Разработка комплексного метода рекультивации нефтезагрязненных почв

• Автор: Коканина, Анастасия Владимировна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
АННОТАЦИЯ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЧВ, ПОДВЕРЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНОМУ ЗАГРЯЗНЕНИЮ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 Борьба с последствиями разливов нефти

1.1.1 Причины и статистика нефтяных разливов

1.1.2 Экологические последствия загрязнений нефтью природных почвенных экосистем

1.1.3 Технологии восстановления нефтезагрязненных почв

1.2 Механизмы деградации ксенобиотиков в почве на примере нефти, как сложной системы химических веществ

1.2.1 Деструкция нефти под воздействием микроорганизмов

1.2.2 Математическое моделирование процессов биодеструкции углеводородов в нефтезагрязненной почве
1.3 Биопрепараты, применяемые в промышленности, с целью восстановления подверженных углеводородным загрязнениям почв
1.4 Роль высших древоразрушающих грибов (ксилотрофных базидиомицетов) в процессах восстановления нефтезагрязненных почв
1.4.1 Трансформация лигноцеллюлозных материалов и ксенобиотиков различной химической природы базидиальными грибами
1.4.2 Возможности восстановления экологического равновесия почвенных экосистем, загрязненных углеводородсодержащими средами, с помощью базидиальных грибов
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Материалы, объекты и методы проведения исследований
2.2 Методики проведения исследований
2.2.1 Выбор потенциальных биодеструкторов углеводородов
2.2.2 Исследование способности отобранных объектов использовать углеводороды нефти в качестве единственного источника углерода
2.2.3 Количественная оценка утилизации углеводородов нефти отобранными биодеструкторами в почве
2.2.4 Количественная оценка утилизации углеводородов нефти отобранными биодеструкторами в условиях погруженного культивирования

2.2.5 Изучение влияния ПАУ на активность исследуемых биодеструкторов и УОМ промышленных биопрепаратов
2.2.6 Исследование адгезии УОМ на поверхности отобранного биодеструктора
2.2.7 Исследование возможности совместного применения исследуемых биодеструкторов и УОМ промышленных биопрепаратов для восстановления загрязненных углеводородами почв7б
2.2.8 Оценка деструкции углеводородов нефти при совместном применении отобранных биодеструкторов и УОМ промышленного биопрепарата «Деворойл»
2.2.9 Полевые испытания биодеструктора
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Выбор потенциальных биодеструкторов углеводородов
3.2 Исследование способности отобранных объектов использовать углеводороды нефти в качестве единственного источника углерода
3.3 Количественная оценка утилизации углеводородов нефти отобранными биодеструкторами в почве
3.4 Количественная оценка утилизации углеводородов нефти отобранными биодеструкторами в условиях погруженного культивирования
3.5 Изучение влияния ПАУ на активность исследуемых биодеструкторов и УОМ промышленных биопрепаратов
3.6 Исследование адгезии УОМ на поверхности отобранного биодеструктора
3.7 Исследование возможности совместного применения исследуемых биодеструкторов и УОМ промышленных биопрепаратов для восстановления загрязненных углеводородами почв104
3.8 Оценка деструкции углеводородов нефти при совместном применении отобранных биодеструкторов и УОМ промышленного биопрепарата «Деворойл»
3.9 Полевые испытания биодеструктора
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЛИТЕРАТУРЫ
ПУБЛИКАЦИИ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

АННОТАЦИЯ
Работа посвящена актуальной природоохранной проблеме -восстановлению почвенных экосистем, подверженных загрязнению углеводородными средами. Несмотря на применение различных методов рекультивации на этапах проведения работ по восстановлению почв после разливов нефти, как одного из основных источников углеводородов, попадающих в экосистему, на сегодняшний день повышение эффективности и интенсивности ремедиационных технологий нефтезагрязненных почв предстает перед специалистами актуальной задачей. В работе уделено внимание процессам биологического этапа восстановления почв. В качестве основы для создания технологии биоремедиации почвы выбран мало исследованный объект - высшие древоразрушающие (ксилотрофные базидиальные) грибы. Исследована способность 15 штаммов грибов -потенциальных биодеструкторов - к деструкции углеводородов нефти. Показана высокая активность 2-х биодеструкторов к колонизации нефтезагрязненного субстрата. Выявлена способность исследуемых объектов утилизировать до 54,2 % углеводородов в массовом соотношении за три недели при начальном уровне загрязнения почвы 5 % масс. Установлено что влияние ПАУ на исследуемые биодеструкторы на основе базидиомицетов незначительно: они сохраняют жизнедеятельность в присутствии ПАУ в почве в количестве 2 % в течение длительного промежутка времени - от 30 суток. Выявлена возможность интенсификации восстановительных процессов нефтезагрязненных почв, обусловленная спецификой развития биодеструкторов в загрязненной почвенной экосистеме, а также взаимодействием между биодеструкторами-базидиомицетами и углеводородокисляющими микроорганизмами (УОМ): явление адгезии УОМ на гифах грибов, при котором деление УОМ не прекращается. Показана деструкция до 74,3 % углеводородов по массе от начального содержания

разложения даже наиболее доступных фракций нефти составляет 0,01-0,02 г/кг в сутки, т.е. меньше, чем на поверхности. За год в субтропиках биодеградируется ~ 40 % нефти, оставшейся в почве после фотохимического разложения и испарения. В условиях холодного климата биодеградация нефти вследствие низкой активности естественных процессов может длиться десятки лет.
При благоприятных условиях основной процесс биодеструкции может протекать за 3-4 недели, при этом численность углеводород окисляющих микроорганизмов увеличивается в 100-1000 раз, изменяется и численность других гетеротрофных микроорганизмов.
Заключительный и самый длительный этап в разложении нефти связан с трансформацией оставшихся высокомолекулярных соединений и образованием связанных остатков. Эта часть углеводородов устойчива к биологическому окислению. Чем более застарелое загрязнение, тем выше ее доля (от 1 до 20 %). Таким образом, в совокупности физическая и химическая трансформация, биодеградация и образование связанных остатков приводят к устранению вредного действия нефти, попавшей в окружающую среду [32].
К наиболее важным факторам, от которых зависит скорость биодеградации, относится температура. Для биодеградации углеводородов оптимальная температура 30-40 °С, однако, существуют микроорганизмы, способные окислять углеводороды как при более высоких, так и при более низких положительных температурах. Углеводороды с большой длиной цепи утилизируются при температуре не ниже 25 °С.
Оптимальное содержание влаги в почве для микроорганизмов-нефтедеструкторов 50-80 %. При меньшей влажности осмотические и матричные силы ограничивают доступность воды и, следовательно, лимитируют их рост. Однако в переувлажненных почвах снижение газового пространства затрудняет доступ кислорода. В почвах, загрязненных нефтью, водный баланс значительно нарушается из-за гидрофобности соединений нефти.