Сферы деятельности
Препараты
Культуры
Животные

Инфотека

Альбит. Очистка почв от нефтяного загрязнения

Среда, 10 Июль 2013
В лабораторных опытах показано, что биопрепарат Альбит, благодаря стимуляции естественной почвенной микрофлоры и роста растений, способен значительно снижать нефтяное загрязнение почв. Скорость разложения нефти в почве под действием Альбита увеличивается в среднем в 1,67-3,15 раза. В производственных опытах продемонстрировано, что Альбит совместно с высевом нефтетолерантных трав за один вегетационный сезон снижает нефтяное загрязнение почвы в 1,5-10,0 раза. Сформулированы практические рекомендации по применению Альбита для рекультивации почв.
Как известно, увеличение объемов добычи нефти, строительство нефтепроводов и нефтеперерабатывающих заводов приводит к увеличению площади загрязненных нефтью земель. Почва, обладающая огромной адсорбирующей способностью, аккумулирует в себе большую часть нефтяных загрязнений, изменяются ее физические, агрохимические и микробиологические характеристики. В результате утрачивается сельскохозяйственное значение угодий. В связи с этим необходимы экологически безопасные и экономически обоснованные методы, направленные на интенсификацию процессов биоразложения углеводородов и восстановление плодородия сельскохозяйственных земель [3, 5].
Существует несколько физических и химических способов рекультивации почв. Эффективен биологический метод, который заключается в направленной активизации почвенной микрофлоры, внесении микробных препаратов, разлагающих нефть, а также фиторемедиации — снижении загрязнения почвы, основанного на стимуляции естественного почвенного сообщества нефтеокисляющих микроорганизмов в результате их тесного взаимодействия с толерантными к нефти растениями.
Разложение нефти в почве обусловлено не только непосредственным действием живых микроорганизмов, входящих в состав биопрепаратов, но и способностью последних влиять на аборигенное микробное сообщество почвы (индукция сукцессии, перестройка таксономического состава сообщества), повышая его способность утилизировать нефть [7]. Биопрепараты стимулируют местный почвенный биоценоз и создают благоприятные условия для перехода нефтяных углеводородов в трудноокисляемое состояние. Образуются органические соединения гумусоподобного характера, положительно влияющие на почвенное плодородие. Препарат Альбит не имеет в своем составе живых микробов-нефтедеструкторов, но позволяет эффективно интенсифицировать деятельность естественного сообщества разлагающих нефть микроорганизмов, присутствующих в загрязненных почвах [6].
Фиторемедиация позволяет активно рекультивировать большие территории с относительно низкой, по сравнению с другими технологиями, стоимостью работ при слабом негативном воздействии на окружающую среду [4]. Время восстановления земель сокращается в 3-4 раза.
Созданы биопрепараты, на основе активно разлагающих нефть микроорганизмов бактерий родов Pseudomonas, Rhodococcus, Bacillus, Arthrobacter, Acinetobacter, Azotobacter, Alkaligenes, Mycobacterium, дрожжей Candida, нитевидных актиномицетов Streptomyces, грибов Aspergillus и Penicillium и др. [1]. Биопрепараты, производимые коммерческими фирмами, представляют собой биомассу жизнеспособных клеток микроорганизмов, окисляющих нефтепродукты, которые различаются применяемыми для их получения штаммами с особыми физиолого-биохимическими свойствами, например, способностью включать в метаболические процессы разные классы углеводородов.
В Альбите содержатся естественный природный микробный полимер поли-бета-гидроксимасляная кислота из почвенных бактерий Bacillus megaterium и Pseudomonas aureofaciens, сбалансированный набор макро- и микроэлементов, хвойный экстракт и другие компоненты.
В многолетних опытах научных учреждений (ВНИИЗР, ВНИИ биологической защиты растений, ВИЗР, ВНИИ зерновых культур, ВНИИ льна, ВНИИ зернобобовых и крупяных культур, ВНИИ садоводства, МГУ имени M.B. Ломоносова, Пермский филиал МГУ, ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур, Институт биохимии и физиологии микроорганизмов имени. Г.К. Скрябина РАН и др.) показана способность Альбита стимулировать рост растений и естественного микробного сообщества почв, что позволило сделать предположение о перспективности его использования в технологиях фиторемедиации и микробиологической очистки почв [2].
Цель нашей работы — изучить возможность применения Альбита для рекультивации загрязненных нефтью почв.
Материалы и методы
В лабораторных (микровегетационных) опытах на кафедре химии почв МГУ воздушно-сухую дерново-подзолистую почву, просеянную через сито с отверстиями диаметром 1 мм, непосредственно перед закладкой опыта доводили до влажности 60% ППВ, загрязняли нефтью (от 3 до 5% массы образца) и удобряли раствором аммиачной селитры, двойного суперфосфата, калия хлористого из расчета по 0,1 г дв каждого на сосуд. Семена смеси злаковых трав (овсяница красная — 80%, костер ржаной — 20%) перед севом в загрязненную почву в течение получаса замачивали в растворе Альбита (1 и 0,2 г/л), затем высевали, а оставшийся после обработки семян раствор вносили в почву (5 мл/сосуд). Растения выращивали в перфорированных сосудах емкостью 1 кг в сетчатом павильоне почвенного стационара МГУ в двух опытах в трехкратной повторности. Высевали по 15 семян на сосуд, после всходов оставляли по 10 растений в каждом сосуде. Влажность почвы 60% ППВ поддерживали систематическим поливом.
В параллельном опыте по такой же методике изучали влияние непосредственного внесения Альбита в почву под растениями-фиторемедиантами. Начальная концентрация нефти — от 5 до 20%. Четырехкратно в течение вегетации вносили в почву Альбит в виде раствора концентрацией 1 г на 10 л. Остаточное содержание углеводородов нефти в почве определяли хроматографически методом н-гексановой вытяжки.
В 2003-2005 гг. Альбит изучали в производстве. Первый опыт проходил в Нижегородской области (территория ОАО «Верхневолжские магистральные нефтепроводы») на площадке, расположенной на краю нефтяного озера площадью 600 м², наполненного водой и более чем на 50% — нефтью. Перед севом в почву толерантных к нефти трав вносили Альбит в дозе 100 мл на 600 м². Нагрузка нефти перед обработкой составляла 15% (150 г/кг).
Второй опытный участок находился у нефтепровода Сургут-Полоцк (Кстовский район Нижегородской области). Распространение остаточной нефти по площади неравномерное (от 1,5 до 10,8 г/кг). Отмечена высокая концентрация канцерогенных тяжелых нафтеноароматических углеводородов с содержанием 30% асфальтенов. Альбит вносили в дозе 500 мл на 1500 м² одновременно с высевом толерантных к нефти растений при нагрузке нефти в среднем 6,8% (68 г/кг).
Третий опыт ставили в Нижегородской области на Сормовской нефтебазе (ОАО «ЛукойлНижегородНефтепродукт»). На участке размещали емкости для отходов нефтяных масел, разливы нефтепродукта посыпали песком Нагрузка нефтяного продукта на объекте до начала работ была высокой (от 25 до 60%). После ее снижения физико-химическими методами до 8 15% применяли Альбит по 150 мл на 500 м² дважды за вегетацию перед севом трав и в фазе всходов.
Четвертый опыт провели на территории Керженецкой нефтебазы (Нижегородская область, ОАО «ЛукойлНижегородНефтепродукт»). Отличительная особенность площадки — высокая заболоченность. Сначала для образования кочек после дренажных мероприятий посеяли осоку обыкновенную Альбит вносили в почву по 180 мл на 1000 м² перед севом толерантных трав (овсяница красная, мятлик луговой, костер безостый, райграс пастбищный, вика, осока обыкновенная), а также в фазе всходов. Перед началом работ содержание нефтепродуктов в почве составляло в среднем 15,2%.
Результаты
В лабораторных опытах показана эффективность предпосевной обработки Альбитом семян растений, используемых для биоремедиации, при невысоком (3-5%) уровне загрязнения почвы нефтью. В контрольном образце наблюдали естественное снижение углеводородов нефти, что можно объяснить деятельностью почвенного микробного сообщества, а также испарением керосиновых фракций Альбит в 1,67-3,15 раза ускорял естественный процесс самоочищения почвы. К концу вегетации в сосудах после обработки Альбитом содержание нефти было в 1,8-10,6 раза ниже, чем в контрольных, и примерно в два раза меньше, чем при использовании одних только растений (без Альбита). Установлено, что наибольшей активностью обладал препарат в концентрации 0,2 г/л .
Зафиксирована выраженная ростостимулирующая активность Альбита после использования препарата в различных концентрациях биомасса растений превышала контроль на 3,38 и 4,13 г/сосуд, в конце опыта этот показатель увеличивался до 4,48 г/сосуд.
Можно считать, что Альбит, усиливая рост фиторемедиантов, позволяет им успешно выживать в стрессовых условиях химического загрязнения, снабжать почвенные нефтеразлагающие микроорганизмы продуктами фотосинтеза и тем самым ускорять процесс разложения нефти в почве. Как было показано нами ранее, Альбит способен напрямую или опосредованно (через стимуляцию роста растений) активизировать деятельность естественного сообщества почвенных микроорганизмов, что также ведет, по-видимому, к ускорению деградации нефти [2].
При более высоком содержании нефти в почве (5-20%) продемонстрирована действенность непосредственного внесения препарата в почву. В вегетационном опыте после четырехкратного полива сосудов раствором Альбита достоверно снижалось содержание нефти в почве (в 1,3-2,8 раза, в зависимости от начальной концентрации нефти). Продемонстрирована эффективность Альбита при всех изученных уровнях нефтяного загрязнения. Так, если среднее содержание нефти в начале опыта составляло 5, 7,5, 12,5 и 17,5%, то в его конце — соответственно 1,8, 5, 7 и 1%.
Эффективность Альбита подтверждена также производственными опытами Пермского филиала МГУ (Рис. 1). В первом опыте нагрузка нефти после обработки почвы препаратом и посева трав снизилась с 15% (150 г/кг) до 6% к концу вегетации. Во втором опыте после прорастания растений содержание нефти уменьшилось с 6,8% (68 г/кг) до 4,1%. В третьем опыте этот показатель до начала работ составлял 8 15% (в среднем 11,5%), после обработок почвы и высева трав — 1,6 4,8% (в среднем до 3,2%). По результатам четвертого опыта, после биоремедиационных работ, обработки почвы Альбитом и посева трав содержание нефтепродуктов в почве в среднем снизилось с 15,2 до 2,4%.

Рис. 1. Результативность применения Альбита для фиторемедиации загрязненных почв на предприятиях нефтяного комплекса Нижегородской области: 1 - ОАО "Верхневолжские магистральные нефтепроводы" (территория ОАО); 2 - ОАО "Верхневолжские магистральные нефтепроводы" (Кстовский район); 3 - ОАО "ЛукойлНижегородНеф-тепродукт" (Сормовская нефтебаза); 4 - ОАО "Лукойл-НижегородНефтепродукт" (Керженецкая нефтебаза)
Итак, для очистки загрязненных почв Альбит желательно использовать совместно с посевом толерантных к нефтепродуктам трав. Препарат нужно вносить непосредственно в почву (совместно с севом трав или после него) в концентрации 1,5-3,5 л/га (0,2-0,3 мл/м²). Чем сильнее загрязнена почва, тем более высокие концентрации рабочего раствора следует использовать (около 10 г/л). Для достижения максимального эффекта семена трав перед севом желательно замачивать в растворе Альбита (концентрация 0,2 мл/л). Стоимость рекультивации 1 м² при однократной обработке Альбитом составляет 24 р. 66 коп, или 2400-6600 руб/га, что обеспечивает высокую экономическую эффективность рекультивационных мероприятий.
Google+