + препарат -Вариант Ю-Нсфть+раскнслитель+МРК+торф+препарат

Рис. 4. Изменение активности каталазы при различных способах стимуляции биодеградации нефти: а) - летне-осенний период, б) - весенний период

Анализ каталазной активности (рис. 4), показывает, что применение препарата в сочетании с органическими и минеральными стимуляторами биодеградации на фоне стабилизации реакции почвенной среды, в вариантах использования препарата с минеральным питанием, препарата с торфом и препарата с минеральным и органическим удобрением (№ б; 8; и 10), резко повышает ее с первых

недель эксперимента. Использование препарата в сочетании лишь с раскислителем не позволяет достичь подобной динамики (вариант № 3). В варианте с внесением одной только нефти наибольшее увеличение активности каталазы отмечено к осени. Активизация ферментативной активности почвы в осенний период связана с активизацией численности нефтеокисляющей микрофлоры (рис. 4, рис. 1).

В весенне-летний период опыта отмечен последовательный рост активности каталазы во всех вариантах, за исключением варианта использования препарата «Нафтокс» с минеральным питанием (№ б), в котором наблюдалось резко снижение окислительных процессов и лишь затем наметилось повышение. Это объясняется снижением содержания легко доступного источника энергии в виде компонентов нефти.

Важным показателем почвенной среды, отображающим благоприятность экологической ниши для жизнедеятельности микроорганизмов, является значение рН. Поступление различных стимуляторов биодеградации по-разному отобразилось на изменении данного показателя (рис. 5).

Углеводороды нефти (вариант № 2), использованной в опыте, привели вначале к незначительному подкислению почвы. В течение года наблюдался постепенный и неуклонный рост значений рН по отношению к стартовому значению. На следующий год выявлено резкое подкисление среды, ниже стартового показателя 4,86 до 4,09. Это свидетельствует о накоплении кислых продуктов биохимических реакций, происходящих при трансформации сырой нефти.

Величина и направленность изменения значений рН в вариантах с использованием торфа (№ 8 и 10) показали, что часть раскислителя задействовано на нейтрализацию его кислотности. При этом максимальное раскисление достигнуто в первые недели после внесения (рН 6,1 - 6,2), с последующим снижением до 5,62 - 5,72. Затем на этих вариантах, отмечена тенденция к дальнейшему увеличению кислотности среды.

♦ Вермонт 1. Чистый контроль -43— Вариант 2. Нефть

—X— вариант 4. Нефть + рзекиелитель + препарат —Варнантб. Нефть+ раш|елнтель + ЫРК + препарат Ф' Ф'

—О— Вариант 8. Нефть + рзекиелитель + торф + препарат —^—вариант 10Нефть+рзскислитель+МРК+торф+ярепарат Ч ' 1< Ч

Рис.5. Изменение значений рН почвы при различных способах стимуляции Ьиодеградации нефти: а) - летне-осенний период, б) - весенний период

Высокая скорость деструкции нефти и максимальное увеличение количества нефтеокисляющей микрофлоры, отмеченные ранее на варианте с внесением препарата с минеральным удобрением (М° 6), низкая скорость деструкции нефти и невысокие значения количества микроорганизмов на варианте без внесения минерального удобрения (№ 4) происходят на фоне практически одинаковой динамики изменения значений рН почвенной среды. В первом случае это обеспечивается высвобождением ГОЖ почвы от компонентов нефти и фиксацией на нем внесенного кальция. Во втором случае, внесенный раскислитель не участвовал ни в биологическом, ни в физико-химическом поглощении, оставаясь инертным. Существенных изменений в осенне-летний период опыта на данных вариантах не отмечено, кислотность стабилизировалась в границах 6,0 - 6,5.

Это указывает на решающее и перЕостепенноз значение внесения миндального удобрения (№К) для активизации нефтекзюллющей микрофлоры, а соответственно, и процессов дггтрушцш нефти в кислых почвах Северного Приобья.

Наблюдение за влиянием вариантов рекультивации нефтезагрязненной почвы на рост и развитие растений показал, что первые всходы костра появились на 4-й день после посева, вики на 5-й день. Проростки недружные, вялые, со слабо развивающимися листовыми пластинками. На протяжении опыта, активней проявляли себя ростки на делянках с внесением минеральных удобрений с раскислигелем (варианты № 5, б, 9,10). Внесение органического удобрения, в виде торфяной крошки, существенно не повлияло на энергию прорастания и количество проростков.

Наблюдение за ростом и развитием проростков растений велось на протяжении всего опыта. Наиболее информативными показателями является развитие надземной и корневой систем (табл. 2).

Таблица 2

Развитие вегетативных частей растений в зависимости от системы рекультивации через 45 дней_

Морфо логические признаки Варианты опыта

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 НСР05

Длина стебля, см* 51,2 19,1 21,8 23,8 44,2 45,4 22,1 24,1 68,0 68,4 2,6

30,2 18,1 17,1 19,1 31,2 33,0 19,4 20,1 40,2 44,2 1,9

Общая длина корня, см* 127,1 29,7 30,1 32,4 78,5 87,4 30,4 33,5 110,4 118,9 7,4

89,0 18,9 19,4 19,5 57,7 61,0 21,8 23,9 71,4 89,9 4,3

* в числителе данные для костра ржаного, в знаменателе - для вики посевной.

Активное развитие растений наблюдалось на фоне применения минеральных и органических удобрений. Через 45 дней после начала опыта, на вариантах №9 и №10 длина стебля больше контрольных значений. Причиной этому являются стабилизация кислотности почвы и активизация минерального питания на фоне снижения содержания нефти. На этих же вариантах общая длина корня также имеет максимальное значение, но не превышает контрольных значений.

Проведенные результаты позволяют определить наиболее действенное сочетание факторов экологической ниши оптимальной для эффективного действия бактериального препарата «Нафтокс». Оптимизация водного и воздушного режимов при помощи рыхления, оптимальное значение реакции почвенной среды в сочетании со сбалансированным минеральным питанием, а именно, вариант применения препарата «Нафтокс» с минеральным удобрением на фоне раскиспителя (вариант № 6), определила максимальное снижение содержания нефти в почве. При этом микробиологическая и биохимическая составляющая почвы после биодеградации остается наиболее благоприятной для дальнейшей жизнедеятельности микробиоценоза.

Результаты использования технологии рекультивации нефтезагрязненных территорий с применением препарата «Нафтокс» в 2000 году

В 2000 году работы проводились на участках с различным сроком давности нефтяного загрязнения и характером загрязнения. Рекультивация проводилась как в условиях классического нефтяного залпового разлива (ЦЦНГ 2 район КНС - 2 и ЦЦНГ 4 куст 70), так и в случаях смешанного (комбинированного) загрязнения (ЦЦНГ 2 189 шламовый амбар или ЦЦНГ 4 куст 78, факельный отвал).

Мероприятия осуществлялись в период с конца августа по начало сентября. Помимо высоких доз нефти в почве, дополнительное влияние на действие препарата «Нафтокс» оказывали погодные условия.

Средняя эффективность рекультивации за две недели достигла 87,17 % при начальном содержании остаточной нефти в среднем 22,84 г/кг почвы. Через две недели среднее содержание составило 2,15 г/кг почвы, в отдельных случаях 0,03 г (таб. 3).

Зависимости скорости разложения и эффективности рекультивации от давности загрязнения (характера остаточных компонентов нефти) не выявлено.

Таблица 3

Протокол результатов анализа почвенных проб загрязнения и рекультивации 2000 год

ИЭВЦ ОАО «Сургутнефтегаз» Центральная базовая лаборатория экоанапитических и технологических исследований Аттестат аккредитации аналитической лаборатории (центра)

№ РОСС 1Ш. 0001.511426

№ п/п Место отбора Год загрязнения С н/пр г/кг начальный уровень * С н/пр г/кг после первой обработки* % эффективности

НГДУ БН1 Быстринское месторождение

1. ЦДНГ2 2 р-н КНС-2 1994 28,56 0,24 99,2

2. ЦДНГ 2 189 шламовый амбар 1987 42,6 0,45 98,9

3. ЦДНГ 2 132 шламовый амбар 1979 13,38 2,46 81,6

4. ЦДНГ 2 126 шламовый амбар 1978 25,2 8,7 65,5

Солкинское месторождение

1. ЦДНГ 4 к.3 21 1972 16,2 1,2 92,6

2. ЦЦНГ 4 к. 68 шламовый амбар 1984 32,4 0,03 99,9

3. ЦДНГ 4 к. 67 шламовый амбар 1984 19,26 0,04 99,8

4. ЦЦНГ 4 к. 78 факельный отвал 1981 78,9 6,9 91,3

5. ЦДНГ 4 к. 70 1973 22,0 0,68 69,1

6. ЦДНГ 4 к. 10 1982 22,4 1,47 93,4

7. ЦДНГ 4 к. 204р 1974 6,3 ■ 1,47 76,6

Среднее 22,84 2,15 87,17

* - концентрация нефтепродуктов грамм на килограмм почвы;

1 - Нефтегазодобывающее управление;

2 - Цех добычи нефти и газа; 3-куст.

Быстрннское месторождение

И Ш

—♦— ЦДНГ2р-нКНС-2 94 —в—ЦДНГ 2 189 шлам, амбар 87 А ЦДИГ2 132 шлам, амбар 79 —X—ЦДНГ2 126 шлам, амбар 78

10000

Солкинское месторождение

111 IV

—•—ЦДНГ4 к 21 72 —ЦДНГ4 к. « шлам амбар (4 —ЦДНГ4 к. 67 шлам еабар 84 —X— ЦД11Г4 к. 78 факелы! отвал 81 —Ж— ЦДНГ 4 к.70 73 —•—ЦДНГ 4 к. 10 82 —1—ЦДНГ4 х.204р 74 _

Рис. 6. Динамика активности УОМ при использовании рекультивационной технологии с применением препарата «Нафтокс»

ЦЦНГ 2 р-н КНС - 2 Чв~ЦЦНГ2 189 шлам, амбар 87 ЦДНГ2 132 шлам, амбар 79 —X— ЦЦНГ 2 126 шлам, амбар 78

100000

III IV

- ЦЦНГ 4 к. 21 72 —М—ЦЦНГ 4 к. 68 шлам, амбар 84

-ЦЦНГ 4 к. 67 шлам, амбар 84 —X—ЦЦНГ 4 к. 78 факельн. отвал 81

-ЦЦНГ 4 к. 70 73 —•—ЦЦНГ 4 к. 10 82 -ЦЦНГ4 к. 204р 74

Рис. 7. Динамика активности микроорганизмов на среде Мюнца при использовании рекультивационной технологии с применением препарата «Нафтокс»

Активность УОМ, использующих углеводороды нефти в энергетических процессах, возрастала на протяжении трех недель, достигнув максимально значения на уровне 16,9 - 69,6 х ЮбКОЕ на участках Быстринского и 15,5 ~ 28,2 х 10б КОЕ на участках Солкинского месторождений (рис. 6). Уровень загрязнения и сроки проведения рекультивации не отразились на динамике данной группы микроорганизмов.

Проявление нефтеокисляющих микроорганизмов, использующих углерод нефти в пластических процессах, выявленных на среде Мюнца, связано со сроками загрязнения участков. Максимальные значения отмечены на вторую неделю использования технологии, с последующим постепенным снижением до значений ниже стартовых (рис. 7).

На Быстринском месторождении высокая активность выявлена на участках с давним загрязнением, 1978 и 1979 годов, и составила 19,9 - 20,4 х 105 КОЕ. Для участков Солкинского месторождения, 1972, 1973 и 1974 годов загрязнения, этот показатель выражен 32,2 х 10б КОЕ. В тоже время, на участках с более поздним загрязнением, выявлена более низкая активность: 25,5-28,0 х 104 и 22,55 х Ю5 КОЕ соответственно по месторождениям.

Быстринское месторождение

Солкинское месторождение

— ЦДНГ 2 р-н КНС - 2 94 —ЦДНГ 2 №шлам< амбар 79

III IV

-и—ЦДНГ 2 189 шлам, амбар 87 —X—ЦДНГ 2 »26 шлам, амбар 78

I II

-♦—ЦЦНГ4 к. 21 72 -А—ЦЦНГ 4 к. 67 шл. амбар 8 ■Ж—ЦЦНГ 4 к. 70 73 Н-ЦЦНГ 4 к. 204р 74

III IV

—■— ЦДНГ 4 к. 68 шл. амбар 84 —X—ЦЦНГ 4 к. 78 фак. отвал 81 ...... • ЦДНГ 4 к. 10 82

Рис. 8. Активность инвертазы при использовании технологии рекультивации с применением препарата «Нафтокс»

Таким образом, в процессе воздействия системы рекультивации наблюдается смена физиологических групп микроорганизмов, сопряженная с последовательной биодеградацией углеводородов нефти от простых линейных до сложных полициклических и ароматических.

Результаты активности различных ферментов показывают направленность и степень развития процессов биодеградации остаточной нефти в почвах и грунтах.

Инвертаза, как фермент катализирующий расщепление сравнительно легких и коротких углеводородов, резко увеличила свою активность в первую неделю восстановления участков (рис. 8). Среднее стартовое значение составляло 11,9 мг глюкозы / г почвы и достигнув максимума, составило в среднем 32,86 мг глюкозы / г почвы. Существенной разницы по месторождениям и участкам не выявлено. В последующие недели отмечено постепенное снижение практически до начальных величин.

Быстринскос месторождение

Солкннское месторождение

I II III недели IV

-ЦДНГ2р-иК![С-2 ?! —ЦЦНГ2 |89и«2М.АыСзр 87 -ЦДНГ2 |32шам.Амбар 79 —X—ЦДНГ2126 шлам.Амбзр 78

1 II

—О—ЦД11Г4 к. 21 71 —Л—ЦДНГ4 «.67тя.смбар84 —Ж—ЦДНГ4 к. 70 73 —I—ЦДНГ4 к.2Мр 74

III педели IV

с]—ЦДНГ4 К.б3иш.1»|бзр84 ЦДИГ4 к. 78 фах. опал 81 ■О—ЦЦНГ4 к. 10 82

Рис. 9. Активность дегидрогеназы при использовании технологии рекультивации с применением препарата «Нафтокс»

Дегидрогеназа, катализирующая окислительно-восстановительные процессы, активизируется после исчерпания легкодоступных соединений, с максимальными значениями по истечении двух недель с начала рекультивации (рис. 9). Среднее начальное значение составляло 5,4 ТТФ /Юг почвы и в пике достигла в среднем 10,4 ТТФ / 10 г почвы для Быстринского месторождения и 5,1 и 11,7, соответственно, для Солкинского. Существенной разницы по месторождениям и участкам не выявлено.

Анализ процессов микробиологических преобразований азотистых соединений, оцениваемых по динамике уреазы, показал активный рост на протяжении первых недель. Пиковые значения достигнуты к окончанию третьей недели. Среднее стартовое значение составляло 3,9 мг №1з /Юг почвы и достигло максимального среднего 16,2 мг ЫНз /Юг почвы для Быстринского месторождения и 4,2 и 19,2, соответственно, для Солкинского. Существенной разницы по месторождениям и участкам не выявлено.

Каталазная активность, выявленная на месторождениях при использовании технологии рекультивации, достигает пика по окончании третьей недели, с последующим плавным снижением показателей. Среднее стартовое значение составляло 7,2 мм Ог за 1 мин и достигло максимального среднего 15,6 мм О2 за 1 мин для Быстринского месторождения и 6,6 и 17,7, соответственно, для Солкинского. Существенной разницы по месторождениям и участкам не выявлено.

Использование раскислителя в данной технологии рекультивации привело к динамичному изменению рН почвенной среды на всех без исключения участках.

Внесенный мелиорант на первой неделе используется активно, доводя кислотность до нейтральной. На протяжении последующего времени происходит постепенное снижение значений рН,

что свидетельствует оо активизации процессов капралЕации пгслых кетасолитов, поступающих в результате биодегрздации нефтепродуктозн ::аскгдеятатьностн микрофлоры.

Помимо этого, мо::мо утЕгр;:здать о закреплении галыия и активном участии его в формировании почЕенных агрегатов и насыщении им ППК почвы. К окончанию исследований значение рН составило на Быстринском месторождении 6,0 и на Солкинском 5,9.

Таким образом, данные по микробиологической и биохимической активности почв рекультивированных участков показали высотою динамичность биологических процессов в почвах Северного Приобья и возможность биологической рекультивации нефтезагрязненных земель в короткие сроки северного летне-осеннего периода. Активные процессы биодеструкции углеводородов при применении разработанной биотехнологии завершаются в течение месяца с пиком биологической и биохимической активности в первые 2-3 недели.

Результаты использования технологии рекультивации нефтезагрязненных территорий с применением препарата «Нафтокс» в 2001 году

В 2001 году работы проводились на участках с различным сроком давности и характером загрязнения. Рекультивация проводилась в условиях смешанного (комбинированного) загрязнения (к. 182 шламовый амбар или к. 67 шламовый амбар-2). Мероприятия осуществлялись в период с конца июня до начала июля. Эффективность рекультивации в среднем достигла 71,1 % при среднем начальном содержании остаточной нефти 98,77 г/кг почвы. Через две недели среднее содержание составило 13,59 г/кг почвы, в отдельных случаях 1,82 г (таб. 4).

Зависимости от давности загрязнения (характера остаточных компонентов нефти) не выявлено.

Снижение эффективности технологии по сравнению с 2000 годом связано, по-видимому, с рядом факторов:

- использование технологии в середине летнего периода, когда содержание влаги в почвах и грунтах было минимальным, что не обеспечило оптимальных условий жизнедеятельности микроорганизмов;

- отсутствие достаточного количества осадков не способствовало активизации пассивного переноса микроорганизмов по горизонту загрязнения сверху вниз.

Таблица 4

Протокол результатов анализа почвенных проб загрязнения и рекультивации 2001 год

ИЭВЦ ОАО «Сургутнефтегаз» Центральная базовая лаборатория экоаналитических и технологических исследований Аттестат аккредитации аналитической лаборатории (центра)

№ РОСС Ки. 0001. 511426

№ Год С н/пр г/кг С н/пр г/кг %

п/п Место отбора загрязне- нач.уровень* после эффектив-

ния 1 обработки* ности

НГДУ БН 1 Быстринское месторождение

1 куст 182 шламовый амбар 1984 78,0 26,0 66,7

2 куст 189 шламовый амбар 1987 189,6 1,82 99,0

3 куст 126 шламовый амбар 1978 144,0 13,0 91,0

Солкинское месторождение

1 куст 67 шламовый амбар-2 1984 9,06 6,63 26,8

2 куст 20 шламовый амбар 1972 73,2 20,52 72,0

Среднее 98,77 13,59 71,1

* - концентрация нефтепродуктов грамм на килограмм почвы 1 - Нефтегазодобывающее управление

Использование технологии вызвало активную реакцию почвенного микробиоценоза, выразившегося в повышении, как общего количества микроорганизмов, так и отдельных физиологических групп (рис. 10).

—♦—ЦЦНГ2 182 шлам. Амбар 84 —«—ЦЦНГ2 189 шлам. Амбар 87

—А—ЦДНГ2 126 шлам. Амбар 78 —X—ЦЦНГ4 к. 67 шлам. Амбар 84

—Ж-ЦДНГ4 к. 20 шлам. Амбар 72

Рис. 10. Динамика микробиологических процессов при использовании технологии рекультивации с применением препарата «Нафтокс»: а) на среде МПА; б) на среде Кинга + 1 г нефти; в) на среде Мюнца + 1 г нефти

Заслуживает особого внимания УОМ, выявленная на среде Кинга с добавлением нефти. Повышение количества микроорганизмов наблюдается на протяжении всего периода исследований, и независимо от уровня биодеградации нефтепродуктов остается высоким (рис. 10 б). Подобное поведение данной группы микроорганизмов можно объяснить особенностями перестройки всего почвенного комплекса. Благодаря высокой температуре воздуха, характерной для середины лета, происходит активизация водного и воздушного режимов в горизонте рекультивации, что приводит к активному испарению влаги из нижних слоев загрязненной почвы. Создаются условия для активного передвижения углеводородов остаточной нефти из нижних слоев к верхним с потоками водяного пара. Этого количества достаточно для поддержания активности УОМ и продвижения их в нижние слои рекультивируемого участка.

Динамика ферментативной активности почв загрязненных нефтью во многом повторяет их активность, выявленную в ранее проведенных экспериментах и наблюдениях. На начальном этапе использования технологии в наибольшей степени активизируется инвертаза, достигая к окончанию

первой недели средних значений 30,4 мг глюкозы / г почвы для участков Быстринского и 31,7 мг глюкозы / г почвы для Солкинского месторождений. На протяжении последующих этапов наблюдалось постепенное снижение активности данного фермента.

По истечении двух недель с момента внесения компонентов в грунт наблюдался максимум дегидрогеназной активности почвы. В этот период средние значения составили: 11,8 ТФФ мг /10 г сут участков для Быстринского месторождения и 12,4 ТФФ мг / 10 г сут для участков Солкинского месторождения с последующим снижением показателей.

Наибольшая активность уреазы также была достигнута к истечению третьей недели. Для участков Быстринского и Солкинского месторождений в среднем она составила 16,3 и 16,6 мгЫНз /10 г за сут, соответственно.

Изменения содержания катал азы в почвах и грунтах участков данных месторождений в целом отображает протекание процесса биодеструкции нефти.

В активности катал азы не выявлено четких пиков и скачков по всему периоду наблюдений. Высокие показатели были отмечены по окончании третьей недели применения технологии и составили 19,2 и 19,7 мм Ог за 1 мин соответственно д ля участков Быстринского и Солкинского месторождений.

Из пяти исследованных участков можно вьщелить особенности ферментативной активности, определенные на участке ЦДНГ 2 182 шламовый амбар с началом использования в 1984 году. Активность всех исследованных ферментов была наименьшей. В геоморфологическом плане данный шламовый амбар находиться в понижении, что в свою очередь, по-видимому, повлияло на водный и воздушный режимы, и сказалось на протекании биохимических процессов в его грунте при рекультивации.

Внесение ингредиентов и процессы, происходящие при этом в почвах и грунтах, акшвно отображаются на реакции почвенной среды. На рекультивированных участках рН среды доходит до нейтрального значения за первую неделю. В последующем происходит подкисление почвенной среды, с окончательными значениями рН в рамках 5,8-6,1.

Выводы

1. В условиях микрополевого опыта поступление нефти в почву активизирует как общую микробиологическую активность, так и отдельные группы, а именно углеводородокисляющих микроорганизмов; при этом наблюдается повышение активности окислительно-восстановительных процессов и понижение показателей азотного обмена.

2. Уменьшение содержания остаточной нефти в почве наблюдалось во всех вариантах использования препарата нефтеокисляющих микроорганизмов «Нафтокс»; наибольшая активность биодеградации отмечена в первые две недели с момента внесения в почву.

3. Использование препарата «Нафтокс» приводит к резкому возрастанию микробной численности на несколько порядков в первые недели использования; при этом наблюдается рост ферментативной активности почвенного микробиоценоза.

4. Наиболее активное снижение содержания нефти в почве достигнуто при использовании препарата углеводородокисляющих микроорганизмов «Нафтокс» в сочетании с оптимизацией минерального питания и реакции почвенной среды.

5. Наилучший рост и развитие костра ржаного и вики посевной отмечены в вариантах применения препарата «Нафтокс» с минеральным питанием и органическими удобрениями, на фоне использования раскислителя.

6. Использование препарата «Нафтокс», в сочетании с минеральным питанием и раскислителем, при рекультивации шламовых амбаров и разливов нефти в большинстве случаев показало высокую эффективность; за первые две недели уровень биодехрадации нефти составил 60-90%.

7. Микробиологическая и ферментативная активность микробиоценозов восстановленных участков возрастает на протяжении первых двух недель и не зависит от сроков давности загрязнения.

8. Выявлена зависимость эффективности биодеградации от сроков начала использования технологии: лучшие результаты получены в случаях применения в период "август-сентябрь".

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Алехин В.Г., Емцев В.Т., Рогозина ЕА, Фахрутдинов А.И. Биологическая активность и микробиологическая рекультивация почв, загрязненных нефтепродуктами // Биологические ресурсы и природопользование: Сб.научлр. Нижневартовск. Изд-во Нижневартовского пединститута, 1998. Вып. 2. -С. 95-105.

2. Алехин В.Г., Фахрутдинов А.И., Малышкина JI.A., Ситниников A.B., Емцев В.Т., Хотянович A.B. Сравнительная эффективность деструкции нефтепродуктов различными биопрепаратами при разных уровнях загрязнения торфогрунтов // Биологические ресурсы и природопользование: Сб.науч.тр. Нижневартовск. Изд-во Нижневартовского пединститута, 1999. Вып. 3. -С. 96-107.

3. Фахрутдинов А.И. К вопросу оценки эффективности технологии рекультивации нефтезагрязненных территорий // Биологические ресурсы и природопользование: Сб.научлр. Нижневартовск. Изд-во Нижневартовского пед института, 2002. Вып. 5. -С. 110-113.

4. Зубайдулин A.A., Фахрутдинов А.И. Микробиологическая и ферментативная оценка нефтезагрязненных участков биоценозов Нижневартовского района // Сборник тезисов докладов Второй окружной конференции молодых ученых ХМАО. Сургут: Изд-во СурГУ, 2001.Часть 1. -С. 17-20.

5. Фахрутдинов А.И., Алехин В.Г., Малышкина JI.A Результаты рекультивации нефтезагрязненных территорий с применением бактериального препарата // Сборник тезисов докладов Второй окружной конференции молодых ученых ХМАО. Сургут: Изд-во СурГУ, 2001 .Часть 1. -С. 55-56.

6. Фахрутдинов А.И. Влияние приемов рекультивации нефтезагрязненной почвы на рост и развитие растений Н Герценовские чтения: Материалы межвузовской конференции молодых ученых. Вып. 2 -СПб: изд-во РГПУ им. Герцена. 2002. -С. 32-33.

7. Фахрутдинов А.И., Алехин В.Г., Малышкина JI.A. Использование биоремидиации при рекультивации шламовых амбаров. // Наука и инновации Ханты-Мансийского автономного округа: Сб.тез.докл. Третьей окружной конференции молодых ученых Ханты-Мансийского автономного округа. 29-30 ноября 2002 г. Сургут.гос.ун-т. - Сургут: Изд-во СурГУ, 2002. - С. 1819.

8. Фахрутдинов А.И., Алехин В.Г. Микробиологическая и ферментативная активность почвы при рекультивации нефтезагрязненных территорий // Сб. науч. тр. Вып. 16. Естественные науки / Сургут.гос.унив-т. - Сургут: СурГУ, 2003. -С. 73-82.

9. Фахрутдинов А.И., Алехин В.Г., Ямпольская Т.Д., Малышкина JI.A., Кортишко Т.И., Ситников A.B., Жирнова Т.А. Динамика микробиологических процессов при испытании биопрепаратов деструкции нефти в почвах // Биологические ресурсы и природопользование: Сб.науч.тр. Вып. 6. -Сургут: Дефис, 2003.-С. 140-147.

10. Фахрутдинов А.И., Алехин В.Г. Активность каталазы при использовании технологии рекультивации нефтезагрязненных территорий // Сб. науч. тр. Вып.20. Естественные науки /Сургут.гос.унив-т. - Сургут: СурГУ, 2004. -С. 82-88.

РНБ Русский фона

2007-4

9817

Сдано в печать 06.05.2005 г. Формат 60x84/16 Печать ризограф. Гарниту ра Times NR Тираж 100 экз. Заказ №38. Усл. пл. 1,0

Редакционно-издательский отдел Сургутского государственного педагогического университета 628417, г. Сургут, 50 лет ВЛКСМ, 10/2

Оикчатано в РИО СурГПУ

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Фахрутдинов, Айвар Инталович

Введение

1. Обзор литературы

1.1. Химический состав нефти и токсичность нефтезагрязненных почв

1.2. Взаимодействие нефти с почвой

1.2.1. Распределение разлитой нефти в почвах и грунтах

1.2.2. Распределение нефтяных компонентов в загрязненных почвах

1.3. Динамика процессов трансформации нефти

1.3.1. Трансформация нефтяных веществ в загрязненных почвах

1.3.2. Биодинамика загрязненной нефтью почвы

1.3.3. Роль микроорганизмов в деградации нефти и нефтепродуктов

1.4. Скорость самоочищения почв от нефти в различных природных 22 зонах

1.5. Подходы к рекультивации нефтезагрязненных почв

Введение Диссертация по биологии, на тему "Микробиологическая и ферментативная активность почв и грунтов при рекультивации нефтезагрязненных территорий"

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Интенсивно протекающие процессы добычи нефти на территории Северного Приобья приводят к увеличению масштабов их загрязнения. Углеводороды являются одним из опаснейших, быстро распространяющихся и медленно деградирующих в естественных условиях загрязнителей. В общем объеме источников загрязнения природной среды на первое место выходят прорывы нефтяных транспортных систем.

Интенсивность процессов естественного самоочищения природных объектов от нефтяного загрязнения зависит от природных условий региона, наличия влаги, тепла и активности жизнедеятельности почвенного биоценоза. В условиях Сургутского района, в летний период, эти факторы действуют в очень короткий промежуток времени (от 60 до 90 дней). Низкая биологическая активность почв, сложные горно-геологические условия разрабатываемых месторождений, значительные затраты средств на восстановление работы требуют дифференцированного подхода к каждому объекту рекультивации и четкого обоснования целесообразности, очередности, объемов, направлений и методов восстановления нарушенных территорий.

Особую сложность представляет проведение рекультивационных мероприятий по удалению остаточных количеств нефтепродуктов после проведения мероприятий по механической очистке территорий, а также крупных разливов нефти на заболоченных территориях. Известную трудность составляет рекультивация земель, загрязненных тяжелыми фракциями углеводородного сырья.

Цель работы: комплексное исследование микробиологических и биохимических процессов и на их основе разработка рекультивации нефтезагрязненных почв Среднего Приобья.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

2. Исследовать динамику уменьшения содержания остаточной нефти в почве в результате применения препарата нефтеокисляющих микроорганизмов «Нафтокс».

4. Разработать оптимальный состав компонентов биотехнологии, обеспечивающих максимальную активность микробоценоза в разрушении углеводородного сырья и оценить и их биотестированием.

Новизна.

Впервые, в условиях Среднего Приобья, на подзолистых почво-грунтах проведены исследования по изучению динамики физиологических групп микроорганизмов и активности ферментов на нефтезагрязненных участках, протекающих в результате использования различных приемов рекультивации. Впервые в условиях Среднего Приобья разработана биотехнология рекультивации почво-грунтов, загрязненных углеводородным сырьем, на основе активизации почвенного микробоценоза мелиоративными, агротехническими, агрохимическими мероприятиями с внесением нефтеокисляющих микроорганизмов препарата «Нафтокс».

Практическая значимость: использование теоретических результатов исследования для создания систем биорекультивации и биодиагностики самовосстановления нефтезагрязненных участков территорий. Применение рекомендованных систем для биорекультивации нефтезагрязненных территорий.

Положения выносимые на защиту.

2. Использование различных мелиорантов в качестве компонентов системы рекультивации почво-грунтов активизирует жизнедеятельность основных физиологических групп микроорганизмов и биохимические свойства почв. При этом отмечается снижении концентрации остаточной нефти.

Использование бактериального препарата «Нафтокс» в сочетании с системой минерального питания и оптимизации кислотности почвы вызывает наиболее активную биодеструкцию углеводородов в данной почвенно-климатической зоне.

При биорекультивации шламовых амбаров и разливов нефти с использованием препарата «Нафтокс» сроки и глубина загрязнения не оказывают существенного влияния на снижение остаточной нефти.

Заключение Диссертация по теме "Микробиология", Фахрутдинов, Айвар Инталович

Выводы

- 7. Микробиологическая и ферментативная активность микробиоценозов восстановленных участков возрастает на протяжении первых двух недель и не зависит от сроков давности загрязнения.

1.6. Заключение

Таким образом, приведенные литературные данные свидетельствуют о том, что ускорить разложение нефти в почве можно, повышая метаболическую активность естественной микрофлоры путем оптимизации физико-химических условий среды: улучшение аэрации, формирование нейтральных значений рН, внесение питательных элементов и ПАВ, целлюлозосодержащих отходов и создания оптимальных почвенных режимов. Наилучшие результаты обеспечиваются внесением культур или препаратов нефтеокисляющих микроорганизмов.

Полученные результаты указывают на принципиальную возможность восстановления биологической активности нефтезагрязненных почв и нарушенного плодородия. Однако, следует отметить, что искусственное перенесение данных, полученных в разных климатических зонах и на разных почвах на другие регионы неправомерно. Необходимы региональные многолетние комплексные лабораторные и полевые исследования.

Этапность в проведении рекультивационных мероприятий тесно связывается со стадийностью биогеохимической трансформации нефти и всей почвенной экосистемы. Первый этап соответствует наиболее токсичной геохимической обстановке, максимальному ингибированию биоценозов. На первом этапе целесообразно проводить подготовительные мероприятия: аэрацию, увлажнение, локализацию загрязнений. Цель этих мероприятий -интенсификация микробиологических процессов, а также фотохимического и физического процессов разложения нефти, снижения ее концентрации в почве. На этом этапе оценивается глубина изменений почвенной экосистемы, направленность ее естественной эволюции.

На втором этапе на загрязненных участках осуществляются основные мероприятия, направленные на интенсификацию процессов биодеградации нефти. В зависимости от выбранной технологии проводится агротехническая мелиорация, фитомелиорация или используются препараты нефтеокисляющих микроорганизмов. Обязательным является регулирование водно-воздушного и питательного режимов с нейтрализацией кислотности.

На третьем этапе восстанавливаются естественные растительные биоценозы, создаются культурные фитоценозы, практикуется посев многолетних растений.

Восстановление загрязненных нефтью почвенных экосистем представляет собой сложный, продолжительный процесс, требующий научного обоснования. Выяснение путей ускорения данного процесса в конкретных природных условиях и экосистемах является важным направлением сохранения окружающей среды.

2. Объекты и методы исследования 2.1. Геологическое строение

Ханты-Мансийский автономный (ХМАО) округ занимает центральную часть Западно-Сибирской равнины. В геологическом строении выделяют три яруса горных пород. Первый и второй ярусы образуют складчатое образование - Западно - Сибирскую плиту. Первый ярус сложен гранитами, сланцами, диоритами и другими кристаллическими породами, залегающие на глубине 1,5 - 2,5 км. Второй ярус сложен вулканогенными и вулканогенно -осадочными породами триаса и нижней юры, которые залегают на глубине 2 км, вместе с породами первого яруса смяты в сложную систему складок. Третий ярус - породы мезозоя и кайнозоя, образующие осадочный чехол. Породы залегают практически горизонтально, образуя иногда пологие структуры (валы, валуны и др.). В центральной области мощность осадочного чехла может достигать 3 км. К востоку и западу, мощность сокращается (Отчет окружного комитета геоэкологии, 1997).

2.2. Рельеф

Рельеф территории ХМАО сложен и многообразен. Округ территориально расположен в пределах Западно-Сибирской равнины и восточных склонов Северного и Приполярного Урала. Высота не ниже 200 м над уровнем моря. Западная граница округа проходит на всем протяжении по водоразделу Уральских гор. Восточнее полосы Уральских хребтов расположена вытянутая в субмеридиальном направлении и повторяющая рельеф гор, полоса низкогорий и грядово - волнистых возвышенных предгорий (Будьков и др., 1989). Основную часть территории округа занимают такие крупные формы рельефа, как увалы, возвышенности и низменности, ориентированные в двух направлениях - субширотном и субмеридиональном. (Отчет окружного комитета геоэкологии, 1997).

2.3. Климатические условия

Географическое положение территории определяет ее климатические особенности. Наиболее важными факторами формирования климата является холодный перенос воздушных масс и влияние континента. Взаимодействие этих двух факторов обеспечивает быструю смену циклонов и антициклонов над рассматриваемой территорией, что способствует частым изменениям погоды и сильным ветрам. Вследствие огражденности с запада Уральскими горами и незащищенности с севера и юга, над территорией осуществляется меридиональная циркуляция, в результате которой периодически происходит смена холодных и теплых воздушных масс, что вызывает резкие переходы от тепла к холоду. Климатическая характеристика района принята по ближайшей метеостанции - Сургут (согласно СНиП 2.01.01-82). Климат данного района резко континентальный. Зима суровая, холодная и продолжительная. Лето короткое, теплое. Короткие переходные сезоны -осень и весна. Наблюдаются поздние весенние и ранние осенние заморозки, резкие колебания температуры в течение года и даже суток. Среднегодовая температура воздуха - 3,1 °С, средняя температура воздуха наиболее холодного месяца января -22°С, а самого жаркого июля +17°С. Абсолютный минимум температуры приходится на декабрь - 55° С, абсолютный максимум - на июнь - июль +34° С. Продолжительность безморозного периода 98 дней, устойчивых морозов 156 дней. Средняя многолетняя дата первого заморозка осенью - 8 сентября, последнего - весной - 1 июня. Осадков в районе выпадает много, особенно в теплый период с апреля по октябрь 467 мм, за холодный период с ноября по март выпадает 209 мм, годовая сумма осадков 676 мм. Средняя относительная влажность в течение года изменяется от 66 % до 82 %. Снежный покров держится 201 день (с 23 октября до 15 мая). В течение года преобладают ветры западного и юго-западного направлений: в январе - западного, юго-западного, а в июле - северного направления.

Среднегодовая скорость ветра - 4,9 м/сек, средняя за январь - 4,9 м/сек и средняя в июле - 4,5 м/сек.

2.4. Почвенные условия

Факторы, определяющие особое своеобразие почвенного покрова округа включают:

- большое количество осадков, низкие температуры, значительная высота и устойчивость снежного покрова;

- различный дренаж возвышенностей, низменностей и низин;

- рельеф, затрудняющий сток поверхностных и грунтовых вод, обуславливающих сильную обводненность и заболоченность большинства районов;

- современные процессы болотообразования из-за низкой <1 испаряемости и накоплении влаги на плоских междуречьях. близкое залегание грунтовых вод; влияние многолетней мерзлоты.

Таким образом, переувлажнение и глеевые процессы - основная черта почвообразования в северной исследуемой территории.

Территория ХМАО целиком относится к лесной зоне, в которой подзолистые и болотные типы почвообразовательных процессов являются основными. Подзолистые и болотные почвы представлены большим количеством разновидностей. Почвенные покров современных террас рек и берегов озер округа представлен различными типами аллювиальных (пойменных) почв, слабо развитых и не вполне сформировавшихся, вследствие продолжающегося накопления новых наносов.

Подзолисто - болотные почвы преобладают на слабо дренированных речных долинах и водоразделах рек правобережья Оби, торфяно - болотные почвы занимают обширные плоские водораздельные пространства.

Почвы округа бедны питательными веществами, страдают от избытка влаги, но их преимущество заключается в быстрой прогреваемости.

Таким образом, почвы территории ХМАО в основном подзолисто -болотного ряда. Для них в целом характерны горизонт вымывания, повышенная кислотность, оторфованность в верхней части профиля (Хренов 2002).

2.5. Объекты и методы исследований в микрополевом опыте

Исследование микробиологических и биохимических процессов изучалось в микрополевом опыте в период с лета 1999 года по весну 2000 года. Опыт состоит из 10-ти вариантов заложенных в 5-ти повторностях с размерами изолированных делянок 0,36 м2. Схема опыта:

1. Чистый контроль.

2. Нефть.

3. Нефть + раскислитель.

4. Нефть + раскислитель + препарат.

5. Нефть + раскислитель + К^оРпоКад.

6. Нефть + раскислитель + Ы^оР^оКдо + препарат.

7. Нефть + раскислитель + торф.

8. Нефть + раскислитель + торф + препарат.

9. Нефть + раскислитель + М^оР^оКдо + торф.

10. Нефть + раскислитель + И^оРпоКдо + торф + препарат.

Почва - подзол иллювиально-железистый, расположенный на размытых останцах в пойме реки Оби. Почвообразующая порода представлена древними аллювиальными песками и слоистыми супесями речных террас реки Оби.

Товарная нефть Западно-Сургутского месторождения вносилась в дозе 40 г/кг почвы, (таб. 2.1)

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Фахрутдинов, Айвар Инталович, Сургут

1. Андерсон Р.К., Мукатанов А.Х., Бойко Т.Ф. Экологические последствия загрязнения почв нефтью // Экология , 1980, №6. -С. 21-25.

2. Андреева Т.А. Влияние нефти на свойства почв районов нефтедобычи в пределах Томской области // Почвы национальное достояние России: Матер. IV съезда Докучаевского общества почвоведов: В 2-х кн. -Новосибирск: Наука-Центр, 2004. -Кн.2. - С. 539.

3. Андрюханов В.А. Принципы оценки деградации почвенного покрова нефтегазоносных районов Западной Сибири // Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения: Тезисы и доклады Всероссийской конференции. Т. 2. -М., 1998. -С. 105-106.

4. Андрюханов В.А. Техноземы и изменение их свойств на биологическом этапе рекультивации // Автореф. диссер. канд. биол. наук. Новосибирск, 1998.-21с.

5. Артемьева Т.И. Комплексы почвенных животных и вопросы рекультивации техногенных территорий. -М.: Наука, 1989. -111 с.

6. Базенкова Е.И., Колесникова Н.М. Альтернативные пути использования традиционных методов в рекультивации техногенных почвенных экосистем // Гажа Нечерноземной зоны СССР. -Пермь, 1989. -С. 107-114.

7. Байрамов З.Р., Оруджалиев Ф.С., Мегреба P.A. Рекультивация нефтезагрязненных земель // Земледелие. -1990, №2. -С. 35-36.

8. Бачурин Б.А., Авербух Л.М., Одинцова Т.А. Особенности нефтезагрязнения природных геосистем Западной Сибири // Горные науки на рубеже XXI века: Материалы Межд. конф. -Екатеринбург: УрО РАН, 1998. -С.400-408.

9. Бисько H.A. Участие почвенных микобактерий в разложении углеводородов нефти // Основные проблемы охраны почв. Конф. мол. учен. ВУЗов и проэк. инст.-М. 1974.

10. Боброва Е.В. Рекультивация мест размещения нефтешламовых амбаров // Пробл. охраны окружающей среды на урбанизированных территориях -Варна-Пермь, 97.-Варна-Пермь, 1997. -Т.1. -С. 15-16.

11. Васильев C.B. Воздействие нефтегазодобывающей промышленности на лесные и болотные экосистемы. -Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1998. -136 с.

12. Бельков В.В. Стандартизация формата описания промышленных технологий биоремедиации // Биотехнология. -2001, № 2. -С. 70-76.

13. Гашев С.Н., Рыбин А.В., Казанцева М.Н., Соромотин А.В. Масштабы нефтесолевого загрязнения Ханты-Мансийского автономного округа и объемы средств на рекультивацияю // В кн.: Биологическая рекультивация нарушенных земель. -Екатеринбург, 1996. -С. 27-30.

14. Глазовская М.А. Теория геохимии ландшафтов в приложении к изучению техногенных потоков рассеяния и анализу способности природных систем к самочищению // Техногенные потоки веществ в ландшафтах и состояние экосистем. -М.: Наука, 1981. -С. 7-35.

15. Годунова Т.С. Рекомендации для рекультивации земель в Тюменской области /. 2005. //http://www.vitusltd.ru/.

16. Головлева Jl.А. Микробные методы деконтаминации почв и грунтовых вод // Биотехнология. -1992, №5. -С.60-64.

17. Голодяев Г.П. Биохимическое окисление остаточных нефтепродуктов в почве // Нефтяное хозяйство. -1984, № 3. -С. 29-32.

18. Граковский В.Г., Сорокин С.Е., Фрид A.C. Санация загрязненных почв и рекультивация нарушенных земель В России // Почвоведение. -1994, №4. -С. 121-128.

19. Гусев М.В., Коронелли Т.В. Микробиологичкское разрушение нефтянного загрязнения // Изв. АН СССР. Сер. биол. 1981, № 6. -С. 835-844.

20. Давыдова М.Н., Мухитова Ф.К., Ибатуллин Р.Р.Анаэробная трансформация нефти под действием экстрактов клеток Desulfovibrio desulfuricans II Микробиология, Т.67 -1998, №2. -С. 202-207.

21. Демиденко А.Я., Демурджан В.М. Пути восстановления нефтезагрязненных почв черноземной зоны Украины // Воостановление нефтезагрязненных почвенных экосистем.-М.: Наука, 1988.-С. 197-206.

22. Демиденко А.Я., Демурджан В.М., Шеянова Л.Д. Изучение питательного режима почв, загрязненных нефтью //Агрохимия.-1983, № 9. -С. 100-102.

23. Дорохова М.Ф. Изменение комплекса диатомовых водорослей в районе добычи нефти // Почвы национальное достояние России: Матер. IV съезда Докучаевского общества почвоведов: В 2-х кн. -Новосибирск: Наука-Центр, 2004.-Кн. 1.-С. 616.

24. Дружинина O.A. Динамика растительности в районах интенсивного освоения Крайнего Севера // Сообщества Крайнего Севера и человек. -М.: Наука, 1985. -С. 205-231.

25. Дядечко В.Н., Толстокорова JI.E., Гашев С.Н., Гашева М.Н., Соромотин A.B., Жданова Е.В. О биологической рекультивации нефтезагрязненных лесных почв Среднего Приобъя // Почвоведение. -1990, № 9. -С. 148-151.

26. Ермоленко З.М., Холоденко В.П., Чугунов В.А., Жиркова H.A., Г.Е. Расулова Биологическая характеристика штамма микобактерий, выделенного из нефти Ухтинского месторождения // Микробиология. -Т. 66. -1997, N 5. -С. 650-654.

27. Жаров O.A., Лавров В.Л. Современные методы переработки нефтешламов // Экология производства, 2004, №5. -С. 43-51.

28. Заварзин Г.А. Микробиологические процессы и цикл углерода в природе // Теоретические основы и опыт экологического мониторинга. -М.: Наука, 1983.-С. 110-117.

29. Захаров И.А., Мацелюк Б.П. Генетические карты микроорганизмов: Справочное пособие. -Киев: Наук, думка, 1986. -252с.

30. Звягенцева И.С., Суровцева Э.Г., Поглазова М.Н., Ивойлов B.C., Беляев С.С. Деградация нефтяных масел нокардиоподобными бактериями // Микробиология, -Т.70. -2001, №1. -С. 321-328.

31. Зубайдуллин A.A. Рекультивация нефтезагрязненных земель в Среднем Приобье: недостатки и основные причины низкой эффективности // Биологические ресурсы и природопользование. Сб. науч. трудов. Выпуск 6. -Сургут: Дефис, 2003. -С. 129-139.

32. Зубайдуллин A.A. Самовостановление нарушенных фитоценозов на нефтезагрязненных участках суходолов и верховых болот // Наука и образование ХМАО XXI веку. Сбор. тез. докл. окр. конф. молод, уч. и специал. -Сургут. Сургутский ун-т, 2000. -С 198-201.

33. Иванов М.В., Беляева С.С., Лауринавичус К.С., Образцова А.Я., Горлатов С.Н. Распространение и геохимическая деятельность микроорганизмов в заводняемом нефтяном месторождении // Микробиология. -Т.51. -1982. -С.336-341.

34. Ильин Н.П., Калачникова И.Г. Наблюдение за самоочищением почв от нефти в средней и южной тайге // Добыча полезных ископаемых и геохимия природных экосистем. -М.: Наука, 1982. -С. 245-248.

35. Инструкция по рекультивации земель, загрязненных нефтью (РД 39-0147103365-86). Уфа, 1987.-24 с.

36. Исмаилов Н.М., Пиковский Ю.И. Современное состояние методов рекультивации нефтезагрязненных земель // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. -М.: Наука, 1988. -С.222-230.

37. Казакова E.H., Оборин A.A. Поиски методов стимуляции биодеградации нефти в почве // Освоение Севера и проблема рекультивации: Докл. 2-ой Межд. конф. Сыктывкар, 25-28 апреля 1994 г. -Сыктывкар, 1994. -С. 214-217.

38. Казакова К.Н., Каданникова И.Г. Биодеградация углеводородов в нефтезагрязненной почве северной тайги // Влияние промышленных предприятий на окружающую среду. -Пущино, 1984. -С. 84 85.

39. Казанцева М.Н. Влияние нефтяного загрязнения на таежные фитоценозы Среднего Приобъя. Екатеринбург. -1994. -26 с.

40. Казанцева М.Н., Гашев С.Н. Мониторинговые исследования на участке аварийного разлива нефти в подтаежной зоне Западной Сибири // Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения. -Вып. 1. -Тюмень: ИПОС СО РАН, 2000. С. 115-121.

41. Калачникова И. Г. Стадии трансформации нефти в почвах // Геохимическое картографирование техногенных изменений окружающей среды. -Вильнюс, 1984. -С. 48-49.

42. Капелькина Л.П. Условия и особенности восстановления нарушенных ландшафтов Севера // Освоение Севера и пробл.рекультивации. -Сыктывкар, 1997. -С.13-20.

43. Киреева Н.А, Онегова Т.С., Жданова Н.В. Изучение возможности применения биопрепарата белвитамил для ускорения деструкции нефти в почве и водоеме // Биотехнология. 2003, №5. -С. 77-80.0°.

44. Киреева H.A. Использование бигумуса для ускорения деструкции нефти в почве // Биотехнология, 1995, № 5-6. -С. 32-35.

45. Киреева H.A. Микробиологическая индикация нефтезагрязненных почв // Защита от коррозии и охрана окружающей среды. -1997, № 6. -С. 11-13.

46. Киреева H.A. Микробиологический процессы в нефтезагрязненных почвах. -Уфа: БашГУ, 1994.-171 с.

47. Козаченко А.П., Камеристова О.Р., Добровольская И.П., Даванков А.Ю. Научные основы мониторинга, охрана и рекультивация земель. -Челябинск, 2000. -247с.

48. Колесников Б.П. Рекультивация техногенных ландшафтов // Человек и среда обитания. -М.: Наука, 1974. -С. 220-232.

49. Коронелли Т.В. Принципы и методы интенсификации биологического разрушения углеводородов в окружающей среде // Прикладная биохимия и микробиология Т.32. -1996, № 6. -С. 579-585.

50. Куличевская И.С., Гузев B.C., Паников Н.С. Популяционная динамика углеводородоокисляющих дрожжей, интродуцированных в нефтезагрязненную почву // Микробиология. -Т.64. -1995, № 5. -С.668-673.

51. Курачев В.М. Теоретические и практические проблемы рекультивации нарушенных земель и современные способы их решения // Сибирский экологический журнал 2001. №6. -С.509-514.

52. Линькова М.А. Взаимное влияние микроорганизмов в ассоциации» цианобактерии нефтеокисляющие бактерии» в условиях нефтяного загрязнения // Автореф. дис.канд. биол. наук. М., 1982. -23 с.

53. Линькова М.А. Влияние нефтяного загрязнения на фототрофные организмы в присутствии нефтеокисляющих бактерий // Микробиологические методы борьбы с загрязнениями окружающей среды. -Пущино, 1979. -С. 20-21.

54. Мадемьяров М.А., Исламов Н.М., Двейрин В.Л. Влияние молочной сыворотки и стоков производства дрожжей на рост углеводородоокисляющих микроорганизмов и разложение ими нефти // Изв. АН АзССР. Сер. биол. Наук. -1984, № 5. С. 94-100.

55. Мазур И.И. Экология нефтяного комплекса // Наука. Техника. Экономика. -М.: Недра, 1993.-С. 496.

56. Маркарова М.Ю. Практические аспекты опытно-промышленного испытания технология рекультивации нефтезагрязненных земель // Ин-т биол. Коми НЦ Уральского отд. РАН. -2002. //http://ib/komisc.ru.

57. Маркарова М.Ю. Роль аэрации при окислении нефти в почве и воде в условиях Крайнего Севера // Матер. 13 Коми Респ. молод, науч. конф., Сыктывкар, 1997.-Сыктывкар, 1997. -С. 117-118.

58. Марченко А.И., Воробьев A.B., Дядищев Н.Р., Боровик Р.В., Рыбалкин С.П. Передача плазмиды аборигенной микрофлоре при интродукции углеводородокисляющих бактерий Pseudomonas putida в чернозем обыкновенный // Токсикол. вестн. -1996, N6. -С. 31-33.

59. Масалкин С.Д., Шишов В.Н. Рекультивация и самовостановление техногенно нарушенных тундровых ландшафтов // Инженерная экология. -1996, №1 -С. 37-45.

60. Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах: Тр. V Всесоюз. совещ., Обнинск, 12 15 янв. 1987 г. / Под ред. В.А.Борзилова, С.Г.Малахова. - Л.:Гидрометеоиздат,1989. - 364с.

61. Милехина Е.И., Борзотенков И.А., Звягинцева И.С., Кострикова H.A., Беляев С.С. Эколого-физиологические особенности аэробных эубактерий из нефтяных месторождений Татарстана // Микробиология, Т.67 -1998, №2. -С. 208-214.

62. Миронов О.Г. Загрязнение нефтью // Общая экология. Биоиндикация. Гидробиология. -М.: ВИНИТИ, 1976. -Т.З. -С. 81-109.

63. Миронова Р.И., Носкова В.П., Расулова Г.Е, Холоденко В.П. Биодеградация и биосорбция плавающей нефти природными микромицетами // Биотехнология. -1996, №7. -С.44-48.

64. Мишустин E.H. Ассоциации почвенных микроорганизмов. М.: Наука, 1975.-106 с.

65. Морозов Н.В. Микроорганизмы окисляющие нефть и нефтепродукты в присутствии высших водных растений // Гидробиолог. -1973, №4. -С. 66-73.

66. Мукашева Т.Д. ¡выделение и отбор олиготрофных микроорганизмов, растущих на нефти и нефтепродуктах // Весник КазГУ:Серия биологическая, №1(13). 2001. http://kazsu.uiii.sci.kz.

67. Надеин А.Ф. Очистка воды и почвы от нефтезагрязнений // Экология и промышленность России, 2001, ноябрь. -С. 24-26.

68. Наплекова H.H. Реакция микробоценозов на нефтяное загрязнение почв // Почвы- национальное достояние России: Матер. IV съезда Докучаевского общества почвоведов: В 2-х кн. -Новосибирск: Наука-Центр, 2004. -Кн.1. -С. 653.

69. Экология микроорганизмов: Учеб. для студ. вузов / Под ред. А.И. Нетрусова.- М.: Изд. центр «Академия», 2004. 272 с.

70. Никифорова Е.М. Почвенно-геохимические условия разложения и миграция нефтепродуктов в ландшафтах СССР // Ландшафтно-геохимическое районирование и охрана среды. -М.: Мысль, 1983. -С. 130 145.

71. Никифорова Е.М., Солнцева Н.П., Кабанов Н.В. Геохимическая трансформация пахотных дерно-подзолистх почв под воздействием нефти // Влияние промышленных предприятий на окружающую среду. -М.: Наука, 1987. -С. 241-253.95 .у

72. О состоянии геологической среды на территории Ханты-Мансийского автономного округа в 2000 году. Информационный бюллетень / НПЦ «Мониторинг». -Ханты-Мансийск, 2001.-99 с.

73. О состоянии окружающей природной среды Ханты-Мансийского автономного округа в 1999 году. Обзор / НПЦ «Мониторинг». -Ханты-Мансийск, 2000.-130 с.

74. О состоянии окружающей среды и природных ресурсов в Ханты-Мансийского автономного округа в 1995 году: Обзор / НПЦ «Мониторинг». Ханты-Мансийск. 1996. -47 с.

75. О состоянии окружающей среды Ханты-Мансийского автономного округа в 1998 году. Обзор / НПЦ «Мониторинг». -Ханты-Мансийск, 1999. -154 с.

76. Оборин A.A., Калачникова И.Г., Масливец Т.А. Самоочищение и рекультивация нефтезагрязненных почв Предуралья и западной Сибири // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем.-М., 1988.-С. 140-158.

77. Одинцова C.B. Изучение возможности самоочищения нефтезагрязненных почвенных территорий ассоциациями нефтеокисляющих микроорганизмов // Докл. науч.-практ. конф. "Пром. э кол.-97", Санкт-Петербург, 12-14 нояб., 1997. СПб, 1997.-С. 491.

78. Одинцова Т.А. Эколого-геохимические аспекты трансформации органического вещества нефтезагрязненных геосистем // Моделирование стратегии и процессов освоения георесурсов: Сб. докл. Пермь: Горный ин-т УрО РАН, 2003. -С.241-245.

79. Описание технологии "Реабилитация земель"/ Бизнес-центр "Карповка". Санкт-Пб, // http://www.avamarket.com/

80. Орлова Е.Е. Влияние загрязнения нефтью на биологическую активность и гумусовые вещества почв// Автореф. дис. на соискание уч. степени кан. с/х.наук. С-Пб. -Пушкин, 1977. 17 с.

81. Павленко Н.И., Менкина Х.Л., Бега З.Т. Эмульгирующая активность углеводородусваивающих микроорганизмов // Микробиол. ж. -1994. -Т. 56, №1. -С. 90-91.

82. Панюков А. Растительность и почва в начале второго этапа схемы природопользования в подзоне южных тундр // Ин-т биол. Коми НЦ Уральского отд. РАН. 2002. //http://ib/komisc.ru/

83. Петрова А.Н. Восстановление травяного покрова на нарушенных территориях Якутии // Докл. IV Межд. конф. "Освоение Севера и проблема природовосстановления", 3-7 августа 1998 / Тез. докл. Сыктывкар, 1998. -79 с.

84. Пиковский Ю.И. Трансформация техногенных потоков нефти в почвенных экосистемах // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. -М.: Наука, 1988.-С. 7-22.

85. Пиковский Ю.И., Геннадиев А.Н., Чернявский С.С., Сахаров Г.Н. Проблема диагностики и нормирования загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами // Почвоведение. 2003, № 9. -С. 1132-1140.

86. Пиковский Ю.И., Солнцева Н.П. Геохимическая трансформация дерно-подзолистых почв под влиянием потоков нефти // Техногенные потоки веществ в ландшафтах и состояние экосистем. -М.: 1981. -С. 149-154.

87. Пинтус И.Ф., Филонов А.Е., Кошелева И.А., Гаязов A.B., Карпов A.B., Воронин A.M. Выделение и характеристика микроорганизмов-деструкторов полициклических ароматических углеводородов // Микробиология. -Т.66. -1997, №2.-С. 269-272.

88. Плешакова Е.В., Дубровская Е.В., Турковская О.В. Приемы стимуляции аборигенной нефтеокисляющей микрофлоры // Биотехнология. 2005, №1. -С. 42-49.

89. Полищук Ю., Ященко И. Сравнительный анализ качества российской нефти // Нефть и капитал. 2003. http:www.oilcapital.ru

90. Попов А.И. Чертов О.Г., Гамалей A.B. Восстановление функционирования системы "почва растение" - основа биологической рекультивации антропогенно-нарушенных территорий Севера // Освоение Севера и пробл. рекультивации. -Сыктывкар, 1997. -С.281-292.

91. Постановление Правительства РФ от 21 августа 2000 г. N 613 "О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов".

92. Постановление Правительства ХМАО от 17 апреля 2001г. N 164-п "О Требованиях к разработке планов по предупреждению и ликвидации разливов нефти, нефтепродуктов, газового конденсата на территории Ханты-Мансийского автономного округа".

93. Приказ МПР РФ от 3 марта 2003 г. N 156 "Об утверждении Указаний по определению нижнего уровня разлива нефти и нефтепродуктов для отнесения аварийного разлива к чрезвычайной ситуации".

94. Рогозина Е.А, Хотянович A.B., Архангельская P.A. Биопрепараты серии НАФТОКС для очистки почвенных и водных экосистем от нефтезагрязнений //

95. Сб. докладов Первой Всероссийской конференции "Поиски нефти, нефтяная индустрия и охрана окружающей среды". -С-Пб. -1995. -С. 137-144.

96. Рогозина Е.А., Хотянович A.B. Биорекреация нефтезагрязненных почвенных и водных экосистем // Сб. докладов Первой Всероссийской конференции "Поиски нефти, нефтяная индустрия и охрана окружающей среды." С.- Пб. -1995. -С.131-136.

97. Розанова Е.П., Кузнецов С.И. Микрофлора нефтяных месторождений. -М.: Наука, 1974.-198 с.

98. Руководство по экологической экспертизе предпроектной и проектной документации Минприроды РФ от 15. 07. 94.

99. Рыбак В.К., Овчарова Е.П., Коваль Э.З. Микрофлора почвы, загрязненной нефтью // Микробиологический журнал. -Т.46 -1984 , № 4. -С. 29-32.

100. Рыбин A.B., Соромотин A.B., Гашев С.Н., Казанцева М.Н. Использование различных агротехнических приемов для проведения рекультивации нефтезагрязненных болотных почв // Экология, труд, здоровье нефтехимиков: Тезисы докл. -Уфа, 1990. -С. 110-112.

101. Савкина Т., Боярский 3. Повреждения почвы, вызванные загрязнением нефтью // Материалы симпоз. по вопр. рекультивации нарушенных промышленных территорий. 4.1. -Лейпциг, 1970. -С.199-205.

102. Садов А.П. Особенности распределения техногенных углеводородов в профиле торфяных и тундрово-глеевых почв лесотундры Западной Сибири // Криопедология'97: Тез. докл. 2 Междунар. конф. (Россия, Сыктывкар, 5-8 авг. 1997 г.). Сыктывкар:, 1997. - С. 180

103. Самосова С.М., Фильченкова В.И., Мусина Г.Х., Кипрова P.P., Губайдуллина Т.С. Изыскание путей стимуляции бидеградации нефти в почве //

104. Микробиологические методы борьбы с загрязнением окружающей среды: Тезисы докл. -Пущино, 1979. -С.8-10.

105. Самосова С.М., Фильчиков В.И. К вопросу о роли микроорганизмов в разложении нефтяного загрязнения // Материалы Всесоюз. симпоз. «Микроорганизмы как компонент биогеоциноза». -Алма-Ата, 19826.-С. 54-55.

106. Свирскене А. Микробиологические и биохимические показатели при оценке антропогенного воздействия на почвы // Почвоведение. -2003, № 3. -С.202-210.

107. Седых В.Н. Рекультивация шламовых амбаров // Экология и промышленность, ноябрь, 2001. -С. 20-23.

108. Сиповская К.А., Назаренко A.B., Лебедева Е.В., Зачиняев Я.В. Эколого-микробиологическая характеристика состояния почвы в техногенных условиях Крайнего Севера // Петербург, гос. технол. ин-т (Техн. ун-т). СПб, 1997. -7 с.

109. Скрябин Г.К., Головлева JI.A. Использование микроорганизмов в органическом синтезе. -М.: Наука, 1976. -336 с.

110. Смирнов В.В., Киприанова Е.А. Бактерии рода Pseudomonas. -Киев: Наукова думка, 1990. -264 с.

111. Солнцева Н.П., Садов А.П. Закономерности миграции нефти и нефтепродуктов в почвах лесотундровых ландшафтов Западной Сибири // Почвоведение. 1998. - N 8. - С.996 - 1008.

112. Суржко Л.Ф., Финкелынтейн З.И., Баскунов Б.П., Янкевич М.И., Яковлева В.И., Головлева Л.А. Утилизация нефти в почве и воде микробными клетками // Микробиология, 1995. -Т. 64, № 3 . С. 393-398.

113. Финкелыитейн З.И., Баскунов Б.П., Алиева P.M., Головлев Е.Л., Головлева Л.А. Микробная деградация нефти и нефтепродуктов // Биотехнол. защиты окруж. среды: Тез.докл. конф. Пушино, 18-19 окт. 1994. -Пушино, 1994. С. 5-6.

114. Хабибуллина Ф.М., Шубакова A.A., Арчегалова И.Б., Романов Г.Г. Исследования способности нефтеокисляющих бактерий утилизировать нефть // Биотехнология. 2002, № 6. -С. 57-62.

115. Хазиев Ф.Х., Тишкина Е.И., Киреева H.A., Кузяхметов Г.Г. Влияние нефтянного загрязнения на некоторые компоненты агроэкосистемы // Агрохимия.-1988, №2.-С.56-61.

116. Хазиев Ф.Х., Фатхиев Ф.Ф. Изменения процессов в почвах при нефтяном загрязнении и активизация разложения нефти // Агрохимия. -1981, № 10. -С. 102-111.

117. Халимов Э.М. Эколого-микробиологические основы рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами // Автореф. дис. на соис. уч. степени кан. биол. наук. -М., 1996. -24 с.

118. Халимов Э.М., Левин C.B., Гузев B.C. Экологическое и микробиологические аспекты повреждающего действия нефти на свойства почвы // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение 1996, №2. -С. 59-64.

119. Хренов В.Я. Почвы Тюменской области: Словарь-справочник. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. 156 с.

120. Чижов Б.Е. Влияние нефтегазодобычи на лесной фонд и лесные экосистемы Среднего Приобъя //В кн.: Пути и средства достижения сбалансированного развития в нефтегазовых районах Западной Сибири. -Екатеренбург, 1995. -С. 34-38.

121. Чижов Б.Е. Лес и нефть Ханты-Мансийского автономного округа // Экологический фонд Ханты-Мансийского автономного округа. -Тюмень:Ю.Мандрики. -1998. 144 с.

122. Чижов Б.Е. Особенности рекультивации загрязненных нефтью лесных и болотных почв Среднего Приобъя // Повышение технологической надежности процессов добычи нефти в условиях Западной Сибири. -Тюмень, 1990. -С. 154-160.

123. Шурубор E.H. Полициклические ароматические углеводороды в системе "почва-растение" района нефтепереработки (Пермское Прикамье) // Почвоведение, 2000, № 12. -С. 1509-1514.

124. Экология Ханты-Мансийского автономного округа / Под ред. В.В. Плотникова. -Тюмень: Софт Дизайн, 1997. -228 с.

125. Якутии М.В. Биомасса и активность микроорганизмов пойменных почв Средней Оби // Почвоведение -1994, № 12. -С. 70-76.

126. Benka-Coker M.O., Ekundayo J.A. Applicability of evaluating the ability of microbes isolated from an oil spill site to degrade oil // Environ. Monit. And Assess. 1997. V. 45, N 3. - P. 259-272.

127. Blakebrough N. Interactions jf oil fnd microorganisms in soil//Oil Ind.f Microbiol / Ecosyst. Proc. Meet. Wawick. 1977.-L., 1978. -P. 28-40.

128. Colwell R.R., Mills A.L., Walker J.D. et al. Microbiol ecology studies of the Metula spill in straits of Magellan// J.Fish. Res. Board. Can.-1978. -V. 35, № 5. -P.573-580

129. Freijer Jan I. Mineralization of hydrocarbons in soils under decreasing oxygen availability // J. Environ. Qual. 1996. - 25, N 2. - C. 296-304.

130. Jobson A., Cook F.D. Microbial utilization of crude oil. Applied Microbiology, June 1972.-P. 1082-1089.

131. Nalker J.D., Corwell R.R. Petrakis "Appl. Microbiol", 1975, 30, n°l, pp. 79-81/

132. Painter H.A. Microbiological aspects of the breakdown of chemicals in the enveronment / J. appl. Chem. Biotechnology, 1972. -V.22. -P.877-881.

133. Stewart Robert S., Emmons Chrstopher, Porfirio Dana, Wiggers Robert J. Distribution of multiple oil tolerant and oil degrading bacteria arounda site of nutural crude oil seepage // Tex. J. Sci. 1997. -V. 49, N 4. -P. 339-344.

134. Welstake D.W.S., Jobson A., Philippe R., Gook F.D. Biodegradability and crude oil composition. "Can. J. Microbiol", 1974, 20,n°7, pp. 915-928.

135. Wylie John L., Worobec Elizabeth A. The OprB porin plays a central role in carbohydrate uptake in Pseudomonas aeruginosa // J. Bacteriol. 1995. -V.177, N 11.-P. 3021-3026.

Информация о работе

Фахрутдинов, Айвар Инталович
кандидата биологических наук
Сургут, 2005
ВАК 03.00.07

Диссертация

Микробиологическая и ферментативная активность почв и грунтов при рекультивации нефтезагрязненных территорий - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы