Оценка возможности использования промышленных гуматов при биологической рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв

Колбасов, Геннадий Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Оценка возможности использования промышленных гуматов при биологической рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв
ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Оценка возможности использования промышленных гуматов при биологической рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв"

На правах рукописи

48454/0

Колбасов Геннадий Александрович

ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ГУМАТОВ ПРИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ

Специальность 03.02.13 - почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 2 МАЙ 2011

Москва 2011

4845478

Работа выполнена на кафедре химии почв факультета почвоведения Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Трофимов С.Я.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Чуков С.Н.

:- кандидат биологических наук

КинжаевР.Р.

Ведущая организация: : Институт физико-химических и био-

логических проблем почвоведения Российской Академии Наук

Защита диссертации состоится 17 мая 2011 г. в 15 час. 30 мин. на заседании Диссертационного Совета Д 501.001.57 при МГУ имени М.В. Ломоносова.

Адрес: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан « /3 » огл/зел/? 2011 г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании Диссертационного Совета. Отзывы на автореферат (в 2-х экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения.

Ученый секретарь диссертационного совета . /

Доктор биологически наук, профессор ст*^*^^ A.C. Никифорова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последнее десятилетие стала появляться информация о возможности интенсификации биологических методов рекультивации нефтезагрязненных территорий при использовании ГВ (Габбасова и др., 2002; Салим и др., 2003; Иванов и др., 2004; Салим, 2004; Вятчина, 2007; Дагуров, Стом, 2007; Мельников, Чиник, 2008; Хохлова и др., 2009; Molson et al., 2001; Van Stempvoort, 2002; Van Stempvoort et al., 2005). Действительно, по своему составу и химическим свойствам ГВ являются природными стимуляторами роста для живых организмов (Христева, 1951; Кононова, 1963; Александрова, 1972; Орлов, 1993; Горовая и др., 1995; Чуков, 2001; Kulikova et al., 2005) и способны связывать компоненты нефти в недоступные для живых организмов комплексы (Куликова, 2008; McCarthy, Jimenez, 1985; Oris et al., 1990; Petrosyan et al., 1994; Perminova et al., 1996,2001).

Однако, к настоящему времени накопленного фактического материала по применению ГВ в целях детоксикации нефтезагрязненных территорий недостаточно для их широкого систематического применения. Кроме того, есть данные и о негативном эффекте от применения ГВ (Ке et al., 2003). Следовательно, исследование возможности применения ГВ для интенсификации биологических методов рекультивации нефтезагрязненных территорий является весьма актуальной задачей.

Также следует отметить, что за реализацию конкретных экологических функций (транспортной, аккумулятивной, регуляторной, протекторной, физиологической) ответственны не ГВ в целом, а отдельные их компоненты (Орлов, 1993). Следовательно, выделение более или менее однородной группы соединений с известными свойствами из исходного препарата ГВ, проявляющей максимальную активность в условиях нефтяного загрязнения, является важной задачей.

Цель работы - оценка возможности использования промышленных гума-тов и выделенных из них препаратов ПО и фракций высаливания ГК при биологической рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв (в условиях модельного опыта).

Задачи исследования:

1. Поставить вегетационный опыт по фиторекультивации и модельные эксперименты по микробиологической рекультивации нефтезагрязненного торфа.

2. Оценить возможность применения промышленных гуматов на этапах биологической рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв в условиях вегетационного опыта и модельного эксперимента.

3. Выделить из промышленных гуматов препараты гуминовых кислот (ГК) и разделить их на фракции методом дробного высаливания. Охарактеризовать химические свойства исходных препаратов ГК и их фракций высаливания.

4. Оценить влияние ГК и их фракций высаливания на микроорганизмы, в том числе в присутствии водорастворимой части нефти (на примере клеток дрожжей).

Научная новизна. Проведены исследования возможности применения промышленных гуматов при биологической рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв. На основании вегетационного опыта и модельных экспериментов установлена достоверная интенсификация деградации нефтепродуктов (НП) в присутствии гуматов и найдены оптимальные концентрации и способы внесения гуматов.

Проведено фракционирование ГК методом дробного высаливания с узким шагом увеличения концентрации NaCl и последующим комплексным анализом химических свойств выделенных фракций. Впервые определены границы высаливания фракций, ГК с достоверным изменением свойств. Проведена оценка биологической активности (в том числе в присутствии водорастворимой части нефти) фракций высаливания ГК на примере клеток дрожжей.

Прастическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы при проведении работ по биологической рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв.

Предложенные условия высаливания ГК могут быть использованы при промышленном производстве гуминовых препаратов (ГП) с целью получения материалов для биологической рекультивации нефтезагрязненных почв и грунтов, а также для других биотехнологических процессов.

Апробация работы. Результаты исследований были представлены на Всероссийской молодежной научной конференции «XII Докучаевские молодежные чтения. Почвы и продовольственная безопасность России» (Санкт-Петербург, 2009); на V Всероссийской конференции «Гуминовые вещества в биосфере» (Санкт-Петербург, 2010); на конференции студентов и аспирантов «Ломоносов - 2010» (Москва, 2010); на IV Всероссийской научной конференции с международным участием «Отражение био-, reo-, антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове» (Томск, 2010); на заседаниях кафедры химии почв факультета почвоведения МГУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано пять печатных работ, в том числе одна в реферируемом журнале ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, выводов, списка цитируемой литературы.

Материалы диссертации изложены на 129 страницах текста, содержат 22 рисунка, 13 таблиц. Список литературы включает 164 источника, в том числе 46 на иностранном языке.

Автор выражает благодарность сотрудникам факультета почвоведения МГУ за помощь, оказанную на разных этапах выполнения работы: д.б.н., профессору Трофимову С.Я., д.б.н., в.н.с. Вызову Б.А., ассистенту Розановой М.С., ассистенту Завгородней Ю.А., м.н.с. Заварзиной А.Г., с.н.с. Степанову A.A.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение

Обоснована актуальность темы работы. Сформулированы цели и задачи исследования.

Глава 1. Загрязнение почв нефтью и способы их рекультивации

Дана общая характеристика нефти и ее компонентов. Проведен анализ литературных данных по влиянию нефти на свойства почв, почвенную биоту и растения. Проанализированы пути трансформаций нефти и НП в почве, а также этапы самоочищения почв от нефти. Рассмотрены основные технологии рекультивации нефтезагрязненных почв (технические, физико-химические, биологические).

Глава 2. Состав, свойства и функции гуминовых веществ

Проанализированы состав, свойства и функции ГВ. Уделено внимание биологической активности ГВ. Рассмотрены методы получения и пути использования промышленных гуматов.

Глава 3. Объекты и методы исследования

3.1. Объекты исследования

В качестве объекта исследования выбраны торфяной гумат (ТГум) в К-форме (коммерческое название «Флексом»), угольный гумат в К-форме (коммерческое название «Экстра»), Некоторые характеристики исследуемых гуматов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Некоторые характеристики исследуемых гуматов __

ГК, % СГК/СФК и-ынг, мг/г Р, мг/г Ие, мг/г К, мг/г Са, мг/г м& мг/г Мп, мг/г Си, мг/г мг/г гп, мг/г

ТГум 92,2 0,93 0,86 0,05 0,05 36,67 7,00 3,33 0,013 0,001 0,002 0,011

УГум 88,7 0,89 0,17 0,03 0,02 26,67 7,50 1,55 0,080 0,001 0,001 0,035

В работе также использованы:

- нефть сырая, газированная, нетоварная. Плотность - 0,856 г/см3. Состав летучей фракции: С, - 81,08%, С2 - 6,24%, С3 - 5,88%, ¡С4 - 1,21%, пС4 - 3,1%. Ароматические углеводороды составляют 30,4%, смолы - 10,7%, асфальтены -около 1 %. Суммарное содержание азота, серы, кислорода составляет 11,7%.

- верховой торф средней степени разложенности (торфяное месторождение «Заплюсские мхи», фирма-производитель ЗАО «Росторфинвест»), некоторые химические свойства которого представлены в таблице 2.

Таблица 2

Некоторые химические свойства торфа_

рН (Н,0) Гидролитическая кислотность, ммоль/ЮОг Зольность, % Валовой состав, % Подвижные соединения, мг/100г

N СаО р2о5 К20 Р по Кирсанову Ы-МН/

4,17 110,5 6,75 1,45 1,2 0,13 0,03 0.17 0.19

- бактериальный препарат «Дестройл» (ТУ ООО ПО «Сиббиофарм»), полученный на основе штаммов Ас1пеюЬас1ег лр. (Надеин, 2009).

3.2. Методы исследования

Для оценки возможности использования промышленных ГП для интенсификации разложения нефти при фиторекультивации загрязненных нефтью торфяных почв был заложен вегетационный опыт №1. В качестве нефтезагрязнен-ного грунта использован искусственно загрязненный сырой нефтью верховой торф. Для создания модельного загрязнения нефть была внесена в количестве 8% (по массе) в пересчете на загрязненный торф. В качестве тест-объекта был выбран райграс пастбищный (Lolium perenne). Объем вегетационных сосудов -5 л. Гуматы применялись как самостоятельно, так и на фоне известкования и внесения минеральных удобрений. Схема опыта включала следующие варианты:

контроль (без внесения добавок) известь 4 т/га, И45Р45Кбо

0,05 г/кг ТГум известь 4 т/га, Ы45Р45Кбо, 0,05 г/кг ТГум

0,10 г/кг ТГум известь 4 т/га, Ы45Р45К4о, 0,10 г/кг ТГум

1,00 г/кг ТГум известь 4 т/га, Ы45Р45К.бо, 1,00 г/кг ТГум

0,05 г/кг УГум известь 4 т/га, Ы45Р45^бо, 0,05 г/кг УГум

0,10 г/кг УГум известь 4 т/га, Ы45Р45Кбо, 0,10 г/кг УГум

1,00 г/кг УГум известь 4 т/га, Ы45Р45Кбо, 1,00 г/кг УГум

Гуматы и минеральные удобрения в нефтезагрязненный торф вносились в жидком виде непосредственно перед посевом семян райграса. Все варианты опыта были приведены к одинаковой влажности, которая составила 60% от полевой влагоемкости. Полив производился дистиллированной водой по мере необходимости. В период кущения злака дополнительно были внесены минеральные удобрения в количестве ЫзоРзоКзо и гуматы в количестве 0,05 г/кг в варианты опыта с применением данных видов удобрений. Освещение естественное. Продолжительность опыта - 75 суток. Повторность опыта 4-кратная.

По окончании вегетационного периода определялся сухой вес наземной биомассы растений и остаточное содержание НП в торфе.

Для оценки возможности использования гуматов для интенсификации разложения нефти при биоаугментации нефтезагрязненных торфяных почв был заложен модельный эксперимент № 2. который также проводился с использованием верхового торфа, искусственно загрязненного сырою нефтью. Нефть была внесена в количестве 20% (по массе) в пересчете на загрязненный торф. Влажность торфа во всех вариантах поддерживалась на уровне ~ 60% от полевой влагоемкости. Через 24 ч после внесения нефти в торф в пробы загрязненного торфа массой ЮОг были добавлены исследуемые гуматы, известь и минеральные удобрения. Далее, в каждый вариант опыта была добавлена суспензия бактериального препарата «Дестройл» в количестве 0,02 г/кг по сухому веществу. Эксперимент проводился в термостатируемых условиях при 21°С.

Для подбора оптимальной дозы гуматов был заложен эксперимент № 3, в котором использовались в качестве добавок только гуматы. Были исследованы варианты с содержанием гуматов: 0 г/кг; 0,1 г/кг; 0,5 г/кг; 1,0 г/кг; 5,0 г/кг; 10,0

г/кг; 20,0 г/кг. Условия эксперимента №3 были идентичны эксперименту №2. В качестве отклика на внесение гуматов оценивалась динамика «дыхания» торфа по эмиссии СО? методом газовой хроматографии после суточной инкубации проб в пенициллиновых флаконах. Длительность эксперимента составила 54 сут. Повторность - 5-ти кратная. Исходя из результатов эксперимента №3, в эксперименте № 2 использовались гуматы в дозе 1,0 г/кг.

В модельном эксперименте №2 оценивалось как самостоятельное использование гуматов, так и совместное с минеральными удобрениями в количестве ЫбоРбо на фоне известкования (4 т/га). Были заданы два способа внесения гуматов: однократное (ОВ) и дробное (ДВ) (1 раз в 7 сут.). В итоге схема эксперимента №2 включала следующие варианты:

контроль (без добавок); известь 4 т/га, №мР«|;

1,0 г/кг ТГум ОВ известь 4 т/га, ЫиРбо; 1,0 г/кг ТГум ОВ

1,0 г/кг УГум ОВ известь 4 т/га, Ы«>Рбо; 1,0 г/кг УГум ОВ

1,0 г/кг ТГум ДВ известь 4 т/га, ЫмРбо; 1,0 г/кг ТГум ДВ

1,0 г/кг УГум ДВ известь 4 т/га, Ы«)Рт; 1,0 г/кг УГум ДВ

В качестве отклика оценивалась динамика эмиссии С02 и содержания НП. Продолжительность опыта - 75 сут. Повторность опыта 5-ти кратная.

Содержание НП в пробах нефтезагрязненного торфа определялось в соответствии с ПНД Ф 16.1:2:2.22-98.

Выделение ГК из промышленных ГП проводилось путем осаждения 10%-м раствором НС1 до рН = 2. Полученный осадок ГК отделяли центрифугированием на центрифуге K-26D (ГДР) при 1000g. Затем гель ГК промывался последовательно 3 раза подкисленной водой (10 мл конц. НС1 на 1 л воды) и два раза дистиллированной водой в центрифужных стаканчиках с отделением промывных растворов при 1000g. Полученный таким образом гель ГК был высушен при 60°С.

Фракционирование ГК методом дробного высаливания проводилось NaCl. Шаг высаливания - 0,25 моль/л, исходное содержание ГК в растворе - 40 г/л, рН = 6,5. Время высаливания каждой фракции - 24 ч. Отделение осажденной фракции от раствора ГК производилось центрифугированием в течение 30 мин при 1000g. Выделение фракций прекращалось после выхода фракции ГК массой менее 30 мг. Оставшаяся часть ГК осаждалась 10% раствором НС1 и принималась за отдельную фракцию.

Для установления границ высаливания со значимым изменением химических свойств фракций высаливания ГК, последовательно осаждающихся при увеличении концентрации NaCl в растворе, использовались метод кластерного анализа и метод К-средних с помощью программы STAT1STICA 6.

Зольность препаратов ГК и фракций определялась при 900°С в муфеле Fisher Scientific.

Молекулярно-массовое распределение препаратов ГК и их фракций определялось на колонке «Omicon» 0,9x60 см; гель - G-100. Концентрация ГК в стартовом буфере - 0,2 мг/мл; элюент - Tpnc-HCl + 0.1%SDS+0.02%NaNj с

рН=8,2, скорость элюции - 5 мл/час. Оптическая плотность регистрировалась проточным спектрофотометром «Uvicord S III» при длине волны 260 нм. Расчеты молекулярных. масс проводились по формуле Детермана для геля G-100 (Детерман, 1970). . ^

Для расчета средневзвешенных молекулярных масс (MMW) доли молекулярных фракций рассчитывались исходя из площадей пиков при допущении, что коэффициенты экстинкции всех фракций одинаковы.

Разделение препаратов ГК и их фракций по амфифильным свойствам проводилось на приборе BioLogic LP («BioRad», США). Колонка - 0,9x15 см; гель - Octil-Sepharosa. Концентрация ГК в стартовом буфере (0,05%Tris-HCl, рН=8,2) - 1,0 мг/мл. Применялся линейный градиент по сульфату аммония и ступенчатый по SDS (Милановский, 2000,2006). Скорость элюции - 1,5 мл/мин, время элюции каждого раствора 10 мин. Детектирование проводилось при А.=238нм.

Коэффициенты гидрофобности (Кфо6) ГК и их фракций высаливания рассчитывались как отношение суммы площадей пиков гидрофобных фракций (выходящих из хроматографической колонки при элюции стартовым буфером с возрастающим градиентом SDS) к сумме пиков гидрофильных фракций (выходящих из хроматографической колонки при элюции стартовым буфером с негативным градиентом (NH^SO^.

Элементный состав препаратов ГК и их фракций определялся на CNS-анализаторе Elementar Vario EL III (ФРГ).

Количество кислых функциональных групп (ФП для препаратов ГК и их фракций определялось методом непрерывного потенциометрического титрования (Заварзина, Демин, 1999) в термостатируемой ячейке при температуре 25±0,1°С (термостат LKB Multitemp 2209 (Швеция)) в токе N2. Титрование проводилось в интервале pH от 11,5 до 2,5. Титрант добавляли с помощью микронасоса «LKB peristatic pump» со скоростью 2 мл/час. Значения pH фиксировались через каждые 30 сек (автоматический рН-метр «Horiba F-16» (Япония)). Ионная сила поддерживалась постоянной, равной 0,1, с помощью 1,0н. р-ра KCl. Титрантом служил 0,1000н раствор HCl. Концентрация ГК (~ 0,5 мг/мл) была подобрана экспериментально.

Оптические свойства препаратов ГК и их фракций были исследованы по спектрам в видимой области (400-750нм), полученным на регистрирующем спектрофотометре «Specord-50» (Analytic Jena, ФРГ). Исследовался раствор ГК в 0,05 М NaOH (рН=12). Исходя из спектров были рассчитаны коэффициенты экстинкции Е'ш"'^ и коэффициенты цветности ЕУЕ6. Содержание углерода в ГК было взято из данных элементного состава.

Инфракрасные спектры поглощения препаратов ГК их фракций получены на ИК-спектрометре «Tenzor 27» (Bruker, ФРГ) и обработаны с помощью прилагаемой программы «Opus». Съемка спектров проводилась в интервале 4000-400см"'. Подготовка образцов осуществлялась согласно методике, описанной Д.С. Орловым («Применение инфракрасной спектроскопии...», 1978) с использованием КВг-техники.

Для оценки биологической активности ГК и их фракций использовались клетки дрожжей S. cerevisiae (штамм КБП-3832). Выращивание клеток дрожжей проводилось в пенициллиновых флаконах при перемешивании (300 обУмин) и t=25°C в течение 2 сут. до концентрации ~ 107 кл./мл на среде состава: глюкоза 10 мг/мл; гидролизат казеина 0,2 мг/мл; KN03 0,5 мг/мл; MgS04-7H20 0,5 мг/мл; КН2Р04 1,0 мг/мл; Ca(N03)2 0,06 мг/мл. Во всех экспериментах рабочие растворы были приготовлены с содержанием того же количества питательных веществ, что и в данной среде.

Исследование роста S. cerevisiae проводили на микропланшетном спектрофотометре Sunrise (Тесап) при 620 нм в течение 96 ч. Инокуляцию рабочих растворов S. cerevisiae производили до концентрации ~ 106 кл./мл. Количество клеток в суспензии определялась по калибровочному графику в координатах: количество клеток - оптическая плотность при 620 нм. Количество клеток для калибровочного графика оценивалась в камере Горяева.

Концентрации ГК при исследовании их влияния на рост клеток дрожжей составляли 2, 5,10,25, 50, 75 мг ГК/л.

Концентрации ГК при исследовании их биологической и детоксицирую-щей активности в присутствии токсиканта составляли 2, 5, 10, 25 мг ГК/л. В качестве токсиканта использовалась водорастворимая часть сырой нефти, полученная при соотношении нефть-вода 5:1 в течение 48 ч. Содержание НП в полученном растворе определялось в соответствии с ПНД Ф 14.1:2:4.168-2000. В рабочих растворах устанавливалось содержание НП в количестве 30 мг/л.

Для количественной оценки детоксицирующих свойств исследуемых ГК и их фракций по отношению к водорастворимой части нефти использован коэффициент детоксикации (D) (Куликова, 2008). Принимая, что Tt=--(R0-Rt)/R0 и Тт. гк=(Кга-Кт~гк)/Кгк, где R0 - тест-отклик в контроле, RT - тест-отклик в присутствии токсиканта, Rr-к — тест отклик в присутствии ГК, Rt*tk~ тест-отклик в присутствии токсиканта и ГК, получаем D=(Tr- Тг,гк)/Тт.

Время каждого эксперимента составляло 96 ч. Повторность 5-ти кратная.

Глава 4. Результаты и обсуждение

4.1. Применение промышленных гуматов при биологической рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв

4.1.1. Применение промышленных гуматов при фиторекультивации нефте-загрязненных торфяных почв

При низких уровнях загрязнения почв и грунтов нефтью наиболее приемлемым является метод фиторекультивации (Технология восстановления почв..., 2001; Кураков и др., 2006). Известно, что биомасса микроорганизмов и активность биохимических процессов значительно выше в ризосфере, чем в почве, и, используя растительно-микробные взаимодействия, можно существенно ускорить биодеградацию поллютанта (Шилова, 1988; Посттехногенные экосистемы..., 2002).

В таблице 3 представлены результаты определения биомассы райграса в вариантах опыта по окончании вегетационного опыта № 1, моделирующего фи-торекультивацию нефтезагрязненной торфяной почвы.

Внесение минеральных удобрений позволило повысить биомассу злака на 38% по сравнению с контрольным вариантом. Это объясняется известной информацией о значительной потребности нефтезагрязненных почв в азоте (Исмаилов и др., 1988; Халимов, 1996) и высокой эффективностью применения минеральных удобрений в целом (Карасева и др., 2005; Плешакова и др., 2005; Atlas, Bartha, 1992).

Таблица 3

Биомасса райграса и остаточное содержание НП по окончании вегетационного опыта № 1

Вариант опыта Биомасса райграса, г Остаточное содержание НП, %

Общая масса торфа Прикорневой слой

контроль (без добавок) 4,2±0,3* 6,64±0,31 5,72±0,44

0,10 г/кг ТГум 4,3±0,9 6,50±0,39 5,80±0,57

0,15 г/кг ТГум 5,1±0,5 5,73±0,22 5,02±0,16

1,05 г/кг ТГум 5,2±0,7 5,50±0,19 5,03±0,19

0,10 г/кг УГум 4,3±1,1 6,01±0,62 5,72±0,42

0,15 г/кг УГум 4,7±0,8 5,65±0,31 5,17±0,67

1,05 г/кг УГум 5,2±0,6 5,79±0,69 5,28±0,23

известь 4 т/га, Ы75Р75К.<» 5,8±0,5 5,59±0,24 4,81 ±0,3 7

известь 4 т/га, ^РузК^, 0,10 г/кг ТГум 6,0±1,0 5,06±0,32 4,80±0,34

известь 4 т/га, Ы75Р75К<М, 0,15 г/кг ТГум 7,6±0,7 4,54±0,12 4,12±0,28

известь 4 т/га, ^^Кзд, 1,05 г/кг ТГум 7,4±0,8 4,60±0,29 4,32±0,25

известь 4 т/га, N75^75^1x1, 0,10 г/кг УГум 5,6±0,6 5,57±0,51 4,17±0,59

известь 4 т/га, Ы75Р75К<>п, 0,15 г/кг УГум 7,1 ±0,6 4,42±0,36 3,66±0,64

известь 4 т/га, ^зР?.^.», 1,05 г/кг УГум 7,0±1,1 5,34±0,21 4,65±0,49

*среднее±доверительный интервал при Р=0,9

Внесение исследуемых гуматов в количестве 0,15 и 1,05 г/кг привело к приросту биомассы злака на ~ 20% по сравнению с контролем. Использование тех же количеств гуматов на фоне известкования и внесения минеральных удобрений позволило повысить биомассу злака до 80% по сравнению с контролем и до 40% по сравнению с вариантом, где проводилось известкование и внесение минеральных удобрений. Такой результат, по всей видимости, связан с более высокой потребностью райграса в ГВ при достаточном количестве элементов минерального питания и рН среды, поскольку, как известно, ГВ способны выступать в роли стимулирующих рост веществ (Овчинникова, 1991). Помимо этого увеличивается потребление ГВ микроорганизмами, разлагающими компоненты нефти, тем самым способствуя росту райграса.

Минимальное количество НП наблюдалось в тех же вариантах опыта, где был зарегистрирован максимальной прирост райграса (таблица 3). Так, использование гуматов в количестве 0,15 г/кг и 1,05 г/кг на фоне известкования и внесения минеральных удобрений привело к относительному снижению содержания НП на -30% по сравнению с контролем. Значимых различий между использованием гуматов в количестве 0,15 г/кг и 1,05 г/кг по остаточному содержанию НП не выявлено.

Оценка содержания НП в общей массе торфа и в толще максимального скопления корней показала относительное снижение НП в корневой зоне на -5-25%, что согласуется с имеющимися данными о более высокой скорости протекания процессов деградации компонентов нефти в ризосфере по сравнению с эдафосферой (Постгехногенные экосистемы..., 2002). Однако по вариантам опыта каких-либо тенденций выделить не удалось.

4.2. Применение промышленных гуматов при биоаугментации нефтезаг-рязненных торфяных почв

Метод биоаугментации заключается в том, что в загрязненную почву или грунт вносят бактериальный препарат, содержащий штаммы специализированных микроорганизмов, которые заранее были выращены на различных органических загрязнителях и/или генетически модифицированы. При этом считается целесообразным одновременно вносить и пищевые добавки.

0,0 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0 20.0 0.0 0.1 0.5 1.0 5.0 10,0 20.0

доза гумата г/ю аоча п мата г/кг

Рис. 1. Динамика эмиссии СОг из нефтезагрязненного торфа при внесении различных количеств ТГум (а) и УГум (б). Планки погрешностей отражают доверительный интервал при Р=0,9.

На рис. 1 показано влияние различных количеств гуматов на динамику эмиссии СО2 из торфа (содержащего 20% нефти), в который предварительно была добавлена суспензия биопрепарата «Дестройл» (эксперимент № 3). Внесение гуматов в диапазоне концентраций от 0,1 до 5,0 г/кг увеличивало биологическую активность загрязненного нефтью торфа. При внесении гуматов в дозе 10,0 г/кг и 20,0 г/кг существенных отличий по сравнению с контролем (без внесения гуматов) выявлено не было. Надо отметить, что при использовании как ТГум, так и УГум наибольшая эмиссия СО; наблюдалась при дозе 1,0 г/кг. Эта доза в дальнейшем применялась при постановке модельного эксперимента №2.

На рис. 2 представлена динамика эмиссии СО, по вариантам эксперимента № 2, моделирующего биоаугментацию нефтезагрязненной торфяной почвы. Во всех вариантах отмечен резкий скачок эмиссий СО: в первые 20 суток, в дальнейшем постепенное снижение. Максимальная интенсивность «дыхания» в первые 20 суток эксперимента, видимо, связана с мобилизацией естественной

нефтеокисляющей микрофлоры, а также бактерий АапеюЪаМег эр., вносимых с биопрепаратом «Дестройл», за счет потребления легкоразлагаемых компонентов нефти.

Эмиссия С-С02, мкг/гч 100 150

Контроль 1,0 г/кг ТГумОВ 1,0 г/кг УГум ОВ 1,0 г/кг Тгум ДВ 1,0 г/кг УГум ДВ 4 т/га известь, ЫбОРбО 4 т/га известь, ЫбОРбО; 1,0 г/кг ТГу м ОВ 4 т/га известь, ЫбОРбО; 1,0 г/кг УГум ОВ 4 т/га известь, Ы60Р60; 1,0 г/кг ТГум ДФ 4 т/га известь, №0Р60, 1,0 г/кг Угум ДФ

Рис. 2. Динамика эмиссии СОг по вариантам модельного экспериментах» 2. Планки погрешностей отражают доверительный интервал при Р=0,9.

В вариантах эксперимента с дробным внесением гуматов интенсивность «дыхания» была выше контроля на протяжении большей части эксперимента, тогда как в вариантах опыта с однократным внесением гуматов интенсивность «дыхания» превышала контроль только в первые 14 суток эксперимента.

Максимальное превышение контроля по эмиссии С02 наблюдалось в вариантах эксперимента с одновременным внесением гуматов и минеральных добавок. При этом дробный способ внесения гуматов способствовал интенсификации биологической активности нефтезагрязненного торфа на протяжении большей части эксперимента по сравнению с однократным внесением.

Рассмотренные закономерности эмиссии С02 подтвердились результатами анализа динамики содержания НП (рис. 3). Здесь также наблюдалось резкое изменение ситуации в первые 20 суток эксперимента, что выражалось в падении содержания НП на -20-40%.

Максимальное снижение содержания НП наблюдалось в вариантах эксперимента с совместным внесением гуматов и минеральных добавок. При этом дробное внесение гуматов приводило к более значительному снижению содержания НП по сравнению с однократным.

В итоге, максимальное снижение содержания НП по сравнению с контрольным вариантом (-25%) по окончании эксперимента №2 наблюдалось в вариантах опыта при совместном внесении гуматов и минеральных удобрений. При этом дробное внесение гуматов привело к ббльшему (до 10-20%) снижению содержания НП по сравнению с однократным внесением.

Контроль

1,0 г/кг ТГум ОВ

1,0 г/кг УГум ОВ

1,0 г/кг Тгум ДВ

1,0 г/кг УГум ДВ

4 т/га известь, ^0Р60

4 т/га известь, Ы60Р60; 1,0 г/кг ТГум ОВ

4 т/га известь, ЫбОРбО; 1,0 г/кг УГум ОВ

4 т/га известь, ЫбОРбО; 1,0 г/кг ТГум ДФ

4 т/га известь, №0Р60; 1,0 г/кг Угум ДФ

Рис. 3. Динамика содержания НП по вариантам модельного эксперимента № 2. Планки погрешностей отражают доверительный интервал при Р=0,9.

***

По данным, полученным в вегетационном опыте и модельных экспериментах, сделан вывод, что использование промышленных гуматов при фиторе-культивации и биоаугментации нефтезагрязненных почв является перспективным. Однако проследить интенсификацию процесса деградации НП в зависимости от источника гуматов не удалось.

Для оценки влияние химических свойств ГК на их детоксицирующую активность в условиях нефтяного загрязнения, из исследуемых промышленных ГП были выделены препараты ГК, которые затем были разделены на фракции методом дробного высаливания. Далее были проведены исследования биологической и детоксицирующей (в присутствии водорастворимой части нефти) активности нефракционированных препаратов ГК и их фракции высаливания на примере клеток дрожжей .V сегег/хше

4.2. Фракционирование ГК методом дробного высаливания В основу методики фракционирования ГК, выделенных из УГум и ТГум. положена работа Д.С. Орлова с соавторами (1976) по фракционированию ГК

типичного чернозема растворами ЫаС1 различной концентрации. Принципиальным отличием по сравнению с описанными авторами работы условиями являлось осаждение фракций ГК при одинаковом и достаточно небольшом последовательном увеличении концентрации МаС1 (0,25 моль/л ЫаС1) в растворе ГК.

Использование узкого шага высаливания для фракционирования исследуемых ГК было выбрано для уточнения границ высаливания со значимым изменением свойств ГК различного происхождения, последовательно осаждающихся при возрастающей концентрации №С1.

Таблица 4

Некоторые химические свойства ГК и их фракций

№ фракции N301, моль/л Выход фракции, % ММ„, Да Кфоб г-0.001 %с 465 Е/Еб Н.Сисп 0:С (О ФГ, моль(-)/ моль ГК % групп рК 4,45,3

Фракции ТГК

1 0,50-0,75 0,6 44600 1,9 0,122 4,36 2,02 0,56 -0,15 242 28,1

2 0,75-1,00 1,5 44700 1,9 0,128 4,27 1,99 0,54 -0,17 262 22,9

3 1,00-1,25 0,7 40200 1,9 0,142 4,44 1,87 0,54 -0,08 189 24,3

4 1,25-1,50 15,4 40800 1,5 0,134 4,47 1,88 0,53 -0,11 207 26,6

5 1,25-1,75 45,2 34800 1,4 0,150 4,55 1,90 0,54 -0,10 189 30,2

6 1,75-2,00 5,4 33500 1,4 0,164 4,56 1,85 0,52 -0,10 240 27,9

7 2,00-2,25 8,9 30700 1,5 0,167 4,77 1,76 0,49 -0,13 191 27,7

2,25-2,50 4,2 30600 1,3 0,172 4,65 1,77 0,49 -0,14 177 31,6

9 2,50-2,75 1,1 25700 0,8 0,175 4,86 1,77 0,49 -0,15 154 37,7

10 2,75-3,00 1,3 24600 0,8 0,174 4,83 1,77 0,50 -0,11 130 34,6

11 остаток 15,7 24600 0,6 0,171 5,34 1,71 0,49 -0,05 140 42,1

Исходный препарат 33500 1,1 0,148 4,77 1,86 0,51 -0,13 191 31,9

Фракции УГК

1 0,50-0,75 6,0 19300 2,9 0,243 4,76 1,63 0,55 0,21 114 25,4

2 0,75-1,00 35,9 19800 2,8 0,230 4,79 1,65 0,55 0,18 116 25,0

3 1,00-1,25 31,7 16600 2,2 0,264 4,98 1,62 0,53 0,17 103 25,2

4 1,25-1,50 20,0 15800 2,3 0,153 5,10 1,53 0,51 0,17 103 28,2

5 1,50-1,75 1,4 16000 1,8 0,292 5,03 1,52 0,49 0,13 101 28,7

6 1,75-2,00 0,6 15400 1,6 0,298 5,05 1,52 0,49 0,13 93 33,3

7 остаток 4,5 14200 1,5 0,334 5,96 1,49 0,48 0,11 76 38,2

Исходный препарат 17200 2,3 0,294 4,98 1,53 0,50 0,15 106 27,4

4.2.1. Выход фракций высаливания ГК и их зольность При фракционировании ГК было получено различное количество фракций. Для угольной ГК (УГК) было выделено 7 фракций, для торфяной ГК (ТГК) -11 фракций. Первые две фракции, полученные при концентрации соли 0,25 и 0,50 моль/л, не анализировались, так как они не растворяются в растворе 0,1 н ЫаОН после предварительной очистки и высушивания. Максимальное осаждение ТГК происходило при концентрации №С1 в количестве от 1,25 до 2,25 моль/л, для УГК эта величина составляет 0,75-1,50 моль/л (таблица 4). Зольность выделенных фракций составляла - 2-4%.

4.2.2. Молекулярные веса фракций высаливания ГК , , .

Для всех выделенных фракций наблюдалось бимодальное молекулярно-массовое распределение, наследуемое от исходных препаратов ГК. Для исследуемых ГК выявлена общая тенденция: при увеличении содержания NaCl в растворе ГК происходит смещение молекулярно-массового распределения фракций в сторону более низких молекулярных масс. Кроме этого, из раствора ТГК последовательно высаливались фракции, характеризующиеся уменьшением доли молекул с высокими ММ и увеличением доли молекул с низкими ММ. В итоге это послужило причиной снижения средневзвешенных ММ фракций, осаждающихся из растворов исследуемых ГК при увеличении концентрации NaCl (таблица 4).

4.2.3. Гидрофильно-гидрофобные свойства фракций высаливания ГК

При последовательном высаливании ГК происходило осаждение фракций, на хроматограммах гидрофобного взаимодействия которых уменьшалась интенсивность пиков, соответствующих гидрофобным фракциям, и увеличивалась интенсивность пиков, соответствующих гидрофильным фракциям, что приводило к снижению Кфоб (таблица 4).

4.2.4. Элементный состав фракций высаливания ГК

Элементный состав нефракционированных ГК и их фракций высаливания в целом соответствовал описываемым в литературе значениям (Орлов, 1974, 1992; Перминова, 2000; Rice, MacCarthy, 1991).

Рассчитанные отношения Н:Сисп снижались во фракциях при их последовательном высаливании, что является признаком относительного увеличения доли ароматических структур в строении молекул ГК. Отношение О.С, дающее представление об окисленности ГК, для фракций исследуемых ГК также сни-

и X

1,30

жалось по мере их высаливания (таблица 4). Подобные закономерности обнаруживались ранее при фракционировании ГК как ЫаС1 (Орлов и др., 1977), так и (МН^БО.) (Степанов, 2008).

0,90

0.50

0.45

ОС

Необходимо отметить, что в высаливающихся фракциях УГК наблюдалось небольшое снижение степени окисленности (ы). Для фракций ТГК подобной закономерности выделить не удалось (таблица 4).

Рис. 4. Диаграмма атомных отношений Н С-О С Орафико-статистический анализ по Ван-Кревелену)

На диаграмме атомных отношений в координатах Н:С-0:С (рис. 4) хо-

рошо прослеживается направление в изменении свойств ГК, осаждающихся при увеличении концентрации ЫаС1 в растворе. По Ван-Кревелену, построение такой диаграммы позволяет выявить направление процессов трансформации органических соединений. По полученным данным изменение свойств фракций высаливания при их последовательном осаждении формально можно описать процессами демитилирования и дегидратации молекул ГК.

4.2.5. Функциональные группы фракций высаливания

Общее содержание функциональных групп, вычисленное на 1 моль ГК с использованием средневзвешенных ММ, снижалось во фракциях при их последовательном высаливании как для ТГК, так и для УГК (таблица 4). Похожая закономерность отражена в ряде работ по оценке содержания функциональных групп при переходе от высокомолекулярных к низкомолекулярным фракциям ГК (Орлов, 1990, БЬспкгег, 1977). Кроме того, эта тенденция в изменении количества кислых функциональных групп по фракциям высаливания согласуется с описанным выше снижением отношения 0:С во фракциях, последовательно высаливающихся при увеличении концентрации ЫаС1 в растворе ГК.

Таким образом, учитывая увеличение степени ароматичности фракций, осаждающихся из раствора ГК при увеличении концентрации электролита, сделан вывод, что относительное снижение количества функциональных групп связано с относительной потерей алифатических цепочек в последовательно высаливающихся фракциях ГК.

Согласно теории Л.Н. Александровой, процесс гумификации сопровождается потерей фенольных и, частично, спиртовых гидроксилов. Соответственно, возрастает доля карбоксильных групп. Кроме того, возможно и увеличение абсолютного содержания карбоксильных групп вследствие окисления алифатических фрагментов молекулы ГК, составляющих ее периферическую часть (Александрова, 1980). В нашем случае абсолютного увеличения содержания карбоксильных групп (точнее, групп с рКа=5,3-4,4) по фракциям при последовательном высаливании не было, но наблюдалось увеличение доли карбоксильных групп в общем содержании кислых функциональных групп (таблица 4). Учитывая тенденцию к увеличению степени ароматичности и снижению общего количества кислых функциональных групп, сделано предположение, что увеличение доли карбоксильных групп в последовательно высаливающихся фракциях ГК связано именно с окислением алифатических цепочек в процессе гумификации.

4.3.6. Оптические свойства фракций ГК в видимой части спектра

Спектры нефракционированных препаратов ГК и их фракций высаливания

в диапазоне 400-750нм позволили рассчитать Е-величины при концентрации С равной 0,001% при длинах волн 465 нм, а также коэффициенты цветности ЕУЕ6 (таблица 5). Коэффициенты экстинкции соответствовали возможному диапазону значений ¿-величин для ГК (Орлов, 1990).

Исходя из полученных данных (таблица 4) сделан вывод, что при последовательном высаливании из раствора ГК осаждаются фракции, характеризующиеся увеличением , что, по всей видимости, обусловлено ростом степени ароматичности молекул ГК.

4.2.7. ИК-спектры фракций ГК

Анализ ИК-спектров (рис. 5) позволил подтвердить сделанные ранее выводы направлении изменения некоторых свойств фракций ГК, последовательно высаливающихся при увеличении концентрации электролита в растворе ГК.

Пики при 2960 и 2850см'1 нефракционированного препарата ТГК были выражены значительнее по сравнению с УГК, что говорит о более высокой роли алифатических структур в построении молекул ТГК.

4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 О

Рис. 5. а - ИК-спектры нефракционированного препарата и фракций высаливания ТГК; б -ИК-спектры нефракционированного препарата и фракций высаливания УГК.

По фракциям высаливания как ТГК, так и УГК наблюдалась единая тенденция: при последовательном высаливании осаждались фракции, характеризующиеся снижением интенсивности пиков при 2960 и 2850см'1. С другой стороны, интенсивность пика в области 1610см"1, которая практически полностью обусловлена С=С связями ароматических структур, для фракций высаливания как УГК, так и ТГК практически не изменялась. Следовательно, при увеличении концентрации №С1 в растворе исследуемых ГК происходило осаждение фракций, характеризующихся относительным ростом ароматичности за счет снижения роли алифатических структур в построении молекул фракций высаливания ГК. Этот вывод подтверждает сделанные ранее заключения об увеличении роли ароматических структур во фракциях, последовательно высаливающихся из раствора ГК на основании результатов элементного состава и оптических свойств фракций ГК.

Интенсивность пика 1050см'1, обусловленного колебаниями О-Н связей гидроксилов резко падала во фракциях, последовательно высаливающихся при увеличении концентрации №С1 в растворе ГК. Подобные изменения согласуются с предположением о ходе трансформации ГК, сделанным на основе гра-фико-статистического анализа по Ван-Кревелену (дегидратация).

4.2.8. Объединение фракций высаливания ГК

Для объединения фракций высаливания в более крупные были выбраны следующие показатели химических свойств фракций: средневзвешенная ММ, Н:С„С11, .Е/Ей, доля групп с рК=4,4-5,3 от содержания кислых функциональных Групп, Кфоб.

Для оценки количества кластеров, в которые могут быть объединены фракции высаливания ТГК и УГК, использовали метод полной связи и эвклидово расстояние в качестве меры близости объектов кластеризации. Фракции ТГК объединились в три кластера. Первый кластер: фракции №№ 1-4; второй кластер: фракции №№ 5-8; третий кластер: фракции №№ 9-11. Фракции высаливания УГК также объединились в три кластера. Первый кластер: фракции №№ 1-3; второй кластер: фракции №№ 4-6; третий кластер: фракция №7.

Для проверки статистической значимости полученных кластеров использован метод К-средних. Уровни значимости для объединения фракций высаливания УГК и ТГК составили менее 0,05.

В таблице 5 представлены средневзвешенные показатели некоторых химических свойств объединенных фракций. Границы высаливания объдиненных фракций: для ТГК - от 0,5 до 1,5 моль/л, от 1,5 до 2,5 моль/л, более 2,5 моль/л; для УГК - от 0,5 до 1,25 моль/л, от 1,25 до 2,0 моль/л, более 2,0 моль/л.

Таблица 5

№ фракции Выход фракции, % ММ*, Да Кфоб ЕУЕв Н.СиСП

Фракции ТГК

1 18,2 41200 1,6 4,45 1,89

2 63,7 33800 1,4 4,59 1,87

3 18,1 24700 0,6 5,27 1,72

Исходный препарат ГК 33500 1,1 4,77 1,86

Фракции ТГК

1 73,5 18300 2,6 4,87 1,63

2 22,0 15800 2,3 5,09 1,53

3 4,5 14200 1,5 5,96 1,49

Исходный препарат ГК 17200 2,3 4,98 1,53

Нефракционированные ГК, а также их объединенные фракции высаливания использовались в экспериментах по оценке их биологической и детоксици-рующей (по отношению к водорастворимой части нефти) активности на примере клеток дрожжей сегеч'шае.

4.3. Биологическая активность ГК и их фракций высаливания Биологическая активность ГК оценивалась по кривым роста численности клеток 5 сегехшае на среде, содержащей нефракционированные препараты ГК и их объединенные фракции высаливания по отношению к контролю (без добавления ГК). При концентрации ГК 2 мг/л численность клеток дрожжей была близка к контрольному варианту. При концентрации ГК 5мг/л и 10 мг/л отмечался максимум стимулирующего действия на прирост популяции .Я1 сегспхии1.

Увеличение концентрации ГК до 25 мг/л снижало стимуляцию роста дрожжей относительно предыдущих вариантов (рис. 6, а, б).

Для ТГК наблюдался более выраженный стимулирующий эффект на рост дрожжей по сравнению с УГК. При концентрациях 5мг/л и 10 мг/л ТГК прирост клеток 5. сегеушае составлял около 20-25%; в случае с использованием УГК этот показатель составлял лишь 10-15% (рис. 6, а).

¡1

тгк ...„2

II -

I!м

» 1

3 1 0,2

е § I?

УГК

■■--г —з

10 13 ГК, мг/л

6 11

= £ 0.1 ¡1

10 15

ГК. мг/л

11 I г

УГК -1 -----2

10 15

ГК. мг/л

Рис. 6. а - прирост итоговой численности клеток дрожжей после 96 ч инкубации относительно контроля, б - снижение времени удвоения численности клеток относительно контроля. 1 -нефракционированный препарат; 2 - 1-ая фракция; 3 - 2-ая фракция; 4 - 3-я фракция. Планки погрешностей отражают доверительный интервал при Р=0,9.

Анализ роста дрожжей в среде, содержащей фракции высаливания ТГК и УГК, выявил однотипную закономерность: стимулирующий эффект уменьшается в ряду: 3-я фракция ГК > 2-ая фракция ГК > Гая фракция ГК. Одновременно фракции высаливания ТГК обладали более выраженным стимулирующим эффектом по сравнению с аналогичными фракциями высаливания УГК. Так, например, добавление третьей фракции высаливания ТГК в количестве 10 мг/л в питательную среду привело к увеличению итоговой численности клеток дрожжей на -45% по сравнению с контролем, тогда как добавление того же

количества третьей фракции УГК увеличило этот показатель только на -30% (рис. 6, а).

Добавление нефракционированных препаратов ГК и их фракций высаливания в концентрациях 50 мг/л и 75 мг/л приводило к ингибированию роста 5. сегеушае (рис. 7, а, б), что выражалось в снижении итоговой биомассы и увеличении времени удвоения клеток. Необходимо отметить, что УГК обладала более выраженным ингибирующим эффектом. Ее присутствие в питательной среде в количествах 50 мг/л и 75 мг/л снижало итоговую численность клеток дрожжей на 25% и 27% соответственно по сравнению с контролем, тогда как для ТГК эти показатели составляли 7% и 13% соответственно (рис 7, а).

ТГК УГК

2 3 4 12 3

Рис. 7. а - снижение итоговой численности клеток дрожжей после 96 ч инкубации относительно контроля, б - увеличение времени удвоения клеток дрожжей относительно контроля. 1 - нефракционированный препарат ГК; 2 - 1-ая фракция ГК; 3 - 2-ая фракция ГК: 4 - 3-я фракция ГК. Планки погрешностей отражают доверительный интервал при Р=0,9.

По фракциям высаливания ингибирующий эффект возрастал в ряду от третьей к первой фракции УГК, для фракций ТГК каких-либо закономерностей выявить не удалось.

2.4. Детоксицирующая активность ГК и их фракций высаливания Присутствие в питательной среде водорастворимой части нефти снижало итоговую численность клеток дрожжей на 30,3±4,5% и увеличивало время их удвоения на 54,5±4,6%. Внесение как нефракционированных препаратов ГК, так и их фракций высаливания уменьшало токсическое действие водорастворимой части нефти с оптимумом при концентрации ГК 10-25 мг/л.

Расчет коэффициентов детоксикации показал, что полного снятия токсического эффекта ни в одном из случаев не наблюдалось. Для УГК отмечена более выраженная детоксицирующая активность по сравнению с ТГК (рис. 8, а, б).

тгк

-] 2 -ш-3 4

а 5 ¡0 15 20 25

ГК. мг/л

Ш 15 211 25

ГК. м г/л

ТГК

УГК

Рис. 8. Кривые детоксикации. а - тест-отклик - итоговая биомасса дрожжей после инкубации в течение 96 ч. б - тест-отклик - время удвоения численности клеток дрожжей.

По фракциям высаливания как ТГК, так и УГК выделена общая закономерность, выраженная в уменьшении детоксицирующей активности в ряду: 1-ая фракция > 2-ая фракция > 3-я фракция.

Известно, что ГВ способны связывать углеводороды по типу гидрофобного взаимодействия (Перминова, 2000; Allen-King R.M. et al, 2002). Действительно,

полученные данные говорят о том, что коэффициент детоксикации выше для более гидрофобной УГК по сравнению с ТГК. Также коэффициенты детоксикации снижаются от первой к третьей фракции высаливания для обеих ГК в соответствии со снижением степени их гидрофобности.

УГК 1-аяфракция 2-аяфракция 3-я фракция ТГК 1-ая4ч>акция 2-аяфракция 3-яфракция УГК УГК УГК ТГК ТГК ТГК

Рис. 9. Относительный прирост биомассы дрожжей в вариантах с присутствием ГК и токсиканта к варианту с присутствием только токсиканта. Планки погрешностей отражают доверительный интервал при Р=0,9.

Тем не менее, среди фракций как ТГК, так и УГК в системе токсикант-ГК по отношению к системе с присутствием только токсиканта (такой подход в некоторой степени отражает способность ГК интенсифицировать биологическую рекультивацию) максимальный отклик был отмечен для третьих фракций обеих ГК (концентрация 10 мг/л) (рис. 9). На основании этого сделан вывод, что биологическая (физиологическая) активность ГВ вносит значительный вклад в способность гуматов интенсифицировать биологическую рекультивацию загрязненных нефтью объектов окружающей среды. Следовательно, получение ГП высаливанием при высокой концентрации ЫаС1 (2,0-2,5 моль/л) как из ГВ, так и из гуминового сырья может стать эффективной технологией создания материалов, обладающих повышенной активностью в условиях нефтяного загрязнения.

При добыче и переработке нефти нефтяному загрязнению почв также зачастую сопутствует и их засоление - техногенный галогенез почв (Солнцева, 1998). Очевидно, что препараты ГВ, полученные высаливанием при высокой концентрации №С1 в растворе, наряду с повышенной биологической активностью будут доступны для живых организмов и в условиях техногенного галоге-неза.

Заключение

Проведенные исследования показали, что промышленные гуматы могут эффективно использоваться на этапах биологической рекультивации нефтезаг-рязненных торфяных почв, ускоряя деградацию НП. Наибольшая эффективность гуматов проявляется на фоне известкования и внесения минеральных удобрений. При этом установлено, что на этапах микробиологической рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв целесообразно дробное внесение промышленных ГП.

Обобщая полученные результаты по биологическому действию фракций высаливания ГК на клетки дрожжей, можно отметить, что стимулирующее действие ГК увеличивается для фракций, последовательно высаливающихся при увеличении концентрации электролита в растворе ГК, то есть при снижении молекулярного веса и степени гидрофобности, роста ароматичности и относительного содержания карбоксильных групп во фракциях. В свою очередь, для последовательно высаливающихся фракций ГК их детоксицирующая активность падает за счет снижения гидрофобности. Тем не менее, фракции, растворимые в присутствии высоких концентраций №С1 (более 2,5 моль/л для торфяной ГК и более 2,0 моль/л для угольной ГК), наиболее активны по отношению к дрожжевым микроорганизмам в присутствии водорастворимой части нефти, что отражает доминирующую роль физиологической активности ГК в эффективности использования гуматов при биологической рекультивации загрязненных нефтью объектов окружающей среды.

Также необходимо отметить, что загрязнение почв сырой нефтью зачастую приводит и к засолению почв. Следовательно, фракции ГК, полученные при высокой концентрации ЫаС1 в растворе, способны сохранять свою активность по отношению к живым организмам в условиях техногенного галогенеза.

Таким образом, можно рекомендовать использование метода высаливания при производстве промышленных гуматов в качестве способа получения материалов, обладающих высокой эффективностью на этапах биологической рекультивации нефтезагрязненных территорий.

Выводы

1. В вегетационном опыте показано, что применение промышленных гума-тов в количестве 0,1-1,0 г/кг на фоне известкования (4 т/га) и внесения минеральных удобрений в количестве N45P45K«) и последующей корневой подкормке растений 0,05 г/кг гуматами и минеральными удобрениями в количестве N30P30K30 в период кущения злака приводит к существенному уменьшению остаточного содержания нефтепродуктов.

2. В модельном эксперименте показано, что при микробиологической рекультивации на степень разложения нефтепродуктов значительно влияет способ внесения одного и того же количества гумата. Установлено, что дробное внесение гуматов в количестве 1,0 г/кг на фоне известкования (4 т/га) и внесения минеральных удобрений в количестве N60P6o дает лучшие результаты по степени разложения нефтепродуктов по сравнению с однократным использованием.

3. При фракционировании ГК методом дробного осаждения при последовательном увеличении концентрации NaCl на 0,25 моль/л происходит высаливание фракций, характеризующихся падением молекулярного веса и степени гидрофобное™, ростом степени ароматичности, относительного содержания карбоксильных групп и коэффициентов цветности. На основании статистической обработки химических свойств фракций можно выделить границы высаливания с достоверным изменением основных свойств ГК. Для торфяной ГК установлены следующие границы высаливания: от 0,5 до 1,5 моль/л, от 1,5 до 2,5 моль/л, более 2,5 моль/л. Для угольной ГК - от 0,5 до 1,25 моль/л, от 1,25 до 2,0 моль/л, более 2,0 моль/л.

4. ГК и их фракции высаливания в концентрации 5-10 мг/л стимулируют рост биомассы дрожжей. Наиболее активной является фракция с границей высаливания по NaCl более 2,5 моль/л для торфяной ГК и более 2,0 моль/л для угольной ГК.

5. ГК и их фракции высаливания в концентрации 50-75 мг/л оказывают токсический эффект, подавляя рост дрожжей.

6. ГК и их фракции в концентрации 5-25 мг/л проявляют детоксицирующий эффект по отношению к водорастворимой части нефти. Наиболее активной является фракция с границей высаливания по NaCl 0,5-1,5моль/л для торфяной ГК и 0,5-1,25 моль/л для угольной ГК.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Колбасов Г.А. Положительная роль гуматов при фиторекультивации нефтезагрязненных торфяных территорий // Материалы XII Докучаев-ских молодежных чтений «Почвы и продовольственная безопасность России». Санкт-Петербург. 2009. С. 120-121.

2. Колбасов Г.А. Применение гуматов при рекультивации нефтезагрязненных торфяных территорий // Труды V Всероссийской конференции «Гуминовые вещества в биосфере». Санкт-Петербург. 2010. С. 328-333.

3. Колбасов Г.А. Фракционирование торфяной и угольной гуминовых кислот методом дробного осаждения // Тезисы докладов XVII международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2010», секция «Почвоведение», Москва, 2010, с. 52-53.

4. Колбасов Г.А., Розанова М.С. Использование промышленных гуматов для рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв // Естественные и технические науки. 2010. № 2. С. 212-216.

5. Колбасов Г.А., Розанова М.С. Протекторные свойства гуминовых кислот и их фракций в условиях нефтяного загрязнения // Отражение био-, reo-, антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове. Сборник материалов IV Всероссийской научной конференции с международным участием. Томск. 2010, С. 94-97.

Подписано в печать: 04.04.11

Объем. 1,5 усл.п л. Тираж: 100 эм Заказ № 787 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г Москва, пр-т Вернадского,39 (495) 363-78-90, у.и№ге°1е1ги

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Колбасов, Геннадий Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ НЕФТЬЮ И СПОСОБЫ ИХ РЕКУЛЬТИВАЦИИ.

1.1. Общая характеристика нефти и ее компонентов.

1.2. Влияние нефтяного загрязнения на свойства почв.

1.2.1 Изменение морфологических свойств почв.

1.2.2. Изменение физических свойств почв.

1.2.3. Изменение химических свойств почв.

1.3. Влияние нефти и нефтепродуктов на почвенную биоту и растения.

1.4. Трансформация нефти и нефтепродуктов в почве.

1.5. Этапы самоочищения почв от нефти.

1.6. Технологии рекультивации нефтезагрязненных почв.

1.6.1. Технические методы рекультивации.

1.6.2. Физико-химические методы рекультивации.

1.6.3. Биологическая рекультивация.

ГЛАВА 2. СОСТАВ, СВОЙСТВА И ФУНКЦИИ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ.

2.1 Элементный состав гумусовых кислот.

2.2. Характеристика структуры гумусовых кислот.

2.3 Оптические свойства гумусовых кислот.

2.4 Молекулярно-массовый состав гумусовых кислот.

2.5. Амфифильные свойства гумусовых кислот.

2.6. Биологическая активность гумусовых кислот.

2.7. Получение и пути использования промышленных гуминовых препаратов.

ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Объекты исследования.

3.2. Методы исследования.

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

4.1. Применение промышленных гуматов при биологической рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв.

4.1.1. Применение промышленных гуматов при фиторекультивации нефтезагрязненных торфяных почв.

4.1.2. Применение промышленных гуматов при биоаугментации нефтезагрязненных торфяных почв.

4.2. Фракционирование ГК методом дробного высаливания.

4.2.1. Выход фракций ГК и их зольность.

4.2.2 Молекулярные веса фракций ГК.

4.2.3. Гидрофильно-гидрофобные свойства фракций ГК.

4.2.4. Элементный состав фракций ГК.

4.2.5. Функциональные группы фракций ГК.

4.2.6. Оптические свойства фракций ГК.

4.2.7. Инфракрасные спектры фракций ГК.

4.2.8. Объединение фракций высаливания ГК.

4.3. Биологическая активность ГК и их фракций высаливания по отношению к клеткам дрожжей.

4.4. Детоксицирующая активность ГК и их фракций высаливания в условиях нефтяного загрязнения на примере клеток дрожжей.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Оценка возможности использования промышленных гуматов при биологической рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв"

В настоящее время загрязнение окружающей среды, в том числе и нефтяными углеводородами, неизбежно растет с развитием мировой экономики, поэтому поиск и разработка эффективных технологий рекультивации загрязненной окружающей среды становится приоритетом любого общества. При этом выбор способа восстановления нарушенных компонентов биосферы в рамках существующей рыночной экономики, определяющейся общеизвестным постулатом «цена - качество», не должен допускать их вторичное загрязнение.

Существующие на сегодняшний день технологии ех-яИи рекультивации нефтезагрязненных территорий (изъятие загрязненного компонента с места загрязнения и перенос его для захоронения и (или) переработки) являются дорогостоящими и могут приводить к загрязнению окружающей среды в местах захоронения и переработки загрязненного грунта. Поэтому применение технологий ех-яНи рекультивации целесообразно при крупных разливах нефти и нефтепродуктов (НП), когда необходимо экстренно предотвратить их растекание по поверхности почвы и проникновения в грунтовые воды.

Технологии т-БНи рекультивации, основанные на стимуляции природных процессов деградации нефти (биостимуляция, биоаугментация (биоулучшение), фиторекультивация), применяют как самостоятельно при низких дозах загрязнения, так и после проведения ех-яНи рекультивации. Однако т-яИи рекультивация подразумевает большую длительность процесса восстановления нефтезагрязненной территории, что требует создания максимально благоприятных условий для роста и развития живых организмов.

При использовании метода фиторекультивации проводят, при необходимости, мелиорацию нефтезагрязненной почвы, применяют реагенты, корректирующие почвенную кислотность, вносят минеральные и органические удобрения, стимуляторы роста. Наряду с этим, в случае с применением методов биостимуляции и биоаугментации, также целесообразно вносить поверхностно-активные вещества и биодобавки.

В последнее десятилетие стала появляться информация о возможности интенсификации деградации нефти и НП при использовании гумино-вых веществ (ГВ) (Габбасова и др., 2002; Салим и др., 2003; Иванов и др., 2007; Салим, 2004; Вятчина, 2007; Дагуров, Стом, 2007; Мельник, Чиник, 2008; Хохлова и др., 2009; Molson et al., 2001; Van Stempvoort et al., 2002; Van Stempvoort et al., 2005). Тем не менее, случаи использования гуматов при биологической рекультивации загрязненных нефтью почв и грунтов не являются систематическими. Следовательно, накопление фактического материала по применению ГВ при биологических методах рекультивации нефтезагрязненных территорий является актуальной задачей.

Цель работы - оценка возможности использования промышленных гуматов и выделенных из них препаратов ГК и фракций высаливания ГК при биологической рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв (в условиях модельного опыта).

Задачи исследования: 1. Поставить вегетационный опыт по фиторекультивации и модельные эксперименты по микробиологической рекультивации нефтезагряз-ненного торфа.

Автор выражает благодарность сотрудникам факультета почвоведения МГУ за помощь, оказанную на разных этапах выполнения работы: д.б.н., профессору Трофимову С.Я.; д.б.н., в.н.с. Вызову Б.А.; ассистенту Розановой М.С.; ассистенту Завгородней Ю.А.; м.н.с. Заварзиной А.Г.; с.н.с. Степанову A.A.

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Колбасов, Геннадий Александрович

выводы

1. В вегетационном опыте показано, что применение промышленных гуматов в количестве 0,1-1,0 г/кг на фоне известкования (4 т/га) и внесения минеральных удобрений в количестве ^5Р45Кбо и последующей корневой подкормке растений 0,05 г/кг гуматами< и минеральными удобрениями в количестве ]ЯзоРзоКзо в период кущения злака приводит к существенному уменьшению остаточного содержания нефтепродуктов.

2. В модельном эксперименте показано, что при микробиологической рекультивации на степень разложения нефтепродуктов значительно влияет способ внесения одного и того же количества гумата. Установлено, что дробное внесение гуматов в количестве 1,0 г/кг на фоне известкования (4 т/га) и внесения минеральных удобрений в количестве 1чГ6()Рбо дает лучшие результаты по степени разложения нефтепродуктов по сравнению с однократным использованием.

3. При фракционировании ГК методом дробного осаждения при последовательном увеличении концентрации ЫаС1 на 0,25 моль/л происходит высаливание фракций, характеризующихся падением молекулярного веса и степени гидрофобности, ростом степени ароматичности, относительного содержания карбоксильных групп и коэффициентов цветности. На основании статистической обработки химических свойств фракций можно выделить границы высаливания с достоверным изменением основных свойств ГК. Для торфяной ГК установлены следующие границы высаливания: от 0,5 до 1,5 моль/л, от 1,5 до 2,5 моль/л, более 2,5 моль/л. Для угольной ГК - от 0,5 до 1,25 моль/л, от 1,25 до 2,0 моль/л, более 2,0 моль/л.

4. ГК и их фракции высаливания в концентрации 5-10 мг/л стимулируют рост биомассы дрожжей. Наиболее активной является фракция с границей высаливания по ИаС1 более 2,5 моль/л для торфяной ГК и более 2,0 моль/л для угольной ГК.

5. ГК и их фракции высаливания в концентрации 50-75 мг/л оказывают токсический эффект, подавляя рост дрожжей.

6. ГК и их фракции в концентрации 5-25 мг/л проявляют детоксици-рующий эффект по отношению к водорастворимой части нефти. Наиболее активной является фракция с границей высаливания по ИаС1 0,5-1,5моль/л для торфяной ГК и 0,5-1,25 моль/л для угольной ГК.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования показали, что промышленные гуматы могут эффективно использоваться на этапах биологической, рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв, ускоряя- деградацию НПг Наибольшая эффективность гуматов- проявляется на фоне известкования и внесения, минеральных удобрений. При этом установлено, что на.этапах микробиологической рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв* целесообразно дробное внесение промышленных ГП.

Обобщая полученные результаты по биологическому действию фракций высаливания ГК на клетки дрожжей, можно отметить, что стимулирующее действие ГК увеличивается для фракций, последовательно высаливающихся при увеличении концентрации электролита в растворе ГК, то есть при снижении молекулярного веса и степени гидрофобности, роста ароматичности и относительного содержания карбоксильных групп во фракциях. В свою очередь, для последовательно высаливающихся фракций ГК их детоксицирующая активность падает за счет снижения гидрофобности. Тем не менее, фракции, растворимые в присутствии высоких концентраций ЫаС1 (более 2,5 моль/л для торфяной ГК и более 2,0 моль/л для угольной ГК), наиболее активны по отношению к дрожжевым микроорганизмам в присутствии водорастворимой части нефти, что отражает доминирующую роль физиологической активности ГК в эффективности использования гуматов при биологической рекультивации загрязненных нефтью объектов окружающей среды.

Также необходимо отметить, что загрязнение почв сырой нефтью зачастую приводит и к засолению почв. Следовательно, фракции ГК, полученные при высокой концентрации №С1 в растворе, способны сохранять свою активность по отношению к живым организмам в условиях техногенного галогенеза.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Колбасов, Геннадий Александрович, Москва

1. Александрова TLB. О физиологической активности гумусовых веществ и продуктов метаболизма-микроорганизмов // Органическое' 1вещество целинных и освоенных почв. — М.: Наука. 1972. С.30-69.

2. Александрова Л.Н. О природе перегноя //. Записки Ленинградского сельскохозяйственного института. 1955. Вып.9. С.88-99.

3. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л;: Наука. 1980. 287с.

4. Альберте Б., Брей Д., Льюис Дж. Молекулярная биология клетки. — М.: Мир. 1987. Т. 5. 231с.

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

6. Арене В.Ж., Саушин А.З., Гридин О.М., Гридин А.О. Очистка окружающей среды от углеводородных загрязнителей. — М.: Изд-во «Ин-тербук». 1999. 180с.

7. Артемьева Т.И., Штина H.A. Экологические последствия загрязнения почв нефтью //Бактериальный фильтр Земли. Пермь. 1985. Т.1. С. 28-29.

8. Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. М.: МГУ. 1983. 248 с.

9. Бирюков М. В. Биологическое действие гуминовых кислот и его пространственная локализация в почве. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. биол. наук. М. 2006. 103с.

10. Ю.Бобрицкий Н.В., Юфин В.А. Основы нефтяной и газовой промышленности: учебник для техникумов. — М.: Недра. 1988. 200 с.

11. П.Бобырь Л.Ф. Влияние физиологически активных гумусовых веществ на фотосинтетические процессы у растений. Автореф. дис. на соиск. ст. канд. биол. наук. — Кишинев. 1984. 24 с.

12. И.Бурдынь Т.А. Закс Ю.Б. Химия нефти; газа и пластовых вод: М: "Недра". 1978. 279 с. .

13. Варшал Г.М:, Вёлюханова Т.К., Кощеева И.Я. Геохимическая роль гумусовых кислот в миграции элементов // Еуминовые вещества в биосфере. М. 1993. С. 97-117.

14. Габбасова И.М., Абдрахманов Р.Ф., Хабиров Н.К., Хазиев Ф.Х. Изменение свойств почв и состава грунтовых вод при загрязнении нефтью и нефтепромысловыми сточными водами в , Башкирии // Почвоведение. 1997. № 11. С. 1362-1372.

15. Габбасова И.М., Сулейманов P.P., Бойко Т.Ф., Галимзянова Н.Ф. Использование биогенных добавок совместно с биопрератом «Дево-ройл» для рекультивации нефтезагрязненных почв // Биотехнология.2002. №2. С. 57-65

16. Гилязов М.Ю. Изменение некоторых агрохимических свойств выщелоченного чернозема при загрязнении его нефтью // Агрохимия. 1980. Т. 12. С. 72-75.

17. Горовая А.И,У Орлов Щербенко О.В. Гуминовые вещества. Строение, функции; механизмы; действия,, протекторный; свойства, экологическая роль. -Киев: Hayкова думка. 1993. 304 с.

18. Гузев B.C., Левин С.В, Селецкий Г.И.,. Бабьева E.H., Калачникова И.Г., Колесникова Н.М., Оборин A.A., Звягинцев Д.Г. Роль почвенной микробиоты в рекультивации нефтезагрязненных почв // Микроорганизмы и охрана почв. М.::МГУ. 1989: С. 129-151.

19. Гуминский С.А. Современные точки зрения на механизм физиологических эффектов, вызываемых в растительных организмах, гумусовыми веществами // Почвоведение. — 1968. № 9. С. 92-98.

20. Дагуров A.B. Стом Д.И. Влияние гуминовых веществ на эффект нефтепродуктов // Бюллетень ВСНЦ СО: РАМН. 2007. №2. С. 170174.

21. Демидиенко А.Я., Демурджан В.М., Пути восстановления плодородия нефтезагрязненных почв черноземной зоны Украины. // Восстановление нефтезагрязненных почвенных, экосистем. Mi, 1988, С. 197205.

22. Демин; В.В., Завгородняя Ю.А., Тереытьев В.А. Природа биологического действия гуминовых веществ. Часть 1. Основные гипотезы. Доклады по экологическому почвоведению. 2006а. Т. 1. № 1. С. 7279.

23. Демин В.В., Бирюков М.В., Семенов A.A., Завгородняя Ю.А. Природа биологического действия гуминовых веществ. Часть 2. Локализация биопротекторного действия гуминовых веществ в почвах. Доклады по экологическому почвоведению. 20066; Т. 1. №1. 0. 80-91.

24. Добровольский r.Bi, Урусевская^ И:С. География почв. М: Изд-во >, МГУ. 2004. 460 с.

25. Ефанов М.В., Латкин A.A., Черненко П.П., Галочкин А.И. Получение оксигуминовых препаратов из торфа кавитационным методом. Современные наукоемкие технологии. 2008. №2. С. 89-90!

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

27. Квасников Е.И., Клюшникова Т.М. Микроорганизмы деструкторы нефти в водных бассейнах. Киев: Наукова думка. 198132с.

28. Киреева H.A., Бакаева- М.Д., Галимзянова- Н.Ф. Влияние биореме-диации на условно патогенные микромицеты нефтезагрязненных: почв // Проблемы медицинской микологиш 2005. Т.7. №2. С. 40-41.

29. Киреева H.A., Водопьянов ВШ., Мифтахова А.М. Биологическая активность нефтезагрязненных почв. Уфа. Изд-во «Гилем». 2001. 376с.

30. Комиссаров И.Д., Логинов Л.Ф. Молекулярная структурами реакци-. онная способность гуминовых кислот. В кн.::Гуминовые вещества вбиосфере. М:: Изд-во МГУ, 1993. С. 36-44.

31. Кураков A.B., Ильинский 1 В.В., Котелевцев C.B., Садчиков А.П. Биоиндикация и реабилитация экосистем при нефтяных загрязнениях. М.: Изд-во «Графикон». 2006, 336с.

32. Ларина Н.К., Касаточкин В.И. Спектральные методы исследования гуминовых веществ почв // Физико-химические методы исследования почв. Адсорбционные и изотопные методы. М. 1966. 171-199 с.

33. Лиштван И.И., Абрамец A.M. Гуминовые препараты и охрана окружающей среды. В кн.: Гуминовые вещества в биосфере. М.: Изд-во МГУ. 1993. С. 117-126.

34. Мажуль В.М., Прокопова Ж.В., Ивашкевич Л.С. Механизм действия гуминовых препаратов из торфа на структурное состояние мембран и функциональную активность клеток дрожжей. В кн.: Гуминовые вещества в биосфере. М.: Изд-во МГУ. 1993. С. 151-157.

35. Мельник И.В. Чиник И.И. Детоксикация отработанных буровых растворов и буровых шламов // Вестник АГТУ. 2008. №3. С.166-169.

36. Милановский Е.Ю. Амфифильные компоненты гумусовых веществ почв // Почвоведение. 2000. № 6. С.706-715.

37. Милановский Е.Ю. Гумусовые вещества как система гидрофобно-гидрофильных соединений. Дисс. в виде научн. докл. на соиск. учен, степ. докт. биол. наук. М. 2006. 94 с.

38. Милановский Е.Ю., Шеин Е.В., Степанов A.A. Лиофильно-лиофобные свойства органического вещества и структура почвы //Почвоведение. 1993. №6. С. 122-126.

39. Морозов Н.В., Николаев B.II. Влияние условий среды на развитие нефтеразлагающих микроорганизмов // Гидробиол. журш. 19781 Т. 14. №4: С.55-61. , \

40. Мукатанов Ф.Х., Ривкин H.Pi Влияние нефти: на? свойства, почв // Нефт.хоз. 1980. №4. С. 53-54.

41. Надеин А.Ф. Повышение эффективности биологической очистки, нефтесодержащих сточных вод // Экология человека. 2009. № 12. С. 10-12.

42. Наумова F.B., Кособокова Р.В., Косоногова Л.В. Райцина Г.И., Жмакова H.A., Овчинникова Т.Ф. Гуминовые препараты и технологические приемы их получения. В1 кн.: Гуминовые вещества в биосфере. М.: Изд-во МГУ. 1993. С 178-189t

43. Наумова Г.В., Косоногова Л.В., Жмакова H.A., Овчинникова Т.Ф. Биологически активные препараты стимулирующего и фунгицидно-го действия на основе торфа. ,// Химия; твердого топлива^ 1995; № 2. С. 82-88.

44. Оборин A.A., Калачникова И.Г., Масливец Т.А;, Базенкова Е.И., Плещеева О.В., Оглоблина А.И. Самоочищение и рекультивация нефтезагрязненных почв Предуралья и Западной Сибири // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М. 1988; С. 140-159.

45. Овчинникова Т.Ф. Влияние гидрогумата гуминового препарата из торфа на пролиферативную активность и метаболизм дрожжевых микроорганизмов // Биологические науки. 1991. № 10. С. 87-90.

46. Овчинникова Т.Ф., Кудряшов А.П., Мажуль В.М., Наумова F.B., Райцина Г.И. О мембранотропной активности гидрогумата» — гуминового препарата из торфа // Биологические науки. 1991., № 10. С. 103-109.

47. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд-во Моск. ун-та. 1990. 325 с.69,Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв. М.: Изд-во МГ У. 1974: 332с.

48. Орлов Д.С. Свойства и функции; гуминовых веществ // Гуминовыс вещества в биосфере. М. 1993: С. 16-27. , : •.•■•'71 .Орлов Д.С. Химия почв. М.: Изд-во МГУ. 1992, 400с.

49. Орлов Д.С., Аммосова; Я.М. Методы, контроля почв; загрязненных нефтью и нефтепродуктами // Почвепно-экологический мониторинг. М.: Изд-во МГУ. 1994. С. 219-232. . ' •

50. Орлов Д.С., Гришина Л. А. Практикум по химии гумуса. М. МГУ. 1981. 272с.

51. Перминова И.В. Анализ, классификация и прогнлз свойств гумусовых кислот // Дисс. на соиск. уч. ст. доктора хим. Наук. М.: 2000. 359с.

52. Перминова И.В:, Жилин Д.М 2004: Гуминовые вещества в контексте зеленой химии. В кН.: Лунин В.В., Тундо П., Локтева Е.С (Ред.) Зеленая химия в России. Изд-во Моск. ун-та. с. 146-162.

53. Петров A.A. Углеводороды нефти.-M.: Наука. 1984. 264с.

54. Плешакова Г.В., Дубровская Е В:, Турковская О.В. Приемы стимуляции аборигенной нефтеокисляющей микрофлоры. Биотехнология. 2005. № 1. С. 42-50.,

55. Посттехногенные экосистемы Севера // Под редакцией Арчегова И.Б., Капелькина Л.П., Спб.: Наука; 2002. 158 с.

56. Применение инфракрасной спектроскопии в почвоведении, мелиорации и сельском хозяйстве. (Под ред. Орлова Д.С.) Москва-Новочеркасск. 1978. 44с.

57. Романкевич Е.А., Ветров A.A., Пересыпкин В.И:, Органическое вещество мирового океана // Геология и геофизика. 2009. т. 50: № 4. с. 401-411.

58. Ростовщикова И.Н. Состав и свойства фракций гуминовых. кислот, различных по молекулярным; массам. Дис. канд. биол. наук. М.: МГУ. 2002. 157с.

59. Семенов A.A. Влияние гуминовых кислот на устойчивость растений и микроорганизмов к воздействию тяжелых металлов. Автореф. на соиск. уч. ст. канд. биол. наук: М. 2009. 26с.

60. Скоупс Р. Методы очистки белков. М.: Мир. 1985. 358с. '

61. Солнцева Н.П. Влияние техногенных потоков на морфологию лесных почв в районах нефтедобычи // Добыча полезных ископаемых и геохимия природных экосистем. М.: Наука. 1982. С.26-69.

62. Солнцева Н.П. Добыча нефти и геохимия природных ландшафтов. М.: Изд-во МГУ. 1998. 376с.

63. Солнцева Н.П., Никифорова Е.М. Региональный геохимический анализ загрязнения почв нефтью (на примере Пермского прикамья) // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М. 1988. С. 122-140.

64. Соромотин А. В., Гашев С. Н., Гашева M. Н., Быкова Е. А. Влияние нефтяного загрязнения на лесные биогеоценозы // Экология нефтегазового комплекса: Материалы I Всесоюз. конф. М. 1989. Вып. 1. ч. 2. С. 180-191.

65. Соромотин A.B. Мезофауна нефтезагрязненных почв Среднего При-обья. Екатеринбург. УРО РАН. 2000. 94с.

66. Степанов A.A. Особенности строения амфифильных фракций гуми-новых кислот чернозема южного. // Почвоведение. 2005. № 8. С. 955959.

67. Стом Д.И., Боярова H.A., Дагуров A.B., Вятчина О.Ф., Саксонов М.Н. Возможные механизмы биологического действия гуминовых веществ. Сибирский медицинский журнал. 2008. № 6. 76-79.

68. Технологии восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Справочник. Гречищева Н.Ю., Мещеряков C.B., М.: РЭФИА. НИА-Природа. 2001. 183с.

69. Титова H.A. Железогумусовые комплексы некоторых почв // Почвоведение. 1962. №12. С. 38.

70. Требин Г. Ф., Чарыгин Н. В., Обухова Т. М. Нефти месторождений Советского Союза: Справочник. 2-е изд. доп. и перераб. М.: Недра. 1980. 583 с.

71. Трофимов С.Я., Розанова М.С. Изменение свойств почв под влиянием нефтяного загрязнения // Деградация и охрана почв. М.: Изд-во МГУ. 2002. С. 359-373.

72. Фокин А. Д., Бобырь Л.Ф., Епишина Л А. и др. О проникновении гумусовых веществ в клетки растений: В кн.: Гуминовые.удобрения. Теория и практика их применения. 1975. т. 5. С. 38-56.

73. Хазиев Ф.Х. Влияние нефтяного загрязнения на некоторые компоненты агроэкосистемы // Агрохимия. 1988. №2. С. 56-61

74. Хазиев Ф.Х., Фатхиев Ф.Ф. Изменение биохимических процессов в почвах-при нефтяном загрязнении и активация разложения нефти // Агрохимия, 1981, Т.1, №10, С.102-111.

75. Халимов Э.М., Левин C.B., Гузев B.C. Экологические и микробиологические аспекты повреждающего действия нефти на свойства почвы // Вестник МГУ. М.: Изд-во МГУ. 1996. № 2. С. 59-64.

76. Химическая энциклопедия. В 5-ти томах: том 3. Гл. редактор — Кнунянц ИЛ., М.: Большая российская энциклопедия: 1992. 639с.

77. Ю9.Химия нефти и газа: Учебное пособие для вузов. Богомолов А.И., Гайле A.A., Громова В.В. и др. Под ред. Проскурякова В.А., Драбки-на A.B. 3-е изд., доп. и испр. СПб.: Химия. 1995. 448с.

78. Ш.Христева Л.А. Действие физиологически активных гуминовых кислот на растения при неблагоприятных внешних условиях. В кн.: Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения. 1973. т. 4. С. 5-23:

79. ПЗ.Христева JI.A. Роль гуминовой кислоты в питании растений и гуминовые удобрения // Труды почв, ин-та им. В.В. Докучаева. 195 Г. Т.38, С. 108-184.

80. Чижов Б. Е., Долингер В. А. Классификация нефтезагрязненных земель таежной зоны Западной Сибири с целью их рекультивации. Леса и лесн. хоз-во Западной Сибири: Сб. науч. тр. Тюмень: Изд-во ТюмГУ. 1998. Вып. 6. С. 179-192.

81. И5.Чуков С.Н. Структурно-функциональные параметры органического вещества почв в условиях антропогенного воздействия. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та. 2001. 216с.

82. Шилова И.И. Биологическая рекультивация нефтезагрязненных земель В'условиях таежной зоны // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М. 1988. С. 159-168.

83. Штина>Э.А., Неганова Л.Б., Елыпина Т.А., Шилова И.И., Андронова М.Ф. Особенности почвенной альгофлоры в условиях техногенного загрязнения // Почвоведение. 1985. №10. С. 97-106.

84. И8.Щеблыкин И.И., Битеева М.Б., Бирюков В.В., Янкевич М.И. Биовосстановление загрязненной нефтью почвы при ликвидации последствий аварии на магистарльном нефтепроводе Лисичанск-Тихорецк // Охрана окружающей среды. 1995. С. 19-28'.

85. Atlas R.M., Bartha R. Hydrocarbon biodégradation and oil spill biore-mediation // Adv. Microb. Adv. 1992. V. 12. P. 273-338.

86. Boyd S.A., Shelton D.R. Anaerobic biodégradation of chlorphenols in fresh and acclimated sludge // Appl. Environ. Microbiol. 1984 V. 47. №2. P. 272-277.

87. Choudhry G.G., Webster G.R.B. Soil organic matter chemistry. Part 1. Characterization of several humic préparations by proton and carbon-13nuclear magnetic resonance spectroscopy. Toxicol, and Environ. Chem. 1989. V23.227-242p.

88. Ellis R., Adams R.S. Contamination of soils by petroleum hydrocarbons //Adv. Agron. 1961. Vol.13. P. 197-216.

89. Falatko D.M., Novak J:T. Effects,of biologically produced'surfactants on the mobility and biodégradation of petrolium hydrocarbons // Water Envir. Res. 1992. V. 64. № 2, P. 163-169.

90. Gudin C., Syratt W.J. Biological aspects of land reabilitation following hydrocarbon contamination // Envir. Pollut. 1975. V.8. P. 107-112.

91. Hoeppel R.E., Hinchee R.E., Arthur M.F. Bioventing soils contaminated with petrolium hydrocarbons // J. Industr. Microbiol. 1991. V. 8. № 3. P.141-146.

92. Jonos P. Separation methods in chemistry of humic substances // J. of Chromotografy A., 2003, V. 982, № 1 -3, P. 1-18.

93. Kandeler E. Ammonium // Methods in soil biology. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag. 1996. P. 406-480.

94. Ke L., Wong T. W.Y., Wong A.H.Y.,Wong Y. S., Tam N.F.Y. Negativeteffects of humic acid addition on phytoremediation of pyrene-contaminated sediments by mangrove seedlings // Chemosphere. V. 52. №9. 2003. P. 1581-1591.

95. Kumada K., Hurst HM. Green humic acid and its possible oridin as a fungal metabolite // Nature. 196.7. № 5088. P. 631-636. .

96. Eovley D.R. Potential for anaerobic bioremediation of BTEX inpetro-lium contaminated aquifers // J. Indust. Microb. Biotechnol. 1997. V. 18. p.75-81. ■' ;■'.' ■•• v' ; ;.- '.'- "" ■

97. Makkar R.S., Cameotra S.S. Production of biosurfactant at mesophilic and thermophilic conditions by a strain of Bacillus subtilis // J: of Microbiol. and Biotechn. 1998. № 20. P. 48-52.

98. Malcolm R:L. The uniqueness of humic substances in each of soil, stream and marine environments.// Anal.Chim.Acta. 1990. № 232. P. 19-30.

99. McCarthy J.F., Jimenez B.D. Reduction in bioavailability to bluegills of polycyclic aromatic hydrocarbons bound to dissolved1 humic material // Environ. Toxicol; Chem. 1985. V. 4. P. 511-521.

100. McGill W.B. Soil restoration following oil spill// J. Canad. Petrol. Technoil. 1977. V. 16. № 2. P. 60-67.

101. Molson J.W., Frind E.O., Van Stempvoort D;R., Lesage S. J. Humic acid enhanced remediation of aniemplaced diesel source in groundwater: 2.

102. Numerical* model development and application Contam. Hydrol. 2001. V.54, P. 277-305.

103. Murygina V., Arinbasarov M., Kalyuzhnyi S. Bioremediation of oil-polluted' aquatic: systems and soils with novel preparation Rhoder // Biodegradation. 2000: V. 11. №6. P. 385-389.

104. Nieman J.K.C., Sims R. C., Sorensen D. L., McLean J. E. Humic acid toxicity in biologically treated soil contaminated with polycyclic aromatic hydrocarbons and pentachlorophenol // Arch, of environ, contam. And! toxic. V. 49. № 3. 2005. P. 283-289.

105. Odu C.T.I. Oil degradation and microbiological changes in soils deliberately contamenated with petrolium hydrocarbon // Instr: Petr. 1977. №5. P.l-11.

106. Odu C.T.I. The effect of nutrient application and airation on oil degradation in soil // Environ. Pollut. 1978. V.15. № 3. P. 233-240.

107. Oris J.T., Hall A.T., Tylka J.D. 1990. Humic acids reduce the photoin-duced toxicity of anthracene to fish and daphnia // Environ Toxicol. Chem, V. 9, P.575-583.

108. Oudot J. Rates of microbial degradation of petroleum components as determined by computerized cappillany gas chromotografy and, computerized mass spectrometry // Mar. Environ. Res. 1984. V. 13. № 4. P. 277-302.

109. Peng A., Wang W.H, Wang C.X., Wang Z.J, Rui H.F., Wang W.Z.,Yang Z.W. The role of humic substances in drinking water in Ka-shin-Beck disease in China // Environ. Health Perspect. 1999. № 107(4). P. 293-296.

110. Perminova I.V., Frimmel F.H., Kovalevskii D.V, Abbt-Braun G., Kudryavtsev A.V., and Hesse S. Development of a predictive model for calculation of molecular weight of humic substances // Wat. Res. 1998. V. 32. P.872-881.

111. P. 3841-3848. ' .'■'■'.; ^

112. Rashid M.A. Geochemistry of marine humic compounds. SpringerVerlag. Oxford. 1985. 243p.

113. Rice J.A., MacCarthy P.' Stastical evaluation of the elemental composition of humic substances. Org. Geochem. V. 17. №5. 1991. P. 635-648.

114. Schnitzer M. Humic substances: chemistry and reactions // Soil; organic matter. Elsevier. Amsterdam. 1978, P. 1-64.

115. Schnitzer M. The application of infrared spectroscopy to investigations on soil humic compounds. Can. Spectrosc. V. 10. № 5. 1965. P. 121-127.

116. Schnitzer M., Gupta U.C. Some chemical characteristics of the organic matter extracted from the O and B2 horizons of a gray wooded soil // Soil Sci. Soc. Amer. Journal. 1964. V. 28. № 3. P.374-377.

117. Schnitzer M., Khan S.U. Humic substances in the environment. N.Y. Marcel Decker. 1972. 327 p.

118. Shin H.S., Moon HI An "average" structure;proposed for soil fulvic acid aided by DEPT/QUAT C(13)NMR pulse techniques II Soil Sci., 1996, № 4, P. 250-256; ,

119. Schnitzer M. Recent findings on the characterization of humic substances extracted from the soils widely differing climatic zones // Soil Organ. Matter Stud. Vienna. 1977. V. 2. P. 117-123.

120. Staff C.P. Mutant bacteria decontaminates spilled crude oil site // Chem. Process. 1982. V.45. №14. P.96-101. "

121. Stevenson F.J: Humus Chemistry. N.Y. 1982. 443 p.

122. Van Stempvoort D. R., Lesage S., Novakowski K. S., Millar K., Brown S., Lawrence J.R. Humic acid enhanced remediation of an emplaced diesel source in groundwater. 1. Laboratory-based pilot scale test // J Con-tam-Hydrol. 2002. V. 54(3-4). P. 249-76.

123. Wilson M.A., Goh K.M. NMR spectroscopy of soils: structure of organic material in sodium deuteroxide extracts from Patua loam, New Zealand // J.Soil Sci. 1983. № 34, P. 305-313.

124. Wilson M.A., Vassallo A.M., Perdue E.M., Reuter J.H. Compositional and solid-state nuclear magnetic resonance study of humic and fiilvic acid fractions of soil organic matter // Anal.Chem. 1987. № 59. P. 551-558.

Информация о работе

Колбасов, Геннадий Александрович
кандидата биологических наук
Москва, 2011
ВАК 03.02.13

Диссертация

Оценка возможности использования промышленных гуматов при биологической рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Оценка возможности использования промышленных гуматов при биологической рекультивации нефтезагрязненных торфяных почв - тема автореферата по биологии, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы