Совершенствование технологии биоремедиации нефтезагрязненных почв

Сакаева, Эльвира Хабировна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Совершенствование технологии биоремедиации нефтезагрязненных почв
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование технологии биоремедиации нефтезагрязненных почв"

На правах рукописи

САКАЕВА Эльвира Хабировна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ БИОРЕМЕДИАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ

03.00.16 - «Экология»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пермь 2009

003478971

Работа выполнена в Пермском государственном техническом университете.

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Рудакова Лариса Васильевна

Официальные оппоненты: доктор химических наук,

профессор Басов Вадим Наумович

кандидат технических наук, Злобина Ольга Сергеевна

Ведущая организация: Естественнонаучный институт при

Пермском государственном университете

Защита состоится 28 октября 2009 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.188.07 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Пермском государственном техническом университете, по адресу: 614990 г.Пермь, Комсомольский пр., 29, ауд.423.

Факс (342) 239-17-72

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного технического университета.

Автореферат разослан 25 сентября 2009 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Рудакова Л.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Ежегодно в Пермском крае добывается около 10 млн. т нефти, из них около 3 % (300 тыс. т) составляют потери, обусловленные аварийными ситуациями, в результате чего происходит загрязнение объектов окружающей среды. Под влиянием углеводородов нефти изменяются физико-химические свойства почв, нарушается биохимическая трансформация веществ, изменяется структура биоценоза. В настоящее время разработаны и применяются различные способы очистки почв от нефти и нефтепродуктов (механические, термические, физико-химические, биологические). В Пермском крае применяется технология биореме-диации на открытых технологических площадках, заключающаяся в смешивании нефтезагрязненных почв (НЗП) со структураторами, органическими и неорганическими удобрениями, а также биологически активными препаратами и размещении полученного субстрата на открытых площадках в естественных климатических условиях до достижения регламентного значения концентрации нефтепродуктов.

В процессе биоремедиации на технологических площадках в течение 3-4 вегетационных периодов содержание нефтепродуктов (НП) снижается на 75-85 % от исходного содержания (L.O. Odokuma, А.А. Dickson, 2003; Терещенко Н.Н., С.В. Лушников, 2002; Марфенина О.Е., 1991; А.Е. Кузнецов, Н.Б. Градова, 2006). Наряду с достоинствами - низкие капитальные затраты на реализацию технологии, высокая эффективность процесса при низких концентрациях нефтепродуктов, технология имеет ряд недостатков: отчуждение значительных земельных территорий, длительность и нерегулируемость процесса, вследствие чего скорость и эффективность процессов биодеструкции зависят от климатических условий, географических особенностей территории.

Перечисленных недостатков можно избежать в случае применения биореакторной технологии, которая позволяет реализовать процесс очистки НЗП в регулируемых условиях и создавать оптимальные условия, необходимые для процессов микробиологической деструкции. Попытки создания биореактора для переработки НЗП и нефтезагрязненных грунтов (НЗГ) предпринимались неоднократно. В литературе имеются данные о разработках пилотных биореакторов различного типа. (Christopher J. Berry, 2005; А.Ф. Демьяненко, Н.С. Мизгирев, 2005). В то же время отсутствуют данные об условиях протекания микробиологической деструкции, параметрах процесса, конструктивных особенностях аппаратов, обусловленных требованиями микроорганизмов-деструкторов. Недостаточно изучено микробное сообщество, формирующееся и функционирующее в биореакторе, нет данных о сукцессионных изменениях биоценоза в процессе трансформации углеводородов. Поэтому, исследования, направленные на обоснование возможности использования биореактора в технологии биоремедиации НЗП, а также поиск технических и технологических решений, реализующих процесс и повышающих его эффективность, являются актуальными.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы являлось совершенствование технологии биоремедиации НЗП путем создания параметров биодеструкции нефтепродуктов в контролируемых условиях биореактора, что позволяет повысить эффективность и скорость очистки НЗП, минимизировать негативное воздействие технологии на окружающую среду.

В соответствии с поставленной целью были решены основные задачи:

- проведены аналитические исследования по оценке влияния нефтепродуктов на почвенные экосистемы, дана оценка эффективности современных технологий и технических решений, применяемых для переработки НЗП;

- на основании комплексных многолетних исследований дана оценка эффективности технологии биоремедиации НЗП на открытых площадках ООО «Природа-Пермь» Пермского края по физико-химическим, биологическим и микробиологическим показателям очищенных почв;

- изучена структура микробиоценоза НЗП и динамика ее изменения в зависимости от содержания нефтепродуктов на открытых площадках биоремедиации;

- определены параметры процесса биоремедиации НЗП в условиях регулируемого биореактора: влажность, температура, давление, рецептура субстрата, высота слоя перерабатываемого субстрата, скорость биодеструкции; изучена кинетика процесса деструкции и установлены коэффициент деструкции и время очистки;

- экспериментально обоснована конструкция биореактора, разработана биореакторная технология и дана ее оценка по эколого-экономическим показателям.

Объект исследования: нефтезагрязненные почвы, технологические площадки (ТП) биоремедиации, биореактор.

Методы исследования: аналитические методы физико-химического, биологического и микробиологического анализа, метод статистической обработки данных, метод физического моделирования.

Научная новизна.

1. Установлена зависимость структуры микробиоценоза в процессе переработки НЗП на открытых площадках биоремедиации от содержания нефтепродуктов (НП) и времени биодеструкции, характерная для климатических условий Западного Урала.

2. Установлены параметры процесса деструкции НП в условиях биореактора: компонентный состав исходного субстрата, влажность, высота слоя субстрата и выявлена кинетическая зависимость скорости биодеструкции НП в биореакторе от заданного конечного содержания НП, описываемая уравнением первого порядка.

3. Доказана возможность замены традиционных структураторов (опил, солома, кора) на пиролизат «СТС-1 - сорбент технический, структуратор» и определено его оптимальное содержание в исходном субстрате - не более 15 %.

4. Обоснована конструкция биореактора для биоремедиации НЗП и определены его основные технические параметры: количество секций, высота слоя НЗП в секции реактора и технологические параметры: окислительная мощность, длительность процесса.

Практическая значимость работы. Разработана конструкция биореактора и получены исходные данные для проектирования промышленного биореактора. Разработан технологический регламент по использованию пиролизата СТС-1 в технологии биоремедиации НЗП предприятия ООО «Природа-Пермь». Результаты исследований используются в учебном процессе подготовки специалистов по направлению 280200.62 «Защита окружающей среды» в курсах лекций по дисциплинам «Экология», «Микробиология и основы биотехнологии», «Биотехнологические методы утилизации и переработки твердых бытовых и промышленных отходов».

Основные положения, выносимые на защиту,

1. Снижение содержания НП в очищаемых почвах до регламентных значений на открытых технологических площадках происходит в нерегулируемых условиях,

требует значительных временных затрат, приводит к нецелевому использованию почвенных ресурсов и создает повышенную экологическую нагрузку на природные экосистемы.

2. Процесс биодеструкции НП в загрязненных почвах протекает закономерно и сопровождается изменением структуры микробиоценоза. Каждая фаза биодеструкции НП характеризуется определенным количественным соотношением различных групп микроорганизмов.

3. Снижение содержания НП на 90,2 - 90,5 % при использовании разработанной конструкции биореактора, функционирующим при заданных параметрах, достигается за 2-2,5 месяца, тогда как на открытых площадках биоремедиации процесс деструкции осуществляется в течение 20 месяцев.

4. Использование биореактора в технологии биоремедиации НЗП позволяет снизить экологическую нагрузку на природные экосистемы, повысить скорость деструкции и окислительную мощность, сократить временные затраты, снизить себестоимость очистки НЗП.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на: V, VII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и научно-технический прогресс» г. Пермь, 2006 г., 2008 г., IX Краевой конференции студентов и молодых ученых «Химия и экология» г. Пермь, 2007 г., Всероссийской научно-технической конференции «Автотранспортный комплекс - проблемы и перспективы, экологическая безопасность» г. Пермь, 2007 г., V Международном конгрессе по управлению отходами и природоохранными технологиями ВэйстТэк-2007 Москва, 2007 г., Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Перспективы развития инноваций в энергоресурсосбережении» г. Пермь, 2007 г.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, в том числе две в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, список литературы включает 209 источников, в том числе 34 иностранных. Объем диссертации составляет 173 страницы машинописного текста, включающих 55 таблиц и 29 рисунков.

Настоящая работа выполнена в рамках инновационной образовательной программы «Генерация новых знаний по направлениям научно-образовательных комплексов инновационной программы» по направлению НОК «Наукоемкие технологии переработки нефти и газа».

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи работы, определены объект исследований, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе приведена оценка влияния нефтепродуктов на почвенные экосистемы, рассмотрены современные технологии и технические решения, применяемые для переработки НЗП.

Во второй главе представлены программа, объемы и методы исследований. Этапы исследований, контролируемые параметры и методы исследования представлены в табл. 1. Исследования первого этапа проводили в натурных условиях на действующих площадках биоремедиации предприятия ООО «Природа-Пермь»; исследования второго этапа - в лабораторных условиях с использованием модельных

биореакторов. В качестве контроля использовали дерново-подзолистую почву. Объем исследований составил около 2000 анализов.

Таблица 1 - Методическое обеспечение экспериментальных исследований_

Наименование этапа

Контролируемые параметры

Методика определения (нормативный документ, источник литературы)

Оценка эффективности технологии биореме-диацин НЗПна открытых площадках Изучение процесса деструкции нефти иНПв НЗП в условиях биореактора

цвет запах

реакция среды рН общее содержание нефтепродуктов Си, РЬ, N1 (подвижные формы) общее количество микроорганизмов сапрофитные бактерии углеводородокисляю-щие микроорганизмы (УВОМ)

бактерии р. Аго1оЬас1ег

олигонитрофилы

актиномицеты микроскопические грибы

органолептический РД 39-0147098-015-90 органолептический РД 39-0147098-015-90 электрометрический. РД 52.24.495-95 ИК-спектрометрия. ПНДФ 16.1:2.2.22-98

атомно-абсорбционный. РД 52.18-289-90

прямой счет из нативного мазка болтушки. Ежов Г.И., 1974

выделение на МПА. Егоров Н.С., 1976 выделение на минеральной среде «К». Нетрусов А.И., 2005.

метод «почвенных комочков» на среде Эшби. Ежов Г.И., 1974. выделение на твердой среде Эшби. Ежов Г.И., 1974

выделение на КАА. Ежов Г.И., 1974 выделение на среде Чапека. Ежов Г.И., 1974, Егоров Н.С., 1976_

Статистическая обработка результатов проводилась с применением стандартных статистических методов и с помощью программы Stastistica 5.0.

Третья глава посвящена оценке эффективности технологии биоремедиации НЗП на открытых технологических площадках (ТП) ООО «Природа-Пермь», на которые ежегодно поступает 20 - 25 тыс. м3 НЗП, подвергающихся очистке в течение 2-4 вегетационных периодов. Технологическая схема процесса биоремедиации НЗП представлена на рис.1.

Исследования проводили на технологических площадках 1 и 2. На ТП-2 субстрат дополнительно подвергался обработке биопрепаратом на основе бактерий рода Rodococcus sp. В табл. 2 представлен физико-химический состав исходной НЗП, поступающей на технологические площадки.

Оценку эффективности очистки НЗП проводили по физико-химическим (общее содержание НП, подвижные формы тяжелых металлов) и микробиологическим показателям. В табл. 3 представлен физико-химический состав НЗП и эффективность очистки по НП после 2 и 4 вегетационных периодов. Общее содержание НП в исходной НЗП составляло в среднем 100-120 г/кг (ТП-1) и 150-160 г/кг (ТП-2). После предварительной подготовки НЗП (добавление структураторов, органических и минеральных удобрений) содержание НП снижалось до 65-75 г/кг (ТП-1) и 95-100 г/кг (ТП-2), что свидетельствует о разбавлении загрязненной почвы и не является показателем эффективности процесса биодеструкции.

Рис. 1 — Технологическая схема очистки НЗПметодом биоремедиации на открытой площадке: ВП-

период

ед.изм. НЗП, поступающая на ТП

НЗП на ТП-1 НЗП на ТП-2

Нефтепродукты, в т.ч. г/кг 100,0-120,0 150,0- 160,0

изо-парафины % 26,5-27,3 25,9-26,1

н-парафины % 36,8-37,0 39,8-40,4

ароматические углеводороды % 36,8-37,2 34,3-35,0

Тяжелые металлы (подвижные формы): мг/кг

медь 0,2±0,05 <0,005

свинец 3,09±0,77 0,8±0,2

цинк 8,2±2,05 4,2±1,05

никель 1,7±0,42 2,78± 0,7

Таблица 3 - Химический состав НЗП после 2 и 4 ВП

Показатели НЗП с ТП-1 НЗП с ТП-2

исходная 2 ВП 4 ВП исходная 2 ВП 4 ВП

Содержание НП в субстрате, г/кг 65,0-75,0 48,0-52,0 8,5-11,0 95,0100,0 33,5-36 16,2-18,1

Тяжелые металлы (подвижные формы), мг/кг - медь - свинец - цинк - никель 0,2±0,05 3,09±0,77 8,2±2,05 1,7±0,42 0,15±0,04 0,85±0,2 2,4±0,6 0,7±0,17 0,09±0,02 0,14±0,03 0,68±0,17 0,17±0,04 <0,005 0,8±0,2 4,2±1,05 2,78±0,7 <0,005 0,68±0,17 3,9±1,0 0,9±0,2 <0,005 0,61 ±0,15 2,1±0,5 0,29±0,07

Эффективность очистки по НП, % - 26,1-30,7 85,3-86,9 - 64,0-64,7 81,9-83,0

Результаты микробиологических исследований НЗП с ТП-1 и ТП-2 представлены на рис. 2.

1,ООЕ*Ю 1.00Е+09 1.00Е+08 ■ 1.00Е+07 1.00Е+06 -1 .ООЕ+05 1 .ООЕ+04 1 ,ООЕ+О3 ■ 1,00Е+02 1.00Е+01 1.00Е+00

Т1

3 -1''

N4 У]

7 \ 7

4 \ 4 5

04 ВП

1-общий счет 3-УВОМ 5 - опигонитро4млы

2 - сапрофитные С гетерии 4. азотобактер б - ектиномицеты 7 - ммкроскслмческие грибы

1.00Е+10 1.00Е+09 1,00Е+03 1.00Е+07 1,00Мб 1.00Е+О5 1.00Е+04 1,00ЕЮЗ 1.00Е+02 1.00Е+01 1.00Е+00

1 ■ общий счет 3 - увогл

2 • еалрофттмые бактерии 4 - ззотоСгетер

7 - микроскопические грибы

ЧТО

Э - ОЛИГОНИТрО^ИЛЫ

6 - зктиношцеты

Рис. 2 - Качественный и количественный составы микробиоценозов НЗП ТП-1 и ТП-2 после 2и4 вегетационных периодов: а - ТП-1; б - ТП-2

По результатам исследований наибольшее снижение НП после 2 ВП наблюдалось на ТП-2. Это можно объяснить тем, что в НЗП ТП-2 добавляли биопрепарат, содержащий бактерии, ускоряющие биодеструкцию нефтяных углеводородов. Наибольшая эффективность очистки НЗП от нефтяных углеводородов на всех ТП наблюдалась после 4 вегетационных периодов. Снижение подвижных форм металлов объясняется образованием комплексных органических соединений.

Изучение динамики роста и развития различных групп микроорганизмов на ТП биоремедиации позволило установить зависимость структуры микробиоценоза НЗП в процессе очистки на ТП от содержания НП и времени биодеструкции (рис.3).

Микробоцэноз исходной НЗП

Рис.3 - Зависимость изменения микробиоценоза НЗП в процессе очистки на ТП от концентрации НП и времени биодеструкции: 1-сапрофиты; 2-УВОМ; 3-бактерии р. АгоЮЬаМег йр.; 4-олигонитрофилы; 5-актиномицеты; 6-грибы

Зависимость, представленная на рис. 3 показывает, что на первой фазе деструкции происходит увеличение численности основных групп микроорганизмов, как ответная реакция на поступление новых питательных субстратов. На следующей фазе происходит снижение численности одних групп микроорганизмов (сапрофитов, бактерий р. АгоЮЬааег, олигонитрофилов, актиномицетов), исчезновение (микроскопические грибы) и рост (УВОМ) других групп. В процессе снижения НП в почве (3,4 фазы) начинают развиваться все основные группы микроорганизмов, что свидетельствует о снижении токсичности субстрата.

Проведенные исследования показали, что эффективность очистки НЗП на площадках биоремедиации составила 82 - 87 %, время деструкции - до 20 месяцев. Длительность процесса и зависимость от природно-климатических факторов обусловили необходимость разработки биореакторной технологии, которая бы исключала недостатки процесса биоремедиации на ТП.

Четвертая глава посвящена изучению деструкции НП, содержащихся в НЗП, в условиях регулируемого биореактора. Эффективная биодеструкция НП в условиях

регулируемого биореактора зависит от конструкции биореактора и условий процесса: влажность, температура, рецептура субстрата и другие.

Для обоснования параметров процесса деструкции НП в условиях биореактора проводили экспериментальные исследования с использованием лабораторной модельной установки, представляющей собой сосуд емкостью 5000 мл с перемешивающим устройством. Масса загруженного субстрата составляла 2000 граммов. Постоянные параметры процесса биодеструкции НП: температура субстрата - 20±2 °С, влажность - 70 - 80 %, давление - атмосферное; переменные - структуратор и его объемная доля: 0, 15, 30 и 50 %. В качестве структураторов использовали опил различных пород деревьев и пиролизат СТС-1. Высота слоя НЗП в лабораторной установке соответствовала открытым площадкам и составляла 20 см.

Исследования проводили в течение 60 суток. Процесс контролировали периодически 1 раз в 2 недели по физико-химическим и микробиологическим показателям. Перед началом экспериментальных исследований провели оценку исходной НЗП по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям (табл. 4).

Таблица 4 - Показатели исходной нефтезагрязненной почвы

Показатели Ед. изм. Значения

Реакция среды рН ед. рН 6,8 - 7,0

Содержание нефтепродуктов г/кг 75,0-76,0

Цвет - Темно-коричневый

Запах Интенсивность запаха балл Сильный, характерный для НП 5

Структура - Неоднородная, с включениями эмульгированных частиц почвы

Общий счет микроорганизмов кл/г (6 ± 1,4) -107

Количество сапрофитов на МПА КОЕ/г (1,84 ± 0,4)-104

Количество углеводородокисляю-щих микроорганизмов на среде «К» КОЕ/г (1,8 ±0,8)-103

Бактерии рода АгоюЬаМег % обрастания 0

Количество актиномицетов КОЕ/г не обнаружены

Количество микроскопических грибов КОЕ/г не обнаружены

Эффективность очистки НЗП с разными структураторами и их объемной долей оценивали по снижению общего количества НП (табл.5).

Таблица 5 - Эффективность очистки НЗП с различными структураторами_

Объемная доля структуратора, % Структуратор

Опил СТС-1

Содержание НП, г/кг Эффективность очистки, % Содержание НП, г/кг Эффективность очистки, %

Исходная НЗП 75,0-76,0 - 75,0-76,0 -

0 68,1 -68,7 9,2-9,6 68,1 -68,7 9,2-9,6

15 49,8-51,9 31,7-33,6 36,1 -37,3 50,9-51,9

30 41,7-42,9 43,5-44,4 38,6-38,8 48,5-48,9

50 38,4-40,8 46,3-48,8 39,2 - 39,7 47,1-48,4

Результаты микробиологических исследований НЗП во всех опытных образцах показали, что в процессе очистки увеличивается как общее количество микроорганизмов, так и количество сапрофитов, УВОМ, актиномицетов и грибов. При использовании СТС-1 содержание перечисленных групп микроорганизмов на несколько порядков выше, чем в образцах с опилом. Наибольшая эффективность очистки наблюдается при использовании в качестве структуратора опила (объемная доля 30 и 50 %) и СТС-1 - 15 %. Увеличение доли опила до 50 %, приводит к разбавлению НЗП в 2 раза, что способствует развитию основных групп микроорганизмов и повышает эффективность очистки. Высокая эффективность очистки НЗП при использовании СТС-1 объясняется сорбционными свойствами СТС-1 (М.С. Дьяков, 2008), который, сорбируя легкие и тяжелые фракции нефти, создает благоприятную среду для УВОМ. При дальнейшем увеличении доли СТС-1, эффективность процесса практически не изменяется.

В результате проведенных экспериментальных исследований определены параметры процесса биодеструкции НП в биоректоре: температура субстрата - (20±2) °С; влажность субстрата - 70 - 80 %; структураторы - СТС-1 и опил; объемная доля структураторов - 30 % для опила и 15 % для СТС-1. К числу важнейших показателей, необходимых для разработки конструкции биореактора, относится содержание структуратора в субстрате. Увеличение доли структуратора снижает эффективность процесса и удорожает его, уменьшение - приводит к слеживаемости субстрата и нарушению водно-воздушного режима.

Для обоснования конструкции биореактора в лабораторных условиях в соответствии с параметрами, выявленными ранее моделировали процесс биоремедиации НЗП на установках различного типа: реактор без перемешивания НЗП (РБП) - емкость вертикального типа без перемешивающего устройства; реактор с перемешиванием НЗП (РСП) - емкость вертикального типа с перемешивающим устройством; реактор с секционным расположением НЗП (PCP), в котором общий объем субстрата располагался на четырех секциях. Масса НЗП для каждой установки составляла 20 кг, объемная доля структуратора (опил различных пород деревьев) - 30 %. Для определения оптимальной высоты слоя субстрата в реакторах данный показатель варьировался от 40 см (PCP) до 60 см (РБП). Длительность эксперимента составила 120 суток. Процесс очистки контролировали периодически: по физико-химическим показателям 1 раз в месяц; по микробиологическим показателям 1 раз в 2 недели. На протяжении всего эксперимента субстраты увлажняли для поддержания постоянной влажности 70-80 %. В РСП механическое перемешивание НЗП проводили 1 раз в 2 недели.

Эффективность очистки в реакторах различной конструкции оценивали по содержанию НП в начальный и конечный периоды экспозиции и по микробиологическим показателям (табл. 6).

После обработки полученных в ходе экспериментов результатов установлено, что наиболее близка к контролю по микробиологическим показателям НЗП, подвергавшаяся микробиологической деструкции в секционном реакторе и РБП. Эффективность очистки составила 65,0 - 66,9 % и 43,6 - 47,4 % соответственно. Низкая эффективность очистки в РСП объясняется нарушением условий развития УВОМ и микроскопических грибов - основных деструкторов НП. На основании полученных результатов была установлена оптимальная высота субстрата в реакторе — 50 — 60 см и получены исходные данные для разработки конструкции опытно-промышленного биореактора.

Таблица б - Эффективность очистки НЗП в реакторах различных конструкций

Показатели Исследуемая НЗП

РБП РСП PCP

Цвет коричневый темно-коричневый коричневый

Запах Интенсивность запаха, балл умеренный 3 умеренный 3 слабый 2

Структура однородная однородная однородная

Реакция среды рН, ед. рН 7,9-8,1 6,2-6,5 7,0-7,1

Содержание НП, г/кг 39,5-42,9 49,3-50,9 24,8-26,6

Общий счет микроорганизмов, кл/г (4,0 ± 0,9)-108 (2,8 ±0,7)-10* (15,0 ± 2,3)-108

Сапрофита, КОЕ/г (5,5 ±0,5)-104 (4,5 ± 1,1)-104 (6,4 ± 2,0)-104

УВОМ, КОЕ/г (4,5 ±1,0)-10' (8,0 ± 2,9)-103 (7,0 ± 1,4)-103

Аго^Ьасгег, % обрастания комочков 23,0 41,7 61,5

Актиномицеты, КОЕ/г (6,5 ± 0,8)-104 (1,2 ± 0,3)-104 (5,1 ± 0,9),104

Грибы, КОЕ/г (2,4 ± 1,3)-104 (2,1 ± 0,7)-104 (3,0 ± 0,5)-104

Эффективность очистки по ЯП, % 43,6-47,4 33,0-34,3 65,0-66,9

Пятая глава посвящена разработке технологии биоремедиации НЗП с использованием вертикального биореактора непрерывного действия. Конструкция биореактора представляла собой корпус прямоугольной формы, выполненный из коррозионно-стойкого материала (рис.4). Корпус разделен на 3 секции тремя шиберными перегородками. Загрузка субстрата осуществлялась сверху по 1 секциям. Высота слоя субстрата в каждой секции составляла 30 см. Исходное содержание НП в субстрате - 75,0 - 76,0 г/кг. Через каждые 20 дней субстрат перемещали из одной секции в другую. Параметры процесса соответствовали выявленным ранее. Длительность процесса очистки НЗП составила 80 суток, в течение которых осуществляли контроль по физи- | ко-химическим и микробиологическим показателям. В табл.8 представлена сравнительная характеристика исходного субстрата и очищенной НЗП.

На рис. 5 представлена динамика снижения непрерывного действия содержания НП в процессе очистки в условиях биореактора. Эффективность очистки НЗП по нефтепродуктам составила 90,2 - 90,3 %. О снижении токсичности очищаемой НЗП и, следовательно, о снижении содержания углеводородов нефти свидетельствовало | увеличение количества сапрофитов, бактерий р. Аго^ЬаМег, актиномицетов и грибов и уменьшение количества УВОМ и олигонитрофилов.

Полученные результаты были использованы для проведения сравнительного анализа эффективности биореакторной технологии и технологии биоремедиации на ТП на 80-е сутки по следующим критериям: скорость биодеструкции НП, окислительная мощность, эффективность очистки по НП (рис. 5).

Рис.4 - Биореактор

Таблица 7 - Показатели исходного состояния субстрата и очищенной НЗП

Показатели Характеристики исходного субстрата Характеристики очищенной НЗП после 80 дней экспозиции

Цвет Темно-коричневый Коричневый

Запах Интенсивность запаха, балл Сильный, характерный для НП 5 Едва уловимый запах НП 2 |

Структура Неоднородная, с включениями эмульгированных нефтью частиц почвы Однородная

Реакция среды рН 6,4 - 6,6 6,9-7,1

Содержание нефтепродуктов, г/кг 75,0 - 76,0 7,1-7,44

Общий счет микроорганизмов, кл/г (1,24 ±0,75)-108 (1,02 ± 0,4)-109

Салрофиты, КОЕ/г (7,2 ± 1,3)-105 (2,8 ± 0,8)-106

УВОМ, КОЕ/г (9,3 ± 2,7)-105 (1,64 ± 0,9)'Ю3

Бактерии рода АгогоЬаМег, % обрастания комочков 10 100

Олигонитрофилы, КОЕ/г (2 ± 0,5)-105 (1,3 ± 0,4)Т03

Актиномицеты, КОЕ/г не обнаружены (3,1±1,1)-104

Микроскопические грибы, КОЕ/г не обнаружены (5,0 ± 1,4)-104

40 50 70 50 50

Время зксаозапип, суткп Рис. 5 - Динамика снижения концентрации нефтепродуктов в процессе очистки в биореакторе

Скорость биодеструкции и окислительную мощность вычисляли по формулам 1 и 2 соответственно:

Сн -Ск ...

Р =-■=- (!).

•1

6 = 24- аср • р (2),

где Сн и Ск - начальное и конечное содержание нефтепродуктов (г/кг);

Эср - микробная масса (г/кг);

Т - время деструкции (час) - 1920 часов (80 суток);

0,8

3.8 0.7 0.6 0.6 0.-1 0.3 3 2 0.1 О

100 % во ас 70

30 20 10 о

Очистка в бнореакторе Очистка на ТП

Рис. б - Сравнительная характеристика процесса биоремедиации в биореакторе и на открытых ТП: 1 - скорость деструкции (г/кг-сут); 2 - эффективность очистки по НП (%); 3 - окислительная мощность (г/кг-сут)

Результаты анализа показали, что за 80 суток в БР очищенная НЗП по физико-химическим и микробиологическим показателям приближается к контрольным значениям (дерново-подзолистая почва), в отличие от ТП, на которых за этот период в нерегулируемых условиях произошло только формирование микробиоценоза.

Для определения времени нахождения НЗП в БР, была изучена кинетика процесса деструкции НП, которая описывается уравнением первого порядка. Проведенными исследованиями было установлено значение константы скорости деструкции к равное 0,0295, при коэффициенте корреляции 0,975. На основании полученных данных была установлена зависимость времени нахождения субстрата в БР от заданного конечного содержания НП в очищенной НЗП:

г = 147,7 - ■

1п С

(3),

0,029

где 0,029 - величина константы скорости деструкции НП в БР;

С - регламентное содержание НП

На основании результатов экспериментальных исследований был разработан опытно-промышленный БР.

Биореактор представляет собой трехсекционный корпус, выполненный из коррозионно-стойкого материала. Перегородки секций разделены на две части, каждая из которых выдвигается из корпуса с помощью гидроцилиндров. За счет выдвижения штока гидроцилиндра происходит открывание днища секции по направляющим уголкам на роликах. Подвод воды для поддержания оптимальной влажности осуществляется по трубам, расположенных в каждой секции. Для контроля процесса в каждой секции предусмотрены датчики контроля температуры, влажности и реакции среды рН. Основные технические параметры промышленного биореактора представлены в табл.8.

На рис. 7 представлена схема работы технологического комплекса по очистке НЗП с использованием биоректорной технологии.

Оценка эколого-экономической эффективности перехода от технологии биоремедиации на открытых ТП к биореакторным технологиям проводилась по критериям: капитальные затраты на строительство, себестоимость очистки 1 м3 НЗП, экологический ущерб земельным ресурсам, наносимый при строительстве, предотвращенный экологический ущерб, в результате обезвреживания отходов. В табл. 10 представлены численные показатели выбранных критериев.

Таблица 8- Технические параметры опытно-промышленного биореактора

№ п/п Технические параметры Ед. изм. Значения

1 Производительность м3/год 231

2 Габаритные размеры секции: м

- длина 4

- ширина 3

- высота 1,2

3 Высота слоя субстрата м 0,6

4 Периодичность перемешивания сутки 20

5 Время очистки сутки 60-80

6 Количество секций в биореакторе штук 3

Рис. 7 - Схема очистки НЗП на технологическом комплексе (ТК) по очистке НЗП с использованием биореакторной технологии

Анализ эколого-экономической эффективности показал, что при значительных капитальных затратах на строительство ТК по сбору и переработке НЗП с использованием биореакторных технологий, снижается себестоимость очистки в 1,5 раза и увеличивается предотвращенный экологический ущерб 2,7 раз, по сравнению с открытыми ТП, что обусловлено длительностью процесса очистки на ТП и отчуждением значительных территорий под ТП.

Таблица 9 - Эколого-экономическые показатели биореакторной технологии

Критерий Ед. изм. Численные значения

Биоремедиация на открытых ТП Биоремедиация в условиях БР

Капитальные затраты тыс. руб. 5055,19 8414,69

Текущие затраты тыс.руб./год 842,5 1402,4

Объем очищаемого НЗП м3 800 2000

Себестоимость очистки тыс.руб./м3 1,053 0,701

Экологический ущерб земельным ресурсам при строительстве тыс. руб. 22,0 11,0

Предотвращенный экологический ущерб тыс.руб./год 197,2 537,0

- из типового проекта «Площадка микробиологической ремедиации нефтезагрязнеиного грунта и бурового шлама площадью 1 га»

На основании проведенных комплексных лабораторных и натурных исследований можно сделать следующие выводы:

1. В процессе очистки НЗП на открытых технологических площадках в течение 4 вегетационных сезонов происходит снижение содержания НП на 82 - 87 % и уменьшение содержания подвижных форм металлов на 50 - 90 % за счет образования комплексных органических соединений. Размещение НЗП на открытых площадках создает повышенную экологическую нагрузку на природные экосистемы за счет изъятия значительных земельных площадей (более 30 га), поступления загрязняющих веществ в атмосферный воздух (бензол - 0,8247 т/год с ТП площадью 1 га, толуол - 0,5134 т/год, ксилол - 0,2663 т/год) и сброса сточных вод (1507,12 м3/год с ТП площадью 1 га).

2. Результаты анализа эффективности биоремедиации НЗП на технологических площадках в течение четырех вегетационных сезонов позволили выявить зависимость структуры микробиоценоза от содержания НП и времени биодеструкции: на первой фазе деструкции происходит увеличение численности основных групп микроорганизмов, как ответная реакция на поступление новых питательных субстратов. На следующей фазе происходит снижение численности одних групп микроорганизмов (сапрофитов, бактерий р. АгоюЪаМег, олигонитрофилов, актиномицетов), исчезновение (микроскопические грибы) и рост (УВОМ) других групп. В процессе снижения НП в почве (3,4 фазы) начинают развиваться все основные группы микроорганизмов, что свидетельствует о снижении токсичности субстрата.

3. Экспериментальными исследованиями определены параметры процесса биодеструкции НП: температура субстрата - (20±2) °С; влажность субстрата - 70 - 80 %; объемная доля структуратора - 30 % опила; высота слоя субстрата - 50 - 60 см. Доказана возможность замены традиционного структуратора (опила) на сорбент технический СТС -1 и установлена его объемная доля (15 %) в субстрате. Использование СТС - 1 создает благоприятные условия для УВОМ и повышает эффективность очистки на 10 %.

вила 90,2 - 90,3 % за 80 дней экспозиции. Установлено, что деструкция НП в биореакторе описывается уравнением первого порядка. Определена константа деструкции, равная 0,0295 при коэффициенте корреляции 0,975. Установлена зависимость времени нахождения субстрата в биореакторе от заданной конечной концентрации НП в очищенной НЗП.

5. Результаты экспериментальных исследований использованы в качестве исходных данных для разработки опытно-промышленного биореактора: габариты секции - длина - 4м, ширина - 3 м, высота - 1,2 м; количество секций - 3; производительность 231 м3/год.

6. Использование промышленного биореактора в составе технологического комплекса по сбору и переработке НЗП сокращает себестоимость очистки НЗП в 1,5 раза и увеличивает предотвращенный экологический ущерб в 2,7 раз. Внедрение усовершенствованной традиционной технологии биоремедиации позволит сократить сроки очистки НЗП с 20 (четыре вегетационных сезона) до 2-2,5 месяцев, снизить воздействие на окружающую среду за счет уменьшения площадей отчуждаемых земель под технологические площадки биоремедиации и перехода от площадного неорганизованного источника загрязнения к точечному.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Бикмансурова (Сакаева) Э.Х. Биологическая оценка эффективности процесса биоремедиации нефтезагрязненных грунтов /Э.Х. Бикмансурова, Т.А. Зайцева, Л.В. Рудакова// Материалы Всероссийского семинара заведующих кафедрами экологии и охраны окружающей среды - Пермь, 2006.-е. 24- 31.

2. Бикмансурова (Сакаева) Э.Х.. Оценка эффективности процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв по микробиологическим показателям /Э.Х. Бикмансурова, Т.А. Зайцева, JI.B. Рудакова// Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных сооружений. Механизация строительства. Охрана окружающей среды: сборник науч. статей - Пермь, 2006.- с. 48 - 56.

3. Бикмансурова (Сакаева) Э.Х. Определение оптимальных условий процесса очистки нефтезагрязненных почв в биореакторе /Э.Х. Бикмансурова, P.A. Закиру-лин, М.В. Ахмадиев, Л.В. Рудакова// Экология и научно-технический прогресс: материалы V Междунар. науч.-практ. конф. - Пермь, 2006. - с. 51-55.

4. Бикмансурова (Сакаева) Э.Х. Микробиологическая оценка результатов биорекультивации нефтезагрязненных грунтов /Э.Х. Бикмансурова, JI.B. Рудакова// Актуальные проблемы дорожно-транспортного комплекса. Охрана окружающей среды: сборник науч. трудов - Пермь, 2007. - с. 85-95.

5. Бикмансурова (Сакаева) Э.Х. Определение оптимального количества структу-ратора, добавляемого в нефтезагрязненные почвы при очистке их в биореакторе /Э.х. Бикмансурова// Автотранспортный комплекс - проблемы и перспективы, экологическая безопасность: материалы всерос. науч.-технич. конфер. - Пермь, 2007. -с. 291-295.

6. Бикмансурова (Сакаева) Э.Х. Определение оптимальных условий процесса очистки нефтезагрязненных почв в биореакторе /Э.Х. Бикмансурова, Л.В. Рудакова// Сборник докладов 5-го Междунар. конгресса по управлению отходами «ВэйстТзк-2007» - Москва, 2007. - с. 471 -472

7. Бикмансурова (Сакаева) Э.Х. Сохранение земельных ресурсов в процессе очистки нефтезагрязненных почв методом биоремедиации /Э.Х. Бикмансурова Э.Х., М.В. Ахмадиев// Перспективы развития инноваций в энергоресурсосбережении: ма-

териалы всерос. науч.-практич. конфер. с междунар. участием - г. Пермь, 2007. - с. 68-77.

8. Бикмансурова (Сакаева) Э.Х. Определение оптимальных условий биологической очистки нефтезагрязненных почв в реакторе /Э.Х. Бикмансурова, О.В. Сави-новская, М.В. Ахмадиев// Перспективы развития инноваций в энергоресурсосбережении: материалы всерос. науч.-практич. конфер. с междунар, участием - г. Пермь, 2007.-с.231-235.

9. Бикмансурова (Сакаева) Э.Х. Разработка исходных данных и конструкции биореактора для биоремедиации нефтезагрязненных почв / Э.Х. Бикмансурова// Экология и научно-технический прогресс: материалы VII Междун. науч.-практич. конфер. - г. Пермь, 2008, - с. 23-30.

10. Бикмансурова (Сакаева) Э.Х. Исследование процессов биоремедиации нефтезагрязненных почв в лабораторных биореакторах различного типа /Э.Х. Бикмансурова, JI.B. Рудакова, М.В, Ахмадиев// Журнал «Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе», №12,2008, г. Москва. - с. 21-26.

11. Бикмансурова (Сакаева) Э.Х. Применение органоминеральной композиции в качестве сорбента-структуратора при биоремедиации нефтезагрязненных грунтов /Э.Х. Бикмансурова, М.С. Дьяков, И.С. Глушанкова, И.С. Гуляева, В.А. Батракова// Журнал «Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе», №12, 2008, г. Москва. - с. 27-29.

12. Бикмансурова (Сакаева) Э.Х. Обоснование конструкции биореактора на основе закономерностей биодеградации нефтезагрязненных почв/Э.Х. Бикмансурова// Актуальные проблемы дорожно-транспортного комплекса. Охрана окружающей среды: сб. науч. трудов. - г. Пермь, 2009. - с. 93 - 107.

Подписано в печать 15.09.2009. Формат 60x90/16. Уел: печ. л. 1,00. Тираж 100 экз. Заказ № 987/2009.

Издательство

Пермского государственного технического университета 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к.113 тел. (342) 219-80-33

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Сакаева, Эльвира Хабировна

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ

1.1. Физико-химические свойства нефти

1.2. Источники и масштабы негативного воздействия нефти на окружающую среду

1.3. Влияние нефтяного загрязнения на характеристики почвы

1.3.1. Перераспределение нефти в загрязненных почвах

1.3.2. Изменение физико-химических характеристик почв

1.3.3. Изменение ферментативной активности почвы

1.3.4. Влияние нефтяного загрязнения на микроорганизмы почвы

1.3.5. Влияние нефтяного загрязнения на почвенные водоросли

1.3.6. Влияние углеводородов нефти на рост и развитие высших растений

1.3.7. Влияние нефтяного загрязнения на животный мир

1.4. Самовосстановление нефтезагрязненных почв

1.5. Анализ технологий и технических решений по снижению воздействия углеводородов нефти на почвы

1.5.1. Теоретические основы биоремедиации

1.5.2. Анализ современных технологий биоремедиации

2. ПРОГРАММА, ОБЪЕМ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Методики проведения исследований по оценке эффективности технологии биоремедиации нефтезагрязненных почв на открытых технологических площадках

2.1.1. Геоботаническое описание площадок

2.1.2. Методики отбора проб почвенных образцов

2.1.3. Методики проведения анализа нефтезагрязненных почв по органолептическим и физико-химическим показателям

2.1.4. Методики проведения анализа нефтезагрязненных почв по микробиологическим показателям

2.2. Методики проведения исследований по изучению процесса деструкции нефти и нефтепродуктов в условиях биореактора

2.2.1. Экспериментальные исследования по определению оптимальных параметров прогресса деструкции в условиях биореактора

2.2.2. Моделирование процессов деструкции нефти и нефтепродуктов в лабораторных биореакторах различных конструкций

2.2.3. Оценка эффективности очистки нефтезагрязненных почв в лабораторном вертикальном биореакторе непрерывного действия

2.3. Статистическая обработка результатов

3. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ БИОРЕМЕДИАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПЛОЩАДКАХ

3.1. Схема процесса биоремедиации на открытых технологических площадках предприятия ООО «Природа-Пермь»

3.2. Характеристика объекта исследования

3.3. Геоботаническое описание технологических площадок

3.4. Физико-химический и микробиологический анализ субстрата с площадок ТП-1 и ТП-2 после двух вегетационных периодов

3.5. Физико-химический и микробиологический анализ субстрата с площадок ТП-1 и ТП-2 после четырех вегетационных периодов

3.6. Оценка эффективности очистки нефтезагрязненных почв методом биоремедиации на открытых технологических площадках

4. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ДЕСТРУКЦИИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВАХ, В УСЛОВИЯХ БИОРЕАКТОРА

4.1. Характеристика исходной нефтезагрязненной почвы

4.2. Результаты экспериментальных исследований биодеградации нефтяных углеводородов от условий проведения процесса

4.3. Результаты экспериментальных исследований по моделированию процессов деструкции нефти и нефтепродуктов в лабораторных биореакторах различных конструкций

5. ПРИМЕНЕНИЕ БИОРЕАКТОРА ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ОЧИСТКИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ МЕТОДОМ БИОРЕМЕДИАЦИИ

5.1. Оценка эффективности очистки нефтезагрязненных почв в биореакторе непрерывного действия

5.2. Кинетика биодеструкции нефти и нефтепродуктов в биореакторе

5.3. Технические характеристики промышленного вертикального биореактора периодического действия

5.4. Эколого-экономическая эффективность биореакторной технологии 144 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 154 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Совершенствование технологии биоремедиации нефтезагрязненных почв"

В настоящее время разработаны и применяются различные способы очистки почв от. нефти и нефтепродуктов (механические, термические, физико-химические, биологические). В Пермском крае применяется технология биоремедиации на открытых технологических площадках, заключающаяся в смешивании нефтезагрязненных почв (НЗП) со структураторами, органическими и неорганическими удобрениями, а также биологически активными препаратами и размещении полученного субстрата на открытых площадках в естественных климатических условиях до достижения регламентного значения концентрации нефтепродуктов.

В процессе биоремедиации на технологических площадках в течение 3 - 4 вегетационных периодов содержание нефтепродуктов (НП) снижается на 75-85 % от исходного содержания (L.O. Odokuma, A.A. Dickson, 2003; Терещенко Н.Н., С.В. Душников, 2002; Марфенина О.Е., 1991; А.Е. Кузнецов, Н.Б. Градова, 2006). Наряду с достоинствами — низкие капитальные затраты на реализацию технологии, высокая эффективность процесса при низких концентрациях нефтепродуктов, технология имеет ряд недостатков: отчуждение значительных земельных территорий под площадки биоремедиации, длительность и нерегулируемость процесса, вследствие чего скорость и эффективность процессов биодеструкции зависят от климатических условий, географических особенностей территории.

Перечисленных недостатков молено избежать в случае применения биореакторной технологии, которая позволяет реализовать процесс очистки НЗП в регулируемых условиях и создавать оптимальные условия, необходимые для процессов микробиологической деструкции. Попытки создания биореактора для переработки НЗП и нефтезагрязненных грунтов (НЗГ) предпринимались неоднократно. В литературе имеются данные о разработках пилотных биореакторов различного типа. (Christopher J. Berry, 2005; А.Ф. Демьяненко, Н.С. Мизгирев, 2005). В то же время отсутствуют данные об условиях протекания микробиологической деструкции, параметрах процесса, конструктивных особенностях аппаратов, обусловленных требованиями микроорганизмов-деструкторов. Недостаточно изучено микробное сообщество, формирующееся и функционирующее в биореакторе, нет данных о сукцессионных изменениях биоценоза в процессе трансформации углеводородов.

Поэтому, исследования, направленные на обоснование возможности использования биореактора в технологии биоремедиации НЗП, а также поиск технических и технологических решений, реализующих процесс и повышающих его эффективность, являются актуальными.

Целью настоящей работы являлось совершенствование технологии биоремедиации НЗП путем создания параметров биодеструкции нефтепродуктов в контролируемых условиях биореактора, что позволяет повысить эффективность и скорость очистки НЗП, минимизировать негативное воздействие технологии на окружающую среду.

В соответствии с поставленной целью были решены основные задачи:

Объект исследования: нефтезагрязненные почвы, технологические площадки (ТП) биоремедиации, биореактор.

Научная новизна.

Практическая значимость работы. Разработана конструкция биореактора и получены исходные данные для проектирования промышленного биореактора. Внедрение усовершенствованной традиционной технологии биоремедиации позволит сократить сроки очистки НЗП с 20 (четыре вегетационных сезона) до трех месяцев, снизить воздействие на окружающую среду за счет уменьшения площадей отчуждаемых земель под технологические площадки биоремедиации и перехода от площадного неорганизованного источника загрязнения к точечному. Разработан регламент по использованию пиролизата СТС-1 в технологии биоремедиации «Технологический регламент на технологию использования сорбента СТС-1 для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов и при биоремедиации нефтезагрязненных грунтов» для предприятия ООО «Природа-Пермь». Результаты исследований используются в учебном процессе подготовки специалистов по направлению 280200.62 «Защита окружающей среды» в курсах лекций по дисциплинам «Экология», «Микробиология и основы биотехнологии», «Биотехнологические методы утилизации и переработки твердых бытовых и промышленных отходов».

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Снижение содержания НП в очищаемых почвах до регламентных значений на открытых технологических площадках происходит в нерегулируемых условиях, требует значительных временных затрат, приводит к нецелевому использованию почвенных ресурсов и создает повышенную экологическую нагрузку на природные экосистемы.

2. Процесс биодеструкции НП в загрязненных почвах протекает закономерно и сопровождается изменением структуры микробиоценоза.

Каждая фаза биодеструкции НП характеризуется определенным количественным соотношением различных групп микроорганизмов.

3. Снижение содержания НП на 90,2 — 90,5 % при использовании разработанной конструкции биореактора, функционирующим при заданных параметрах, достигается за 2-2,5 месяца, тогда как на открытых площадках биоремедиации процесс деструкции осуществляется в течение 20 месяцев.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на: V, VII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и научно-технический прогресс» г. Пермь, 2006 г., 2008 г., IX Краевой конференции студентов и молодых ученых «Химия и экология» г. Пермь, 2007 г., Всероссийской научно-технической конференции «Автотранспортный комплекс — проблемы и перспективы, экологическая безопасность» г. Пермь, 2007 г., V Международном конгрессе по управлению отходами и природоохранными технологиями ВэйстТэк-2007 Москва, 2007 г., Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Перспективы развития инноваций в энергоресурсосбережении» г. Пермь, 2007 г.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, в том числе две в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, список литературы включает 209 источников, в том числе 34 иностранных. Объем диссертации составляет 203 страницы машинописного текста, включающих 55 таблиц и 29 рисунков.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Сакаева, Эльвира Хабировна

Выводы:

1. Оценка эффективности очистки НЗП по нефтепродуктам в разработанном лабораторном биореакторе непрерывного действия показала, что за 80 суток эффективность достигает 90,2 — 90,3 %. По микробиологическим показателям очищенная НЗП приближалась к незагрязненной дерново-подзолистой почве.

2. Биодеструкция нефти и нефтепродуктов в биореакторе описывается уравнением первого порядка. Получено значение константы скорости реакции деструкции, составляющее 0,0295 при коэффициенте корреляции 0,975.

3. Установлена зависимость для определения времени нахождения субстрата в биореакторе от конечного заданного содержания нефтепродуктов в очищенной НЗП.

4. Результаты экспериментальных исследований использованы в качестве исходных данных для разработки опытно-промышленного биореактора: габариты секции - 4 х 3 х 1,2 м; количество секций — 3; производительность — 231 м3/год.

5. Разработанная биореакторная технология может быть использована на технологическом комплексе по сбору и переработке НЗП. Анализ эколого-экономической эффективности показал, что при значительных капитальных затратах на строительство технологического комплекса по сбору и переработке НЗП с использованием биореакторных технологий, снижается себестоимость очистки в 1,5 раза и увеличивается предотвращенный экологический ущерб 2,7 раз, по сравнению с открытыми технологическими площадками, что обусловлено длительностью процесса очистки на открытых площадках и отчуждением значительных территорий под них.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В процессе очистки НЗП на открытых технологических площадках в течение 4 вегетационных сезонов происходит снижение содержания НП на 82 - 87 % и уменьшение содержания подвижных форм металлов на 50 — 90 % за счет образования комплексных органических соединений. Размещение НЗП на открытых площадках создает повышенную экологическую нагрузку на природные экосистемы за счет изъятия значительных земельных площадей (более 30 га), поступления загрязняющих веществ в атмосферный воздух (бензол - 0,8247 т/год с ТП площадью 1 га, толуол - 0,5134 т/год, о ксилол - 0,2663 т/год) и сброса сточных вод (1507,12 м /год с ТП площадью 1 га).

2. Результаты анализа эффективности биоремедиации НЗП на технологических площадках в течение четырех вегетационных сезонов позволили выявить зависимость структуры микробиоценоза от содержания НП и времени биодеструкции: на первой фазе деструкции происходит увеличение численности основных групп микроорганизмов, как ответная реакция на поступление новых питательных субстратов. На следующей фазе происходит снижение численности одних групп микроорганизмов (сапрофитов, бактерий p. Azotobacter, олигонитрофилов, актиномицетов), исчезновение (микроскопические грибы) и рост (УВОМ) других групп. В процессе снижения НП в почве (3,4 фазы) начинают развиваться все основные группы микроорганизмов, что свидетельствует о снижении токсичности субстрата.

4. По результатам экспериментальных исследований с использованием модельных реакторов различных конструкций, разработан лабораторный вертикальный биореактор непрерывного действия, эффективность очистки НЗП в котором составила 90,2 - 90,3 % за 80 дней экспозиции. Установлено, что деструкция НП в биореакторе описывается уравнением первого порядка. Определена константа деструкции, равная 0,0295 при коэффициенте корреляции 0,975. Установлена зависимость времени нахождения субстрата в биореакторе от заданной конечной концентрации НП в очищенной НЗП.

5. Результаты экспериментальных исследований использованы в качестве исходных данных для разработки опытно-промышленного биореактора: габариты секции - длина - 4м, ширина - 3 м, высота — 1,2 м; количество секций-3; производительность 231 м3/год.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Сакаева, Эльвира Хабировна, Пермь

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

2. Жмур Н. С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. М.: АКВАРОС, 2003. - 512 с.

3. Березин Б. Д., Березин Д. Б. Курс современной органической химии. Уч. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1999. - 768 с.

4. Орлов Д. С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: Учеб. пособие / Д. С. Орлов, Л. К. Садовникова, И. Н. Лозановская. — М.: Высшая школа, 2002. 334 с.

5. С. Л. Давыдов, В. И. Тарасова. Нефть и нефтепродукты в окружающей среде. Учеб. Пособие. М.:РУДН, 2004. - 163 с.

6. Зубайдулин А. А. Свойства нефти. Электронный ресурс: http://ecooil.far.ru.

7. Исмаилов Н. М. Микробиологическая и ферментативная активность НЗП/ Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. — М.: Наука, 1988.-с. 42-56.

8. Физико-химическая характеристика и индивидуальный углеводородный состав нефтей и конденсатов Советского Союза. Под ред. Максимова С. П., В.В.Ильинской. М.: Недра, 1989.

9. Исаков Д. А., Иоссель Ю. Я., Саксон В. М. Способ очистки капиллярно-пористой среды от загрязнений нефтью и нефтепродуктами//Ж. «Экологические системы и приборы», 2001, №7. с. 68-70.

10. Хант Дж. Геохимия и геология нефти и газа/Дж. Хант. М.: «Мир», 1982.-704 с.

11. Петров А. А. Углеводороды нефти. М.: Наука, 1984. - 263 с.

12. Мазур И. Экология нефтегазового комплекса. М.: Недра, 1993. - 447 с.

13. Пиковский Ю. И. Природные и техногенные потоки углеводородов в окружающей среде. -М.: Изд-во МГУ, 1993. 207 с.

14. Бузмаков С. А. Техногенные изменения компонентов природной среды в нефтедобывающих районах Пермской области / С. А. Бузмаков, С. М. Кос-тарев. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 2003. - 170 с.

15. Булатов А. И., Макаренко П. П., Шеелитов В. Ю. Охрана окружающей среды в нефтегазовой промышленности. -М.: «Недра», 1997. -483 с.

16. Белов П. С. Экология производства химических продуктов из углеводородов нефти и газа / П. С. Белов, И. А. Голубева, С. А. Низова. М.: Химия, 1991.-256 с.

17. Брод И. О. Основы геологии нефти и газа / И. О. Брод, Н. А. Еременко. М.: Госоптехиздат, 1957. -480 с.

18. Губкин И. М. Учение о нефти. М.: Изд-во АН СССР, 1950. Т1. - 612 с.

19. Иларионов С. А. Экологические аспекты восстановления нефтезагряз-ненных почв. Екатеринбург: УрОРАН, 2004. - 194 с.

20. Солнцева Н. П. Общие закономерности трансформации почв в районах добычи нефти (формы проявления, основные процессы, модели) // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. — М.: Наука, 1988. с. 23-42.

21. Пиковский Ю. И. Геохимические особенности техногенных потоков в районах нефтедобычи // Техногенные потоки вещества в ландшафтах и состояние экосистем. М.: Наука, 1981. - с. 134-148.

22. Tavernas F., Jean P., Leblond P., Lerouel S. The Permeability of Natural soft Glas. Part II: Permeability Characteristics// Cancol. Geotech. J., 1984. V.20. P.645-660.

23. Kessler A., Rubin H. Relafionships between water infiltration and oil-spill migration in sandy soils // J. Hydrology, 1987. V.91. Iss. 3-4. P. 187-204.

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

25. Михайлов Н. Н., Кольчитская Т. Н., Джемесюк А. В., Семенов Н. А. Физико-геологические проблемы остаточной нефтенасыщенности. М.: Наука, 1993. - 173 с.

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

27. Амосова Я. М., Трофимов С. Я., Суханова Н. М. Нефтезагрязненне почвы // Агрохимический вестник, 1999, №5. с. 37-38.

28. Демидиенко А. Я., Демурджан В. М., Шелкова А. Д. Изучение питательного режима почв, загрязненных нефтью. // Агрохимия, 1985, №9 с. 100103.

29. Габбасова И. М., Абдурахманов Р. Ф., Хабиров И. К., Хазиев Ф. X. Изменение свойств почв и состава грунтовых вод при загрязнении нефтью и нефтепромысловыми сточными водами в Башкирии // Почвоведение, 1997, №11. с. 1362-1372.

30. Демидиенко А. Я., Демурджан В. М. Пути восстановления НЗП черноземной зоны Украины // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М.: Наука, 1988. - с. 197-206.

31. Оборин А. А., Калачникова И. Г., Масливец Т. А. Биологическая рекультивация нефтезагрязненных земель в условиях таежной зоны // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М.: Наука, 1988. - с. 140-159.

32. Карасева Э. В., Гирин И. Е., Худокормов А. А., Алешина Н. Ю., Кара-сев С. П. Биоремедиация черноземной почвы, загрязненной нефтью // Биотехнология, 2005, №2. с. 67-72.

33. Киреева Н. А. Диагностические критерии самоочищения почвы от нефти. // Экология и промышленность России, 2001, №12. с. 34-35.

34. Киреева Н. А., Новоселова Е. Н., Хазиев Ф. X. Ферменты азотного обмена в НЗП // Изв. АН. Сер.биол., 1997, №6. с.735 - 759.

35. Таскаев А. И., Макарова М. Ю., Заикин А. И. Восстановление нефтезагрязненных земель на севере. // Экология и промышленность России, спецвыпуск, 2004.

36. Технология очистки различных сред и поверхностей, загрязненных углеводородами // Экологический вестник России, г. Москва, 2002, №5. с. 3347.

37. Anderson Т.А. Bioremediation in the rhizosphere / T.A. Anderson, E.A. Guthrie, B.T. Walton// Environ. Sci. Technology 1993. V.27. P. 2630-2636.

38. Сваровская JI. И., Алтунина Л. К. Активность почвенной микрофлоры в условиях нефтяных загрязнений // Биотехнология, 2004 №3. с. 63-69.

39. Atlas R.M. Microbial degradation of petroleum hydrocarbons: an environmental perspective / R.M. Atlas// Microbiological Reviews. 1981. V. 45, № 1. P. 180-209.

40. Гузев В. С., Левин С. В., Селецкий Г. И. Роль почвенной микробиоты в рекультивации НЗП // Микроорганизмы и охрана почв. М.: Изд-во МГУ, 1989.-с.121-150.

41. Звягинцев Д. Г., Гузев В. С., Левин С. В. Диагностические признаки различных уровней загрязнения почвы нефтью // Почвоведение, 1989, №1. -с. 72-78.

42. Al-Hadhrami M.N. Bacterial survival and n-alkane degradation within omani crude oil and a mouse /M.N. Al-Hadhrami, N.M. Lappin-Scott, P J. Fisher// Mar. Pollution Bull. 1995. V.30, №6. P.403-408.

43. Leahy J.G., Colwell R.R. Microbial degradation of hydrocarbons in the environment. Microbiological reviews. 1990. V. 54, № 3. P. 305 315.

44. Справочник инженера по охране окружающей среды (эколога). Под ред. Перхуткина В. П. М.: Изд-во «Инфра-Инженерия», 2006. - 880 с.

45. С.Е. ZoBell Action of microorganisms on hydrocarbons. Bacteriol. Rev. 1946. V. 10. P. 1-49.

46. Киреева H. А. Микробиологические процессы в НЗП. Уфа: Башк. гос. ун-т, 1994.- 172 с.

47. Зимонина Н. М. Почвенные водоросли нефтезагрязненных почв. Киров: Вятский гос. педаг. ун-т., 1998. - 170 с.

48. Walker J.D., R.R. Colwell, L. Petrakis Degradation of petroleum by an alga, Prototheca zopfii. Applied Microbiology. 1975. V. 30, №1. P. 79 81.

49. Линькова M. А. Взаимное влияние микроорганизмов в ассоциации «цианобактерии — нефтеокисляющие бактерии» в условиях нефтяного загрязнения: Автореф.дис. . канд.биол.наук. М. 1982. - 23 с.

50. Солнцева Н. П., Пиковский Ю. И. Особенности загрязнения почв в районах нефтедобычи // Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - с. 76-82.

51. Андерсон Р. К., Мукатанов А. X., Бойко Т. Ф. Экологические последствия загрязнения нефтью // Экология, 1980, №6. с. 21-25.

52. Шилова И. И. Биологическая рекультивация нефтезагрязненных земель в условиях таежной зоны // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М.: Наука, 1988. - с. 159-167.

53. Hutchinson Т. С., Freedman W. Effect of crude oil pollution on subarctic boreal forest vegetation near Normans Wells N. W. T. // Canad. J. Bot. V.56. P. 28-34.

54. Hangaran K., Vivekanambun L. Effect of oil pollution on soil respiration and gvowth of vigna mungo (L.) hepper // Sci. Total. Environ, 1992. V.116. P. 187-194.

55. Burk C. J. A four year analysis of vegetation following an oil spill in a freshwater marsh // J. Appl. Ecol., 1977. V.14. P. 515-522.

56. Blankenship D. W., Larson R. A. Plant growth inhibition by water extract of a crude oil // Water, air and soil Pollut., 1978. V.10. №4. P. 471-472.

57. Халимов Э. M., Левин С. В., Гузев В. С. Экологические и микробиологические аспекты повреждающего действия нефти на свойства почвы // Вестн. МГУ. Сер. 17, 1996, №2. с. 59-64.

58. Терещенко Н. Н., Лушников С. В., Пышьева Е. В. Рекультивация НЗП // Экология и промышленность России, 2002, №10.

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

60. Экология микроорганизмов: Учеб. для студ. ВУЗов/Под ред. А. Н. Не-трусова. М.: Изд.центр «Академия», 2004. - 272 с.

61. Назаров А.В., Иларионов С.А., Басов В.Н., Горелов В.В. Восстановление нефтезагрязненных почв. Вестник ПГТУ. Химическая технология и биотехнология. №7 (1), 2007. с. 252-260.

62. Rosenberg Е., Legman R., Kushmaro A. Petroleum bioremediation a multiphase problem. Boidegradation. 1992. V. 3. P. 337 - 350.

63. Walker J. D., Colwerll R. R. Longchain n-alkanes occurring during microbial degradation of petroleum // Canad. J. Microbiol., 1976 V.22. P. 886-891.

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

65. Зволинский В. Если нефть разольется. // Нефть России, 2005, №5. с. 49-51.

66. Тот N. P. Bosma, Hauke Harms, Alexander J. В. Lehnder. Bio degradation of Xenobiotics in Environment and Tchnospheve // The HandBook of Environmental Chemistry Vol. 2. 2001. P. 164-197.

67. Скрябин Г. К., Головлева JI. А. использование микроорганизмов в органическом синтезе. М.: Наука, 1976. - с. 332.

68. Кузнецов Ф. М., Иларионов С. А., Середин В. В., Иларионова С. Ю. Рекультивация НЗП. Пермь: ПГТУ, 2000. - с. 105.

69. Марфенина О. Е. Микробиологические аспекты охраны почв. М.: Изд-во МГУ, 1991.-с. 118.

70. Sang-Hwan Lee, Bang-Il Oh, Jeong-gyu Kim. Effect of various amendments on heavy mineral oil bioremediation and soil microbial activity // Bioresource Technology 99 (2008), 2578-2587.

71. A.Korda, P.Sants, A.Tenente, R.Sants. Petroleum hydrocarbon bioremediation: sampling and analytical techniques, in situ treatments and commercial microorganisms currently used //Appl. Microbiol. Biotechnol, 1997, 48. p. 677-686.

72. Киреева H. А., Тарасенко E. M., Онелова Т. С., Бакаева М. Д. Комплексная биоремедиация НЗП для снижения токсичности // Биотехнология, 2004. №6. с. 63-70.

73. Buday F. Microbiological recultivation of oil polluted agricultural areas. Proc. 9-th Int. Symp. Soil Biol. And Conserv. Biosphere. Sopron. Budapest, 1987. V. 2. P. 585-589.

74. Сорокин Я. Г. Безотходное производство в нефтеперерабатывающей промышленности. М.: Химия, 1983. - 200 с.

75. Хабибуллина Ф. М., Шубаков А. А., Арчегова И. Б., Романов Г. Г. Исследование способности нефтеокисляющих бактерий утилизировать углеводороды нефти // Биотехнолигия, 2002, №6. с. 57-62.

76. Павликова Т. А. Деградация нефти ассоциацией аэробных углеводоро-докисляющих микроорганизмов в различных типах почв. Дисс.канд.биол.наук 03.00.07. М.: РГБ, 2005. с. 132.

77. Микроорганизмы и охрана почв. Под ред. Звягинцева Д. Г. М.: МГТУ, 1989.-206 с.

78. Кузнецов А. Е., Градова Н. Б. Научные основы экобиотехнологии / Уч. пособие для студентов. М.: Мир, 2006. - 504 с.ч

79. Н. Б. Градова, И. Б. Горкова, Р. Эддауди, Р. Н. Салика. Использование бактерий p. Azotobacter при биоремедиации НЗП // Прикладная биохимия и микробиология, 2001 Т.39, М.З. с. 318-321.

80. Lee М., Swindoll М. Bioventing for in situ remediation. Hydrol. Sci. J. 1993. V. 38. P. 273-282.

81. Каможин В. А. Биодеградация нефти // Исследования эколого-географических проблем природопользования, 2000. Электронный ресурс: www.ecooil.far.ru.

82. Atlas R.M. Effect of temperature and crude oil composition on petroleum biodegradation/R.M. Atlas//Applied Microbiology. 1975. V.30. P. 396-403.

83. Лушников С. В., Завгороднев К. Н. Очистка воды и почвы от нефти и нефтепродуктов с помощью культуры микробов-деструкторов // Экология и промышленность России, 1999, №12.

84. Одинцова Т. А. Эколого-геохимические аспекты трансформации органического вещества нефтезагрязненных геосистем // Моделирование стратегии и процессов освоения георесурсов: сб. докладов. Пермь: Горный институт УрО РАН, 2003. - с. 241-245.

85. Сорокин Я. Г. Безотходное производство в нефтеперерабатывающей промышленности. М.: Химия, 1983. - 200 с.

86. Чекасина Е. В., Егоров И. В. Способ биологической ремедиации НЗП.// Экологические системы и приборы. 2002. №10.

87. Труфанова Г. А., Черняховский Э. Р., Егоров В. И. Комплексная система сбора, переработки и утилизации нефтесодержащих отходов. // Экология и промышленность России, 2003. №3.

88. Инженерная защита окружающей среды // Бирмак Ю. А. М.: изд-во АСВ.-2002.-296 с.

89. Hatter У. Способ обезвреживания почвы: патент США № 5275507. 1994.

90. Утилизация НЗГ и шламов методом биокомпостирования. Электронный ресурс: http://www.bi-tec.ru.

91. Сафаров А. X. Биодеструкция сероорганических компонентов нефти с пименением биопрепарата на основе микромицета в процессах очистки неф-тешламов и загрязненных почв. Дисс. . канд.техн.наук: 03.00.23, 03.00.16. М.:РГБ, 2003:-с. 116.

92. Злобина О.С. снижение антропогенной нагрузки при обращении с осадками механохимической очистки сточных вод предприятий нефтегазо-химического комплекса. Дисс. . канд. техн. наук: 03.00.16, Пермь: ПГТУ, 2007.-с. 160.

93. Никитина Е. В. Токсиколого-микробиологические аспекты биоремедиации нефтешлама отхода нефтехимического производства. Дисс. . канд.биол.наук: 03.00.07. -М.: РГБ, 2003. с. 141.

94. Куюкина М.С., Ившина И. Б. Олеофильный биопрепарат, используемый для очистки нефтезагрязненной почвы // Экологические системы и приборы.-2002, №10.

95. Капокина JI. Н., Морщакова Г. Н способ очистки объектов окружающей среды от углеводородов нефти и масел // Экологические системы и приборы.-2001, №7.

96. Kammernad N. Способ и установка для восстановления почвы: патент 5304704 США. Опубл. 19.04.94. Т. 1158. № 1.

97. Ефимов К. М., Ильииичев А. И. Автомобильная установка по очистке грунтов от нефти и нефтепродуктов и ее сравнение с аналогами. Электронный ресурс: www.laboratorv.ru.

98. L.O.Odokuma, A.A.Dickson. Bioremediation of a crude oil poltuted tropical rain forest soil. Global Journal of Environmental Sciences, Vol.2, No.l, 2003. p.29-40.

99. M.J.Ayotamuno, R.B.Koybara, S.O.T.Ogaji, S.D.Probert. Bioremediation of a crude oi polluted agricultural soil at port Harcourt, Nigeria. Applied energy, Vol.83, Iss.II, November, 2006. p. 1249 -1257.

100. Демьяненко А. Ф., Мизгирев H. С. Микробиологическая очистка грунтов от нефтепродуктов в закрытых реакторах изотермического типа. Вестник ВНИИЖТ, 2005, №5.

101. Christopher J. Berry. Bioremediation of Petroleum and Radiological Contaminated Soil Using an Ex Situ Bioreactor. A Thesis for the Degree Master of-Engineering in Environmental Engineering. Georgia Institute of Technolody, August, 2005. P. 152.

102. A. Worsztynowicz, D. Rzychon, M. Adamski, S. Iwaszenko, D. Altman, M. Kuperberg Production scale bioreactor for petroleum contaminated soils. Электронный ресурс: www.osti.gov.

103. Исаков Д. А., Иоссель Ю. Я., Саксон В. М. Способ очистки капиллярно-пористой среды от загрязнений нефтью и нефтепродуктами//Ж. «Экологические системы и приборы», 2001, №7. с. 68-70.

104. Липатов В. В., Ивлиев Е. А. Способ биоэлектрической очистки грунта от органических загрязнений. // Экологические системы и приборы. 2002 -№10.

105. Hoher Н. Способ почвоочистки: Патент 3619494 ФРГ. МКИ А 62 D 3/00, В 01 D 53/00. Опубл. 17.12.87.

106. Edward W. Repa, Ph.D. Bioreactor Landfills: A Viable technology. NSWMA Research Bulletin 03 02., Oktober 2003. p.4.

107. Cunningham S.D., Berti W.R., Huang J.W. Phitoremediation of contaminated soils. Trends Biotechnol. 1995. V. 13. P. 393 397.

108. A. Yateem, M.T. Balba White rot fungi and their role in remediating oil-contaminated soil. Environ. Intern. 1998. V. 24, № 1/2. P. 181 187.

109. H.A. Блукет, JI.C. Родман, С.А. Пузанова. Ботаника с основами физиологии растений (теоретический и практический курс), М., «Колос», 1975. -608 с.

110. Водоросли, лишайники и мохообразные СССР. Под ред. М.В. Горлен-ко. М.: «Мысль», 1978. - 365 с.

111. В. П. Викторов, М.А. Гуленкова, JI.H. Дорохина. Практикум по анатомии и морфологии растений — М.: изд-во «Академия», 2004. 176 с.

112. А.Г. Еленевский, М.П. Соловьева, Н.М. Ключникова. Практикум по систематике растений и грибов М.: изд-во «Академия», 2004. - 160 с.

113. Г.А. Белякова, Ю.Т. Дьяков, K.JI. Тарасов. Ботаника. В 4 т. Том 1. Водоросли и грибы. М.: изд-во «Академия», 2006. 320 с.

114. Баландин С.А. Общая ботаника с основами геоботаники: учеб. пособие для ВУЗов. М.: изд-во «Академкнига», 2006. - 293 с.

115. А.Е. Васильев. Ботаника. Морфология и анатомия растений. М.: Просвещение, 1988. - 480 с.

116. Губанов Н.А. Иллюстрированный определитель растений Средней России. М.: КМК, 2002. - Т. 1. - 252 с.

117. Агафонов В.А. Учебная полевая практика по ботанике с основами экологии растений и геоботаники: учеб. пособие. Воронеж: ИПЦ ВГУ, 2007. -24 с.

118. ГОСТ 17.4.3.01 83. Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб.

119. ГОСТ 17.4.4.02 84. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа.

120. ГОСТ 28168-89. Почвы. Отбор проб.

121. Фомин Г.С., Фомин А.Г. Почва. Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам. Справочник. М.: Изд-во «Протектор», 2001. — 304 с.

122. РД 39 0147098 - 015 - 90. Инструкция по контролю за состоянием почв на объектах предприятий Миннефтепрома.

123. ГОСТ 5180 84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.

124. ГОСТ 26423 85. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки.

125. ПНДФ 16.1:2.2.22 98 Методика выполнения измерений НП в почвах и донных отложениях методом ИК — спектрометрии.

126. РД 52.24.495 — 95. Водородный показатель и удельная электрическая проводимость вод. Методика выполнения измерений электрометрическим методом.

127. РД 52.18 289 - 90. Методические указания. Методика выполнения измерений массовой доли подвижных форм металлов (меди, цинка, свинца, никеля, кадмия, кобальта, хрома, марганца) в пробах почвы атомно-абсорбционным анализом.

128. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М.: «Химия», 1984. - 488 с.

129. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа. М.: «Химия», 1971. - 376 с.

130. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: «Химия», 1972.-282 с.

131. Практикум по агрохимии. Под ред. РАСХН Минеева В.Г. М.: Изд -во Моск. ун - та, 2001. - 687 с.

132. Бирштехер Э. «Нефтяная микробиология. Л.: Гостоптехиздат. 1957 -314 с.

133. Microbiology of Extreme Soils. Editors Patrice Dion, Chandra Shekhar Nau-tiyal. Germany, Springer Berlin Heidelberg, 2008. 357 p.

134. Звягинцев Д.Г., Гузев B.C., Левин C.B. Диагностические признаки различных уровней загрязнения почвы нефтью //Почвоведение. — 1989, №1. с. 72 - 78.

135. Advanced techniques in Soil Microbiology. Eds. Ajit Varma. Germany, Springer Berlin Heidelberg, 2007. 415p.

136. Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зекова Г.М. Биология почв. М.: Изд.во МГУ, 2005.- 445с.

137. Аристовская Т.В. Микробиология процессов почвообразования. А.: Наука, 1980.-256 с.

138. Мишустин Е.Н., Перцовская М.И. Микроорганизмы и самоочищение почвы. М.: Инст. Микробиологии, Изд-во Академии наук СССР, 1954. - 651 с.

139. Мишустин Е.Н., Перцовская М.И. Санитарная микробиология почвы. -М.: Наука, 1979. 304 с.

140. Методы почвенной микробиологии и биохимии. Под ред. Звягинцева Д.Г. М.: Изд-во МГУ, 1991. - 304 с.

141. Сэги Й. Методы почвенной микробиологии. М: Колос, 1983. - 296 с.

142. Большой практикум по микробиологии. Под общ. ред. Г.Д. Селибера. -М.: Высшая школа, 1962. 464 с.

143. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1987.-256 с.

144. Ежов Г.И. Руководство к практическим занятиям по сельскохозяйственной микробиологии. Уч. Пособие. М.: «Высшая школа», 1974. - 288 с.

145. Практикум по микробиологии. Под ред. Егорова Н.С. М.,1976. - 314 с.

146. Звягинцев Д.Г. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями. -М., 1973. 120 с.

147. Карюхина Г.А., Чубанова И.Н., Химия воды и микробиология. М.: Стройиздат, 1983. - 168 с.

148. Родина А.Г. Методы водной микробиологии (практическое руководство). М. - Л.: Наука, 1965.-363 с.

149. Мейнелл Д., Мейнелл Э. Экспериментальная микробиология. Пер. с англ. -М.: Мир, 1967. 347 с.

150. Практикум по агроэкологии. В.И.Титов, Е.В.Дабахова, И.В.Дабахов. — Н.Новгород, 2005. 137 с.

151. Ассонов Н.Р. Практикум по микробиологии. — М.: Агропромиздат, 1988.- 155 с.

152. Практикум по микробиологии: Учеб. пособие. Под ред. А.И. Нетрусо-ва. -М.: Изд. центр «Академия», 2005, 608 с.

153. Мирчик Т.Г. Почвенная микробиология. М.: Изд-во МГУ, 1988 г.

154. Минеев В.Г., Ремпе Е.Х. Агрономия, биология и экология почвы. М.: Росагропромиздат, 1990. -206 с.

155. Методы общей бактериологии. Под ред. Герхардта. М.: Мир, 1983. -Т.1., с. 165 - 167.

156. Методы изучения почвенных микроорганизмов и их метаболитов. Под ред. Н.А. Красильникова. -М.: МГУ, 1966.-216 с.

157. Звягинцев Д.Г., асеева И.В., Бабьева И.П. Методы почвенной микробиологии и биохимии. — М.: Изд во МГУ, 1980. - 224 с.

158. Вольф И.В., Ткаченко Н.И. Химия и микробиология природных и сточных вод. Л.: Изд-во ЛГУ. - 239 с.

159. Омелянский В.Л. Практическое руководство по микробиологии. М. — Л,: Изд-во АНСССР, 1940. - 432 с.

160. Разумов А.С. Методы микробиологических исследований воды. — М.: Изд. Мин-ва строит, предпр. тяжелой индустрии ВОДГЕО, 1974.

161. Бабаева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. М.: Изд-во МГУ, 1989. -336 с.

162. Мишустин Е.Н., Емцов В.Т. Микробиология. М.: Наука, 1987. - 246 с.

163. Б.А.Заварзин, Н.Н.Колотилова. Введение в природоведческую микробиологию: М.: Книжный дом «Университет», 2001. — 256 с.

164. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Экология почв. Учение об экологических функциях почв. М.: Изд - во Моск. ун-та; Наука, 2006. - 364 с.

165. Романенко В.И. Характеристика микробиологических процессов образования и разрушения органического вещества в Рыбинском водохранилище. В сб.: Продуцирование и круговорот органических веществ во внутренних водах АНСССР, вып. 13, 1966. 133-153 с.

166. Кравцов П.В., Сорокин Ю.И. Образование сероводорода за счет восстановления сульфатов в Куйбышевском водохранилище. Инст. биол. во-дохр. АНСССР, вып. 2(5), 1959. 191 - 196 с.

167. Хотянович А.В. Методы культивирования азотфиксирующих бактерий, способы получения и применения препаратов. Методические рекомендации. JL: ВНИИСХМ, 1991.

168. Скворцова И.Н. методы идентификации и выделения почвенных бактерий рода Pseudomonas. М.: МГУ, 1981. - 78 с.

169. Мишустин Е.Н. Ассоциации почвенных микроорганизмов. М.: Наука, 1975. - 198 с.

170. Красильников А.Н. Определитель бактерий и актиномицетов. М.: АНСССР, 1949. - 761 с.

171. Краткий определитель бактерий Берги. Под ред. Д. Хоулта. М., 1980.

172. Биология отдельных групп актиномицетов. Под ред. А.А, Красильни-кова. -М.: Наука, 1965. 370 с.

173. Милько А.А. Определитель мукоральных грибов. Киев: Наукова Думка, 1974. - 303 с.

174. Скворцова И.Н. Идентификация почвенных бактерий. — М., 1983. 295 с.

175. Рубенчик JI.И. Микроорганизмы — биологические индикаторы. — Киев, 1972.

176. Мотавкина Н.С., Артемкин В.Д. Атлас по микробиологии и вирусологии. -М.: «Медицина», 1976. 307 с.

177. Саттон Д., Фотергилл А., Ринальди М. Определитель патогенных и условно патогенных грибов. М.: Мир, 2001. 486 с.

178. Дьяков М.С., Гуляева И.С., Глушанкова И.С. Комплексная переработка осадков сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий с получением товарных продуктов. Ж. «Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе», №12, 2008. С. 29-33.

179. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. — М., 1965. — 424 с.

180. Н.Н Терещенко, С.В. Лушников, Е.В. Пышьева. Рекультивация нефтезагрязненных земель // Экология и промышленность России, 2002г., №10.

181. В.Ж. Арене, О.М. Гридин и др. Нефтяные загрязнения: как решить проблему//Экология и промышленность России, 1999, №9.

182. Боровиков В.П., Боровиков И.П. Statistica. Статист, анализ и обработка данных в среде Windows. М.: Информационно - изд. дом. «Филин», 1997 -608 с.

183. Боровиков В.П. Популярное введение в программу Statistica. — М.: Компьютер Пресс, 1998 267 с.

184. Боровиков В.П. Statistica: искусство анализа данных на компьютере. Для профессионалов. С - Пб.: Питер, 2001. - 656 с.

185. Гринин А.С., Орехов Н.А., Новиков В.Н. Математическое моделирование в экологии: Учеб. пособие для ВУЗов. М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2003. -269 с.

186. Технологический регламент на проведение опытно-промышленных работ по ремедиации нефтезагрязненных грунтов на территории деятельности ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМНЕФТЬ». ПЕРМЬ, 2001.

187. Технологический регламент проведения работ по очистке и восстановлению техногенно-нарушенных земель (почв, грунтов) при добыче, подготовке и транспортировке нефти. Пермь, 2003.

188. Анализ результатов работы ООО «Природа Пермь» по ремедиации НЗГ на нефтепромысловых объектах Пермского Прикамья в 2001 г. Отчет, Пермь, 2002.

189. Анализ результатов работы ООО «Природа — Пермь» по ремедиации НЗГ на нефтепромысловых объектов Пермского Прикамья в 2001 2002 г.г. Отчет по договору №1585, Пермь, 2003.

190. Нефти, газы и ОВ пород севера Урала-Поволжья. Каталог физико-химических свойств. Под. Ред. Кобловой А.З., ДулеповаЮ.А. Пермь.- 1988.

191. Технологический регламент на технологию использования сорбента СТС-1 для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов и при биоремедиации нефтезагрязненных грунтов, Пермь, 2008.

192. Хенце М. Очистка сточных вод. Хенце М., Армоэс П., Ля Кур - Ли -сен Й., Арван Э. - М.: Мир, 2004. - 480 с.

193. Глушанкова И.С. Физико химические основы технологических процессов: учеб. — метод. Пособие / Глушанкова И.С., Рудакова Л.В. - Пермь: Изд - во Перм. гос. ун - та, 2007 - 196 л.

194. В.В. Кафаров, Винаров А.Ю., Гордеев Л.С. Моделирование биохимических реакторов. М.: «Лесн. пром - ть», 1979. — 344 с.

195. Васильев Н.Н., Амбросов В.А., Складнев А.А. Моделирование процессов микробиологического синтеза — М.: Изд — во «Лесная пром — ть», 1975. — 344 с.

196. О.A. Olu Arotiowa, R.O. Yusuf, F.A. Adelowo - Imoekparia. Kinetic model dov bioremediation of Crude Oil Polluted Soil Using Pseuolomonas aeruginosas as biodegrader. Int. Journal of Soft Computing, №3, 2008. — p. 333 —337.

197. S.Roncevic, B.Dalmacija, I. Ivancev Tumbas, J. Trickovic, O. Petrovic, M. Klasnja, J. Agbaba. Kinetics of Degradation of Hidrocarbons in the Contaminated Soil Layer. Arch. Enviran. Contam. Toxical., №49, 2005. -p.27 - 36.

198. Типовой проект «Площадка микробиологической ремедиации нефте-загрязненного грунта и бурового шлама площадью 1 га», г. Пермь, 2005.

199. Методика определения предотвращенного экологического ущерба./ ГКРФ по охране окружающей среды, Москва, 1999.

200. Платежи за загрязнение окружающей природной среды Пермской области. Нормативно-методический сборник. Пермь, 2001. 150 с.

201. ТЕР 81-02-01-2001. Земляные работы.

202. ТЕР 81-02-21-2001. Временные сборно-разборные здания.

203. ТЕР 81 -02-27-2001. Автомобильные дороги.

204. ТЕР 81-02-08-2001. Электротехнические установки.

205. ТЕР 81-02-47-2001. Озеленение. Защитные насаждения.

206. ТЕР 81-02-18-2001. Отопление внутренние устройства.

Информация о работе

Сакаева, Эльвира Хабировна
кандидата технических наук
Пермь, 2009
ВАК 03.00.16

Диссертация

Совершенствование технологии биоремедиации нефтезагрязненных почв - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы