Разработка способа рекультивации нефтезасоленных грунтов

Федорова, Юлия Альбертовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Разработка способа рекультивации нефтезасоленных грунтов
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Разработка способа рекультивации нефтезасоленных грунтов"

На правах рукописи

0050**'°

ФЕДОРОВА ЮЛИЯ АЛЬБЕРТОВНА

РАЗРАБОТКА СПОСОБА РЕКУЛЬТИВАЦИИ НЕФТЕЗАСОЛЕННЫХ ГРУНТОВ

Специальность 03.02.08 - «Экология» (в химии и нефтехимии)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

С 4 ОКТ 2012

Уфа 2012

005047370

Работа выполнена на кафедре «Прикладная экология» ФГБОУ ВПО

«Уфимский государственный нефтяной технический университет».

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Ягафарова Гузель Габдулловна.

Официальные оппоненты: Минигазимов Наил Султанович

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет», профессор кафедры «Природообустройство, строительство и гидравлика»;

Сироткин Александр Семенович доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет», заведующий кафедрой «Промышленная биотехнология».

Ведущая организация ГУП «Институт нефтехимпереработки РБ».

Защита состоится «16» октября 2012 года в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.289.03 при ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан « 15 » сентября 2012 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Абдульминев К.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Предприятия нефтехимической промышленности являются одним из источников образования и накопления в окружающей среде нефтезасоленных грунтов. Токсичные компоненты, входящие в состав загрязненных грунтов, такие как нефть и нефтепродукты, а также значительное содержание минеральных солей оказывают негативное воздействие на местные биоценозы, приводя к деградации и выводу из сельскохозяйственного оборота значительных территорий.

В настоящее время проблема рекультивации нефтезасоленных грунтов полностью не решена. Существующие методы рекультивации, такие как механические, физико-химические и биологические, не обеспечивают в полной мере эффективной очистки загрязненного грунта. В связи с этим разработка комплексного способа рекультивации нефтезасоленных грунтов остается актуальной.

Цель работы — разработка способа рекультивации нефтезасоленных грунтов.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- исследование микробиоценоза нефтезасоленного грунта;

- исследование и подбор оптимального состава питательной среды для активации и наработки аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов;

- подбор эффективного биостимулятора роста аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов;

- разработка математической модели, описывающей процесс биодеструкции нефти консорциумом аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов в нефтезасоленном грунте;

- разработка нового биосорбента с иммобилизованными на его поверхности аборигенными галофильными ' нефтеокисляющими микроорганизмами и исследование его сорбционных свойств;

- разработка принципиальной технологической схемы производства

биосорбента;

- подбор солетолерантных растений для проведения фиторемедиации нефтезасоленного грунта;

- расчет предотвращенного экологического ущерба от рекультивации 1 га загрязненной земли.

Научная новизна

1 Установлено наличие в нефтезасоленном грунте некоторых типичных галофильных микроорганизмов из рода Arthrobacter, Bacillus и микромицета Fusarium.

2 Разработан способ активации и наработки аборигенных галофильных нефтеокисля'ющих микроорганизмов в подобранной питательной среде следующего состава, г/л дистиллированной воды: KNO3 - 2,0, К2НРО4 - 1,0, MnSC>4 - 0,013, MgS04-7H20 - 0,5, Z11SO4 - 0,002, Fe2(S04)3 - 0,001, NaCl - 30, водный органический экстракт, выделенный из избыточного активного ила, — 0,5 (а.с.в.), гексадекан- 10.

3 Определены основные сорбционные показатели разработанного биосорбента на основе опилок лиственных пород деревьев с иммобилизованными на их поверхности аборигенными галофильными нефтеокисляющими микроорганизмами, обработанного биостимулятором - водным органическим экстрактом, выделенным из избыточного активного ила биологических очистных сооружений нефтехимических предприятий, гидрофобизированного жидким парафином (гексадеканом). Установлено, что обработка гексадеканом позволяет повысить показатели нефтеемкости и влагоемкости в 1,5 раза.

4 Определены наиболее эффективные для фиторемедиации нефтезасоленных грунтов солеустойчивые растения: амарант хвостатый (Amaranthus caudatus l), люцерна посевная (Medicago sativa L.), пырей ползучий (Elytrigia repens), взятые в соотношении 1:1:1.

Практическая значимость

органическим экстрактом, выделенным из избыточного активного ила биологических очистных сооружений нефтехимических предприятий, гидрофобизированный жидким парафином - гексадеканом. Разработана принципиальная технологическая схема производства биосорбента.

2 Разработан комплексный способ рекультивации нефтезасоленных грунтов, включающий внесение гипса в количестве 50 г/м2, промывку пресной водой из расчета 20-25 л/м2, обработку биосорбентом - 25-30 г/м2, посев подобранных в соотношении 1:1:1 растений-галофитов: амарант хвостатый (Amaranthus caudatus l.), люцерна посевная (Medicago sativa L.), пырей ползучий {Elytrigia repens) из расчета 2 г/м2.

3 Эффективность разработанного способа рекультивации подтверждена опытно-промышленными испытаниями, проведенными на территории полигона ООО НПЦ «Приуральская экологическая компания» (карта № 19), г. Благовещенск, Республика Башкортостан. В результате испытаний установлено, что предлагаемая технология рекультивации позволяет за 120 суток снизить исходную концентрацию минеральных солей на 58 %, нефти и нефтепродуктов более чем на 85 %.

4 Материалы диссертационной работы используются в курсах лекций по дисциплинам: «Экологическая микробиология», «Экологическая биотехнология» для бакалавров и инженеров по специальности «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» и «Экология» для бакалавров и инженеров всех специальностей ФГБОУ ВПО УГНТУ.

экологии» (2011, Тула), III Международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной году химии «Актуальные проблемы науки и техники» (2011, Уфа), Международной научно-технической конференции «Радиоэкология. Новые технологии обеспечения экологической безопасности» (2012, Уфа), 63-ой научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (2012, Уфа), Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка-2012» (2012, Уфа), II Всероссийской научно-практической конференции «Практические аспекты нефтепромысловой химии» (2012, Уфа).

Публикации. Основной материал диссертации изложен в 13 публикациях, в том числе в 4 статьях в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК Минобрнауки РФ, 9 тезисах докладов на российских и международных конференциях, получено положительное решение на выдачу патента РФ по заявке № 2010145195/13 от 03.11.2010 «Способ рекультивации почв, загрязненных минерализованными водами».

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 128 страницах машинописного текста, состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы и приложений, включает 11 таблиц, 9 рисунков. Библиографический список включает 109 наименований, в том числе 23 иностранного источника.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулированы цель, основные задачи исследований и методы их решения, научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе рассмотрено влияние нефти и нефтепродуктов на окружающую среду, приведены современные технологии обезвреживания и рекультивации нефтезагрязненных грунтов. Рассмотрены основные методы рекультивации засоленных грунтов.

Во второй главе приведены характеристики исследуемых объектов, рассмотрены основные методики проведенных исследований.

Измерение массовой концентрации нефти и нефтепродуктов производили методом ИК-спектрометрии в аккредитованной лаборатории по исследованию

нефти и нефтепродуктов кафедры технологии нефти и газа ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» (УГНТУ). Определение некоторых культуральных, морфологических и физиолого-биохимических свойств культур проводили по стандартным методикам (Теппер, 2004; Практикум по микробиологии, 2005). Содержание хлорид-ионов определяли путем титрования почвенных вытяжек раствором азотнокислого серебра в соответствии с ГОСТ 26425-85.

Статистическую обработку результатов осуществляли с помощью пакета программы Microsoft Excel 2007.

Третья глава посвящена исследованиям микробиологического состава нефтезасоленного грунта, подбору оптимальной питательной среды и биостимулятора роста для активации галофильных аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов (АНМ).

Проведены исследования по подбору сорбента-носителя для иммобилизации аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов. Исследованы основные сорбционные характеристики биосорбента. Приводится обоснование использования сорбента для биодеградации нефтяных углеводородов в нефтезасоленном грунте. Приведено описание принципиальной технологической схемы производства биосорбента.

Исследование микробиоценоза нефтезасоленного грунта

Исследование микробиологического состава проводили на реальных образцах нефтезасоленного грунта. Отбор проб осуществляли согласно ГОСТ 28168-89 «Почвы. Отбор проб» на территории опытного полигона ООО НПЦ «Приуральская экологическая компания» (г. Благовещенск, Республика Башкортостан). Для исследования отбирали пробы грунта с различным исходным содержанием токсичных поллютантов: нефти и нефтепродуктов и хлорид-ионов (таблица 1). Численность гетеротрофных микроорганизмов в исследуемых образцах грунта определяли чашечным методом Коха путем высева на агаризованную питательную среду - мясопептонный агар (МПА). Результаты представлены в таблице 1.

№ образца Концентрация поллютанта Численность

Хлорид-ионы, Нефть и микроорганизмов,

г-экв./ кг нефтепродукты, кл/г абс. сух. почвы

% масс.

Образец 1 6,1 1,6 (9±0,1)-10'

Образец 2 12,1 1,8 (2±0,3)-10'

Образец 3 18,9 1,7 (6±0,1)-106

Образец 4 25,1 1,3 (4±0,2)-10J

Образец 5 31,4 1,5 (5±0,1)-10"

контроль* 0,6 - (1±0,2)-10у

контроль* — образец незагрязненной поллютантами почвы

Предварительную идентификацию присутствующих в образцах микроорганизмов осуществляли по некоторым культурально-морфологическим и физиолого-биохимическим признакам, используя «Определитель бактерий Берджи» (1997).

В результате исследований установлено, что состав микробиоценоза нефтезасоленной почвы относительно скудный, отмечено наличие в основном галофильных культур: бактерий из рода Arthrobacter, Bacillus и микромицета Fusarium.

Подбор компонентов питательной среды для активации и наработки галофильных аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов

Как известно, обязательным условием поддержания жизнедеятельности галофильных микроорганизмов является содержание в питательной среде, кроме основных биогенных элементов, хлорид-ионов. Поэтому на следующем этапе был осуществлен подбор и определение оптимальной концентрации хлорид-ионов, обеспечивающих максимальный прирост галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов.

В качестве основы для получения питательной среды использовали полную минеральную среду следующего состава, г/л дистиллированной воды: KN03 - 2,0, К2НР04 - 1,0, MnS04 - 0,013, MgS04-7H20 - 0,5, ZnS04 - 0,002, Fe2(S04)3 - 0,001. В качестве источника хлорид-ионов в среду вносили NaCl из расчета 1, 3, 5 и 7 %

масс. Источником углерода и энергии служил гексадекан в количестве 1 % масс. В качестве фактора роста микроорганизмов добавляли водный органический экстракт, выделенный из избыточного активного ила в количестве 0,05 % масс. Контролем служили колбы без добавления №С1.

Нефтезасоленный грунт вносили в питательные среды из расчета 1 % масс. Культивирование проводили при температуре 30° С в течение 7 суток. Прирост численности микроорганизмов определяли спектофотометрическим методом по изменению величины оптической плотности суспензии клеток при длине волны 540 нм.

Результаты исследований представлены на рисунке 1.

Как видно из рисунка 1, максимальные значения

оптической плотности

суспензии наблюдаются при концентрации ЫаС1 3 % масс. Дальнейшее увеличение

концентрации №С1 (выше 5 % масс.) приводит к снижению роста микроорганизмов.

Рисунок 1 - Динамика роста галофильных Таким образом,

аборигенных нефтеокисляюпщх микрорганизмов оптимальная питательная среда (АНМ) при различных концентрациях МаС1

для активации галофильных аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов имеет следующий состав, г/л дистиллированной воды: КМОэ - 2,0, К2НР04 - 1,0, Мп804 - 0,013,М§804-7Н20 -0,5, гп804 - 0,002, Ре2(804)3 - 0,001, №С1 - 30, водный органический экстракт -0,5 (а.с.в.), гексадекан - 10.

Исследование процесса биодеструкции нефтяных загрязнений галофильными аборигенными нефтеокислящими микроорганизмами в условиях повышенной минерализации

Исследование процесса биодеструкции нефтяных загрязнений проводили на реальных образцах нефтезасоленного грунта. Среднее содержание токсичных поллютантов в образцах составляло: нефти и нефтепродуктов - 3,1 % масс., хлорид-ионов - 26,1 г-экв./кг.

Для исследований использовали суспензию солеустойчивых аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов (AHM) с титром клеток 109 кл/мл, наработку которой осуществляли в подобранный питательной среде. Дополнительно, для сравнения, исследовали процесс биодеградации углеводородов известными штаммами нефтеокисляющих микроорганизмов, в качестве которых использовали монокультуру Rh. erythropolis AC 1339 Д а также консорциум микроорганизмов Rh. erythropolis AC 1339 Д В. subtilis ВКМ1742 Д и Fusarium species №56, взятых в соотношении 1:1:1. Исследование проводили при комнатной температуре в течение 40 суток. Контролем служили емкости с почвой без внесения микроорганизмов. Результаты исследования представлены на рисунке 2.

Ъ 50

контроль

консорциум*

Солеустойчивые AHM

Как видно из рисунка 2, консорциум аборигенных галофиль-ных микроорганизмов-нефтедеструкторов обладает высокой

деструктирующей активностью в отношении

Rh. erythropolis АС—1339Д

* Консорциум: Rh. erythropolis АС-1339Д, В. subtilis нефти и нефтепродуктов,

ВКМ В-1742 Д, Fusarium sp. №56 при этом степень

Рисунок 2 - Степень биодеструкции нефти и биодеструкции нефти и

нефтепродуктов нефтепродуктов при

использовании AHM в среднем на 10-15 % превышает аналогичные показатели известных штаммов нефтеокисляющих микроорганизмов даже в условиях повышенной минерализации, в частности при избытке в почве хлорид-ионов (более 26 г-экв./кг).

Подбор биостимулятора роста солеустойчивых нефтеокисляющих микроорганизмов

Как показывает мировой опыт, значительно повысить деструкцию нефтяных загрязнений, в том числе в экстремальных условиях повышенной минерализации, можно путем добавления биостимуляторов. Однако, несмотря на большое разнообразие существующих биостимуляторов, большинство из них не нашло широкого распространения вследствие их дороговизны и низкой эффективности.

Известно, что гуминовые вещества являются источником основных биогенных питательных элементов, а также обладают биостимулирующим и детоксицирующим действиями.

Следующим этапом исследований являлся поиск и подбор эффективных и недорогих гуминосодержащих биостимуляторов. С этой целью в качестве биостимулятора исследовали: углещелочной реагент (УЩР) гумата натрия, избыточный ил биологических очистных сооружений, а также водный органический экстракт, выделенный из избыточного ила, представляющий собой концентрат гуминовых веществ и других биогенных макро- и микроэлементов.

Для проведения исследований готовили модельные образцы нефтезасоленной почвы с содержанием NaCl - 1, 3, 5, 7 % масс (6,06; 18,18; 30,30; 42,42 г-экв./кг по СГ), содержание нефти и нефтепродуктов во всех образцах составляло 1 % масс. Суспензию солеустойчивых аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов вносили из расчета 3 % об. Биостимуляторы вносили из расчета 0,05 % масс. Контролем служили емкости с почвой без внесения микроорганизмов и биостимуляторов. Культивирование проводили при комнатной температуре в течение 40 суток.

Об эффективности биостимуляторов судили по убыли нефти, а также косвенно по приросту численности гетеротрофных микроорганизмов, растущих на МПА. Результаты исследования представлены на рисунке 3.

Как видно из рисунка 3, за 40 суток культивирования наибольшей стимулирующей способностью обладает водный органический экстракт, выделенный из избыточного ила.

Степень биодеструкции нефти и нефтепродуктов в образцах с водным органическим экстрактом в среднем на 11-13 % выше по сравнению с другими биостимуляторами. На протяжении всего эксперимента наблюдался прирост численности гетеротрофных микроорганизмов в среднем на два порядка.

Прогнозирование биодеструкции нефти в нефтезасоленном грунте методом математического моделирования

Целью данного этапа была разработка математической модели, описывающей процесс биодеструкции нефти и нефтепродуктов суспензией аборигенных галофильных микроорганизмов в нефтезасоленном грунте.

В качестве входных параметров для построения математической модели процесса использовали концентрацию №С1 (г;), концентрацию нефти и нефтепродуктов (г2), дозу внесения водного органического экстракта (г3) и температуру (г4). В качестве выходного параметра (у) использовали степень биодеструкции нефти и нефтепродуктов.

Построение зависимости интенсивности процесса биодеструкции нефти и нефтепродуктов от нескольких факторов производили с применением полного

■ контроль 11 избыточный ил

5 7

Концентрация NaCl, % масс.

□ УЩР гумата натрия I водный орг. экстракт

Рисунок 3 - Влияние биостимуляторов на степень биодеструкции нефти и нефтепродуктов

факторного эксперимента (ПФЭ), ограничившись для упрощения задачи оптимизации линейной моделью. В соответствии с ПФЭ-24 готовили 16 образцов, в которых исчерпаны все возможные комбинации изучаемых факторов на двух уровнях. Расчеты производили с помощью Microsoft Office Excel. После исключения незначимых коэффициентов получили уравнение регрессии:

у = 48,58 - 3,59 • zx - 4,47 • z2 + 166,33 • z3 + 1,59 ■ z4 + 0,34 ■z1-z2--44,05 ■ z1 ■ z3 - 0,16 ■ Zi ■ z4 - 7,56 ■ z2 ■ z3 - 0,05 ■ z2 ■ z4 - 0,42 ■ z3 ■ z4 + +6,60 • zt ■ z2 • z3 + 1,29 ■ Zj ■ z3 ■ z4 - 1,26 ■ z2 ■ z3 ■ z4

Адекватность полученного уравнения оценивали согласно критерию Фишера F < FTa6 (/} /2). При этом расчетное значение критерия Фишера F = ^остАвоспр = 0,65/0,72 = 0,90. Табулированное значение критерия Фишера, в соответствии со справочной литературой, при уровне значимости р = 0,05 и числах степеней свободы fi = 4 и /¡ = 2 равно FTa6 if,f2) = 19,25, 0,90 < 19.25. Следовательно, полученное уравнение регрессии адекватно описывает эксперимент.

Опытные и расчетные значения степени биодеструкции нефти и нефтепродуктов представлены в таблице 2.

Таблица 2 — Опытные и расчетные значения степени биодеструкции нефти и нефтепродуктов

NÖ л CS <4 on on чо 00 00 CS m ON CS OS NO NO CO CO со 00 CS NO со in CS t m CS

У оо <г> NO СО no СП CN CS го no со ON CO m CS NO 00 CO m ON CO CO ON CO 1П rm NO со

N® 0s 58,38 о CS CS о со in NO о r» f» NO CS CS 00 3 r-- ON о о ■ч- Г-- Ш 00 I—1 ■4" CO

с о >> г--" го t--со со CS со no NO CO о CO 1П CS Щ 00 со" in 00 Ю co o\ 00 in 00 in NO CO

Таким образом, была подтверждена возможность использования разработанной модели для прогнозирования процесса биодеструкции нефти консорциумом аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов в нефтезасоленном грунте при содержании ЫаС1 от 1 до 5 % масс., концентрации нефти от 0,5 до 5 % масс., дозах внесения водного органического экстракта от 0,01 до 0,05 % масс., температуре от 10 до 30° С.

Получение биосорбента для очистки почвы от нефтяных загрязнений

Следующим этапом работы являлся подбор сорбента-носителя, на поверхности которого могут быть иммобилизованы аборигенные галофильные нефтеокисляющие микроорганизмы.

С целью определения оптимального сорбента-носителя иммобилизованных клеток микроорганизмов были исследованы сорбенты растительного происхождения: торф, лузга подсолнечника, соломенная сечка, опилки лиственных пород деревьев. Сорбенты оценивали по основным физико-механическим (структурообразующим) и сорбционным характеристикам, а также по способности сорбента удерживать в своих порах клетки микроорганизмов.

Для оценки эффективности иммобилизации определяли количество микроорганизмов, закрепленных на поверхности предлагаемых сорбентов-носителей, путем смыва по известной методике. Результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Количество галофильных АНМ, иммобилизованных на сорбентах-носителях

Сорбент Количество галофильных АНМ, кл/г

Торф (7±0,1)106

Лузга подсолнечника (4±0,3)-10'

Соломенная сечка (1±0,5)-107

Опилки лиственных пород деревьев (6±0,6)-10'

Из полученных результатов установлено, что аборигенные галофильные нефтеокисляющие микроорганизмы иммобилизуются на всех исследуемых сорбентах, но в большей степени на древесных опилках ввиду их высокоразвитой удельной поверхности. При этом количество прикрепленных микроорганизмов составляет (6±0,6)-107 кл/г.

В качестве основных критериев для оценки структурообразующих и сорбционных свойств сорбентов использовали следующие показатели: насыпная плотность, нефтеемкость и влагоемкость (таблица 4).

Таблица 4 - Физико-механические и сорбционные характеристики сорбента-носителя

Сорбент Насыпная плотность, т/м3 Нефтеемкость, кг/кг (кг/м3) Влагоемкость, кг/кг

Торф 0,180 3,35 (0,502) 24,3

Лузга подсолнечника 0,110 5,98 (0,714) 4,68

Соломенная сечка 0,130 5,46 (0,709) 4,3

Опилки лиственных пород деревьев 0,200 3,51 (0,719) 4,45

Учитывая оптимальные соотношение нефтеемкости и насыпной плотности, а также доступность сырья для получения сорбента, для дальнейших исследований в качестве сорбента-носителя микроорганизмов были взяты опилки лиственных пород деревьев.

Для обеспечения аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов питательными веществами предложено предварительно обрабатывать древесные опилки водным органическим экстрактом, выделенным из избыточного активного ила нефтехимических предприятий.

Для определения оптимальной дозы внесения экстракта использовали опилки лиственных пород деревьев с крупностью фракций 2-5 мм. Насыщение опилок водным органическим экстрактом (содержание сухого вещества 150 г/л) осуществляли в мешалке с частотой вращений 150 об/мин в течение 15 мин.

Эффективность обработки оценивали по приросту численности гетеротрофных микроорганизмов, иммобилизованных на носитель. Результаты исследования представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Микробиологические характеристики получаемых сорбентов

Доза внесения экстракта, мл/г опилок Численность иммобилизованной микрофлоры, кл/г

0,1 (7±0,2)-107

0,3 (l±0,l)-10s

0,4 (2±0,1)-10в

0,5 (2±0,5)-10у

0,7 (4±0,3)'Ю7

контроль (6±0,6)-107

Как видно из таблицы 5, дозы внесения экстракта с 0,1 до 0,5 мл/ (г опилок) способствует увеличению численности гетеротрофных микроорганизмов, иммобилизованных на носитель.

Дальнейшим этапом исследований было проведение высушивания в течение 2 часов полученного сорбента при наиболее оптимальной для микроорганизмов температуре - 35-40° С. Для повышения сорбционных характеристик полученного биосорбента осуществляли обработку опилок гидрофобизующими реагентами. В качестве гидрофобизатора использовали гексадекан. Гидрофобизацию носителя с иммобилизованной микрофлорой осуществляли из расчета 15 г/кг. Полученные образцы оценивали по соответствующим сорбционным характеристикам. Результаты представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Сорбционные характеристики сорбента

Образцы Нефтеемкость, кг/кг Влагоемкость, кг/кг

1 опилки сухие 3,51 4,45

2 опилки+орг.экстракт+галофильные AHM 2,50 6,80

3 опилки по пп.2 + терм, обработка 3,42 4,51

4 опилки по пп.З + гексадекан 4,34 2,05

Как видно из таблицы 6, высушивание сорбента при температуре 35-40° С способствует повышению нефтеемкости, а также снижению влагоемкости до 4,51 кг/кг. Дополнительная обработка носителя парафинами способствует значительному улучшению сорбционных характеристик (нефтеемкость - 4,34 кг/кг, влагоемкость — 2,05 кг/кг).

Исследование процесса биодеструкции нефти и нефтепродуктов в нефтезасоленном грунте

Для проведения исследований в почве готовили серии чашек с модельными образцами нефтезасоленного грунта с различным содержанием нефти (1, 3, 5 % масс.) и №С1 - 1, 3, 5, 7 % масс (6,06; 18,18; 30,30; 42,42 г-экв./кг по СГ). В чашки вносили полученный биосорбент из расчета 3 % масс. Культивирование проводили

при комнатной температуре в течение 40 суток. Результаты исследования представлены на рисунке 5.

^ 100 ~Как видно из рисунка

5, предлагаемый

биосорбент позволяет значительно повысить степень биодеструкции нефтяных загрязнений. При этом наибольшая

Концентрация NaCl, % масс, в i % масс. нефти и 3 % масс, нефта ■ 5 % масс, нефти степень биодеструкции

Рисунок 5 - Степень биодеструкции нефти за 40 наблюдается в образцах с

суток культивирования концентрацией хлорид -

-ионов 1 % масс, и составляет 91,5, 85,4, 61,3 % при исходном содержании нефти 1,

3,5% масс, соответственно.

Принципиальная технологическая схема производства биосорбента

На основании результатов проведенных исследований разработана принципиальная технологическая схема производства биосорбента на основе опилок лиственных пород деревьев (рисунок 6).

Водный органический экстракт из емкости Е-3 и древесные опилки влажностью 75-80 % из емкости Е-2 вносят в аппарат М-1, где происходит перемешивание в течение 15-20 минут. Далее насыщенные экстрактом опилки самотеком поступают в мешалку М-2, куда также подается наработанная в ферментере ПФ суспензия солеустойчивых аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов. В течение 1-2 часов происходит интенсивное перемешивание, в процессе которого микроорганизмы иммобилизуются на .поверхности опилок. Опилки с иммобилизованной микрофлорой с помощью насоса Н-2 поступают в вибрационную сушилку ВС-1, где происходит высушивание сорбента воздухом, нагреваемым калорифером КЛ-1 при температуре, не превышающей 40° С.

На ленточном транспортере ЛТ биосорбент с влажностью 15-25 % путем распыления обрабатывается жидкими парафинами в течение 10-15 мин. В качестве

^ 100 г

Концентрация NaCl, % масс.

а 1 % масс, нефти 1» 3 % масс, нефти ■ 5 % масс, нефти

Рисунок 5 - Степень биодеструкции нефти за 40 суток культивирования

Е-1 - емкость для компонентов питательной среды, ЛФ - лабораторный ферментер, ПФ - промышленный ферментер, Т - теплообменник, Е-2 — емкость для опилок, Е-3 — емкость для водного органического экстракта, М- 1, М-2 - перемешивающий аппарат, ЛТ - ленточный транспортер, Е-4 - емкость для гексадекана, ВС-1, ВС-2 -вибрационная сушилка, Н-1, Н-2 - насос, КЛ-1, КЛ-2 — калорифер, ГД-1, ГД-2 - газодувка

Рисунок 6 - Принципиальная технологическая схема производства биосорбента

жидких парафинов используют гексадекан. Гидрофобизированный биосорбент подсушивается при температуре 35° С в вибрационной сушилке ВС-2 и далее поступает к потребителю.

Исследование процесса рекультивации нефтезасоленных грунтов

С целью повышения плодородия в природные засоленные почвы вносят гипс с последующей интенсивной промывкой водой и засевом солеустойчивыми растениями. На основе экспериментальных данных установлено, что оптимальная доза внесения гипса составляет 0,5-1 т/га (50-100 г/м2), объем промывной воды рассчитывается в зависимости от содержания солей в грунте и в среднем составляет 20-25 л/м2.

Подбор солеустойчивых растений для процесса рекультивации нефтезасоленных грунтов

Дальнейшим этапом исследований являлся подбор солеустойчивых растений с целью последующего их использования для фиторекультивации нефтезасоленных грунтов.

Для исследований использовали солеустойчивые растения, которые являются представителями местных биоценозов. Наиболее устойчивыми оказались амарант хвостатый, люцерна посевная, пырей ползучий, донник желтый, которые отличаются высокой всхожестью, скоростью роста и продуктивностью фитомассы (рисунок 7).

На основании

полученных данных

дальнейшие исследования проводили с наиболее эффективными солеустойчивыми растениями: амарант хвостатый

(Amaranthus caudatus L), люцерна посевная

(Medicago sativa L.), пырей

контроль 0,1 0,3 1 2

в амарант и люцерна в пырей и донник

Рисунок 7 - Прирост фитомассы растений-галофитов

ползучий (Elyírigia repens), взятыми в соотношении 1:1:1.

Разработка способа рекультивации нефтезасоленных грунтов

Предлагаемый способ рекультивации нефтезасоленных грунтов включает следующее. Первоначально на загрязненном участке под уклоном на глубину 20-30 см делают борозды на расстоянии 30-40 см друг от друга, на которые укладываются гидроизоляционный материал. Поверх гидроизоляции прокладывают перфорированные трубы диаметром 0,1 м (отверстия диаметром 5 мм, шаг отверстий 40-50 мм), обеспечивающие отвод промывной воды в общую дренажную емкость. Для предотвращения инфильтрации почвы в дренажную систему на трубы укладывается слой песка.

С целью устранения щелочности и снижения избыточной концентрации подвижных ионов натрия в загрязненный грунт вносят гипс из расчета 50-100 г/м2. Обработку водой производят из расчета 20-25 л/м2. После промывки производят обработку почвы биосорбентом на основе опилок лиственных пород деревьев в количестве 25-30 г/м2. Применение данного сорбента позволяет повысить структурообразующие свойства загрязненного грунта, а также значительно уменьшить транспортные расходы. На заключительной стадии производят засев подобранной смеси солеустойчивых растений: амарант хвостатый (Amaranthus caudatus I.), люцерна посевная (Medicago sativa i.), пырей ползучий (Elyfrigia repens), взятых в соотношении 1:1:1.

Расчет предотвращенного экологического ущерба

Проведен расчет предотвращенного экологического ущерба и экологической оценки величины ущерба от деградации 1 га загряненных земель. Величина ущерба составит более 336 тыс. руб./год

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1 Проведены исследования микробиоценоза нефтезасоленного грунта. В результате исследований установлено, что состав микробиоценоза нефтезасоленной почвы относительно скудный, отмечено наличие в основном

солеустойчивых галофильных культур: бактерий из рода Arthrobacter, Bacillus и микромицета Fusarium.

2 Проведены исследования по подбору оптимальной питательной среды для активации и наработки аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов из нефтезасоленного грунта. Установлено, что наибольший прирост численности микроорганизмов отмечается на питательной среде следующего состава, г/л дистиллированной воды: KNO3 - 2,0, К2НРО4 - 1,0, MnS04 - 0,013, MgS04-7H20 - 0,5, ZnS04 - 0,002, Fe2(S04)3 - 0,001, NaCl - 30, водный органический экстракт, выделенный из избыточного активного ила, — 0,5 (а.с.в.), гексадекан -10.

3 Проведены исследования по подбору биостимулятора роста аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов. Установлено, что наибольшей стимулирующей способностью обладает водный органический экстракт, выделенный из избыточного ила биологических очистных сооружений нефтехимических предприятий. При этом степень биодеструкции нефти и нефтепродуктов в образцах с экстрактом в среднем на 11-13 % выше по сравнению с известными биостимуляторами.

4 Методом математического моделирования спрогнозирован процесс биодеструкции нефти консорциумом аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов в техногеннозасоленном грунте при содержании NaCl от 1 до 5 % масс., концентрации нефти от 0,5 до 5 % масс., дозах внесения водного органического экстракта от 0,01 до 0,05 % масс., температуре от 10 до 30° С. На основании полученного уравнения регрессии было установлено, что наибольшее влияние на степень биодеструкции оказывают содержание хлорида натрия и нефти в загрязненной почве, а также температура окружающей среды в указанных пределах.

5 Дня повышения эффективности биоремедиации нефтезасоленных грунтов предложен биосорбент на основе древесных опилок с иммобилизованными нефтеокисляющими микроорганизмами, обработанный водным органическим

экстрактом из расчета 0,5 мл/ (г опилок) и гидрофобизированный гексадеканом из расчета 15 г/кг.

6 Разработана принципиальная технологическая схема производства биосорбента на основе древесных опилок с иммобилизованными на их поверхности аборигенными галофильными нефтеокисляющими микроорганизмами.

7 Предложены солетолерантные растения для фиторемедиации: амарант хвостатый (Amaranthus caudatus L), люцерна посевная (Medicago sativa L.j, пырей ползучий (Elytrigia repens), взятые в соотношении 1:1:1.

8 Произведен расчет по определению предотвращенного экологического ущерба от рекультивации 1 га загрязненной земли, который составил более 336 тыс. руб./год

Содержание работы изложено в следующих публикациях:

1 Федорова Ю.А. Активация аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов / Ю.А. Федорова, Г.Г. Ягафарова, C.B. Леонтьева, А.Х. Сафаров, И.Р. Ягафаров, С.М. Лавренчук // Экология. Риск. Безопасность: материалы Международной науч.-практич. конференции (20-21 октября 2010 г.). -Курган, 2010.-С. 117-118.

2 Ягафарова Г.Г. Полигон для утилизации нефтесодержащих отходов / Г.Г. Ягафарова, Ю.А. Федорова, А.Х. Сафаров, A.B. Московец // Безопасность в техносфере - 2010. - № 3. - С. 45^47.

3 Федорова Ю.А. Аборигенные нефтеокисляющие микроорганизмы / Ю.А. Федорова, С.М. Лавренчук, Г.Г. Ягафарова // Экологические проблемы нефтедобычи: сб. трудов Всероссийской научной конференции (22-25 ноября 2010; Уфа). - Уфа: Изд-во Нефтегазовое дело, 2010. - С. 14-15.

4 Даутова Е.С. О перспективе применения аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов / Е.С. Даутова, Ю.А. Федорова // 62-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: сб. матер, конф. - Кн. 2. — Уфа: Изд-во УГНТУ, 2011. - С. 102.

5 Ягафарова Г.Г. Повышение эффективности биоочистки нефтезагрязненных грунтов / Г.Г. Ягафарова, Л.Р. Акчурина, Ю.А. Федорова, И.Р.

Ягафаров // Dynamika naukowych badaá: Matrialy VII Mi^dzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji (07-15 lipca 2011 roku). - Przemysl (Польша), 2011,-C. 34-35.

6 Федорова Ю.А. Повышение эффективности рекультивации нефтезагрязненных земель / Ю.А. Федорова, JI.P. Акчурина, А.Х. Сафаров // Актуальные проблемы науки и техники. Сборник научных трудов III Международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной году химии.- Уфа: Нефтегазовое дело, 2011. - С. 51-52.

7 Ягафарова Г.Г. Прогнозирование процесса биодеструкции нефтяных загрязнений методом математического моделирования / Г.Г. Ягафарова, JI.P. Акчурина, Ю.А. Федорова, A.B. Московец, И.Р. Ягафаров // Теория и практика массообменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения): Материалы IV Всероссийской научной конференции (17-20 октября 2011г.). -Уфа: Изд-во УГНТУ, 2011. - С. 183-184.

8 Федорова Ю.А. Прогнозирование биодеструкции нефти в процессе рекультивации техногеннозасоленных почв / Ю.А. Федорова, JI.P. Акчурина, Е.Г. Ильина, А.Х. Сафаров, Г.Г. Ягафарова // Нефтегазовое дело. - 2011. - том 9, № 3. -С. 93-95.

9 Федорова Ю.А. Фитомелиорация техногеннозасоленных почв / Ю.А. Федорова, Л.Р. Акчурина, А.Х. Сафаров, А. В. Московец, И.Р. Ягафаров, Г.Г. Ягафарова // Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии: Материалы XXV Юбилейной Международной научно-технической конференции «Реактив-2011». - Уфа: Изд-во «Реактив», 2011. - С. 199-200.

10 Ягафарова Г.Г. Повышение эффективности рекультивации нефтезагрязненных грунтов /Г.Г. Ягафарова, JI.P. Акчурина, Ю.А. Федорова, И.Р. Ягафаров, А.Х. Сафаров // Башкирский хшлический журнал — 2011- Том 18. - № 2.-С. 72-74.

11 Федорова Ю.А. Сравнительная характеристика биотрансформации нефти и нефтепродуктов некоторыми биопрепаратами /Ю.А. Федорова, JI.P. Акчурина, Г.Г. Ягафарова, С.М. Лавренчук // Современные проблемы экологии: материалы VII Всероссийской научно- технической конференции / (2011, Тула). - Тула: Изд-во Инновационные технологии, 2011. - С. 55-56.

12 Ягафарова Г.Г. Новый сорбент для очисти! воды от нефтяных загрязнений / Г.Г. Ягафарова, JI.P. Акчурина, Ю.А. Федорова, И.Р. Ягафаров // Экология и промышленность России. -2011. — № 12. - С. 34—35.

13 Федорова Ю.А. Сорбент для очистки водной поверхности / Ю.А. Федорова, Л.Р. Акчурина, Л.Ф. Исламова, Г.Г. Ягафарова // Состояние природной среды Полесья и сопредельных территорий: сборник материалов Международной науч.-практич. конф. студентов, магистрантов и аспирантов, Брест, 23-24 марта 2012 г. / Брест, гос. ун-т имени A.C. Пушкина. - Брест: БрГУ, 2012. - С. 140-142.

Подписано в печать 31.07.2012. Бумага офсетная. Формат 60x84 '/¡б-Гарнитура «Тайме». Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1. Тираж 90. Заказ 83.

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета

Адрес издательства и типографии: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Федорова, Юлия Альбертовна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Влияние отходов нефтехимической промышленности на окружающую среду.

1.1.1 Состав нефти и ее влияние на окружающую среду.

1.1.2 Современные методы обезвреживания отходов нефтехимической промышленности.

1.1.2.1 Биологические методы обезвреживания нефтесодержащих отходов.

1.1.2.2 Сорбционные методы ликвидации нефтяных загрязнений.

1.2 Рекультивация техногеннозасоленных почв.

1.2.1 Основные методы мелиорации техногеннозасоленных почв.

1.2.1.1 Особенности мелиорации солонцов и солонцовых почв.

1.2.2 Основные этапы рекультивации засоленных почв.

1.2.2.1 Физиологические особенности солеустойчивых растений.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Объекты исследования.

2.2 Аппаратура и методы исследования.

2.2.1 Определение количества клеток микроорганизмов (метод Коха).

2.2.2 Идентификация галофильных аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов.

2.2.2.1 Определение морфологических признаков.

2.2.2.2 Определение культуральных признаков микроорганизмов.

2.2.2.3 Методы определения физиолого-биохимических признаков микроорганизмов.

2.2.3 Методики измерения массовой концентрации нефти и нефтепродуктов в природных средах.

2.2.3.1 Методика выполнения измерения массовой доли нефтепродуктов в почвах и донных отложениях методом ИК - спектрометрии.

2.2.4 Методика определения иона хлорида методом ионометрического титрования.

2.2.5 Методика подбора компонентов питательной среды для активации солеустойчивых аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов.

2.2.3 Методика изучения биодеструкции нефти аборигенными солеустойчивыми нефтеокислящими микроорганизмами в условиях повышенной минерализации.

2.2.4 Методика подбора биостимуляторов солейстойчивых нефтеокисляющих микроорганизмов.

2.2.5 Методика подбора растений-галофитов для процесса рекультивации пефтезасоленных грунтов.

2.2.6 Методика изучения влияния салициловой кислоты на устойчивость семян растений к засолению.

2.2.7 Методика иммобилизации аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов на сорбенте-носителе.

2.2.8 Методика определения количества микроорганизмов, иммобилизованных на носитель.

2.2.9 Методика исследования основных сорбционпых характеристик сорбента.

2.2.9.1 Методика оценки нефтеемкости сорбента.

2.2.9.2 Методика определения влагоемкости сорбента.

2.2.10 Методика исследований процесса биодеструкции нефти и нефтепродуктов в нефтезасоленном грунте.

2.2.11 Методика расчета предотвращенного экологического ущерба.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1 Активация аборигенных солеустойчивых нефтеокисляющих микроорганизмов.

3.1.1 Исследование микробиоценоза нефтезасоленного грунта.

3.1.2 Подбор компонентов питательной среды для активации и наработки галофильных аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов.

3.1.3 Исследование процесса биодеструкции нефтяных загрязнений аборигенными солеустойчивыми нефтеокислящими микроорганизмами в условиях повышенной минерализации.

3.2 Подбор биостимулятора роста солеустойчивых нефтеокисляющих микроорганизмов.

3.3 Прогнозирование биодеструкции нефти в процессе рекультивации нефтезасолеиных почв.

3.4 Получение биосорбента для очистки почвы от нефтяных загрязнений

3.4.1 Подбор сорбента-носителя.

3.4.1.1 Иммобилизация галофильных аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов на сорбенте.

3.4.1.2 Определение физико-механических и сорбционных свойств сорбента-носителя.

3.4.2 Обработка биогенными добавками.

3.4.3 Исследование влияния физико-химической обработки па сорбционные характеристики сорбента.

3.5 Исследование полученного биосорбента.

3.5.1 Исследование процесса биодеструкции нефти и нефтепродуктов в пефтезасоленном грунте.

3.6 Принципиальная технологическая схема для производства биосорбента.

3.7 Исследование процесса рекультивации нефтезасолеиных грунтов.

3.7.1 Определение оптимальной дозы внесения гипса.

3.7.2 Определение оптимальной дозы промывной воды.

3.7.3 Подбор солеустойчивых растений для процесса рекультивации нефтезасолеиных грунтов.

3.7.3.1 Исследование влияния салициловой кислоты на устойчивость семян растений к засолению.

3.7.4 Способ рекультивации нефтезасолеиных грунтов.

3.8 Расчет предотвращенного экологического ущерба.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Разработка способа рекультивации нефтезасоленных грунтов"

Цель работы — разработка способа рекультивации нефтезасоленных грунтов.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- исследование микробиоценоза нефтезасоленного грунта;

- исследование и подбор оптимального состава питательной среды для активации и наработки аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов; подбор эффективного биостимулятора роста аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов; разработка математической модели, описывающей процесс биодеструкции нефти консорциумом аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов в нефтезасоленном грунте;

- разработка нового биосорбента с иммобилизованными на его поверхности аборигенными галофильными нефтеокисляющими микроорганизмами и исследование его сорбционных свойств;

- разработка принципиальной технологической схемы производства биосорбента;

- подбор солетолерантных растений для проведения фиторемедиации нефтезасоленного грунта;

- расчет предотвращенного экологического ущерба от рекультивации 1 га загрязненной земли.

Научная новизна

2 Разработан способ активации и наработки аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов в подобранной питательной среде следующего состава, г/л дистиллированной воды: KNO3 - 2,0, К2НР04 - 1,0, MnS04 - 0,013, MgS04-7H20 - 0,5, ZnS04 - 0,002, Fe2(S04)3 - 0,001, NaCl -30, водный органический экстракт, выделенный из избыточного активного ила, - 0,5 (а.с.в.), гексадекан - 10.

3 Определены основные сорбционные показатели разработанного биосорбента на основе опилок лиственных пород деревьев с иммобилизованными на их поверхности аборигенными галофильными нефтеокисляющими микроорганизмами, обработанного биостимулятором -водным органическим экстрактом, выделенным из избыточного активного ила биологических очистных сооружений нефтехимических предприятий, гидрофобизированного жидким парафином (гексадеканом). Установлено, что обработка гексадеканом позволяет повысить показатели нефтеемкости и влагоемкости в 1,5 раза.

4 Определены наиболее эффективные для фиторемедиации нефтезасоленных фунтов солеустойчивые растения: амарант хвостатый (Amaranthus caudatus L), люцерна посевная {Medicago sativa L.), пырей ползучий СElytrigia repens), взятые в соотношении 1:1:1.

Практическая значимость

1 Разработан биосорбент на основе опилок лиственных пород деревьев с иммобилизованными на их поверхности аборигенными галофильными нефтеокисляющими микроорганизмами, обработанный биостимулятором -водным органическим экстрактом, выделенным из избыточного активного ила биологических очистных сооружений нефтехимических предприятий, гидрофобизированный жидким парафином - гексадеканом. Разработана принципиальная технологическая схема производства биосорбента.

2 Разработан комплексный способ рекультивации нефтезасоленных грунтов, включающий внесение гипса в количестве 50 г/м2, промывку пресной водой из расчета 20-25 л/м", обработку биосорбентом - 25-30 г/м", посев подобранных в соотношении 1:1:1 растений-галофитов: амарант хвостатый (Amaranthus caudatus L), люцерна посевная (Medicago sativa L.), пырей ползучий {Elytrigia repens) из расчета 2 г/м .

Экология» для бакалавров и инженеров всех специальностей ФГБОУ ВПО УГНТУ.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены на 60, 61, 62-ой научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (2009, 2010, 2011, Уфа), I Международной конференции молодых ученых «Актуальные проблемы науки и техники» (2009, Уфа), Международной научно-практической конференции «Экология. Риск. Безопасность» (2010, Курган), Всероссийской научной конференции «Экологические проблемы нефтедобычи» (2010, Уфа), VII Всероссийской научно- технической конференции «Современные проблемы экологии» (2011, Тула), III Международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной году химии «Актуальные проблемы науки и техники» (2011, Уфа), Международной научно-технической конференции «Радиоэкология. Новые технологии обеспечения экологической безопасности» (2012, Уфа), 63-ой научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (2012, Уфа), Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка-2012» (2012, Уфа), II Всероссийской научно-практической конференции «Практические аспекты нефтепромысловой химии» (2012, Уфа).

Заключение Диссертация по теме "Экология (по отраслям)", Федорова, Юлия Альбертовна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

2 Проведены исследования по подбору оптимальной питательной среды для активации и наработки аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов из нефтезасоленного грунта. Установлено, что наибольший прирост численности микроорганизмов отмечается на питательной среде следующего состава, г/л дистиллированной воды: KN03 - 2,0, К2НР04 - 1,0, MnS04 - 0,013, MgS04-7H20 - 0,5, ZnS04 -0,002, Fe2(S04)3 - 0,001, NaCl - 30, водный органический экстракт, выделенный из избыточного активного ила, - 0,5 (а.с.в.), гексадекан — 10.

5 Для повышения эффективности биоремедиации нефтезасоленных грунтов предложен биосорбент на основе древесных опилок с иммобилизованными нефтеокисляющими микроорганизмами, обработанный водным органическим экстрактом из расчета 0,5 мл/ (г опилок) и гидрофобизированный гексадеканом из расчета 15 г/кг.

7 Предложены солетолерантные растения для фиторемедиации: амарант хвостатый (Amaranthus caudatus L), люцерна посевная (Medicago sativa L.), пырей ползучий {Elytrigia repens), взятые в соотношении 1:1:1.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Федорова, Юлия Альбертовна, Уфа

1. Абдрахманов Р.Ф. Гидрогеоэкология Башкортостана. — Уфа: Информреклама, 2005. 344 с.

2. Акчурина Л. Р. Разработка способа утилизации избыточных активных илов нефтехимических предприятий: дис. . канд. техн. наук. Уфа, 2011. 138 с.

3. Андресон Р.К. Биотехнологические методы ликвидации загрязнений нефтью и нефтепродуктами / Р.К. Андресон М.: ВНИИОЭНГ, 1993. - 24 с. - (Обзор, информ. Сер. Защита от коррозии и охрана окружающей среды).

4. Арене В. Проблема нефтяных разливов и роль сорбентов в ее решении // Нефть, газ и бизнес. 2000. - № 5. - С. 2-6.

5. Балтренас П.Б. Натуральное сырье для производства сорбентов нефтепродуктов / Вайшис В.И., Бабелите И. А. // Экология и промышленность России. 2004. - № 5. - С. 36 - 39.

6. Балтернас П., Вайшис В. Исследование поглощения нефтепродуктов //Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2004. -№ 1. - С. 37 - 39.

7. Барахнина В.Б. Основы технологии очистки отходов нефтегазового комплекса и оценка ущерба окружающей среды: учеб. пособие / ред. Шарафиева Р.Г. Уфа: УГНТУ, 2009. - 242 с.

8. Барахнина В.Б. Прогнозирование биодеструкции бурового реагента с помощью математической модели / Ягафарова Г.Г., Ильина Е.Г. и др. //Экология и промбезопасность. 2009. - том. 7. - № 1. — С. 128- 132.

9. Богомольный Е.И., Каменщиков Ф.А. Удаление нефтепродуктов с водной поверхности и грунта. М.: Изд-во Ин-т компьютерных исследований, регулярная и хаотическая динамика, 2006. - 528 с.

10. Бурлака И.В. Обезвреживание нефтешламов и замазученных грунтов// Экология и промышленность России. 2008. №9. - С. 34-37

11. Векилов Э.Х. Методы борьбы с разливами нефти и нефтепродуктов при освоении углеводородных ресурсов шельфа // Газовая промышленность. 2008. - Спец. Выпуск. - С. 38 - 40.

12. Водопьянов В.В. Влияние нефтяного загрязнения почвы на ризосферную микробиоту и моделирование процессов биодеградации углеводородов / Киреева H.A., Григориади A.C.// Вестник ОГУ. 2009. - № 6. - С. 545 - 547.

13. Воробьев A.B., Быков A.C., Пашков Е.П., Рыбакова A.M. Микробиология: Учебник. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 2003.336 с.

14. Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем / Под. ред. М.А. Глазовской. М.: Наука, 1988. - 254 с.

15. Габбасова И.М. Деградация и рекультивация почв Башкортостана / под редакцией чл.-корр. АН РБ, проф.Ф.Х. Хазиева. Уфа: Гилем, 2004. -284 с.

16. Танеев И. Г. Ремедиация и рекультивация техногенно деградированных земель / И. Г. Танеев, А. А. Кулагин // Вестн. ОГУ. 2009.- № 6. С. 554-557.

17. Гумеров А.Г. Использование сорбентов при ликвидации последствий аварийных разливов нефти //Азербайджанское нефтяное хозяйство. 1999. - № 2. - С. 41 - 48.

18. ГОСТ 17.4.3. 01-83 Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб. М., 1983.

19. ГОСТ 26425-85. Почвы. Методы определения иона хлорида в водной вытяжке. М., 1985.

20. Давыдова C.JL, Тагасов В.И. Нефть и нефтепродукты в окружающей среде: Учеб. пособие. М.: Изд-во РУДН, 2004. - 163 с.

21. Данилов-Данильян В.И. Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба. М., 1999. — 71 с.

22. Другов Ю.С., Родин A.A. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов.- М.: Бином. Лаборатория знаний, 2007. 270 с.

23. Зайдельман Ф. Р. Мелиорация почв / Ф. Р. Зайдельман. М.: Изд-во МГУ, 1996.-384

24. Иванов A.A., Юдина Н.В. Исследование биостимулирующих и детоксицирующих свойств гуминовых кислот различного происхождения в условиях нефтезагрязненной почвы // Химия растительного сырья. 2007. -№ 1.-С. 99- 103.

25. Ивасишин П.Л. Ликвидация последствий нефтеразливов посредством биоразлогающих сорбентов // Экология производства. 2009. -№5.-С. 67-69.

26. Идрисова З.Н., Гарифуллин Ф.Ш., Ишемьяров А.Ш. Рекультивация техногеннонарушенных почв. Ульяновск, 1988. - 84 с.

27. Калимулин A.A., Фердман В.М. Полигоны утилизации нефтешламов решение экологических проблем нефтяников // Нефтяное хозяйство. 2003. - №6. - С. 104-105

28. Каменщиков Ф.А., Богомольный Е.И. Нефтяные сорбенты. М.: Изд-во Институт компьютерных исследований, регулярная и хаотическая динамика, 2005. - 268 с.

29. Кафаров В. В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М.: Химия, 1971. 496 с.

30. Киреева H.A. Комплексная биоремедиация нефтезагрязненных почв для снижения токсичности / Тарасенко Е.М. и др. // Биотехнология. -2004. № 6. - С. 63-70

31. Королёв В.А. Очистка грунтов от загрязнений. М.: МАЙК "Наука/Интерпериодика", 2001. - 365 с.

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

33. Лопатовская О. Г. Мелиорация почв. Засоленные почвы : учеб. пособие / О. Г. Лопатовская, А. А. Сугаченко. Иркутск : Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2010.-101 с.

34. Максименко В. П. Химические мелиоранты / В. П. Максименко, Т. Л. Волочкова // Мелиоративная энциклопедия. М. : Росинформагротех, 2004. - Т. 3.-С. 363.

35. Методические рекомендации по мелиорации солонцов и учету засоленных почв / сост. Е. И. Панкова. М. : Колос, 1970. - 112 с.

36. Методы изучения почвенных микроорганизмов и их метаболитов / Под ред. H.A. Красильникова. М.: Изд-во МГУ, 1966. - 200 с.

37. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г.Звягинцева. М.: МГУ, 1991. - 304 с.

38. Минашина Н. Г. Токсичные соли в почвенном растворе, их расчет и классификация почв по степени засоления // Почвоведение. 1970. - № 8. -С. 92-105.

39. Минигазимов Н.С. Техника и технология утилизации нефтяных отходов / Н.С. Минигазимов, В.А. Расветалов, И.Н. Минигазимов, А. Тарраф. Уфа: АНРБ, Гилем, 2010. - 316 с.

40. Нетрусов А.И., М.А. Егорова Практикум по микробиологии: Учебное пособие для высших учебных заведений /под ред. Нетрусова А.И. -М.: Академия, 2005. 352 с.

41. Пестриков C.B. Эффективный способ ликвидации разливов жидких углеводородов на поверхности воды и грунта // Нефтегазовая вертикаль. 2000. - № 2. - С. 36 - 38.

42. Пестриков C.B. Математическая обработка результатов химического анализа: учебно-методическое пособие / C.B. Пестриков, О.Ю. Исаева, H.H. Красногорская, Н.В. Кострюкова. Уфа: УГАТУ, 2009. - 34 с.

43. Петрикевич С.Б. Оценка углеводородокисляющей активности микроорганизмов // Прикладная биохимия и микробиология. 2003. Т. 39. -№1. - С. 25-30

44. Плешакова Е.В. Приемы стимуляции аборигенной нефтеокис-ляющей микрофлоры / Дубровская Е.В., Турковская О.В. // Биотехнология. — 2005. -№ 1.-С. 42-50.

45. ПНДФ 16.1:2,2.22-98 «Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в почвах и донных отложениях методом ИК-спектрометрии»

46. Поляк М.С., Сухаревич В.И., Сухаревич М.Э. Питательные среды для медицинской и санитарной микробиологии. СПб.: Элби, 2008. - 352 с.

47. Полуэктов Е. В. Солеустойчивость растений / Е. В. Полуэктов, Н. А. Иванова // Мелиоративная энциклопедия. М.: Росинформагротех, 2004. -Т.З.-С. 197.

48. Постряков А. Н. Влияние загрязнения высокоминерализованныминефтепромысловыми сточными водами на свойства черноземов Предуралья:t.автореф. дис. . канд. биол. наук / А. Н. Постряков. Уфа, 2007. - 22 с.

49. Практикум по микробиологии / под ред. Н.С. Егорова. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976. - 307с.

50. Самойлов H.A. Сорбционный метод ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов. М.: Химия, 2001. - 190 с.

51. Сваровская Л.И. Стимулирующее влияние гуминовых кислот на оксигеназную активность микроорганизмов нефтезагрязненных почв // Биотехнология. 2007. - № 6. - С.60-64.

52. Сваровская Л.И. Активность почвенной микрофлоры в условиях нефтяных загрязнений // Биотехнология. 2004. №3. - С. 63-69.

53. Сидорова JI.B. Влияние техногенного засоления на фитотоксичность почв // Вестник ОГУ. 2009. - № 6. - С. 611-612.

54. Синицын А.П., Райнина Е.И., Лозинский В.И., Спасов С.Д. Иммобилизованные клетки микроорганизмов. М.: Изд-во МГУ, 1994. - 288 с.

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

56. Спиридонов А. А., Васильев Н. Г. Прогнозирование эксперимента при исследовании и оптимизации технологических процессов: учеб. пособие. Свердловск, изд-во УПИ, 1975. 140 с.

57. Стахина Л.Д. Биодеструкция нефтяных загрязнений под действием микроорганизмов торфа / Савиных Ю.В. и др. //Нефтепереработка и нефтехимия. 2001. - № 5. - С. 57 - 61.

58. Ступин Д. Ю. Загрязнение почв и новейшие технологии их восстановления: Учебное пособие. М.: Лань, 2009. - 432 с.

59. Теппер Е.З. Практикум по микробиологии / Е.З. Теппер, В.К. Шильникова, Г.И. Переверзова-М.: Химия, 1983. 70 с.

60. Терещенко Н.Н. Особенности биологической рекультивации нефтезагрязненных и техногенно засоленных почв // Экология и промышленность России. 2005. - №6. - С. 33-36.

61. Хайдаров Ф.Р. Нефтешламы. Методы переработки и утилизации / Ф.Р. Хайдаров, Р.Н. Хисаев, В.В. Шайдаков, Л.Е. Каштанова. Уфа: Монография, 2003. - 74с.

62. Хакимов В. Ю. Рекультивация почв, загрязненных высокоминерализованными нефтепромысловыми сточными водами, с использованием различных адсорбентов / В.Ю. Хакимов, P.P. Сулейманов, И.М. Габбасова // Нефтяное хозяйство. 2005. - №1. - с. 94-95

63. Хаустов А. П., Редина М. М. Охрана окружающей среды при добыче нефти. М.: Дело, 2006. 552 с.

64. Хлесткин Р.Н. О ликвидации разливов нефти при помощи растительных отходов// Нефтяное хозяйство. 2000. - № 7. - С. 84-85.

65. Хоулт Дж. Определитель бактерий Берджи. В двух томах. М.: Мир, 1997.-432 с.

66. Чугунов В.А., Разработка и испытание биосорбента «Экосорб» на основе ассоциации нефтеокисляющих бактерий для очистки нефтезагрязнен-ных почв // Прикладная биохимия и микробиология. 2000. - т.36. - № 6. - С. 661 -665.

67. Шлегель Г. Общая микробиология: Пер. с нем. М.: Мир, 1987.567 с.

68. Ягафарова Г.Г. Экологическая биотехнология в нефтегазодобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности: Учеб. пособие. / Г.Г. Ягафарова Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001. - 214 с.

69. Ягафарова Г.Г. Разработка биотехнологии очистки почвы и воды от некоторых хлорфенольных соединений и углеводородов нефти: Дис. на соискание уч. ст. д-ра технических наук. / Г.Г. Ягафарова Уфа, 1994.

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

71. Ягафарова Г.Г. Инженерная экология в нефтегазовом комплексе / Г.Г. Ягафарова, JI.A. Насырова, Ф.А. Шахова, C.B. Балакирева, В.Б. Барахнина, А.Х.Сафаров Уфа: Изд-во УГНТУ 2007. - 334 с.

72. Ягафарова Г.Г. Микроорганизмы и окружающая среда / Г.Г. Ягафарова, А.Х. Сафаров Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005. - 206 с.

73. Ягафарова Г.Г. Современные методы переработки нефтешламов / Г.Г. Ягафарова, А.Х. Сафаров, И.Р. Ягафаров. -М.: Химия, 2010.- 190 с.

74. Якушкина Н.И. Физиология растений / Н.И. Якушкина, Е.Ю. Бахтенко. М.: Владос, 2004. - 464 с.

75. Atlas, R. M. Microbiol degradation of petroleum hydrocarbons and environmental perspective / R. M. Atlas // Microbiol. Rev. 1981. Vol. 45. - № 1. — P. 180-209.

76. Baker, J. M. Oil and salt-marsh soil / J. M. Baker // The ecological effects of oil pollution on littoral communities / Institute of Petroleum. London, 197If. P. 62-71.

77. Bergmann J. F. Soil salinization and Welsh settlement in Chubut, Argentina // Cah. Geogr. Quebec. 1971. - № 35.

78. Bollag, J. M. Cross-coupling of humus constituents and xenobiotic substances / J. M. Bollag // Aquatic and terrestrial humic materials. Ann. Arbor, 1983.- P. 127-143.

79. Brown, K. W. The influence of soil environment on biodégradation of a refinery and petrochemical sludge / K. W. Brown, K. C. Donnelly // Environ. Pollut. B. 1983.-Vol. 6.-№2.-P. 119-132.

80. Charekhan, P. R. Problems of Environmental Pollution and its Hasards in Refinery and Petrochemical Plants / P. R. Charekhan, A. M. Dand // Chem. Age India. 1980. -Vol. 31.- №4. -P. 331 -334.

81. Diagnosis and improvement of saline and alkaline soils: USDA Agriculture handbook. 1954. -N 60. - 160 p.

82. Dregne H. E. Soils of arid regions / H. E. Dregne. -N. Y. Amsterdam : Elsevier, 1976.

83. Duffy, J. J. Oil spills on Land as Potential Sourees of Gramdwater contamination / J. J. Duffy, E. Peake, M. F. Montadi // Environ. Jut. 1980. Vol. 3. -№2.-P. 107-120

84. El-Gabaly M. M. Problems and effects of irrigation in the Near East region // Arid land irrigation in developing countries. Oxford : Pergamon press, 1977.

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

86. Estiri, M. In-situ bioremediation of soil impacted with diesel fuel / M. Estiri // Amer. Soc. Agron. Annu. Meet. 1992. Minneapolis, 1992. - P. 39.

87. Felzmann H.P., Struck H. Remediation of oil spills // Erdol und Kohhle-Erdgas-Petrochemie vereinight mit Brennstoff-Chemie. 1992. - Vol.45, № 10.-S. 371-375.

88. Hoeppel, R. E. Bioventing soils contaminated with petroleum hydrocarbons / R. E. Hoeppel, R. E. Hinchee, M. F. Arthur // J. Jnd. Microbiol. 1991.-Vol. 8. — № 3. P. 141-146.

89. Huntiens, J. L. The degradation of oil on soil / J. L. Huntiens, H. de Potter, J. Barendrecht// Contam. Soil. 1st Int. TNO conf. Utrecht, 11-15 nov. , 1985. -Dordrecht, 1986.-P. 121-124.

90. Jensen ,V. Bacterial flora of soil after application of oily waste / V. Jensen//Oikos.- 1975.-Vol. 25.-№2.-P. 152-158.

91. Kovda V. A. Principles of the theory and practice of reclamation and utilization of saline soils in the arid zones // Proc. Teheran symp. "Salinity problems in the arin zones". P. : UNESCO, 1961. (Printed in Switzerland).

92. Lee Eusiand Bioremediation of petroleum contaminated soil using vegetation: a microbial study / Lee Eusiand, M.K. Banks // J. Environ. Sci. And Health. 1993. V. 28 - №10. - P. 2187-2198.

93. Microbial petroleum degradation: Application of computerized mass-spectrometry / J. D. Walker et al. // Canad. J. Microbiol. 1975. Vol. 21. -P. 17601767.

94. Odu, C. T. I. Fermentation characteristics and biochemical reactions of organisms isolated from oil polluted soils / C. T. I. Odu // Environ. Pollut. 1978. -Vol. 15. №3.-P. 271-276.

95. Pels S. Standart M. Environmental changes due to irrigation development in semiarid parts of New South Wales, Australia, 1975.

96. Raymond, R. L. Oil degradation in soil / R. L. Raymond, J. O. Hudson, V. W. Jamison // Appl. Environ. Microbiol, 1976. Vol. 30. P. 552-535.

97. Whitney R. S. The effect of carbon dioxide on soil reaction / R. S. Whitney, R. Gardner//Soil Sei.- 1943.-Vol. 55, N2.-P. 127-141.

98. Пат. 2332362 РФ, МПК Способ очисти нефтешлама от нефти и нефтепродуктов / Ягафарова Г.Г., Ильина Е.Г., Леонтьева C.B., Ягафаров И.Р., Сафаров А.Х. Опубл. 20.07.2006. Бюл. № 7

99. Пат. 2352630 РФ. Способ выделения и активации консорциума аборигенных микроорганизмов-деструкторов нефти и нефтепродуктов: № 2007135592/13; заявл. 25.09.07; опубл. 20.04.09. Бюл. № 11.

100. Пат. 2261953 РФ, МПК Е02В 13/00. Способ рассоления почв/ Губин В.К., Губер К.В., Храбров М.Ю., Канардов В.И. Опубл. 10.10.2005. Бюл. № 28

101. Пат. 2023685 РФ, МПК C02F3/34 .Способ биологической очистки сточных вод от органических загрязнителей / Олешкевич Е.А., Макарова H.A., Сагадеева Л.В., Разумовский В. Т. Опубл. 30.11.1994 . Бюл. № 22

102. Пат. 2057724 РФ, МПК C02F3/34. Способ очистки воды и почвы от загрязнения нефтью и нефтепродуктами /Калюжин В.А. Опубл. 10.04.1996. Бюл. № 10

103. Пат. 2019527 РФ, МПК C02F3/34. Способ очистки почв от нефтяных загрязнений / Коронелли Т.В., Аракелян Э.И., Комарова Т.И., Ильинский В.В. Опубл. 15.09.1994. Бюл. № 17

104. Пат. 2143947 РФ, МПК C02F3/34. Сорбент для очистки природных вод и почвы от нефтяных загрязненй "Москат" / Ладыгин A.B. Опубл. 10.01.2000. Бюл. № 36

105. Пат. 2104103 РФ, МПК В09С1/10. Способ очистки поверхностей от загрязнений нефтью и нефтепродуктами / Кудинов В.И., Богомольный Е.И., Сучков Б.М., Каменщиков Ф.А. Опубл. 10.02.1998, Бюл. № 17

106. Пат. 2081854 РФ, МПК С 02 F 3/34, В 09 С 1/10. Биореагент для очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений / Толстокорова Л.Е., Щипанов В.П., Морозова Т.Н., Поденко Л.С. Опубл. 20.06.1997. Бюл. № 12

107. Пат. 2324029 РФ, МПК Е02В 11/00. Способ рассоления засоленных почв / Губин В.К., Шамсутдинова Э.З., Шамсутдинов Н.З., Буравцев В.Н. Опубл. 10.05.2008, Бюл. № 13

108. Пат. 2109425 РФ, МПК С1 А01 В79. Способ рассоления почв / Настинова Г.Э. Опубл. 27.04.1998, Бюл. № 4

Информация о работе

Федорова, Юлия Альбертовна
кандидата технических наук
Уфа, 2012
ВАК 03.02.08

Диссертация

Разработка способа рекультивации нефтезасоленных грунтов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы