Микробиологические технологии в процессах ремедиации природных и техногенных объектов

Силищев, Николай Николаевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Микробиологические технологии в процессах ремедиации природных и техногенных объектов
ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Микробиологические технологии в процессах ремедиации природных и техногенных объектов"

На правах рукописи

СИЛШЦЕВ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОЦЕССАХ РЕМЕДИАЦИИ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

Специальности: 03.00.23 - «Биотехнология» 03.00.16 - «Экология»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Уфа-2009

003463539

Работа выполнена в Институте биологии Уфимского научного центра РАН в рамках темы «Ферменты и метаболиты почвенных и ризосферных микроорганизмов» (ГР № 01200210612)

Научные консультанты:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Мелентьев Александр Иванович, доктор биологических наук, профессор Логинов Олег Николаевич, доктор биологических наук, профессор Ившина Ирина Борисовна, доктор биологических наук, член-корреспондент РАН Киреева Наиля Ахняфовна, доктор биологических наук, профессор Дзержинская Ирина Станиславовна, доктор биологических наук, профессор Институт фундаментальных проблем биологии РАН, г.Пущнно

Защита состоится 27 марта 2009 года в 14 часов на заседании Объединенного совета по защите докторских и кандидатских диссертаций ДМ 002.136.01 при Институте биологии Уфимского научного центра РАН по адресу: 450054, г.Уфа, Проспект Октября, 69. Тел/факс: 8(347) 235-62-47, e-mail: ib@anrb.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Уфимского научного центра РАН по адресу:. 450054, г.Уфа, Проспект Октября, 69. Автореферат разослан « /3» февраля 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент

Р.В.Уразгильдин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из серьезных проблем восстановления природной среды при добыче, транспортировке и переработке нефти является ликвидация нефтяного загрязнения и утилизации отходов нефтяной промышленности. Наиболее перспективным направлением биоремедиации нефтезагрязненных объектов является применение биологического метода, основанного на использовании биохимического потенциала микроорганизмов, позволяющих ускорить разложение нефти и нефтепродуктов, не нанося дополнительного ущерба нарушенной экосистеме (Киреева, 1996).

Одним из крупнотоннажных техногенных отходов нефтепереработки при производстве смазочных масел является отработанная отбеливающая земля, содержащая в своем составе полициклические ароматические и смолистые соединения. Так, например, в 1998 году только на полигоне промышленных отходов ОАО «Орскнефтеоргсинтез» было накоплено свыше 150 тыс. тонн нефтезагрязненного грунта. Технологии биоремедиации нефтезагрязненных грунтов техногенного происхождения хотя и существуют, но их эффективность сравнительно невысока.

Другой серьезной экологической проблемой является очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности и канализационных систем от жиров. Одним из перспективных способов решения этой проблемы является биоферментная технология их разложения на локальных очистных сооружениях конкретного предприятия (Молоканов с соавт., 2005). Биоферментные технологии по разложению и утилизации жиров основаны на использовании микробных липаз и микроорганизмов, способных к их продуцированию. Однако, на рынке Российской Федерации представлены лишь несколько препаратов зарубежного происхождения.

Институте биологии Уфимского научного центра РАН разработан новый высокоэффективный биопрепарат «Ленойл», созданный на основе консорциума нефтеокисляющих микроорганизмов Bacillus brevis и Arthrobacter species.

Поиск эффективных способов активизации микроорганизмов очищаемой почвы или грунта для создания полноценного микробного сообщества в нефтезагрязненных субстратах и разработка новых эффективных технологий их биоремедиации, поиск активного продуцента липаз, который мог бы стать основой отечественного биопрепарата для деструкции жиров, являются актуальной задачей.

Цель н задачи исследований. Целью исследований явилась разработка микробиологических технологий для ремедиации природных и техногенных объектов. В соответствии с целью были поставлены основные задачи:

1. Разработать технологии биоремедиации отработанной отбеливающей земли, загрязненной нефтепродуктами, основанные на использовании биохимического потенциала микроорганизмов избыточного активного ила биологических очистных сооружений и микроорганизмов-нефтедеструкторов биопрепарата «Ленойл».

2. Разработать биотехнологии очистки отработанной отбеливающей земли и чернозема типичного, загрязненного сырой нефтью, основанные на применении комплекса микробиологических препаратов, включающего биопрепарат-нефтедеструктор «Ленойл», а также биопрепараты на основе азотф и Fee и рую щ и х микроорганизмов и продуцентов липазы и биологически активных веществ.

3. Разработать технологии очистки водных поверхностей от нефтяного загрязнения и биохимической очистки сточных вод производства изопропанола, основанные на использовании биопрепарата «Ленойл».

4. Выделить из природных и техногенных мест обитания новые штаммы липолитически активных микроорганизмов.

5. Определить эффективность использования липолитически активных микроорганизмов для биологической очистки жиросодержащих сточных вод и процессов ремедиации нефтезагрязненных объектов.

Научная новизна. Изучены микробиологические процессы, протекающие в отработанной отбеливающей земле и черноземе типичном, загрязненных углеводородами нефти, при различных приемах рекультивации.

Разработаны новые способы биологической рекультивации отработанной отбеливающей земли, загрязненной нефтепродуктами, основанные на использовании избыточного активного ила биологических очистных сооружений, неорганических химических соединений и биопрепарата-нефтедеструктора «Ленойл».

Впервые разработана биотехнология очистки отработанной отбеливающей земли. и нефтезагрязненного чернозема типичного, основанная на применении комплекса микробиологических препаратов «Ленойл», «Азолен», «Бациспецин».

Разработаны новые способы очистки водных поверхностей от нефтяного загрязнения и биохимической очистки сточных вод производства изопропанола, основанные на использовании биопрепарата «Ленойл».

Выделены и идентифицированы новые штаммы бактерий рода Serratia, проявляющие высокую липолитическую активность: Serratia species ИБ 3-1 и Serratia marcescens ИБ 2-2. Определен спектр окислительной активности этих бактерий по отношению к жирам растительного и животного происхождения, углеводородам различных классов, нефти и продуктам ее переработки.

Практическая значимость. Разработаны и запатентованы в Российской Федерации новые способы рекультивации отбеливающей земли, загрязненной нефтепродуктами (Патенты РФ № 2183142, 2237711, 2297290). Доказана высокая эффективность использования различных вариантов технологии биологической рекультивации отработанной отбеливающей

земли. За период 1998-2007 гг. в ОАО «Орскнефтеоргсинтез» по разработанной технологии рекультивировано свыше 150 тыс. тонн этого техногенного отхода нефтепереработки.

Доказана высокая эффективность совместного использования биопрепаратов «Ленойл» и «Азолен» для осуществления процесса ремедиации различных нефтезагрязненных субстратов. Разработанная биотехнология успешно испытана в 2006-2007 гг. в промышленных условиях при проведении рекультивационных работ на территории НГДУ «Бугурусланнефть» ОАО «Оренбургнефть». Разработанная биотехнология ремедиации с использованием сухой препаративной формы биопрепарата «Ленойл» также успешно прошла промышленные испытания на территории Краснодарского края при ликвидации последствий нефтяного загрязнения в 2006 г.

Разработаны и запатентованы в Российской Федерации новые способы очистки водных поверхностей от нефтяного загрязнения и биохимической очистки сточных вод производства изопропанола (Патенты РФ № 2241032, 2263080). Доказана высокая эффективность использования биопрепарата «Ленойл» при очистке верхового болота от нефтяного загрязнения на территории Ханты-Мансийского округа.

Разработаны и запатентованы в Российской Федерации новые штаммы бактерий рода Serratia, которые могут быть использованы в качестве продуцентов липолитических ферментов (Патенты РФ № 2308485, 2310685). Показана возможность использования штаммов Serratia species ИБ 3-1 и Serratia marcescens ИБ 2-2 при разработке биопрепарата для очистки жиросодержащих сточных вод и комплексного препарата для ремедиации нефтезагрязненных объектов.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

разработка технологий биологической ремедиации природных и техногенных объектов, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, основанных на биохимическом потенциале микроорганизмов;

новые штаммы бактерий рода Serratia, обладающие высокой липолитической активностьью, в качестве основы биопрепарата для деструкции жиров и комплексного препарата для ремедиации нефтезагрязненных объектов.

Апробация результатов. Основные результаты исследований были представлены на 1) Международных конференциях: научно-практической конференции «Хозяйственно-питьевая и сточные воды: проблемы очистки и использования» (Пенза, 2000), XV, XVJI, XIX научно-технических конференциях «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (Уфа, 2002, 2004, 2006), научно-практической конференции «Биологическая защита растений - основа стабилизации агроэкосистем» (Краснодар, 2004), научно-практических конференциях «Нефтепереработка и нефтехимия - 2005; -2007» (Уфа, 2005, 2007), VIII семинаре-презентации инновационных научно-технических проектов «Биотехнология-2005» (Пущино, 2005), XIII конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2006» (Москва, 2006), III научно-технической конференции «Наука, образование, производство в решении экологических проблем» (Уфа, 2006), научно-технической конференции «Китайско-Российское научно-техническое сотрудничество. Наука-образование-инновации» (Харбин, 2008); 2) Всероссийских конференциях: конференции «Почва, жизнь, благосостояние» (Пенза, 2000), II научно-практической конференции «0тходы-2000» (Уфа, 2000), научно-практической конференции «Роль средств химизации в повышении продуктивности агроэкосистем» (Уфа, 2003), II научно-практической конференции «Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными природными ресурсами и создания функциональных продуктов» (Москва, 2003), II и III научных Internet-

конференциях «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и механики многофазных систем» (Уфа, 2003, 2004), Молодежной школе-конференции «Актуальные аспекты современной микробиологии» (Москва, 2005), III научно-практической конференции «Проблемы экологии Южного Урала» (Оренбург, 2007), Семинаре-презентации инновационных научно-технических проектов «Биотехнология-2003» (Пущино, 2003), научно-практической конференции «Теоретические и практические вопросы мониторинга, предупреждения, ликвидации и рекультивации последствий нефтяного загрязнения» (Ханты-Мансийск, 2003), научной конференции «Новые технологии, инновации, изобретения» (Иркутск, 2005), IV Съезде общества биотехнологов России им. Ю.А.Овчинникова (Пущино, 2006).

Публикации. Основные результаты исследований изложены в 60 научных работах, из них 14 Патентов Российской Федерации и 15 статей в рецензируемых научных журналах, входящих в Перечень ВАК, рекомендованных для соискателей ученой степени доктора наук.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 268 страницах компьютерного набора. Состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, обсуждения полученных результатов исследования, выводов и практических предложений. Работа иллюстрирована 24 рисунками и диаграммами, 86 таблицами. Список литературы включает 318 источников (224 отечественных и 94 зарубежных авторов).

Личный вклад автора. Автору принадлежит формулирование проблемы, постановка целей и задач, планирование экспериментов. Он принимал личное участие на всех этапах исследований, в обобщении и интерпретации полученных результатов, в подготовке научных публикаций.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научным консультантам -д.б.н., профессору Мелентьеву А.И., д.б.н., профессору Логинову О.Н., сотрудникам лаборатории биологически активных веществ, к.б.н. Свешниковой, к.б.н. Четверикову С.П., к.б.н. Пугачевой Е.Г., к.т.н.

Васильевой Н.С., к.б.н. Поскряковой Н.В., к.б.н. Биккининой А.Г., к.б.н. Коршуновой Т.Ю., к.б.н. Бакаевой М.Д., сотрудникам лаборатории прикладной микробиологии к.б.н. Бойко Т.Ф., к.б.н. Галимзяновой Н.Ф. за постоянную помощь в проведении экспериментов и обсуждении результатов.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектами исследования служили отработанная отбеливающая земля, загрязненная нефтепродуктами, чернозем типичный, загрязненный в результате разлива сырой нефти, и углеводородсодержащий отход, отобранный из шламонакопителя ОАО «Уфаоргсинтез».

Биопрепараты «Ленойл» и «Азолен» вносили в загрязненный грунт ежемесячно: в лабораторных экспериментах в дозе 2-108 КОЕ/г субстрата и из расчета 10 литров на 1 м2 с титром 108 КОЕ/мл в полевых экспериментах, биопрепарат «Бациспецин» в дозе 1-106 КОЕ/г субстрата в соответствии со схемами опытов. Наработка опытных партий микробиологических препаратов для проведения полевых экспериментов была осуществлена на ГУП «Опытный завод Академии Наук Республики Башкортостан», биопрепарата «Ленойл» в соответствии с ТУ 9291-016-22657427-2002, биопрепарата «Азолен» в соответствии с ТУ 9291-018-22657427-2005.

Схемы опытов включали варианты как совместного, так и отдельного применения микробиологических препаратов «Ленойл» и «Азолен». Контролем служили варианты опыта без интродукции микроорганизмов.

Для наблюдения за процессом биодеградации усредненные образцы грунта анализировали ежемесячно.

В качестве фитомелиоранта была использована Суданская трава (Sorghum sudanense).

Микробиологический анализ образцов ризосферы растений проводили согласно стандартной методике, описанной Звягинцевым (1980).

Содержание углеводородов определяли весовым методом после экстракции углеводородов из навески почвы или грунта хлороформом на аппарате Сокслета по Богомолову (1984).

Фитотоксичность загрязненной и рекультивируемой почвы оценивали биотестом с помощью семян тест-растений: кресс - салата (Lepidiam sativum) и редиса (Raphanus sativus, сорт красный с белым кончиком). Степень фитотоксичности грунта оценивали по соотношению числа проросших и непроросших семян и выражали в процентах по Гродзинскому (1991).

Численность основных групп микроорганизмов, участвующих в биотрансформации нефти и нефтепродуктов, определяли посевом почвенной суспензии на элективные питательные среды. Численность бактерий, усваивающих органический азот, учитывали на мясопептонном агаре, азотфиксаторов - на среде Эшби, углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ) - на среде Цукамуры.

Объектами исследований являлись штаммы липолитически активных микроорганизмов, выделенные из активного ила биологических очистных сооружений Пермского мясокомбината. Качественное определение липолитической активности, позволяющее установить наличие липазы, проводили на твердых жирах (бараньем и свином), окрашенных нильским голубым сернокислым (Методы общей бактериологии, 1984).

Определение культуральных и физиолого-биохимических характеристик культур проводили по стандартным методикам (Практикум..., 1976; Методы общей бактериологии, 1984).

Идентификацию выделенных микроорганизмов проводили на основании Определителя бактерий Берджи (1997) и путем секвенирования фрагментов гена 16S рРНК.

Липолитическую активность микробной биомассы определяли по модифицированному методу Ота и Ямада (Ota et. al., 1966). Титр культуры определяли посевом на мясо-пептонный агар (МПА).

Синтез липаз изучали на средах с различными источниками углерода (соевая мука (ТУ - 9146-002-43327088-00), свиной и бараний жиры) и органического азота (пептон, дрожжевой экстракт, автолизат пивных дрожжей).

Окислительную активность исследуемых микроорганизмов определяли по выделению углекислого газа. Культивирование микроорганизмов проводили в колбах объемом 500 мл. В качестве питательной среды использовали 250 мл минеральной среды (К2НРО4 - 1 г; (NH^SCV- 5 г; вода дистиллированная - 1 л) с добавлением 1% источника углерода и 5 мл суточной культуры микроорганизмов с содержанием клеток 1,0-109 КОЕ/мл. С помощью компрессора-дозатора со скоростью 520 мл/мин в герметично закрытые колбы подавали стерильный атмосферный воздух. Воздух, прошедший через колбу с микроорганизмами, окисляющими субстрат, улавливали поглотителем углекислого газа, в качестве которого использовали 200 мл 0,1 н. NaOH. Из колб с поглотителем посуточно отбирали аликвоту 10 мл и оттлтровывали 0,1 н. HCl. Окислительную активность определяли по количеству образовавшегося углекислого газа, оттитрованного кислотой. В качестве контроля использовали колбы, не засеянные микроорганизмами. Длительность эксперимента составляла 3 суток.

Процесс биодеградации растительных и животных жиров исследуемыми микроорганизмами осуществляли на минеральной среде Раймонда. В ряде экспериментов в качестве дополнительных компонентов питательной среды вносили соевую муку (в концентрациях 0-2,5 мас.%) и автолизат пивных дрожжей (в концентрациях 3-9 мас.%). Жиры и масла вносили в количестве 1 мас.%. Микроорганизмы культивировали в колбах Эрленмейера объемом 250 мл на качалке при температуре 35°С, со скоростью вращения 180 об/мин в течение 16-96 часов. Инокулят вносили в виде суточной культуры микроорганизмов с содержанием клеток 3,0-109 КОЕ/мл. Остаточное содержание жиров определяли весовым методом после экстракции гексаном (Bridoux et al., 1994).

Статистическую обработку результатов проводили, используя критерий Стьюдента на 5% уровне значимости. Полученные экспериментальные данные были обработаны на персональном компьютере с помощью программы Excel-2000.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Биопрепараты в процессах ремедиации.

При разработке процессов биоремедиации природных и техногенных объектов были использованы биопрепараты «Ленойл», «Азолен» и «Бациспецин», разработанные в Институте биологии Уфимского научного центра РАН и запатентованные в Российской Федерации.

Основу биопрепарата-нефтедеструктора «Ленойл», составляет природный консорциум микроорганизмов Bacillus brevis и Arthrobacter species. Биомассу консорциума бактерий Bacillus brevis и Arthrobacter species ИБ ДТ-5 получали культивированием на жидкой среде следующего состава, г/л: Na2C03 - 0,1; СаС12 - 0,01; MnS04-7H20 - 0,02; FeS04-7H20 - 0,02; NaH2P04 - 1,5; К2НР04 - 1,0; MgS04-7H20 - 0,2; NH4NO3 - 2,0; источником углерода служило дизельное топливо — 1%; вода дистиллированная - до 1 л.

Биоудобрение комплексного действия «Азолен» на основе почвенных азотфиксирующих микроорганизмов Azotobacter vinelandii ИБ 4, нарабатывали на жидкой среде 40 имеющей состав, г/л: КН2Р04 - 0,2; КНР04 -0,8; CaS04-2H20 - 0,1; MgS04-7H2 О - 0,2; FeCl3 - 0,01; Na2Mo04 - 0,01; сахароза - 20 г; дистиллированная вода - до 1 л (Егоров, 1976).

Биопрепарат «Бациспецин» содержит в основе природный штамм Bacillus sp. 739, продуцирующий различные биологически активные вещества. В работе использовали сухую препаративную форму биопрепарата с титром 2,0-Ю6 КОЕ/г.

Выделены и идентифицированы новые штаммы бактерий рода Serratia, проявляющих высокую липолитическую активность (Serratia species ИБ 3-1 и

Serratia marcescens ИБ 2-2), которые могут быть использованы в качестве продуцентов липолитических ферментов.

Краткая характеристика биопрепаратов приведена в табл. 1.

Таблица 1

Характеристика биопрепаратов-нефтедеструкторов, азотфиксаторов и продуцентов липаз

Основа биопрепарата Назначение биопрепарата Уровень патентной чистоты

Консорциум микроорганизмов Bacillus brevis и Arthrobacter species ИБ ДТ-5 Биопрепарат «Ленойл» Нефтедеструктор ТУ 9291-016-22657427-2002 ТУ 9291-020-22657427-2004 Патент РФ № 2232806

Азотфиксирующие бактерии Azotobacter vinelandii ИБ 4 Биоудобрение «Азолен» ТУ 9291 -018-22657427-2005 Патент РФ № 2224791

Азотфиксирующие бактерии Azotobacter vinelandii ИБ 1 Перспективен в качестве биоудобрения Патент РФ № 2224791

Бактерии Bacillus species 739 Стимулятор роста растений Патент РФ № 1743019

Бактерии Serratia species ИБ 3-1 Продуцент липазы Патент РФ № 2308485

Бактерии Serratia marcescens ИБ 2-2 Продуцент липазы Патент РФ №2310685

При исследовании влияния состава питательной среды на биосинтез липаз новыми штаммами бактерий рода Serratia было показано, что значения липолитической активности сильно варьируют среди различных видов Serratia и зависят от содержания в питательной среде сложных органических компонентов (соевой муки, дрожжевого экстракта).

Для штаммов Serratia marcescens ИБ 2-2 и Serratia species ИБ 3-1 определены оптимальные условия культивирования, обеспечивающие наибольший выход липолитических ферментов. Для культивирования штамма ИБ 2-2 использовали питательную среду, содержащую 0,5 мас.% соевой муки и 6 мас.% дрожжевого экстракта, а также 0,5 мас.% К2НР04 и 0,1 мас.% (NH4)2SO.|. Культивирование штамма ИБ 3-1 проводили на питательной среде, содержащей 2,5 мас.% соевой муки, 4,0 мас.% дрожжевого экстракта, а также 0,5 мас.% К2НР04 и 0,1 мас.% (NH^SOi. Динамика липолитической активности штаммов Serratia marcescens ИБ 2-2 и Serratia species ИБ 3-1 представлена в табл. 2.

Таблица 2

Динамика липолитической активности штаммов Serratia marcescens ИБ 2-2 и Serratia species ИБ 3-1 на оптимальных питательных средах

Время Липолитическая активность, мкМ олеиновой

культивирования, кислоты/мл"1 -час"1

ч Штамм Serratia Штамм Serratia

marcescens ИБ 2-2 species ИБ 3-1

5 0 0

10 15 2

15 50 150

20 110 275

25 125 350

30 285 490

35 123 312

40 50 25

45 0 0

Таким образом для новых штаммов бактерий Serratia species ИБ 3-1 и Serratia marcescens ИБ 2-2 подобраны питательные среды, на которых указанные штаммы показали ферментативную активность, намного превышающую показатели, известные из патентных данных для бактерий этого рода. Штаммы запатентованы в Российской Федерации как «Штамм бактерий Serratia species - продуцент липазы» и «Штамм бактерий Serratia

marcescens, продуцирующий липолитические ферменты, для получения препарата для очистки сточных вод от жиров».

Исследованные штаммы бактерий рода Serratia обладают высокой окислительной активностью по отношению к жирам растительного и животного происхождения, а также способны окислять углеводороды (алифатические, циклические, окисленные), нефть и некоторые продукты ее переработки (табл. 3).

Таблица 3

Окислительная способность микроорганизмов р. Serratia по отношению к жирам и углеводородам, мг С02/г субстрата

Субстрат Штамм

Serratia sp. ИБ 3-1 Serratia marcescens ИБ 2-2

Подсолнечное масло 61 69

Кукурузное масло 156 134

Оливковое масло 100 154

Свиной жир 143 91

Говяжий жир 60 120

Кулинарный жир 65 109

Нонан 29 93

Декан 72 106

Ундекан 119 100

Тетрадекан 65 106

Парафин 21 5

Толуол 28 73

Циклогексан 156 32

Нафталин 45 10

Бензиловый спирт 17 31

Октиловый спирт 51 34

Нефть 106 9

Дизельное топливо 108 8

Исходя из данных, полученных в ходе эксперимента, можно заключить, что исследуемые штаммы бактерий р. Serratia продуцировали комплекс ферментов оксигеназной системы, позволяющий этим бактериям окислять углеводороды различных классов.

Известно, что для деградации липидов используются ферментные системы, очень похожие на системы биодеградации нефти (Margesin et al., 1999). В связи с этим новые штаммы бактерий рода Serratia, обладающие как высоким уровнем липолитической активности, так и широким спектром окислительной активности по отношению к углеводородам различных классов, нефти и продуктам ее переработки, являются весьма перспективными объектами при создании биопрепаратов для процессов биоремедиации нефтяного загрязнения.

Изучение эффективности процесса очистки жиросодержащих сточных вод (табл. 4) исследуемыми микроорганизмами проводили на модельных растворах, которые готовили на основе питательной среды Раймонда.

Таблица 4

Биодеградация растительных и животных жиров бактериями р. Serratia в условиях модельных опытов по очистке воды

Время культивирования, ч Seraatia marcescens ИБ 2-2 Serratia species ИБ 3-1

Исходное содержание жира, мас.% Степень утилизации жира, мас.% Исходное содержание жира, мас.% Степень утилизации жира, мас.%

Оливковое масло

16 1,30 72 1,29 100

24 1,16 75 1.43 100

48 1,32 77 1,06 100

Подсолнечное масло

16 1,40 72 1,30 98

24 1,21 72 1,56 100

48 1,25 94 2,00 100

Кулинарный жир

24 1,31 70 1,05 51

48 1,16 86 1,07 78

72 1,06 99 1,32 97

96 1,29 100 1,28 100

Свиной жир

24 1,40 61 1,00 92

48 1,21 73 1,02 95

72 1,22 83 1,05 97

96 1,10 100 1,28 100

В качестве субстратов использовали оливковое и подсолнечное масла, а также свиной и кулинарный жиры, которые вносили в модельные растворы в концентрации I мас.%. В качестве инокулята была использована биомасса изучаемых микроорганизмов р. Serratia, полученная на оптимальных питательных средах.

Показано, что твердые жиры животного происхождения полностью утилизировались после 96 часов культивирования обеими штаммами в условиях очистки модельных растворов, что в свою очередь свидетельствует о том, что штаммы Serratia species ИБ 3-1 и Serratia marcescens ИБ 2-2 могут служить основой биопрепарата для очистки жиросодержащих сточных вод.

2. Разработка технологий биоремедиации отработанной отбеливающей земли, содержащей нефтепродукты

Наиболее сложными для биорекультивации объектами являются почвы с содержанием углеводородов более 10-15 мас.%, участки, загрязненные тяжелыми или высокотоксичными нефтепродуктами, а также отличные от почв грунты с низкой микробиологической активностью [Левин с соавт., 1995; Маркарова, Ренжина, 2001; Логинов с соавт., 2002]. Одним из таких объектов является отработанная отбеливающая земля (ОЗ), используемая в качестве тонкодисперсного природного адсорбента в процессе контактной доочистки минеральных масел. Отбеливающая земля представляет собой субстрат, насыщенный полициклическими ароматическими углеводородами и смолистыми соединениями (18-25 мас.%), принадлежащими к группе загрязнителей, с трудом разлагающихся в природных условиях.

Загрязненная углеводородами отбеливающая земля является техногенным субстратом, комплекс микроорганизмов которого не обладает достаточной функциональной активностью и сбалансированностью для эффективной самоочистки. В связи с этим процесс биоремедиации, очевидно, должен включать в себя кроме интродукции специализированных

углеводородокисляющих микроорганизмов и внесение микроорганизмов, способствующих созданию условий для успешной биодеградации загрязнителя. Одной из проблем, которая затрудняет утилизацию углеводородов микроорганизмами в загрязненном субстрате, является резкое смещение соотношения С:КТ в сторону углерода. Поэтому применение в ходе процесса ремедиации бактерий, способных пополнить запасы азота в загрязненном субстрате, способно, по нашему мнению, существенно повысить эффективность биодеградации углеводородов.

В модельных экспериментах изучен процесс биорекультивации отработанной отбеливающей земли с помощью комплекса биопрепаратов «Ленойл» и «Азолен». Концентрация нефтепродуктов в отбеливающей земле составляла 18,1 мас.%.

Биопрепараты «Ленойл» и «Азолен» вносили в загрязненный грунт ежемесячно в дозе 2-108 КОЕ/г субстрата. Поскольку технология рекультивации нефтезагрязненных почв, как правило, предполагает использование полного минерального удобрения, в схему опыта был включен вариант совместного использования комплексных минеральных удобрений (нитрофоска в дозе 0,25 г/кг субстрата) и биопрепаратов.

В табл. 5 представлены данные о динамике биодеградации нефтепродуктов в отбеливающей земле. Наиболее высокая скорость утилизации углеводородов была зарегистрирована в первый месяц во всех вариантах опыта. За это время из субстрата удалялось 20-40 мас.% углеводородов. В последующий период процесс очистки замедлялся. Возможно, это обусловлено быстрой деструкцией парафиновых фракций и доминированием к концу инкубационного периода в составе остаточного загрязнения тяжелых ароматических фракций, труднодоступных для усваивающих углеводороды микроорганизмов.

Таблица 5

Степень биодеградации нефтепродуктов (мас.%) при использовании комплекса биопрепаратов «Ленойл» и «Азолен» для ремедиации отработанной отбеливающей земли

Вариант опыта Сроки отбора проб, сут.

30 60 90 120 150

Контроль (03) - без интродукции микроорганизмов 1±0,4 2±0,3 3±0,5 3±1,1 5±1,7

ОЗ +минеральные удобрения 5±1,6 6±1,4 13±6,57 13±4,1 15±6,56

03 + Азолен 21±3,2 21 ±7,45 23±7,45 26±3,1 27±1,5

03 +Ленойл 32±4,3 35±5,11 37±4,1 48±2,4 55±8,9

03 + Ленойл + минеральные удобрения 32±6,57 39±6,56 43±8,95 55±2,3 69±1,2

ОЗ + Ленойл + Азолен 37±3,3 40±4,95 45±1,8 51 ¿8,95 78±3,5

При использовании биопрепарата «Ленойл» за время эксперимента (150 сут.), степень деградации загрязнителя составила 55 мас.%, при внесении биоудобрения «Азолен» - 27 мас.%, на фоне минеральных удобрений деструкция нефтепродуктов под действием микроорганизмов биопрепарата «Ленойл» увеличилась до 69 мас.%. Внесение биоудобрения «Азолен» было более эффективным, чем минеральные удобрения. В варианте совместного применения микробиологических препаратов «Ленойл» и «Азолен» степень деградации поллютанта была максимальной и составила 78 мас.%.

Изучение динамики численности углеводородокисляющих микроорганизмов показало, что совместное применение в процессе рекультивации биопрепарата «Ленойл» и биоудобрения «Азолен» позволило в течение всего эксперимента поддерживать численность углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ) на максимально высоком уровне. Высокая численность УОМ отмечалась и в вариантах опыта с применением биоудобрения «Азолен» без дополнительной интродукции разлагающих углеводороды микроорганизмов. Очевидно, положительный эффект от применения «Азолена» на загрязненной отбеливающей земле связан с оптимизацией азотного питания в субстрате. Стимулирующее влияние интродукции биомассы различных видов бактерий р. Azotobacter на самоочищение нефтезагрязненной почвы было отмечено и другими авторами (Градова, 2003). Это положение подтверждается данными о численности олигонитрофильных микроорганизмов. Учитываемое количество микроорганизмов этой группы после использования биопрепаратов к концу инкубации значительно возрастало.

Определение фитотоксичности рекультивируемой отбеливающей земли показало, что применение комплекса микробиологических препаратов «Ленойл» и «Азолен» позволяет за время эксперимента почти полностью нейтрализовать токсичность загрязненного грунта для растений. Всхожесть семян редиса (Raphanus sativus) в этих вариантах опыта составила 96%.

Таким образом, совместное использование биопрепарата-нефтедеструктора «Ленойл» и биоудобрения «Азолен», на первом, микробиологическом этапе биоремедиации отработанной отбеливающей земли, позволило снизить содержание остаточных углеводородов в грунте с 181 ±1,2 г/кг до 3,9±0,8 г/кг, уменьшить фитотоксичность очищаемого субстрата и дало возможность перейти к этапу фитомелиорации.

Для проведения фитомелиорации была выбрана Суданская трава (Sorghum sttdcinense), т.к. она характеризуется высокой устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды (Мукатанов, Чанышев, 2006).

Как показали результаты лабораторного эксперимента, посев Суданской травы положительно сказывался на процессе дальнейшей биодеградации загрязнителя. Содержание остаточных нефтепродуктов в отбеливающей земле под посевами Суданской травы снизилось на 28 мас.% за 90 суток, тогда как без посева растений степень биодеградации составила лишь 3,4 мас.% (рис. 1).

| 25

=г га

5 20

о.

о 15

3 10

с о h-

30 60 90

сроки отбора проб, сут. □ без растений И с растениями

Рис. I. Биодеградация нефтепродуктов в отбеливающей земле при фитомелиорации Суданской травой (Sorghum sudcinense)

Максимальная численность микроорганизмов, в том числе и VOM, отмечена в ризосфере растений, что свидетельствует о создании оптимальных условий для их развития и хорошо согласуется с динамикой процесса деструкции углеводородов (табл. 6).

Полученные в лабораторных условиях результаты по ре медиации отбеливающей земли с использованием комплекса биопрепаратов «Ленойл» и «Азолен» нагили свое подтверждение и в условиях полигона промышленных отходов ОАО «Орскнефтеоргсинтез».

; Таблица 6

Динамика численности микроорганизмов в отбеливающей земле при фиторемедиации (млн. КОЕ/г)

Контроль (без растений) Почва между растениями Ризосфера

30 сут. 60 сут. 90 сут. 30 сут. 60 сут. 90 сут. 30 сут. 60 сут. 90 сут.

Гетеротрофные микроорганизмы

0,82±0,02 0,91±0,04 130±0,29 3,00±0,36 9,60±0,37 45,0±2,9 78,0±lil20±19 9300±100

Олигонитрофилы

0,40±0,28 0,98±0,04 0,36±0,05 3,10±0,27 4,20±0,31 27,0±5,1 13,Oil,1 85,0±2,5 260±12

Углеводородокисляющие микроорганизмы

0,16±0,01 0,37±0,03 1,20±0,31 9,80±0,16 12,0±1,9 86,0±1,7 180±21 280i31 7900±340

Наибольшая степень биодеградации нефтепродуктов в полевых условиях выявлена при совместном применении биопрепаратов «Ленойл» и «Азолен», эта величина составила 69 мас.% за 150 суток, что в 1,6 раза выше, чем при использовании только биопрепарата «Ленойл» (рис. 2).

30 90 150

сроки отбора проб, сутки

| В Контроль Ш Азолен QЛенойл ИЛенойл+Азолен]

Рис. 2. Степень биодеградации нефтепродуктов в рекультивируемой отбеливающей земле в полевом эксперименте . , . ;

Внесение биоудоорения «Ашлен» и биопрепарата «Бациспецин» так ж позволило повысить количество микроорганизмов участвующих в транссюршции углеводородов нефти по-видимому, это связано как со стимуляцией аборигенной углеводородокисляющей микробиоты (варча1ггы опыта' ЮП + Азолец №П+ Бациспецин), так и с улучш ением условий для микроорганизма^ составляющих основ;' биопрепарата «ЛЬнойл» (вариа)ты опыта НШ + Лнойл 4 Азолеч ШП+ .!Ьнойл + Бациспедин) -табл 8

Таблица 7

Динамика чис.]ендасти углеводе родокисляощих кикроорганшмов

Вариант опыта

Озоки огбо за тро§ сут.

Контроль (НЩ - без интродукции микрооэганизшв___

5,0±1,3

11,4 3

19,5±3,2

ШП 4 /ЬноГш

п.91±1б

3110±5'1_

Ю П 4 .Шшйл±Азолен_. НШ + зациспешш_

■ 13Ш

390Ь2б

лжша.

_5МШ_

1480*1

ШП+ Лзнпйл+Бациспап ги 11 "г тйщтс пй цин4* аз о г [|

ШП 4 .йнойл^Азолеы^тдциспацин.

Таблици 8

Дннашка чисценностиолигонигрофилов (КШг Ш6) в чернозеле

Вариант опыта (Ъоки от бот гтпп сут

ЗГ 60 90

Контроль (НЩ- без инт редукции микрг ¡оргя нт ьпй 4,0±(,4 4,Ш,4 8,1±1, :■

тп + лнойл Ш2 Й8±11

Н1П+ /«ролен ) 68=111 600±11 1100±5'>

ШГТ + Л;нойл+Аяолй» Я ±14 31±7 680±2^

Н1П+ Бя числе пни «¡84:7 71±1Я 210*1*

ШП+ Л» нп йп+Кя т шг. т» пин 900±7"

шп ГБацШша1ЩН_Аз Л:нойл+Атлен+Бацис пецин . _ЖЬШ_ 900=156 510±1 5_ 1700±-*5 19ИШЙ_ 2810±31

избыточного активного ила биологических очистных соору нений и внесени i в рекультивируемый субстрат таких неорганических соединений ка< суперфосфат или перекись водорода (ГЬтент № № 2183142), или г дополнительной интродукцией биомассы биопрепарата-из фтедеструктор* «Днойл» (ГЬтент 1Ф № 2237711).

фактическое ш ирокоадсштабное применение различных вариантоз разработанной технологии осущ ествлено в период 1998-2007 гг. на полигонг про мьш ленных отходов ОАО «Орскнефгеоргсингез», гдз за этот период рекультивировано около 150 тьс, тонн отбеливающей земли

Проведение комплекса рекультивацнонньк мероприятий снизило клас; опасности отбеливающей земли с опытные участков и позволило отнести ез к малоопасным веществам обращение с которыми не требует дополнительных №р предосторожности (4- ый класс токсич юсти).

3. Разработка технологий биоремедиации чернозе ю типичного^ загрязненного сьрой нефтью

Эффективность совместного использования биопрепаратов «Лгнойл», «Азолен», «Бациспецин», а такяе биопрепаратов обладающие липолитической активностью, для биоремэдиации чернозема тнпичногс: загрязненного сьрой нефтью (НЗГ|, изучали в лабораторном эксперименте. Содерлание углеводородов в мэдельньк пробах составляло 13 шс %.

Анализ полученных данных показал положительное влияние все< испытанных биопрепаратов уяе в течение первого месяца биорекультивации но эффективность их использования была различной (табл б).

Оптишльным для деградации углеводородов явилось совмзстноз примзнение трех биопрепаратов «Лгнойл», «Азолен» и «Бациспецин» ил i биопрепаратов на основе липолитически активных микроорганизмов, np i этом снияение содериания углеводородов к концу эксперимента составило от 91,0 до 91,5 мае%, что в 1,2 раза превьсило значение этого показателя, достигнутое при внесении только биопрепарата «Ленойл» (71%).

Биоудоорение «Азолеи» на фоне :< Лигайла» позволило повысить эффективность процесса до 77%, а совместное применение биопрепарата «Лгнойт» и «Бациспецип» до 8£3 %.

Таблнца'6

Степень биодеградации углеводородов (мас.%) гриразличньк приетх рекультивации чернозема типичного

Варианты опьта Срою 30 рдбор ьпроб 60 рСуг.- 90

Контроль (НЗГ}- без и продукции микрооргант i г>в 1.Ш41 1,5^3 6,'Ш,8

ШП+ Атпен г 'Л 4 18, ОД 8 32, ГШ, 4

mn+ JfeHoviT ¿■1, 5 (Ь1, 2 71,0*2,6

FRTT + Л»нойп+Атлен •9 2±3 6 70,7:4 6 77,0±3, 5

ГВ П + Баиисп? цин Д0±1,3_ -ЖЪйЛ--Щ2А2— 55±5, 1 ._82,3±U_ ... 67,9±1,7

-НЗ IL±Jbjioüa±Ean юлещш_ FR TT + Riimr.notiuH--Ааплен *6, Щ8.

fß№ ,1Ънойл+Азолен4 Баписпеиин i 5Г 2±1, 2 75, 3 Ц 2 91, 5±2,5

НЗГТ + ЮК Serratia ST И? 3-1 10,0±1,3 25, 5 -Д 7 0Ф1.7 8Ctl±l,7

ШШ Лгнойл + КЖ Serratiasp И» 3-1 i 1,0±3,2 64,443

ЮП+Лзнойл + КЖ Serratiasp № 3-1 + Акгпйн i 6,3*1,2 76^340 91,3±2,5

JCn+ KK_SerratiaJnacc( scensLlii2i2_ НЗ П + Лжойл + К»: Serratia marcsscen«! WR 7-7 i 0,5±3,0 64,0-3,0 79,8±1,7

НЗП + Л: пойл + Ж Serratia тягсеясепя HR 2-2 - -.Лишен__________ f б, 2±3,3 75,9Д7 91,040

. Анализ численности микроорганизм) в показ ад что примгизние в процессе рекультивации био пре па{ ата- на фтедеструстора «Ленойл» положительно сказьвалось на численности У СМ ©¡еввдно, возрастание количества У СМ происходило за счет интродукции микроорганизмов, входящих в «Ленойл», во всех вариантах опыгов с этим биопрепаратом численность УСМ возросла - до 109 КОЕ/ г через 90 суток (тайн 7).

Самая высокая . численность углеводородокисляющис микроорганизмов в условиях полевого эксперимента такяе вьнвлена пр I комплексном внесении биопрепаратов (рис. 3),

О деградации наиболее токсичных нефгянпх компонеигоз свидетельствует и самая низкая фитотоксичность грунта в этом варианта (15% че{>ез 150 сут.).

Полученньв в лабораторных и подгвержденньЕ в полевьк условиях -результату показ ьвающие вьсокум эффективность комплекс! биопретратов «Лгнойл» и «Азолен» для ремздиащш отработанно 5 отбеливающей землц позволили разработать и запатентовать «Спосоо рекультивации отбеливающей зешц загрязненной нефтепродуктами) (ГЬтенг И> №2297290).

1бо

140 120 100 80 60 40 20 0

30 90 150

сроки отС ора проб, сутки

Контроль Пенойл

Аэолен -•—Л«нойл+А»лен

Рис. 3. Д ташка численности углеводородокисляющ и; шкроорганизшз в отбеливающей земле в процессе ее ре мг,и нации (тьс. КОБ г).

Разработаны тме альтернатявньв вариангы технологи! биологи шской ремгдиации отработанной отбеливающей з;млн основанны} на использовании биохимического потенциала микроорганизма

Наибольшая численность олигонитрофилов была зафиксирована в варианте совместного использования трех биопрепаратов уже на 30 сутки и сохранялась на высоком уровне при дальнейшей инкубации, что свидетельствует о хорошей выживаемости штамма Azotobacter vinelandii ИБ 4, составляющего основу биоудобрения (численность возросла - до 10' КОЕ/мл) (табл. 8).

Совместное применение биопрепаратов «Ленойл», «Азолен» и «Бациспецин» способствовало максимальному снижению токсичности очищаемой почвы по отношению к семенам кресс-салата - через 90 суток всхожесть составила 96,6%.

Биопрепарат-нефтедеструктор, содержащий биомассу консорциума нефтеокисляющих микроорганизмов Bacillus brevis и Arthrobacter species ИБ ДТ-5, биомассу азотфиксирующих бактерий Azotobacter vinelandii ИБ 4 и биомассу спорообразующих микроорганизмов Bacillus species 739 запатентован в Российской Федерации (Патент РФ № 2323970).

Положительные результаты, свидетельствующие об эффективности совместного применения биопрепаратов «Ленойл» и «Азолен» в лабораторных исследованиях, были использованы в процессе рекультивации почвы на месте аварийного разлива нефти, произошедшего в 2002 году. Содержание углеводородов в загрязненной почве составляло 10 мас.%.

Применение для рекультивации в полевых условиях биопрепаратов «Ленойл» и «Азолен» подтвердило высокую эффективность нового способа. При обработке чернозема типичного, загрязненного сырой нефтью, биопрепаратом «Ленойл» на фоне минеральных удобрений (МУ) степень биодеградации нефти через 120 суток составила 70% (табл. 9). Интенсифицировать процесс деструкции удалось за счет совместного внесения биопрепарата «Ленойл» и биоудобрения «Азолен» - степень биодеградации в этом варианте опыта была максимальной, и к концу вегетационного сезона деструкция углеводородов составила - 85,7%, что в 1,2 раза выше, чем при использовании биопрепарата «Ленойл» на фоне

минеральных удобрений. Полученные данные свидетельствуют о том, что деструкция поллютанта протекает более эффективно при использовании биоудобрения «Азолен», чем при внесении минеральных удобрений.

Таблица 9

Степень биодеградации углеводородов (мас.%) при различных вариантах рекультивации чернозема типичного (полевой опыт)

Варианты опыта Сроки отбора проб, сут.

30 60 90 120

Контроль (НЗП) - без интродукции микроорганизмов 4,7+1,2 7,4±0,7 13,8±2,3 16,6±1,8

НЗП + Азолен 10,9±1,9 18,8±1,8 25,7±5,1 37,6±1,8

НЗП + Ленойл + минеральное удобрение 27,2±2,8 41,2±3,6 63,7±1,0 70,0±0,8

НЗП + Ленойл + Азолен ¿7,5±5,1 51,1 ±3,2 ь54,9±2,0 85,7±2,1

Данные по определению численности УОМ в полевых условиях согласуются с результатами, полученными в ходе лабораторного эксперимента. При совместном внесении биоудобрения «Азолен» и биопрепарата-нефтедеструктора «Ленойл» количество УОМ возрастало в большей степени, и сохранялось на высоком уровне на протяжении всего периода рекультивации (рис. 4).

После проведенных рекультивационных мероприятий токсическое воздействие нефтяного загрязнения на всхожесть семян кресс-салата (¡^сриГшт яШтт) максимально снизилось в образцах, обработанных комплексом биопрепаратов,- что свидетельствует об удалении наиболее токсичных нефтяных компонентов и подтверждает факт максимального снижения содержания остаточных углеводородов нефти в этом варианте опыта (всхожесть семян составила 73%).

Рис. 4. Динамика численности углеводородокисляющих микроорганизмов в черноземе типичном при ремедиации (млн. КОЕ/г)

Таким образом, в ходе лабораторных и полевых исследований показано, что использование комплекса биопрепаратов «Азолен», «Бациспецин» и «Ленойл» для очистки чернозема типичного от нефтяного загрязнения позволяет активизировать микробиологическую деградацию поллютантов и снизить фитотоксичность нефтезагрязненного чернозема типичного по отношению к растениям. Степень биодеструкции углеводородов при начальной концентрации нефти в почве, составляющей 10 - 13 мас.%, за 120 суток с использованием комплекса биопрепаратов достигла 85,7-91,5 мас.%.

4.Изучение биоремедиации углеводородсодержащего отхода с помощью комплекса биопрепаратов

В лабораторных условиях исследована возможность применения комплекса биопрепаратов («Ленойл», «Азолен», «Бациспецин») для ускорения разложения углеводородов в отходах шламонакопителей ОАО «Уфаоргсинтез».

Углеводородсодержащие отходы смешивали в различных концентрациях со структурообразователями (опилки - 20%; фосфогипс -20%; чернозем типичный до содержания нефтепродуктов в субстрате - 5 мас.% - (Фон 1), 10 мас.% - (Фон И), и 20 мас.% - (Фон Ш).

Интродукция в субстрат (Фон 1) микроорганизмов биопрепарата «Ленойл» позволила снизить содержание нефтепродуктов на 37,9 мас.% (табл. 10). Внесение биопрепарата «Бациспецин» совместно с биопрепаратом «Ленойл» стимулировало процесс биодеградации, при этом степень деградации нефтепродуктов составила 45,9 мас.%. Обнаружено, что деструкция углеводородов протекает намного эффективнее в вариантах совместного использования биопрепаратов «Ленойл», «Азолен» и «Бациспецин», чем при их индивидуальном применении. Степень деструкции углеводородов в оптимальном варианте составила 57,6 мас.%.

Таблица 10

Биодеградация нефтепродуктов (мас.%) в утилизируемом субстрате, содержащем 5 % нефтепродуктов

Вариант опыта Сроки отбора проб, сут.

30 60 90 120 150

Контроль (Фон I)- без интродукции микроорганизмов 0±0 0,3±0,1 0,8±0,2 1,4±0,9 4,0±1,2

Фон 1+минеральные удобрения 1,3±0,1 1,4±0,3 2,0±0,3 2,1 ±0,4 4,3±2,1

Фон 1+Ленойл 12,1±1,3 13,7±1,4 20,6±2,4 33,7±2,3 37,9±3,2

Фон 1+Ленойл+минеральные удобрения 17,8±2,1 25,0±3,2 27,7±3,7 35,7±2,4 38,5±1,5

Фон 1+Ленойл+Бациспецин 15,1±1,3 2Т,6±3,6 29,4±2,5 38,9±3,2 45,9±4,3

Фон I + Ленойл + Бациспецин + минеральные удобрения 17,4±1,8 24,8±1,3 31,1±3,2 35,2±4,3 47,4±2,6

Фон 1+Ленойл+Азолен 17,0± 1,6 20,3±2,5 24,7±2,1 35,5±3,8 42,4±4,2

Фон I +Ленойл+Азолен+Бациспецин 18,4±2,3 30,2±3,2 45,7±4,3 51,2±4,1 57,6±3,1

Аналогичная тенденция была характерна и для субстратов с более высоким содержанием загрязнителя (Фон II - 10 % и Фон III - 20 %). Однако, при максимальном уровне загрязнения (Фон III), деструкция углеводородов была не так эффективна, к концу эксперимента она составляла 47,4 %, а при 10% концентрации углеводородов (Фон II), разложилось 50,8 % загрязнителя.

Анализ динамики численности углеводородокисляющих микроорганизмов показал, что после периода адаптации (120 суток) максимальное развитие этой группы микроорганизмов достигалось при комплексном внесении биопрепаратов «Ленойл», «Азолен» и «Бациспецин» в субстрат, содержащий 5% нефтепродуктов (рис. 5). Сходная динамика выявлена и при использовании комплекса биопрепаратов для утилизации более загрязненных субстратов (Фон II и Фон III), однако, численность УОМ в них была существенно ниже.

—А—Ленойл+Бациспецин —Ф—Ленойл+Азолен+Бациспеци )

Рис. 5. Динамика численности УОМ при различных приемах утилизации субстрата, содержащего 5% нефтепродуктов (млн. КОЕ/г)

Подтверждением детоксикации субстрата под влиянием комплекса биопрепаратов явилось увеличение всхожести семян кресс-салата (Lcpidium sativum), которая в конце эксперимента составила - 89 % - Фон I, 70 % -Фон II,и51%-Фон III.

5. Оценка эффективности биопрепарата «Ленойл» для ремедиации водных объектов от нефтяного загрязнения

Серьезной проблемой, особенно для нефтедобывающих регионов Западной Сибири, остается нефтяное загрязнение водных поверхностей озер, болот и других водных источников, находящихся на территории производственной деятельности предприятий по добыче и транспорту нефти. Эффективность существующих биотехнологических способов ликвидации нефтяного загрязнения в условиях непроточных и неаэрируемых водоемов при высокой степени нефтяного загрязнения является весьма низкой.

Разработан и запатентован в Российской Федерации новый способ очистки водной поверхности от нефти и нефтепродуктов, сущностью которого является внесение в загрязненную воду бактериальной культуры, представляющей собой консорциум микроорганизмов Bacillus brevis и Arthrobacter species ИБ ДТ-5 с общим титром, не менее 108 КОЕ/мл (Патент РФ № 2241032). Аэрация в водоеме, загрязненном нефтью или нефтепродуктами, для поддержания жизнедеятельности аэробных микроорганизмов-нефтедеструкторов осуществляется принудительным забором нефтезагрязненной воды и распределением ее методом дождевания по поверхности водного объекта.

В 2002 году биопрепарат «Ленойл» был испытан для очистки водного объекта от нефтяного загрязнения на территории Ханты-Мансийского округа в таежной зоне. Полигон был заложен на верховом болоте, расположенном на территории НГДУ «Правдинскнефть» К-29, обрабатываемая площадь 3517 м\ Мониторинг осуществлялся Научно-исследовательским институтом экологии и рационального использования природных ресурсов (г. Тюмень).

Исходное содержание нефтяных углеводородов на полигоне составило 272,42 г/кг для верхнего горизонта (0-5 см) и 57,68 г/кг для нижнего (5-20 см).

Наряду с биопрепаратом «Ленойл» в испытаниях использованы и известные биопрепараты «Дизойл» (ООО «Салют-Технолоджис-вест») и Деградойлас с МД» (ООО «Сервисэкология»). По оценке специалистов НИИ экологии и рационального использования природных ресурсов для участка, где был использован биопрепарат «Ленойл», характерным является общее повышение численности микроорганизмов на два порядка по сравнению с фоном, что указывает на интенсификацию процесса разложения нефти. При этом коэффициент биодеградации через 3 месяца после обработки биопрепаратом был равен 1,76 (для сравнения коэффициент биодеградации для биопрепарата «Дизойл» составил 1,34, для биопрепарата «Деградойлас с МД» - 0,61 и в контроле, т.е. без использования биопрепаратов - 0,56).

Полученные результаты позволяют рекомендовать препарат «Ленойл» для биологической ремедиации водных объектов от нефтяного загрязнения.

Этот препарат оказался также эффективным при очистке сточной воды, содержащей изопропанол и алкилсульфаты, полученной при производстве изопропилового спирта.

Новый способ биохимической очистки сточных вод, основанный на использовании микроорганизмов биопрепарата «Ленойл», запатентован в Российской Федерации - Патент РФ № 2263080. Разработанный способ может быть реализован в процессе локальной очистки сточных вод, образующихся при производстве изопропилового спирта.

выводы

1. Выделены, идентифицированы и запатентованы в Российской Федерации новые штаммы бактерий рода Serratia - Serratia species ИБ 3-1 и Serratia marcescens ИБ 2-2, обладающие высокой липолитической активностью.

1.1. Установлен оптимальный состав питательных сред, содержащий основные ингредиенты: соевую муку (0,5-2,5 мас.%) и дрожжевой экстракт (4,0-6,0 мас.%), который обеспечивает максимальное продуцирование липолитических ферментов каждым штаммом.

1.2. Определена величина относительной окислительной активности новых штаммов по отношению к жирам растительного и животного происхождения, а также углеводородам различного химического строения, нефти и продуктам ее переработки. Эти штаммы могут служить основой биопрепаратов для деструкции жиров и процессов ремедиации почвы, загрязненной нефтью.

2. Разработаны и запатентованы в Российской Федерации различные варианты новой технологии биоремедиации отработанной отбеливающей земли, загрязненной нефтепродуктами.

2.1. Впервые показана возможность квалифицированной утилизации отхода-избыточного активного ила биологических очистных сооружений для решения экологической проблемы - биологической рекультивации техногенного отхода процессов нефтепереработки, каким является отбеливающая земля.

2.2. Показано, что внесение в отбеливающую землю совместно с активным илом таких химических соединений, как суперфосфат или перекись водорода, значительно (на 5,2-11,7 мас.%, соответственно) увеличивает степень биодеградации углеводородов.

2.3. Разработана новая технология биоремедиации отработанной отбеливающей земли, загрязненной нефтепродуктами, заключающаяся во внесении в субстрат избыточного активного ила биологических очистных сооружений, неорганических химических соединений и интродукции биомассы микроорганизмов биопрепарата «Ленойл». При этом дополнительное внесение биопрепарата «Ленойл» существенно (на 13,0-22,0 мас.%) повышает степень биодеградации углеводородов.

2.4. Разработана и запатентована в Российской Федерации новая технология биоремедиацин отработанной отбеливающей земли на основе использования комплекса биопрепаратов - биопрепарата-нефтедеструктора «Ленойл» и биоудобрения «Азолен». Применение этой технологии позволило увеличить степень биодеструкции углеводородов за 150 суток до 78 мас.%.

2.5. Показана эффективность использования Суданской травы (Sorghum sudanense) для проведения фитомелиоративного этапа биорекультивации отработанной отбеливающей земли. Посев Суданской травы позволил за 90 суток снизить содержание остаточных углеводородов с 3,9 г/кг до 2,8 г/кг при степени деградации последних, составляющей 28 мас.%.

3. Научно обоснованы и разработаны технологии биоремедиации нефтезагрязненных почв и . грунтов, основанные на потенциале микроорганизмов, различных по своим физиологическим и биохимическим свойствам, и применении комплекса микробиологических препаратов, включающего биопрепарат-нефтедеструктор «Ленойл», а также биопрепараты на основе азотфиксирующих бактерий и продуцентов липазы и биологически активных веществ.

3.1. Изучены микробиологические процессы, протекающие в отработанной отбеливающей земле и черноземе типичном, загрязненных углеводородами нефти, при различных приемах рекультивации. Впервые показано, что совместное использование биопрепарата «Ленойл» и биоудобрения «Азолен» способствует поддержанию более высокой плотности популяции углеводородокисляющих микроорганизмов в рекультивируемых субстратах.

3.2. Разработан и запатентован в Российской Федерации новый биопрепарат-нефтедеструктор, включающий биомассу консорциума нефтеокисляющих микроорганизмов Bacillus brevis и Arthrobacter species ИБ ДТ-5 (биопрепарат «Ленойл»), биомассу аэробных азотфиксирующих микроорганизмов Azotobacter vinelandii ИБ 4 (биоудобрение «Азолен») и биомассу аэробных спорообразующих микроорганизмов Bacillus species 739 (биопрепарат «Бациспецин») в массовом соотношении, равном 1:1:0,5-И. Показана эффективность использования комплексного биопрепарата при ремедиации чернозема типичного, загрязненного сырой нефтью, углеводородсодержащего отхода шламонакопителя. Повышение степени биодеградации углеводородов при использовании комплексного

биопрепарата по сравнению с биопрепаратом «Ленойл» составило при этом величину, равную 19,7-20,5 мас.%.

4. Разработан и запатентован в Российской Федерации новый способ очистки водных поверхностей от нефтяного загрязнения, заключающийся во внесении в загрязненную воду бактериальной культуры, представляющей собой консорциум микроорганизмов Bacillus brevis и Arthrobacter species ИБ ДТ-5 с общим титром не менее 108 КОЕ/мл, и принудительной аэрации водного объекта.

5. Разработан и запатентован в Российской Федерации новый способ биохимической очистки сточных вод производства изопропилового спирта, загрязненных изопропанолом и алкилсульфатами, основанный на деструктивной активности к этим поллютантам консорциума микроорганизмов биопрепарата «Ленойл».

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Производственные испытания и дальнейшее внедрение различных вариантов технологии биологической рекультивации отработанной отбеливающей земли, загрязненной нефтепродуктами, на полигоне промышленных отходов ОАО «Орскнефтеоргсинтез» подтвердили их высокую эффективность. За период 1998-2007 гг. по разработанным технологиям рекультивировано свыше 150 тыс. тонн отработанной отбеливающей земли, что позволило снизить ее класс опасности и отнести к малоопасным веществам, обращение с которыми не требует дополнительных мер предосторожности (4-ый класс токсичности).

Использование разработанных технологий ремедиации природных объектов от последствий загрязнения нефтью при ее добыче (Краснодарский край, ОАО «Удмуртнефть») или транспортировке (НГДУ Бугурусланнефть, ОАО Оренбургнефть) также продемонстрировало высокую эффективность микробиологических методов с использованием биопрепарата «Ленойл» и биодобавок, стимулирующих процессы биодеградации углеводородов. После проведения комплекса рекультивационных мероприятий уровень загрязнения нефтью на территориях, подвергшихся загрязнению, не отличался от фоновых показателей.

По результатам исследований разработана и утверждена в установленном порядке следующая нормативно-техническая документация:

- Руководящий документ (РД). Технологические приемы, повышающие эффективность биологического разложения отходов, содержащих сырую нефть и нефтепродукты;

Проект биологической рекультивации отходов, содержащих нефтепродукты, на территории отвалов ОАО «Орскнефтеоргсинтез» с заключением государственной экологической экспертизы, санитарно-эпидемиологическом заключением и заключением санитарно-эпидемиологической экспертизы градостроительной и проектной документации;

- технические условия на сухую препаративную форму биопрепарата «Ленойл» - ТУ 9291-020-22357427-2004;

- Санитарно-эпидемиологическое заключение № 56.10.03.0427.Т.0159.10.03 от 03.10.2003 г. на проект биологической рекультивации отходов, содержащих нефтепродукты, на территории отвалов ОАО «Орскнефтеоргсинтез»;

- Заключение Государственной экологической экспертизы по проекту биологической рекультивации отходов, содержащих нефтепродукты, на территории отвалов ОАО «Орскнефтеоргсинтез»;

- Типовой проект «Рекультивация нефтезагрязненных земель на территории Северского района Краснодарского края»;

- Отчеты по работам, проведенным в соответствии с проектом «Биологическая рекультивация отходов, содержащих нефтепродукты, на территории отвалов ОАО «Орскнефтеоргсинтез» в сезоны 2005, 2006, 2007 гг.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в рецензируемых научных журналах, рекомендуемых ВАК

1. Логинов О.Н., Васильева Н.С., Силищев H.H., Бойко Т.Ф. Технологические аспекты опытно-промышленного производства биопрепарата-нефтедеструктора «Ленойл» //Башкирский химический журнал.-2003.-Т. 10, № 4.-С. 76-77.

2. Логинов О.Н., Нуртдинова Л.А., Бойко Т.Ф„ Четвериков С.П., Силищев H.H. Оценка эффективности нового биопрепарата «Ленойл» для биоремедиадии нефтезагрязненных почв //Биотехнология.-2О04.-№ 1 .-С. 7782.

3. Логинов О.Н., Васильева Н.С., Силищев H.H., Гусаков В.Н. Исследование процесса выделения биомассы микроорганизмов с использованием флокулянта //Биотехнология.-2004.-№ 2.-С. 55-57.

А. Пугачева Е.Г., Логинов О.Н., Четвериков С.П., Силищев H.H. Изучение влияния условий культивирования на нитрогеназную активность штаммов бактерий рода Azotobacter //Башкирский химический журнал.-2004.-Т. 11, № 2.-С. 51-54.

5. Логинов О.Н., Четвериков С.П., Гусаков В.Н., Нуртдинова Л.А., Силищев H.H. Окислительная активность микроорганизмов биопрепарата «Ленойл» //Башкирский химический журнал.-2004.-Т. 11, № 2.-С. 55-57.

6. Логинов О.Н., Пугачева Е.Г., Силищев H.H., Галимзянова Н.Ф., Бойко Т.Ф. Оценка влияния штаммов бактерий-антагонистов рода Azotobacter на поражение корневыми гнилями и урожайность посевов яровой мягкой пшеницы //Сельскохозяйственная биология.-2004.-№ 5.-С. 104-108.

7. Васильева Н.С., Силищев H.H., Четвериков С.П., Бойко Т.Ф., Пигильцева С.А., Логинов О.Н. Разработка сухой препаративной формы биопрепарата «Ленойл» //Башкирский химический журнал.-2005.-Т. 12, № 2.-С. 33-35.

8. Бакаева М.Д., Биккинина А.Г., Нуртдинова Л.А., Силищев H.H., Усманов М.Ф., Логинов О.Н. Опыт рекультивации загрязненной углеводородами

отработанной отбеливающей глины с применением биопрепарата «Ленойл» //Башкирский химический журнап.-2005.-Т. 12, №3.-С. 123-127.

9. Паканещикова Н.В., Силищев H.H., Логинов О.Н. Влияние компонентов питательной среды на биосинтез липазы //Башкирский химический журнал.-2006.-Т. 13, № 2.-С. 16-19.

10. Биккинина А.Г., Логинов О.Н., Силищев H.H., Бакаева М.Д., Бойко Т.Ф., Галимзянова Н.Ф. Повышение эффективности процесса биоремедиации отработанной отбеливающей земли, загрязненной углеводородами, при совместном использовании комплекса биопрепаратов «Ленойл» и «Азолен» //Биотехнология.-2006.-№ 5.-С. 57-62.

11. Паканещикова Н.В., Силищев H.H., Галимзянова Н.Ф., Логинов О.Н. Сравнительное изучение зависимости липолитической активности бактерий рода Serratia от состава питательной среды //Башкирский химический журнал.-2006.-Т. 13, № 4.-С. 31-34.

12. Бакаева М.Д., Биккинина А.Г., Силищев H.H., Ситдиков Р.Н., Логинов О.Н. Рекультивация территорий, загрязненных нефтяными углеводородами, с помощью комплекса микробиологических препаратов //Вестник Оренбургского госуниверситета.-2007.-Вып. № 75.-С. 34-36.

13. Кобызева Н.В., Коршунова Т.Ю., Силищев H.H., Логинов О.Н. Использование биопрепарата Ленойл для локальной очистки производственных сточных вод, загрязненных углеводородами и их производными //Вестник Оренбургского госуниверситета.-2007.-Вып. № 75.-С. 161-163.

14. Коршунова Т.Ю., Силищев H.H., Галимзянова Н.Ф., Бойко Т.Ф., Логинов О.Н. Влияние биоудобрения Азолен на урожайность и устойчивость картофеля к фитопатогенам //Агрохимия.-2008.-№ 9.-С. 50-54.

15. Кобызева Н.В., Дубинина О.Н., Логинов О.Н., Четвериков С.П., Бойко Т.Ф., Черняева Н.Ю., Хуснаризанова Р.Ф., Силищев H.H. Биопрепарат-нефтедеструктор «Ленойл» //Токсикологический вестник.-2008.-№ З.-С. 4344.

Монографии

1. Логинов О.Н., Силищев H.H., Бойко Т.Ф., Галимзянова Н.Ф. Биотехнологические методы очистки окружающей среды от техногенных загрязнений. Уфа: изд-во «Реактив», 2000.-99 с.

2. Логинов О.Н., Мелентьев А.И., Силищев H.H., Галимзянова Н.Ф., Бойко Т.Ф., Свешникова Е.В. Роль бактерий-антагонистов фитопатогенов в защите сельскохозяйственных растений от болезней. Уфа: изд-во «Гилем», 2001.66 с.

3. Коршунова Т.Ю., Силищев H.H., Логинов О.Н. Микробиологические процессы на очистных сооружениях. Уфа: изд-во «Реактив», 2005.-62 с. Прочие статьи в научных журналах

1. Логинов О.Н., Нуртдинова Л.А., Бойко Т.Ф., Силищев H.H., Гайсина Х.А., Яковлев В.Н. Новые микроорганизмы-биодеструкторы для рекультивации нефтезагрязнениых поверхностей //Интервал.-2004.-№ I (60).-С. 39-42.

2. Логинов О.Н., Силищев H.H. Микробиологические препараты в экологически безопасных технологиях //Вестник Академии Наук Республики Башкортостан.-2005.-Т. 10, № 1.-С. 5-11.

3. Биккинина А.Г., Логинов О.Н., Силищев H.H., Бакаева М.Д., Галимзянова Н.Ф., Бойко Т.Ф., Усманов М.Ф., Комаров С.И. Разработка технологии биорекультивации промышленных отвалов отбеливающей земли, загрязненной нефтепродуктами, с использованием комплекса биопрепаратов //Экология и промышленность России.-2007.-№ 2.-С. 2-3.

4. Биккинина А.Г., Бакаева М.Д., Логинов О.Н., Силищев H.H. Фиторемедиация отработанной отбеливающей земли, загрязненной нефтепродуктами, с помощью суданской травы //Нефтяное хозяйство.-2007,-№3.-С. 115-116.

5. Поскрякова Н.В., Силищев H.H., Галимзянова Н.Ф., Логинов О.Н. Бактерии Serratia sp. ИБ 3-1 - основа биопрепарата для локальной очистки жиросодержащих сточных вод //Экология и промышленность России.-2007.-№ 6.-С. 11-13.

6. Силшцев H.H., Логинов О.Н., Мелентьев А.И. Ремедиация территории, загрязненной нефтью, с помощью комплекса микробиологических препаратов //Труды Белорусского государственного университета. Физиологические, биохимические и молекулярные основьг функционирования биосистем. Минск.-2007.-Т. 2.-С. 220-224.

7. Поскрякова Н.В., Силищев H.H., Галимзянова Н.Ф., Логинов О.Н. Использование бактерий рода Serratia для утилизации жиров //Экология и промышленность России.-2008.-№ З.-С. 34-35.

8. Кобызева Н.В., Гатауллин А.Г., Силищев H.H., Логинов О.Н. Использование иммобилизованной микрофлоры для очистки сточных вод от нефтепродуктов //Вода и экология: проблемы и решения.-2008.-№ J .-С. 7479.

Патенты Российской Федерации

1. Патент RU 2183142 В 09 С 1/10. Способ рекультивации отбеливающих земель, загрязненных нефтепродуктами /О.Н.Логинов, В.П.Костюченко, С.И.Комаров, Н.Н.Силищев, Т.Ф.Бойко, А.К.Подцепихин. Заявл. 04.10.1999; опубл. 10.06.2002. Бюл. 16.

2. Патент RU 2224791 С 12 N 1/20. Штамм бактерий Azotobacter vinelandii для получения биопрепарата для борьбы с болезнями пшеницы, вызываемыми грибными фитопатогенами, и повышения урожая /О.Н.Логинов, Е.Г.Пугачева, Н.Н.Силищев, А.И.Мелентьев, Т.Ф.Бойко, Н.Ф.Галимзянова. Заявл. 25.06.2002; опубл. 27.02.2004. Бюл. 6.

3. Патент RU 2232806 С 12 N 1/20. Консорциум микроорганизмов Bacillus brevis и Arthrobacter species, используемый для очистки воды и почвы от нефти и нефтепродуктов /О.Н.Логинов, Н.Н.Силищев, Р.Н.Чураев, Т.Ф.Бойко, Н.Ф.Галимзянова, Е.А.Данилова, А.К.Подцепихин, И.М.Султанов, С.П.Четвериков. Заявл. 12.08.2002; опубл. 20.07.2004. Бюл. 20.

4. Патент RU 2237711 С 12 N 1/20. Способ рекультивации отбеливающей земли, загрязненной нефтепродуктами /О.Н.Логинов, В.В.Пилюгин,

В.П.Костюченко, С.И.Комаров, Н.Н.Силищев. Заявл. 30.12.2002; опубл.

10.10.2004. Бюл. 28.

5. Патент RU 2241032 С 12 N 1/20. Способ очистки водных поверхностей от нефтяного загрязнения /О.Н.Логинов, Н.Н.Силищев, Л.А.Нуртдинова, В.Н.Яковлев. Заявл. 03.12.2002; опубл. 27.11.2004. Бюл. 33.

6. Патент R.U 2245916 С 12 N 1/02. Способ выделения биомассы микроорганизмов /О.Н.Логинов, Н.С.Васильева, Н.Н.Силищев, В.Н.Гусаков. Заявл. 24.06.2003; опубл. 10.02.2005. Бюл. 4.

7. Патент RU 2245918 С 12 N 1/20. Штамм бактерий Azotobacter vinelandii для получения биопрепарата для борьбы с корневыми гнилями пшеницы и повышения количества и качества урожая /О.Н.Логинов, Е.Г.Пугачева, Н.Н.Силищев, Т.Ф.Бойко, Н.Ф.Галимзянова. Заявл. 07.07.2003; опубл.

10.02.2005. Бюл.4.

8. Патент RU 2263080 С 02 F 3/34. Способ биохимической очистки сточных вод /О.Н.Логинов, А.А.Савинков, В.Н.Гусаков, Н.Н.Силищев, В.А.Суслин,

B.И.Михайлов, С.П.Четвериков. Заявл. 05.01.2004: опубл. 27.10.2005. Бюл. 30.

9. Патент RU 2266324 С 12 N 1/20. Продуцент экзополисахарида /О.Н.Логинов, Е.Г.Пугачева, Н.Н.Силищев, Г.З.Калимуллина, М.Э.Хлебникова, Ю.М.Симаев. Заявл. 12.02.2004; опубл. 20.12.2005. Бюл. 35.

10. Патент RU 2297290 В 09 С 1/10. Способ рекультивации отбеливающей земли, загрязненной нефтепродуктами /О.Н.Логинов, А.Г.Биккинина, Н.Н.Силищев, Т.Ф.Бойко, Н.Ф.Галимзянова, Л.А.Нуртдинова. Заявл. 04.10.2005; опубл. 20.04.2007.

11. Патент RU 2303061 С 12 N 1/20. Питательная среда для культивирования бактерий рода Pseudomonas /О.Н.Логинов, Н.Н.Силищев, Т.Ю.Коршунова,

C.П.Четвериков, Е.А.Асабина. Заявл. 06.09.2005; опубл. 20.07.2007.

12. Патент RU 2308485 С 12 N 9/20. Штамм бактерий Serratia species -продуцент липазы /О.Н.Логинов, Н.В.Паканещикова, Н.Н.Силищев, Н.Ф.Галимзянова, Т.Ф.Бойко. Заявл. 13.03.2006; опубл. 20.10.2007.

13. Патент RU 2310685 С 12 N 9/20. Штамм бактерий Serratia marcescens, продуцирующий липолитические ферменты, для получения препарата для очистки сточных вод от жиров /О.Н.Логинов, Н.В.Паканещикова,

H.Н.Силищев, Н.Ф.Галимзянова, Т.Ф.Бойко. Заявл. 13.03.2006; опубл. 20.11.2007.

14. Патент RU 2323970 С 12 N 1/26. Биопрепарат-иефтедеструктор, используемый для очистки почв и грунтов от нефти и нефтепродуктов /О.Н.Логинов, А.И.Мелентьев, Н.Н.Силищев, В.А.Докичев, Р.И.Алимбеков, А.Г.Мустафин, Чжан Вейму. Заявл. 09.01.2007; опубл. 10.05.2008.

Тезисы докладов и статьи в материалах конференций

I. Логинов Q.H., Фатихова Р.Г., Галимзянова Н.Ф., Бойко Т.Ф., Силищев H.H. Микрофлора сточных вод при их биологической очистке//Межд. научн-практ. конф. «Хозяйственно-питьевая и сточные воды: проблемы очистки и использования (март 2000 г., г.Пенза), сб. материалов, Пенза, 2000.-С. 120122.

2. Логинов О.Н., Бойко Т.Ф., Подцепихин А.К., Костюченко В.П., Комаров С.И., Силищев H.H. Технология биологической очистки отвалов отработанной отбеливающей земли //Всероссийская конф. «Почва, жизнь, благосостояние (29-30.03.2000 г., г.Пенза), тез. докл., Пенза, 2000.-С. 344346.

3. Логинов О.Н., Лакеев С.Н., Силищев H.H., Галимзянова Н.Ф., Бойко Т.Ф., Артемова С.А., Дмитриев Ю.К., Ахметзянова Р.Ш., Скачков A.C. Изучение возможности биологической рекультивации шламонакопителя Стерлитамакского БОС ЗАО «Каустик» //II Всероссийская научн-практ. конф. «0тходы-2000» (ноябрь 2000 г., г.Уфа), тез. докл., Уфа, 2000.-Т. З.-С. 108-110.

4. Логинов О.Н., Свешникова Е.В., Пугачева Е.Г., Исаев Р.Ф., Силищев H.H. Бактеризация картофеля против ризоктониоза //Материалы XV Межд. научн-техн. конф. «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной

химии (7-10.10.2002 г., г.Уфа). Гос. изд-во научн-техн. лит-ры «Реактив», Уфа.-2002.-Т. 1.-С. 106.

5. Логинов О.Н., Пугачева Е.Г., Силищев H.H. Использование бактерий рода Azotobacter с целью защиты пшеницы от корневых гнилей и для повышения урожая //Материалы И Российской научн-практ. конф. «Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными природными ресурсами и создания функциональных продуктов» (2-3.06.2003 г., Москва). М., РАЕН-МААНОИ.-2003 .-С. 96.

6. Пугачева Е.Г., Логинов О.Н., Силищев H.H. Новое микробиологическое удобрение Азолен //Материалы Всероссийской научн.-практ. конф. «Роль средств химизации в повышении продуктивности агроэкосистем» (46.06.2003 г., г.Уфа).-Уфа, БГАУ.-2003.-С. 295-297.

7. Логинов О.Н., Свешникова Е.В., Четвериков С.П., Пугачева Е.Г., Васильева Н.С., Силищев H.H. Новые биопрепараты для сельского хозяйства и восстановления окружающей среды //Тез. докл. семинара-презентации инновационных научно-технических проектов «Биотехнология-2003» (2425.11.2003 г., г.Пущино, ИБФМ). Пущино.-2003.-С. 74-75.

8. Бойко Т.Ф., Галимзянова Н.Ф., Нуртдинова Л.А., Силищев H.H., Логинов О.Н. Опыт промышленного использования биопрепарата «Ленойл» для очистки верхового болота от загрязнения //Тезисы докладов научн-практ. конф. «Теоретические и практические вопросы мониторинга, предупреждения, ликвидации и рекультивации последствий нефтяного загрязнения» (18-20.11.2003 г., г.Ханты-Мансийск). Ханты-Мансийск.-2003.-С. 23.

9. Пугачева Е.Г., Четвериков С.П., Логинов О.Н., Силищев H.H. Исследование нитрогеназной активности бактерий Azotobacter vinelancüi //Материалы II Всероссийской научной Internet-конференции «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и механики многофазных систем» (15-30.12.2003 г., г.Уфа). Уфа, Гос. изд-во научн-техн. лит-ры «Реактив».-2003.-С. 73.

10. Логинов О.Н., Васильева Н.С., Гусаков В.Н., Силищев H.H. Флокулянты в процессе концентрирования биомассы микроорганизмов //Там же, С. 9.

11. Логинов О.Н., Свешникова Е.В., Пугачева Е.Г., Васильева Н.С., Силищев H.H. Биопрепараты комплексного действия «Елена» и «Азолен» на основе микроорганизмов - антагонистов фитопатогенных грибов //Материалы Международной научн-практ. конф. «Биологическая защита растений -основа стабилизации агроэкосистем» (29.09-1.10.2004 г., г.Краснодар). Краснодар.-2004,-Вып. З.-С. 163-165.

12. Нуртдинова Л.А., Четвериков С.П., Силищев H.H., Логинов О.Н. Окисление растительных и животных жиров микроорганизмами биопрепарата «Ленойл» //Материалы XVII Международной научн-техн. конф. «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (12-14.11.2004 г., г.Уфа). Уфа, Гос. изд-во научн-техн. лит-ры «Реактив»,-2004.-С. 60-6).

13. Васильева Н.С., Пугачева Е.Г., Силищев H.H., Логинов О.Н. Разработка твердой препаративной формы биоудобрения «Азолен» //Там же, С. 64-65.

14. Паканещикова Н.В., Логинов О.Н., Силищев H.H. Исследование липолитической активности на твердых жирах //Материалы III Всероссийской научной Internet-конференции «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и механики многофазных систем» (15-31.12.2004 г., г.Уфа). Уфа, Гос. изд-во научн-техн. лит-ры «Реактив», 2005 .-С. 4-5.

15. Биккинина А.Г., Логинов О.Н., Силищев H.H. Рекультивация почв, загрязненных нефтепродуктами, с использованием комплекса биопрепаратов //Материалы Международной научн-практ. конф. «Нефтепереработка и нефтехимия - 2005» (25.05.2005 г., г.Уфа). Уфа.-2005.-С. 337-338.

16. Дубинина О.Н., Ткачева С.Г., Черняева Н.Ю., Хуснаризанова Р.Ф., Силищев H.H., Логинов О.Н. Токсиколого-гигиеническая характеристика нового биодеструктора нефтяных загрязнений почв - препарата «Ленойл»

//Тез. докл. научн. конф. «Новые технологии, инновации, изобретения» (2527.07.2005 г., г.Иркутск). Иркутск.-2005,-С. 56-57.

17. Паканещикова Н.В., Логинов О.Н., Силищев H.H. Скрининг новых микроорганизмов, обладающих липолитической активностью //Материалы Всероссийской Молодежной школы-конференции «Актуальные аспекты современной микробиологии» (1-3.11.2005 г., Москва). М.: МАКС Пресс,

2005.-С. 100-101.

18. Логинов О.Н., Силищев H.H. Микробиологические препараты в экологически безопасных технологиях //8-й Международный семинар-презентация инновационных научно-технических проектов «Биотехнология-2005» (18-19.11.2005 г., г.Пущино). Пущино: ЗАО «А-Принт», 2005.-С. 82-83.

19. Биккинина А.Г., Логинов О.Н., Силищев H.H. Использование биопрепарата-нефтедеструктора «Ленойл» и биоудобрения «Азолен» при рекультивации отработанной отбеливающей земли //Тез. докл. XIII Международной конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2006» (12-15.04.2006 г., Москва). М., МГУ, Секция биологии.-

2006.-С. 25-26.

20. Комаров С.И., Бакаева М.Д., Силищев H.H., Логинов О.Н. Новый способ биологической рекультивации нефтезагрязненных грунтов //Материалы XIX Международной научн-техн. конф. «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (2-4.10.2006 г., г.Уфа). Уфа, Гос. изд-во научн-техн. лит-ры «Реактив», 2006.-С. 186-187.

21. Паканещикова Н.В., Силищев H.H., Логинов О.Н. Утилизация кулинарного жира бактериями рода Serratia//Там же, С. 189-190.

22. Биккинина А.Г., Логинов О.Н., Силищев H.H. Использование суданской травы (Sorguin sudanence) для фиторемедиации отработанной отбеливающей земли, загрязненной нефтепродуктами //Там же, С. 193-194.

23. Бойко Т.Ф., Комаров С.И., Силищев H.H., Коршунова Т.Ю., Логинов О.Н. Возможность использования микроорганизмов активного ила для утилизации углеводородов отработанной отбеливающей земли //Материалы III

Международной научн-техн. конф. «Наука, образование, производство в решении экологических проблем. Экология-2006» (2006 г., г.Уфа). Уфа, УГАТУ.-2006.-С. 102-104.

24. Логинов О.Н., Биккинина А.Г., Силищев Н.Н, Назаров A.M. Новые биопрепараты для рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами //Материалы IV Съезда общества биотехнологов России им. Ю.А.Овчинникова (6-7.12.2006 г., г.Пущино). М.: МАКС Пресс, 2006.-С. 140-141.

25. Биккинина А.Г., Ситдиков Р.Н., Логинов О.Н., Силищев H.H. Рекультивация нефтезагрязненной почвы с помощью комплекса микробиологических препаратов //Материалы Международной научн.-практ.

конф. «Нефтегазопереработка и нефтехимия - 2007» (22.05.2007 г., г.Уфа). Уфа, 2007.-С. 323-324.

26. Кобызева Н.В., Гатауллин А.Г., Силищев H.H., Логинов О.Н. Иммобилизация биопрепарата «Ленойл» на различных носителях //Тез. докл. Международной научн.-техн. конф. «Китайско-Российское научно-техническое сотрудничество. Наука-образование-инновации» (15-23.06.2008 г., г.Харбин). КНР. Харбин-Санья, 2008.-С, 46.

27. Чжан Вэйму, Четвериков С.П., Силищев H.H., Логинов О.Н. Биопрепарат «Ленойл» в процессах ремедиации природных объектов от нефтяного загрязнения //Там же, С. 21.

Отпечатано с готового оригинал-макета в ООО «Типограф-У» 450098, г.Уфа, ул.Комсомольская, 2 Заказ №8, т. 100,2008, Формат 60x90 1/16. Уч. п.л. 6, усл. печ. л. 5,58 >-мага офсетная. Отпечатано методом ризографии

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Силищев, Николай Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Микробиологические процессы в нефтезагрязненных почвах и их способность к самоочищению

1.1.1. Изменение свойств почв в условиях нефтяного загрязнения

1.1.2. Микроорганизмы - деструкторы нефти и нефтепродуктов

1.1.3. Условия среды, влияющие на микробную деградацию 25 углеводородов в почве

1.2. Биотехнологические методы очистки окружающей среды 30 от нефтяного загрязнения

1.2.1. Методы биоремедиации нефтезагрязненных почв

1.2.2. Бактериальные препараты для интродукции микроорганизмов 37 при ликвидации нефтяных загрязнений

1.2.3. Сухие препаративные формы биопрепаратов-нефтедеструкторов

1.3. Биотехнологические методы очистки сточных вод от жиров 51 II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объекты исследований

2.2. Скрининг микроорганизмов-нефтедеструкторов

2.3. Скрининг штаммов азотобактера

2.4. Скрининг липолитически активных микроорганизмов

2.5. Фенотипические характеристики выделенных культур

2.6. Определение стабильности видового состава консорциума 61 микроорганизмов-нефтедеструкторов

2.7. Окислительная активность микроорганизмов — 61 деструкторов нефти и нефтепродуктов

2.8. Процесс концентрирования биомассы микроорганизмов- 62 нефтедеструкторов в лабораторных условиях

2.9. Способы хранения в лабораторных условиях штаммов консорциума микроорганизмов-нефтедеструкторов и бактерий p. Azotobacter

2.10. Влияние процесса сушки биопрепарата «Ленойл» на его 64 функциональную характеристику

2.11. Определение нитрогеназной активности штаммов азотобактера

2.12. Определение у штаммов азотобактера способности к синтезу 65 фитогормональных веществ

2.13. Процесс биоремедиации отработанной отбеливающей 65 земли в лабораторных и полевых условиях

2.14. Процесс фитомелиорации отработанной отбеливающей земли

2.15. Процесс биологической рекультивации чернозема типичного, 70 загрязненного сырой нефтью, в лабораторных и полевых условиях

2.16. Утилизация углеводородсодержащего отхода с помощью 72 комплекса биопрепаратов

2.17. Процесс биоремедиации почвогрунта, загрязненного 74 дизельным топливом

2.18. Определение фитотоксичности почв и грунтов, загрязненных 76 нефтью и нефтепродуктами

2.19. Микробиологический анализ образцов ризосферы растений

2.20. Определение липолитической активности

2.21. Условия культивирования, влияющие на биосинтез липаз 78 исследуемыми микроорганизмами

2.22. Процесс биодеструкции растительных и животных жиров

2.23. Статистическая обработка результатов

III. ХАРАКТЕРИСТИКА НОВОГО БИОПРЕПАРАТА

НЕФТЕДЕСТРУКТОРА «ЛЕНОЙЛ»

3.1. Характеристика нового консорциума микроорганизмов- 80 нефтедеструкторов

3.2. Изучение процесса концентрирования биомассы микроорганизмов биопрепарата «Ленойл»

3.3. Исследование процесса иммобилизации бактерий, являющихся 87 основой биопрепарата «Ленойл», на твердом носителе. Разработка сухой препаративной формы биопрепарата «Ленойл»

3.4. Разработка способа биохимической очистки сточных вод ■ 95 с использованием биопрепарата «Ленойл»

IV. ХАРАКТЕРИСТИКА НОВОГО БИОУДОБРЕНИЯ «АЗОЛЕН»

4.1. Нитрогеназная активность штаммов азотобактера

4.2. Фитогормональная активность штаммов азотобактера

V. РАЗРАБОТКА И ХАРАКТЕРИСТИКА БИОПРЕПАРАТОВ НА 106 ОСНОВЕ ЛИПОЛИТИЧЕСКИХ МИКРООРГАНИЗМОВ

5.1. Выделение и фенотипическая характеристика новых штаммов — 106 продуцентов липазы

5.2. Изучение липолитической активности новых штаммов бактерий 112 рода Serratia

5.3. Оптимизация состава питательной среды для увеличения 115 липолитической активности выделенных штаммов

5.4. Исследование спектра окислительной активности новых 121 штаммов бактерий рода Serratia

5.5. Изучение эффективности процесса очистки модельных растворов 126 жиросодержащих сточных вод бактериями рода Serratia

VI. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ БИОРЕМЕДИАЦИИ ПОЧВ И 134 ГРУНТОВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ

6.1. Разработка способов биологической рекультивации отработанной 135 отбеливающей земли, загрязненной нефтепродуктами

6.2. Фиторемедиация отработанной отбеливающей земли, 156 загрязненной нефтепродуктами

6.3. Изучение рекультивации промышленных отвалов отработанной 160 отбеливающей земли при совместном использовании биопрепаратов «Ленойл» и «Азолен» в полевых условиях

6.4. Биоремедиация чернозема типичного, загрязненного сырой нефтью, с помощью комплекса микробиологических препаратов

6.5. Биоремедиация углеводородсодержащего отхода с помощью комплекса биопрепаратов

6.6. Исследование эффективности использования комплекса микробиологических препаратов для ремедиации почвогрунтов, загрязненных светлыми нефтепродуктами

VII. РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ БИОРЕМЕДИАЦИИ

НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЯХ VIII. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ БИОПРЕПАРАТА «ЛЕНОЙЛ» 221 ДЛЯ БИОРЕМЕДИАЦИИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ОТ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Микробиологические технологии в процессах ремедиации природных и техногенных объектов"

Одним из крупнотоннажных техногенных отходов нефтепереработки является отработанная отбеливающая земля, содержащая в своем составе полициклические ароматические и смолистые соединения. Так, например, в 1998 году только на полигоне промышленных отходов ОАО «Орскнефтеоргсинтез» было накоплено свыше 150 тыс. тонн нефтезагрязненного грунта. Технологии биоремедиации нефтезагрязненных грунтов техногенного происхождения хотя и существуют, но их эффективность сравнительно невысока.

Другой серьезной проблемой является очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности и канализационных систем от жиров. Одним из перспективных способов решения этой проблемы является биоферментная технология их разложения на локальных очистных сооружениях конкретного предприятия (Молоканов с соавт., 2005). Биоферментные технологии по разложению и утилизации жиров основаны на использовании микробных липаз и микроорганизмов, способных к их продуцированию. Однако, на рынке Российской Федерации представлены лишь несколько препаратов зарубежного происхождения.

В настоящее время разработаны и производятся различные биопрепараты, предназначенные для ремедиации природных и техногенных объектов от последствий загрязнения нефтью и нефтепродуктами. В Институте биологии Уфимского научного центра РАН разработан новый высокоэффективный биопрепарат «Ленойл», созданный на основе консорциума нефтеокисляющих микроорганизмов Bacillus brevis и Arthrobacter species (Логинов с соавт., 2003).

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлась разработка микробиологических технологий для ремедиации природных и техногенных объектов. В соответствии с целью были поставлены основные задачи:

2. Разработать биотехнологии очистки отработанной отбеливающей земли и чернозема типичного, загрязненного сырой нефтью, основанные на применении комплекса микробиологических препаратов, включающего биопрепарат-нефтедеструктор «Ленойл», а также биопрепараты на основе азотфиксирущих микроорганизмов и продуцентов липазы и биологически активных веществ.

4. Выделить из природных и техногенных мест обитания новые штаммы липолитически активных микроорганизмов.

Впервые разработана биотехнология очистки отработанной отбеливающей земли и нефтезагрязненного чернозема типичного, основанная на применении комплекса микробиологических препаратов «Ленойл», «Азолен», «Бациспецин».

Выделены и идентифицированы новые штаммы бактерий рода Serratia, проявляющие высокую липолитическую активность: Serratia species ИБ 3-1 и Serratia marcescens ИБ 2-2. Определен спектр окислительной активности этих бактерий по отношению к жирам растительного ' и животного происхождения, углеводородам различных классов, нефти и продуктам ее переработки.

2245918, 2297290, 2323970). Доказана высокая эффективность использования различных вариантов технологии биологической рекультивации отработанной отбеливающей земли. За период 1998-2007 гг. в ОАО «Орскнефтеоргсинтез» по разработанной технологии рекультивировано свыше 150 тыс. тонн этого техногенного отхода нефтепереработки.

Выделены, идентифицированы и запатентованы в Российской Федерации новые штаммы бактерий рода Serratia, которые могут быть использованы в качестве продуцентов липолитических ферментов (Патенты РФ № 2308485, 2310685). Показана возможность использования штаммов Serratia species ИБ 3-1 и Serratia marcescens ИБ 2-2 для разработки биопрепарата для очистки жиросодержащих сточных вод и комплексного препарата для ремедиации нефтезагрязненных объектов.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- разработка технологий биологической ремедиации природных и техногенных объектов, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, основанных на биохимическом потенциале микроорганизмов; новые штаммы бактерий рода Serratia, обладающие высокой липолитической активностьью, в качестве основы биопрепарата для деструкции жиров и комплексного препарата для ремедиации нефтезагрязненных объектов.

Апробация результатов. Основные результаты исследований были представлены на Международной научно-практической конференции «Хозяйственно-питьевая и сточные воды: проблемы очистки и использования» (Пенза, 2000), Всероссийской конференции «Почва, жизнь, благосостояние» (Пенза, 2000), II Всероссийской научно-практической конференции «0тходы-2000» (Уфа, 2000), XV Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (Уфа, 2002), Всероссийской научно-практической конференции «Роль средств химизации в повышении продуктивности агроэкосистем» (Уфа, 2003), II Российской научно-практической конференции «Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными природными ресурсами и создания функциональных продуктов» (Москва, 2003), Семинаре-презентации инновационных научно-технических проектов «Биотехнология-2003» (Пущино, 2003), научно-практической конференции «Теоретические и практические вопросы мониторинга, предупреждения, ликвидации и рекультивации последствий нефтяного загрязнения» (Ханты-Мансийск, 2003), II Всероссийской научной Internet-конференции «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и механики многофазных систем» (Уфа, 2003), Международной научно-практической конференции «Биологическая защита растений — основа стабилизации агроэкосистем» (Краснодар, 2004), XVII Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (Уфа, 2004), III Всероссийской научной Internet-конференции «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и механики многофазных систем» (Уфа, 2004), Международной научно-практической конференции

Нефтепереработка и нефтехимия - 2005» (Уфа, 2005), научной конференции «Новые технологии, инновации, изобретения» (Иркутск, 2005), Всероссийской Молодежной школе-конференции «Актуальные аспекты современной микробиологии» (Москва, 2005), VIII Международном семинаре-презентации инновационных научно-технических проектов «Биотехнология-2005» (Пущино, 2005), XIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2006» (Москва, 2006), XIX Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (Уфа, 2006), III Международной научцо-технической конференции «Наука, образование, производство в решении экологических проблем» (Уфа, 2006), IV Съезде общества биотехнологов России им. Ю.А.Овчинникова (Пущино, 2006), Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия - 2007» (Уфа, 2007), III Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы экологии Южного Урала» (Оренбург, 2007), Международной научно-технической конференции «Китайско-Российское научно-техническое сотрудничество. Наука-образование-инновации» (Харбин, 2008).

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Биотехнология", Силищев, Николай Николаевич

выводы

2.1. Впервые показана возможность квалифицированной утилизации отхода -избыточного активного ила биологических очистных сооружений для решения экологической проблемы — биологической рекультивации техногенного отхода процессов нефтепереработки, каким является отбеливающая земля.

2.2. Показано, что внесение в отбеливающую землю совместно с активным илом таких химических соединений, как суперфосфат' или перекись водорода, значительно (на 5,2-11,7 мас.%, соответственно) увеличивает степень биодеградации углеводородов.

2.4. Разработана и запатентована в Российской Федерации новая технология биоремедиации отработанной отбеливающей земли на основе использования комплекса биопрепаратов — биопрепарата-нефтедеструктора «Ленойл» и биоудобрения «Азолен». Применение этой технологии позволило увеличить степень биодеструкции углеводородов за 150 суток до 78 мас.%.

3. Научно обоснованы и разработаны технологии биоремедиации нефтезагрязненных почв и грунтов, основанные на потенциале микроорганизмов, различных по своим физиологическим и биохимическим свойствам, и применении комплекса микробиологических препаратов, включающего биопрепарат-нефтедеструктор «Ленойл», а также биопрепараты на основе азотфиксирующих бактерий и продуцентов липазы и биологически активных веществ.

Ленойл»), биомассу аэробных азотфиксирующих микроорганизмов Azotobacter vinelandii ИБ 4 (биоудобрение «Азолен») и биомассу аэробных спорообразующих микроорганизмов Bacillus species 739 (биопрепарат «Бациспецин») в массовом соотношении, равном 1:1:0,5+1. Показана эффективность использования комплексного биопрепарата при ремедиации чернозема типичного, загрязненного сырой нефтью, углеводородсодержащего отхода шламонакопителя. Повышение степени биодеградации углеводородов при использовании комплексного биопрепарата по сравнению с биопрепаратом «Ленойл» составило при этом величину, равную 19,7-20,5 мас.%.

ДТ-5 с общим титром не менее 10 КОЕ/мл, и принудительной аэрации водного объекта.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Производственные испытания и дальнейшее внедрение различных вариантов технологии биологической рекультивации отработанной отбеливающей земли, загрязненной нефтепродуктами, на полигоне промышленных отходов ОАО «Орскнефтеоргсинтез» подтвердили их высокую эффективность. За период 1998-2007 гг. по разработанным технологиям" рекультивировано свыше 150 тыс. тонн отработанной отбеливающей земли, что позволило снизить ее класс опасности и отнести к малоопасным веществам, обращение с которыми не требует дополнительных мер предосторожности (4-ый класс токсичности).

По результатам исследований разработана и утверждена в установленном порядке следующая нормативно-техническая документация: - Руководящий документ (РД). Технологические приемы, повышающие эффективность биологического разложения отходов, содержащих сырую нефть и нефтепродукты;

Проект биологической рекультивации отходов, содержащих нефтепродукты, на территории отвалов ОАО «Орскнефтеоргсинтез» с заключением государственной экологической экспертизы, санитарно-эпидемиологическом ' заключением и заключением санитарноэпидемиологической экспертизы градостроительной и проектной документации;

- технические условия на сухую препаративную форму биопрепарата «Ленойл» - ТУ 9291-020-22357427-2004;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Одной из основных причин загрязнения окружающей среды в районах с развитой нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностью являются аварийные разливы нефти при ее добыче и транспортировке, а также образование больших объемов твердых и жидких загрязненных углеводородами отходов при производстве нефтепродуктов. Загрязнение нефтью вызывает серьезные, а иногда и катастрофические нарушения в функционировании естественных экосистем и агроценозов. Попадание нефти в почву приводит к ухудшению всего комплекса ее свойств: изменяются агрофизические, агрохимические и биологические показатели. Самоочищение нефтезагрязненных почв происходит крайне медленно и, как правило, не в полной мере, особенно при начальном уровне загрязнения, превышающим 10%. Биотехнологические способы очистки почв и грунтов от углеводородов позволяют существенно, в разы, сократить время восстановления загрязненных экосистем.

Развитие биотехнологических методов в ремедиации природных и техногенных объектов связано с разработкой новых технологий использования биохимического потенциала микроорганизмов, как населяющих этот объект, так и специально в него интродуцируемых.

Эффективность технологий для ремедиации техногенно нарушенных природных объектов и, в частности, для восстановления нефтезагрязненных почв и грунтов в значительной степени зависит от обоснованности выбора микроорганизмов-нефтедеструкторов и микроорганизмов, стимулирующих развитие всего биоценоза в загрязненном субстрате, ответственного за процессы биодеструкции нефти и нефтепродуктов. Использование для интродукции в нефтезагрязненный объект консорциумов микроорганизмов — деструкторов нефти и нефтепродуктов, являющихся естественными природными симбиотическими ассоциациями различных штаммов микроорганизмов, позволяет эффективно осуществлять биологическую рекультивацию. даже такого сложного техногенного отхода нефтепереработки, каким является отбеливающая земля, содержащая в своем составе и смолистые вещества, и полициклические ароматические углеводороды. Применение для восстановления окружающей среды комплекса биопрепаратов «Ленойл» и «Азолен», а также и других биопрепаратов, основу которых составляют природный консорциум микроорганизмов-нефтедеструкторов и азотфиксирующие почвенные бактерии, позволит эффективно снижать токсическое действие отходов нефтепереработки и нефтедобычи.

Разработка новых отечественных биопрепаратов для деструкции жиров растительного и животного происхождения, обладающих высокой липолитической активностью, и дальнейшее использование их на установках локальной очистки позволит существенно улучшить экологическую ситуацию на предприятиях пищевой промышленности и жилищно-коммунального хозяйства.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Силищев, Николай Николаевич, Уфа

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

2. Аниськина М.В., Тарбаева В.М., Маркарова М.Ю. Биоиндикация как метод оценки генотоксичности нефтяных загрязнений почв //Современные проблемы биоиндикации и биомониторинга: Тез. докл. XI межд. симп. по биоиндикаторам. Сыктывкар.-2001 .-С.8.

3. Аренде И.М., Дорохов В.В., Турочкина Т.М., Борисова Т.Г. Питательные среды для биосинтеза липазы Aspergillus awamori //Прикладная биохимия и микробиология.-1975.-Т. 11, № 5.-С. 691-696.

4. Башкатова Н.А., Северина Л.О. Влияние условий культивирования на биосинтез липазы у Serratia marcescens //Микробиология.-1979.-Т. 48, № 5.-С. 826-831.

5. Башкатова Н.А., Северина JI.O. Выделение и характеристика внутриклеточной липазы Serratia marcescens 345 //Прикладная биохимия и микробиология.-1980.-Т. 16, № З.-С. 315-325.

6. Бирюков В.В., Кантере В.М. Оптимизация периодических процессов микробиологического синтеза.-М.: Наука, 1985.-292 с.

7. Борзенков И.А., Ибатуллин P.P., Милехина Е.И., Сидоров Д.Г., Храмов И.Т., Беляев С.С. Использование микроорганизмов при ликвидации нефтяных загрязнений почв //Конф. «Интродукция м-ов в окруж. среду», 17-19 мая, 1994 г.: Тез. докл.-М., 1994.-С. 14-15.

8. Бочарникова Е.А. Влияние нефтяного загрязнения на свойства серо-бурых почв Апшерона и серых лесных почв Башкирии: Автореф. дис. канд. биол. наук.-М., 1990.-16 с.

9. Вельков В.В. Биоремедиация: принципы, проблемы, подходы //Биотехнология.-1995.-№ 3-4.-С. 20-27.

10. Вельков В.В. Стандартизация формата описаний промышленных технологий биоремедиации //Биотехнология.-2001.-№ 2.-С. 70-76.

11. Войкова И.В., Конев Ю.Е. Микробиологическая очистка воды и почвы от нефти и нефтепродуктов //Конф. «Интродукция м-ов в окруж. среду», 17-19 мая, 1994 г.: Тез. докл.-М., 1994.-С. 12-13.

12. Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем /Отв. ред. М.А.Глазовская.-М.: Наука, 1988.-264 с.

13. Гарейшина А.З., Кузнецова Т.А., Остробокова С.И. Влияние закачки аэрированных растворов минеральных солей на микрофлору воды призабойных зон нагнетательных скважин нефтеместорождений //Микробиология.-1991.-Т. 60, № 4.-С. 741-745.

14. Гилязов М.Ю. Изменение некоторых агрохимических свойств выщелоченного'чернозема при загрязнении его нефтью //Агрохимия.-1980.-№ 12.-С. 72-75.

15. Гилязов М.Ю. Нефтезагрязненные почвы Республики Татарстан //Агрохимический вестник.-2001.-№ 6.-С.21-24.

16. Глазунова Л.М., Гончаров Ю.И., Минина B.C. Липазы микроорганизмов.-М.: ОНТИТЭИмикробиопром, 1984.-36 с.

17. Головченко А.В., Полянская Л.М. Влияние нефти на численность, биомассу и жизнеспособность грибов в верховых торфяниках //Микробиология.-2001.-№ 1.-С.111-117.

18. Голодяев Г.П., Никитина З.И. Состояние интродуцированных популяций нефтеокисляющих микроорганизмов в экосистемах береговой зоны Дальнего Востока//Конф. «Интродукция м-ов в окруж. среду», 17-19 мая, 1994 г.: Тез. докл.-М., 1994.-С.29.

19. Голодяев Г.П., Никитина З.И. Санация нефтезагрязненных почв юга Дальнего Востока //Тез', докл. II Съезда Об-ва почвоведов, Санкт-Петербург, 27-30 июля, 1996 г. Кн. l.-M., 1996.-С. 246-247.

20. Голубовская Э.К. Биологические основы очистки воды.- М.: Высшая школа, 1978.-268 с.

21. Гриценко А.И., Акопова Г.С., Максимов В.М. Экология. Нефть и газ. М.: Наука, 1997.-597 с.

22. Грищенков В.Г., Гаязов P.P., Токарев В.Г., Кочетков В.В., Филонов А.Е., Воронин A.M. Бактериальные штаммы-деструкторы топочного мазута: характер деградации в лабораторных условиях //Прикладная биохимия и микробиология.-1997.-Т. 33, № 4.-С. 423-427.

23. Гродзинский A.M. Аллелопатия растений и почвоутомление.-Киев: Наукова думка, 1991.-429 с.

24. Груздякова Р.А. Спектрофотометрическое определение нефтепродуктов в пробах почвы //Гигиена и санитария.-1993.-№ З.-С. 73-74.

25. Губайдуллина Т.С. Дыхательный газообмен почвы, загрязненной нефтью //Казан. Фил. АН СССР.-Казань, 1983.-16 с.

26. Гузев B.C., Бондаренко Н.Г., Вызов Б.А. Структура инициированного микробного сообщества как интегральный метод оценки микробиологического состояния почв //Микробиология,- 1980.-Т.49.-№ 1.-С.134-140.

27. Гуревич Ю.Л. Устойчивость и регуляция размножения в микробных популяциях. Новосибирск: Наука, 1984.-С. 28-29.

28. Гусев М.В., Коронелли Т.В., Максимов В.Н. Изучение микробиологического окисления дизельного топлива методом полного факторного эксперимента //Микробиология.- 1980.-Т. 49, № 1.-С. 25-30.

29. Драчук С.В., Кошкароэа Н.В., Фирсов Н.Н. Микрофлора почв, загрязненных нефтепродуктами //Экология.-2002.-№ 2.-С.148-150.

30. Дужак А.Б., Панфилова З.И., Васюнина Е.А. Выделение и свойства препаратов внеклеточных липаз природного (В-10) и мутантного (М-1) штаммов Serratia marcescens //Прикладная биохимия и микробиология.-2000.-Т. 36, № 4.-С. 402-411.

31. Дядечко В.Н., Толстокорова Л.Е., Гашев С.Н. О биологической рекультивации нефтезагрязненных песочных почв Среднего Приобья //Почвоведение.-1990.-№ 9.-С. 148-151.

32. Егоров Н.С., Олескин, А.В., Самуилов В.Д. Биотехнология. Проблемы и перспективы. М., 1987.-459 с.

33. Еловикова Е.А. Иммунофлуоресцентный анализ в экологических исследованиях бактерий рода Rhodococcus /ЯУ Молод, науч. конф. Ин-та биол. «Актуальные проблемы биологии», Сыктывкар, 11-12 апр., 1996: Прогр. и тез.-Сыктывкар, 1996.-С. 44.

34. Биотехнология: состояние и перспективы развития» (10-14 ноября 2003 г., Москва). М.-2003.-Ч. 2.-С. 27.

35. Звягинцев Д.Г. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями. М.: МГУ, 1973.-212 с.

36. Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии.-М.: МГУ.-1980.-233 с.

37. Звягинцев Д.Г. Микроорганизмы и охрана почв.-М.: МГУ, 1989.-206 с. Звягинцев Д.Г., Гузев B.C., Левин С.В., Селецкий Г.И., Оборин А.А. Диагностические признаки различных уровней загрязнения почвы нефтью //Почвоведение.-1989.-№ 1.-С.72-78.

38. Каталог культур микроорганизмов.-Пущино-Москва, 1992.-363 с. Квасников Е.И., Колюшникова Т.М. Микроорганизмы деструкторы нефти в водных бассейнах.-Киев: Наукова думка, 1981.-165 с.

39. Киреева Н.А. Микробиологические процессы в нефтезагрязненных почвах. -Уфа: БашГУ, 1994.-172 с.

40. Киреева Н.А. Микробиологическая оценка почвы, загрязненной нефтяными углеводородами //Башкирский химический журнал.-1995.-Т. 2, № 3-4.-С. 6568.

41. Киреева Н.А. Консортивные связи микроорганизмов и высших растений в нефтезагрязненной почве //Экол. и охрана окруж. среды: Тез. докл. II Межд. научн-практ. конф., 12-15 сент. 1995 г., Ч. 3.-Пермь, 1995.-С. 16-17.

42. Киреева Н.А., Галимзянова Н.Ф. Влияние загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами на численность и видовой состав микромицетов //Почвоведение.-1995.-№ 2.-С. 211-216.

43. Киреева Н.А. Деструкция нефти в почве культурами углеводородокисляющих микроорганизмов //Биотехнология.-1996.-№ 1.-С. 51-54.

44. Киреева Н.А., Водопьянов В .В., Мифтахова A.M. Биологическая активность нефтезагрязненных почв.-Уфа: Гилем, 2001.-376 с.

45. Киреева Н.А., Ямалетдинова Г.Ф., Новоселова Е.И., Хазиев Ф.Х. Ферменты серного обмена в нефтезагрязненных почвах //Почвоведение.-2002.-№4. С.474-480.

46. Киселева Н.И., Марченко А.И., Воробьев А.В., Жариков Г.А. Изучение влияния фенантрена на рост растений //Экобиотехнология: борьба с нефтяным загрязнением окружающей среды: Тез. докл. конф. Пущино: ИФБМ РАН, 2001.-С.82-83.

47. Коронелли Т.В. Экофизиологические основы и практический опыт интродукции углеводородокисляющих бактерий в природные экосистемы //Конф. «Интродукция м-ов в окружающую среду». 17-19 мая 1994 г.: Тез. докл.-М., 1994.-С. 53.

48. Коршунова Т.Ю., Силищев Н.Н., Логинов О.Н., Монаков Ю.Б. Влияние биоудобрения Азолен на урожайность яровой пшеницы и ее устойчивость к фитопатогенам ' //Вестник Башкирского государственного университета.-2007.-Т. 12, №3.-С. 34-35.

49. Крушенко Г.Г., Сабирова Д.Р., Петров С.А., Талдыкин Ю.А. Проблема воды //Вода и экология.-2000.-№ З.-С. 2-8.

50. Кудоярова Г.Р., Веселов С.Ю., Еркеев М.И. и др. Иммуноферментное определение содержания индолилуксусной кислоты в семенах кукурузы с использованием меченых антител //Физиология растений.- 1986.-Т. 33, Вып. 6.-С. 1221-1227.

51. Кудоярова Г.Р., Веселов С.Ю., Каровайко Н.И. и др. Иммуноферментная система для определения цитокининов //Физиология растений.-1990.-Т. 37, Вып. 1.-С. 193-199.

52. Кузнецов В.Д., Зайцева Т.А., Вакуленко Л.В., Филиппова С.Н. Streptomyces albiaxialis sp. nov. новый вид термо- и галотолерантного стрептомицета, разлагающего углеводороды нефти //Микробиология.-1992.-Т. 61, № 1.-С. 8491.

53. Курдиш И.К., Титова Л.В. Гранулированные препараты азотобактера на основе глинистых минералов //Прикладная биохимия и микробиология.-2000.-Т. 36, № 4.-С. 484-487.

54. Кхариф М., Ткачева В., Зольникова Н. Бамил как новый биоорганический носитель для микроорганизмов-нефтедеструкторов //Всерос. науч. конф.

55. Логинов О.Н., Бойко Т.Ф., Подцепихин А.К. Очистка отвалов отработаннойотбеливающей земли //II Всероссийская научн-практ. конф. «Отходы — 2000»ноябрь 2000 г., Уфа), тез. докл., Уфа, 2000.-Т. З.-С. 105-107.

56. Логинов О.Н., Костюченко В.П., Комаров С.И., Бойко Т.Ф., Подцепихин А.К.

57. Технология биологической очистки отвалов отработанной отбеливающейземли //Нефтепереработка и нефтехимия.-2000, № 11.-С. 18-20.

58. Логинов О.Н., Бойко Т.Ф., Костюченко В.П., Комаров С.И., Подцепихин

59. А.К., Галимзянова Н.Ф. О биологической очистке технологических отваловот нефтепродуктов //Почвоведение.-2002, № 4.-С. 481-486.

60. Уфа.-2002.-Т. 1.-С. 178-179.

61. Логинов О.Н., Пугачева Е.Г., Исаев Р.Ф., Силищев Н.Н., Бойко Т.Ф., Галимзянова Н.Ф. Биологические средства защиты картофеля от болезней //Аграрная наука.-2003.-№ 7.-С. 24.

62. Логинов О.Н., Васильева Н.С., Силищев Н.Н., Бойко Т.Ф. Технологические аспекты опытно-промышленного производства биопрепарата-нефтедеструктора «Ленойл» //Башкирский химический журнал.-2003 .-Т. 10, № 4.-С. 76-77.

63. Логинов О.Н., Свешникова Е.В., Пугачева Е.Г., Шарафутдинов A.M., Силищев Н.Н. Биопрепараты для томатов в защищенном грунте //Аграрная наука.-2004.-№ 5.-С. 7-8.

64. Мац А.А., Мурыгина В.П., Ивашко Р.С., Мещерская М.В. Биодеградация углеводородов Rhodococcus sp. (R. ruber) 1418 и Rhodococcus sp. (R. erythropolis) 1715 //Конф. «Интродукция м-ов в окружающую среду». 17-19 мая 1994 г.: Тез. докл.-М., 1994.-С. 68-69.

65. Международная заявка № 91/00910 МКИ 5С 12 N 15/55. Мутантные липазы, продуцируемые Pseudomonas //Опубл. 24.01.91.

66. Меледина Т.В., Соколова А.А. К вопросу очистки жиросодержащих вод. Л., 1990.-33 с.

67. Методы общей бактериологии /Под ред. Ф.Герхардта и др.-М.:Мир, 1984.-Т. 1-3.

68. Методы почвенной микробиологии и биохимии /Под ред. Д.Г.Звягинцева.-М.:Изд-во Моск. ун-та, 1991.-304 с.

69. 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.

70. Мишустин Е.Н., Калинская Т.А., Петрова А.Н. Влияние альголизации на урожай риса //Повышение плодородия почв рисовых полей.-М.: Наука, 1977.-С. 204-212.

71. Молоканов Д.А., Молчан А.В., Хайруллин Р.С. Очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности //Пищевая промышленность.-2005.-№ 4.-С. 15-18.

72. Мукатанов Ф.Х., Ривкин П.Р. Влияние нефти на свойства почв //Нефтяное хозяйство.-1980.-№ 4.-С. 53-54.

73. Мукатанов А.Х., Чанышев И.О. Почвенный дом. Уфа: Изд-во Гилем, 2006.140 с.

74. Мукашева Т.Д., Шигаева М.Х. Биодеградация тенгизской нефти местными штаммами микроорганизмов //Материалы I Межд. Конгресса «Биотехнология состояние и перспективы развития» (14-18 октября 2002 г., Москва). М., 2002.-С. 475.

75. Муратова А.Ю., Турковская О.В. Деградация минеральных масел селекционированной микробной ассоциацией //Прикладная биохимия и микробиология.-2001 .-Т. 37, № 2.-С. 175-180.

76. Новиков Ю.В., Комзолова Н.В. Исследование бактериального препарата Путидойл, предназначенного для очистки водоемов от нефти //Водное хозяйство,-1992.-№ 2.-С. 121-123.

77. Новохатко Т.Н., Михельсон A.M. Технологии биоферментной очистки сточных вод пищевых предприятий //Материалы III Международной научн.-техн. конф. «Наука, образование, производство в решении экологических проблем».-Уфа.: НИИ БЖД РБ, 2006.-Т. 2.-С. 79-81.

78. Панченко Л.В., Турковская О.В. Биорекультивация участка, загрязненного минеральным маслом, с помощью аборигенных и интродуцированных микроорганизмов //Вестник Оренбургского государственного университета. -2007.-Вып. № 75.-С. 258-262.

79. Пат. 2019527 Российская Федерация. Способ очистки почв от нефтяных загрязнений /Т.В.Коронелли, Э.И.Аракелян, Т.И.Комарова, В.В.Ильинский //Б.И.-1994.-№ 17.

80. Пат. 2023686 Российская Федерация. Консорциум микроорганизмов, используемых для очистки почвенных и солоновато-водных экосистем от загрязнения нефтепродуктами /И.А.Борзенков, Е.И.Милехина, С.С.Беляев, М.В.Иванов //Б.И.-1994.-№ 22.

81. Пат. 2053205 Российская Федерация, С 02 F 3/34. Биопрепарат для очистки почвы и воды от нефти и нефтепродуктов /М.Д.Белонин, Е.А.Рогозина, Р.М.Свечина, А.В.Хотянович, Н.А.Орлова. Заявлено 29.09.94; опубл. 27.01.96. Бюл. 3.

82. Пат. 2053206 Российская Федерация, С 02 F 3/34. Биопрепарат для очистки почвы и воды • от нефти и нефтепродуктов /М.Д.Белонин, Е.А.Рогозина, Р.М.Свечина, А.В.Хотянович, Н.А.Орлова. Заявлено 29.09.94; опубл. 27.01.96. Бюл. 3.

83. Пат. 2157838 Российская Федерация, С 12 N 1/26. Штамм бактерий Serratia odorifera А Зп ГМК ВИЗР № 99 для окисления углеводородов нефти и нефтепродуктов /В.М.Саксон, С.А.Кузнецов, И.В.Бойкова, И.И.Новикова,

84. А.Я.Чумакова, Ю.Сабаляускас, А.Диджяпетрис, К.Янкявичус. Заявлено 31.05.1999; опубл. 10.20.2000.

85. Пат. 2161595 Российская Федерация, С 02 F 3/34. Биотехнологический способ очистки сточных вод от пищевых масел и жиров- /Б.Г.Мурзаков,

86. A.И.Заикина, В.П.Зобнина, E.JI.Листов, Р.А.Рогачева, Л.В.Зорина. Заявлено 03.03.1998; опубл. 10.01.2001.

87. Пат. 2183142 Российская Федерация, В 09 С 1/10. Способ рекультивации отбеливающих земель, загрязненных нефтепродуктами /О.Н.Логинов,

88. B.П.Костюченко, С.И.Комаров, Н.Н.Силищев, Т.Ф.Бойко, А.К.Подцепихин. Заявл. 04.10.1999; опубл. 10.06.2002. Бюл. 16.

89. Пат. 2203942 Российская Федерация, С 12 N 1/20. Штамм бактерий Serratia odorifera JAP 1 для окисления углеводородов нефти и нефтепродуктов /В.М.Саксон, .С.А.Кузнецов, И.В.Бойкова, И.И.Новикова. Заявлено 09.07.2001; опубл. 10.05.2003.

90. A.К.Подцепихин, И.М.Султанов, С.П.Четвериков. Заявлено 12.08.2002; опубл. 20.07.2004. Бюл. 20.

91. Пат. 2237711 Российская Федерация, С 12 N 1/20. Способ рекультивации отбеливающей земли, загрязненной нефтепродуктами /О.Н.Логинов,

92. B.В.Пилюгин, В.П.Костюченко, С.И.Комаров, Н.Н.Силищев. Заявл. 30.12.2002; опубл. 10.10.2004. Бюл. 28.

93. Пат. 2263080 Российская Федерация, С 02 F 3/34. Способ биохимической очистки сточных вод /О.Н.Логинов, А.А.Савинков, В.Н.Гусаков, Н.Н.Силищев, В.А.Суслин, В.И.Михайлов, С.П.Четвериков. Заявл. 05.01.2004: опубл. 27.10.2005. Бюл. 30.

94. Пат. 2266324 Российская Федерация, 7 С 12 N 1/20. Продуцент экзополисахарида /О.Н.Логинов, Е.Г.Пугачева, Н.Н.Силищев, Г.З.Калимуллина, М.Э.Хлебникова, Ю.М.Симаев. Заявлено 12.02.2004; опубл. 20.12.2005. Бюл. 35.

95. Пат. 2297290 Российская Федерация, В 09 С 1/10. Способ рекультивации отбеливающей земли, загрязненной нефтепродуктами /О.Н.Логинов, А.Г.Биккинина, Н.Н.Силищев, Т.Ф.Бойко, Н.Ф.Галимзянова, Л.А.Нуртдинова. Заявл. 04.10.2005; опубл. 20.04.2007.

96. Пат. 2303061 Российская Федерация, С 12 N 1/20. Питательная среда для культивирования бактерий рода Pseudomonas /О.Н.Логинов, Н.Н.Силищев, Т.Ю.Коршунова, С.П.Четвериков, Е.А.Асабина. Заявл. 06.09.2005; опубл.2007.2007.

97. Перт С.Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток. М.: Мир, 1978.-С. 147-148.

98. Пирог Т.П., Волошина И.Н., Шевчук Т.А. Использование иммобилизованных на керамзите клеток нефтеокисляющих микроорганизмов для очистки воды от низких концентраций нефти //Материалы II Московского Межд.

99. Конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (10-14 ноября 2003 г., Москва). М.-2003.-Ч. 2.-С. 36.

100. Пономарева JI.B. и др. Биоремедиация нефтезагрязненной почвы с использованием биопрепарата «Биосет» и пероксида кальция //Биотехнология.-1998.-№ 1.-С. 79-84.

101. Попова Н.И., Кривова А.Ю., Растимешина И.О., Бурцева С.А. Взаимосвязь биосинтеза липидов, липоксигеназы и липазы у культур актиномицетов //Микробиология.-2005.-Т. 74, № 5.-С. 717-719.

102. Поскрякова Н.В. Разработка основы биопрепарата для деструкции жиров: Дисс. канд. биолог. наук.-Уфа, 2007.-115 с.

103. Практикум по микробиологии /Под ред. Н.С.Егорова.-М.:Изд-во Моск. ун-та, 1976.-308 с.

104. Пугачева Е.Г. Бактерии Azotobacter vinelandii основа биопрепарата, обладающего фунгицидной активностью: Дисс. канд. биолог. наук.-Уфа, 2004.-156 с.

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

106. Рубенчик Л.И. Азотобактер и его применение в сельском хозяйстве. Киев: АН УССР, 1960.-328 с.

107. Материалы IV Съезда общества биотехнологов России им. Ю.А.Овчинникова (6-7.12.2006 г., г.Пущино). М.: МАКС Пресс.-2006.-С. 225-226.

108. Самосова С.М., Фильченкова В.И., Усачева Г.М. К вопросу о роли микроорганизмов в разложении нефтяного загрязнения //Мат. Всес. симп. «Микроорганизмы как компонент биогеоценоза».-Алма-Ата: КазГУ, 1982.-С. 54-55.

109. Самсонова А.С., Алещенкова З.М., Семочкина Н.Ф. Микробный препарат «Родобел» для очистки почвы от нефти //Материалы II Московского Межд. Конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (10-14 ноября 2003 г., Москва). М.-2003.-Ч. 2.-С. 40.

110. Свириденко Ю.Я., Лобырева Л.Б., Марченкова А.И., Рубан Ё.Л., Усманский М.С. Влияние состава среды на биосинтез и свойства экзолипаз микроорганизмов //Прикладная биохимия и микробиология,-1978.-Т. 14, № 5.-С. 677-683.

111. Сидоров Д.Г., Борзенков И.А., Милехина Е.И., Беляев С.С., Иванов М.В. Микробиологическая деструкция мазута в почве при использовании биопрепарата Деворойл //Прикладная биохимия и микробиология.-1998.-Т. 34, №3.-С. 281-286.

112. Современная микробиология. Прокариоты: в 2-х томах. Пер. с англ. /Под ред. Ленглера Й., Древса Г., Шлегеля Г.-М.: Мир, 2005.-656 с. Современные методы исследования нефтей /Отв. ред. А.И.Богомолов Л.: Изд-во Недра, 1984.-431 с.

113. Солнцева Н.П., Никифорова Е.М. Оценка влияния добычи нефти на почвы Пермского Прикамья //Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах: Труды V Всес. Совещ. Обнинск 12-15 янв. 1987-г. Л.: Гидрометиздат, 1989.-С. 52-62.

114. Соловов В.Л., Новохатко Т.Н., Шумская Г.И. //Тез. докл. конф. «Проблемы, способы и средства защиты окружающей среды от загрязнений нефтью и нефтепродуктами». М., 1995.-С. 73-74. Соловьев Б.Ф. Суданская трава.-М.: Колос, 1967.

115. Стыскин Е.Л., Ициксон Л.Б., Брауде Е.В. Практическая высокоэффективная жидкостная хроматография. М.: Химия, 1986. 288 с.

116. Сулейманов P.P. Изменение свойств нефтезагрязненных серых лесных почв при биологической рекультивации. Автореф. дисс. . канд. с/х. наук. Уфа. 1999.24 с.

117. Суржко Л.Ф., Финкелыптейн З.И., Баскунов Б.П., Янкевич М.И., Яковлев

118. В.И., Головлева Л.А. Утилизация нефти в почве и воде микробнымиклетками //Микробиология.-1995.-Т. 64, № з.с. 393-398.

119. Сэги Йожеф Методы почвенной микробиологии.-М.:Изд-во Колос, 1983.-296с.

120. Тимофеева С.С. Современные методы очистки сточных вод предприятий мясоперерабатывающей промышленности //Химия и технология воды.-1993.-Т.15, № 7-8.-С. 571-577.

121. Тишкина Е.И. Влияние нефтяного загрязнения на свойства серых лесных почв Предуралья и пути восстановления их плодородия: Автореф. дисс. канд. биол. наук. Воронеж: ВГУ, 1990.-23 с.

122. Трейкале О., Дзене А., Николаева В. Биодеструкция полимерных матриц, содержащих полигидроксибутират, и биологическая эффективность иммобилизированных ,фунгицидов //Защита растений на рубеже XXI в. Минск, 2001.-С. 455-457.

123. Трофимов С.Я., Розанова М.С. Изменение свойств почв под влиянием нефтяного загрязнения //Деградация и охрана почв (ред. Г.В.Добровольский), М.:МГУ.-2002.-С. 359-373.

124. Трублаевич Ж.Н., Семенова Е.Н. Оценка токсичности почв с помощью лабораторной культуры коллембол Folsomia Candida /Окология.-1997.-№ 5. С. 377-381.

125. Тютюнников Б.Н. Химия жиров. М.: Пищевая промышленность, 1974.-446 с. Умаров М.М. Ассоциативная азотфиксация. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986.136 с.

126. Федосеева Л.А., Бурылин С.Ю., Соколовский В.Д. Исследование возможности определения и применения липазы, иммобилизованной на углеродминеральных сорбентах, для очистки жиросодержащих сточных вод //Химия и технология воды.-1990.-Т. 12, № 7.-С. 655-657.

127. Феофанов Ю.А. Проблемы и задачи в сфере обеспечения населения питьевой водой //Вода и экология.-1999.-№ 1.-С. 4-7.

128. Финкелыптейн З.И., Баскунов Б.П., Алиева P.M., Головлев Е.Л., Головлева JT.A. Микробная деградация нефти и нефтепродуктов //Биотехнол. защиты окруж. среды: Тез. докл. конф., Пущино, 18-19 окт., 1994 г.-Пущино, 1994.-С. 5-6.

129. Хабиров И.К. Экология и биохимия азота в почвах Приуралья.-Уфа: УНЦ РАН, 1993.-224 с.

130. Хазиев Ф.Х., Мукатанов А.Х., Хабиров И.К. Почвы Башкортостана. Уфа. 1995.-384 с.

131. Щеблыкин И.Н., Биттеева М.Б., Бирюков В.В. //Трубопроводный транспорт нефти.-1995.-№3.-С. 19-28.

132. Шлегель Г. Общая микробиология. М.: Мир.-1987.-566 с. Шуру бор Е.В. Полициклические ароматические углеводороды в системе «почва-растение» в районе нефтепереработки (Пермское прикамье) //Почвоведение.-2000.-№ 12.-С. 1509-1514.

133. Ягафарова Г.Г., Гатауллина Э.М. Испытания биопрепарата «Родотрин» для ликвидации нефтяных загрязнений //Башкирский химический журнал.-1995.-Т. 2, № 3-4.-С. 69-70.

134. Ягафарова Г.Г., Скворцова И.Н. Новый нефтеокисляющий штамм бактерий Rhodococcus erythropolis //Прикладная биохимия и микробиология.-1996.-Т. 32, № 2.-С. 224-227.

135. Abdou A.M. Purification and partial characterization of psychrotrophic Serratia marcescens lipase.//! Dairy Sci.-2003.-Vol. 86.-P. 127-132.

136. Adamitsch B.F., Karner F., Hampel W.A. High cell density cultivation of Brevibacterium linens and formation of proteinases and lipase //Biotechnology Letters.-2003.-Vol. 25.-P. 705-708.

137. Atlas R.M., Bartha R. Abundunce, distribution and oil degradation potentional of microorganisms in Raritan Bay //Environ. Pollut.-1973.-N 4.-P. 291-300.

138. Atlas R.M. Microbial degradation of petroleum hydrocarbons: An environmental perspective //Microbiol. Rev.-1984.-Vol. 45.-P. 180-209.

139. Atlas R.M. Microbial hydrocarbon degradation bioremediation of oil spills //J.

140. Chem. Technol. Biotechnol.-1991.-N 52.-P.149-156.

141. Bact6ries marines pour depolluer//Biofutur.-1996.-N 156.-P. 15.

142. Becker P., Koester D., Popov M.N., Markossian S., Antranikian G., Maerkl H. Thebiodegradation of olive oil and the treatment of lipid-rich wool scouringwastewater under aerobic thermophilic conditions //Wat. Res.-1999.-Vol. 33, N 3.1. P.653-660.

143. Benka-Coker M.O., Ekandayo J.A. Applicability of evaluating the ability of microbes isolated from an oil spill site to degrade oil //Environ. Monit. and Asses.-1997.-Vol. 45, N3.-P. 259-272.

144. Bertrand J.C., Rambeloarisoa E.H., Rontani J.F. et al. Microbial degradation of crude oil in sea water in continuous culture //Biotechnology. Lett.-1983.-Vol. 5, N 8.-P. 567-572.

145. Binet Ph., Portal J.M., Leyval C. Fate of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in the rhizosphere and mycorrhizosphere of ryegrass //Plant and Soil.-2000.-N 227,-P. 207-213.

146. Borgstrom В., Brockman H.L. Lipases.-Amsterdam: Elsevier Science Publishers B.V., 1984.-527 p.

147. Bridoux G., Dhulster P., Manem J. Analyse des graisses dans les stations d'epuration//Tech. Sci. Methodes.-1994.-Vol. 5.-P. 257-262.

148. Burd G., Ward O.P. Bacterial degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons on agar plates: The role of biosurfactants //Biotechnol. Techn.-1996.-Vol. 10, N 5.-P. 371-374.

149. Donnerhock W. Abwasserbehaudlung in der Lebensmittelindustrie //{Correspond. Abwasser.-1991 .:Vol. 38, N 3.-P. 432-435.

150. Field J.A., Jonf E.D., Costa G.F., Bont J.A. Biodegradation of polyaromatic hydrocarbons by new isolates of white rot fungi //Appl. Environ. Microbiol.-1992.-Vol. 58, N7.-P. 2219-2226.

151. Finkelstein Z.L., Baskunov B.P., Pukalchuk I.E., Golovleva L.A. Microbialdegradation of lignosulfonates //VTT Symp.-1985.-Vol. 60.-P. 25-34.

152. Fusey P., Lampin M.F., Oudot J. Recherches sur Teliminations des hydrocarburespar voic biologique //Mater, a. Org.-1989.-Vol. 10, N 2.-P. 109-147.

153. Garber N., The effect of osmotic stress and antibiotic on the production of proteaseand lipase by Serratia marcescens //European Journal of Biochemistry.-2001.-Vol.268.-P. 189-243.

154. Gilbert E.J., Drozd J.W., Jones C.W. Physiological regulation and optimization of lipase activity in Pseudomonas aeruginosa EF2 //Journal of General Microbiology.-1991.-Vol. 137.-P. 2215-2221.

155. Kim S.-J., Choi D.H., Sim D.S., Oh Y.-S. Evaluation of bioremediation effectiveness on crude oil contaminated sand //Chemosphere.-2005.-Vol. 59.-P. 845-852.

156. Kramer U., Chardonnens A.N. The use of transgenic plants in the bioremediation of soils contaminated by trace elements //Appl. Microbiol. Biotechnol.-2001.-N 55.-P. 661-672. .

157. Krigswoll S., Senk J., Storr J. Microbial emulsification of crude oil //5th Eur. Congr. on Biotechnology . Copenhagen, 8-13 July 1990. Proc. Voll. Copenhagen.-1990.-P.221-224.

158. Mitchell W.W., Lounachan Т.Е., Mikendrick J.D. Effects of tillage and fertilization on persistence of crude oil contamination in an Alaskian soil //Environ. Quality.-1979.-Vol. 8.-P. 525-532.

159. Montpas S., Samson J., Langlois E., Lei J., Piche Y., Chenevert R. Degradation of 2,4,6-trinitrotoluene by Serratia marcescens //Biotechnology Letters-1997.-Vol. 19.-N3-P. 291-294.

160. Mohn W.W., Radziminski C.Z., Fortin M.C., Reimer K.J. On site bioremediation of hydrocarbon-contaminated Arctic tundra soils in inoculated biopiles //Appl. Microbiol. Biotechnol.-2001.-Vol. 57.-P. 242-247.

161. Mozes N., Marchal F., Hermesse M.P. et al. //Biotechnol. Bioeng.-1987.-Vol. 30.-P. 439-450.

162. Prenafeta-Boldu F. X., Kuhn A., Luykx D., Anke H., van Groenestijn J. W., de Bont J. A. M. Isolation and characterisation of fungi growing on volatile aromatic hydrocarbons as their sole carbon and energy source //Mycol. Res.-2001.-Vol. 105.-P. 477-484.

163. Rashid N., Shimada Y., Ezaki S., Atomi H., Imanaka T. Lowtemperature lipase from psychrotrophic Pseudomonas sp. Strain KB700A //Applied and Environment Microbiology.-2001.-Vol. 67.-P. 4064-4069.

164. Rosario A., Barea J.M. Synthesis of auxins, gibberellins and cytocinins by Azotobacter vinelandii and Azotobacter biejierincii related to effects produced on tomato plants //Plant and soil.-1975.-Vol. 43.-P. 609-619.

165. Smith A.D. Stimulation of Oil Biodegradation by Using Slow-release Fertilizers //Biochem. Soc. Trans.-1985.-Vol. 13, N 2.-P. 523-525.

166. Solnseva N.P. Oil pollution of soils: Geochemical aspects and ecology //Global Changes and Geogr.: 16 U Conf., Moscow, Aug. 14-18, 1995. Abstr.-Moscow, 1995.-P. 404.

167. Sugiura K., Ishihara M., Shimauchi Т., Harayama S. Physicochemical properties and biodegradability of crude oil //Environ. Sci. and Technol.-1997.-Vol. 31, N 1.-P. 45-51.

168. Sveum P., Faksness L.-G. Enhaneed biological degradation of crude oil in a Spitsbergen tundra site //Proc. 16th Arct. and Mar. Oilspill Programm Techn. Semin., Calgary, June 7-9, 1993.-Vol. l.-P. 377-391.

169. Tiehm A. Degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in the presence of synthetic surfactans //Appl. and Environ. Microbiol.-1994.-Vol. 60, N l.-P. 258263.

170. Vasudevan N., Rajaram P. Bioremediation of oil sludgecontaminated soil //Environment International.-2001 .-N 26.-P. 409-411.

171. Walker J.D. Chemical fate of toxic substances: biodegradation of petroleum //Mar. Technol. Soc. J.-1985.-Vol. 18, N 13.-P. 73-86.

172. Watanable I., Cholitkul W. Nitrogen fixation an acid sulfate paddy soil //Int. Symp. Distrib: Characteristics and Util problem Soils Proc. Symp. Trop. Agr. Res. Tsukuba.-1982.-P. 114-118.

173. Zeyer J., Eicher P., Dolfing J., Shcwarzendach P.R. Anaerobic degradation of aromatic hydrocarbons. Biotechnology and Biodegradation //Houston: Gulf Publ.-1990.-P. 33-40.

174. РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УФИМСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ1. На правах рукописи

175. СИЛИЩЕВ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ

176. МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОЦЕССАХ РЕМЕДИАЦИИ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ0300.23 «Биотехнология» 03.00.16 - «Экология»

Информация о работе

Силищев, Николай Николаевич
доктора биологических наук
Уфа, 2009
ВАК 03.00.23

Диссертация

Микробиологические технологии в процессах ремедиации природных и техногенных объектов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы