Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время для очистки водных и почвенных объектов от нефтяных углеводородов (НУГВ) применяются биопрепараты на основе природных углевод ородо кис ляющих микроорганизмов (УОМ). Перспективным направлением в разработке нефтедеструктивных биопрепаратов является получение иммобилизованных на носителе форм микроорганизмов - биосорбентов. Преимущества таких биопрепаратов в совмещении в одном материале способности к сорбции и биодеструкции НУГВ в воде, а также в устойчивости к неблагоприятному воздействию факторов окружающей среды в загрязненной почве. При этом экологически целесообразным является использование в качестве носителя сорбентов, полученных на основе естественного органического сырья. Эффективность использования биопрепарата для очистки от нефтезагрязнений обусловлена деструктивной активностью микроорганизмов, входящих в его состав, и зависит от дозы загрязнения, норм внесения, интенсивности биодеструкции, соответствия природным условиям объекта, а при использовании иммобилизованных форм биопрепаратов еще и от характеристик носителя (нефтеемкость, гидрофобность) и способа иммобилизации УОМ. Установлено, что микроорганизмы в сложных сообществах с большей полнотой и скоростью окисляют НУГВ за счет совместной «метаболической атаки» (Шлегель, 1987; Кура-ков, 2006), а также, что основной составляющей процесса биодеградации НУГВ в загрязненных почвах и водных средах является углеводородокисляющая активность бактерий (Мишустин, 1984; Ильинский, 2000). Для получения активного биопрепарата необходимо использовать микробные комплексы, составленные из культур различных таксономических групп, выделенных из природы, адаптированных к условиям загрязненных объектов, а также к особенностям пищевых и климатических условий. Технологически получение комплексной формы биопрепарата может быть реализовано путем накопления монокультур на средах, обеспечивающих индивидуальные метаболические потребности, с последующим их высушиванием и смешиванием. Использование комплексов микроорганизмов, где основным компонентом являются бактерии в сочетании с культурами водорослей, дрожжевых и мицелиальных грибов, с присущим подобного рода сообществам многообразием метаболических связей (Сопрунова, 2002), позволит расширить диапазон их применения. Разработка комплексных биопрепаратов (комплексов нативных и иммобилизованных форм микроорганизмов) и исследования их применения для очистки нефтезагрязненных почв и пресноводных сред, являются актуальной задачей, при решении которой возможно совершенствование экологических приемов биоремедиации, особенно в почвенно-климатических условиях Севера.
Цель работы: Создание комплексов микроорганизмов в нативной и иммобилизованной формах (биопрепаратов и биосорбентов) на основе культур различных таксономических групп для эффективной биодеструкции углеводородов нефти в загрязненных воде и почве.
Для достижения цели решались следующие задачи:
Провести скрининг микроорганизмов, проявляющих нефтеокисляющую активность в бактериально-грибном комплексе, получить нативные и иммобилизованные адсорбционным способом на носителе-сорбенте Сорбонафт формы культур.
Оценить эффективность комплексной формы препарата нативных монокультур бактерий и грибов при очистке воды от нефти и дизтоплива в присутствии сорбента Сорбонафт и культуры микроводорослей.
Оценить эффективность комплексной формы препарата иммобилизованных монокультур бактерий и грибов при очистке водных сред от нефти и дизтоплива, а также от нефтезагрязнений шламонакопителя в присутствии культуры микроводорослей.
Исследовать биоремедиацию нефтезагрязненных почв с использованием биосорбентов и оценить эффективность их применения с помощью коэффициента биологической активности почвы.
Научная новизна. Разработан и экспериментально обоснован метод создания комплексных форм биопрепарата, составленного из микроорганизмов различных таксономических групп, способствующего эффективной очистке почв и водных сред от загрязнений углеводородами нефти.
Впервые применено сочетание иммобилизованных на торфяном сорбенте и нативных форм микробных культур различных таксономических групп для биоремедиации нефтезагрязненных воды и почвы.
Для оценки эффективности биоремедиации нефтезагрязненных почв биосорбентами предложено использование формулы интегрального коэффициента биологической активности почвы (ИК БАП), полученной на основании формул Девятовой и Гельцер.
Практическая значимость. Намечены пути промышленной реализации технологий получения комплексных биопрепаратов и биосорбентов на основе монокультур бактерий, микроводорослей и грибов в нативной и адсорбционно иммобилизованной на сорбенте Сорбонафт формах.
Разработан метод удаления тонких нефтяных пленок, дизтоплива с поверхности воды и углеводородов в техногенно загрязненной водной среде с помощью комплексов из монокультур бактерий и грибов при применении совместно с сорбентом Сорбонафт в нативной, а также в иммобилизованной на сорбенте Сорбонафт формах в присутствии культуры микроводорослей.
Предложены способы применения биосорбентов с иммобилизованными на торфяном сорбенте микроорганизмами в нефтезагрязненных почвах с учетом климатических условий Севера.
Получен патент РФ на комплексный биосорбент на основе бактерий и грибов для очистки водных сред от нефти и нефтепродуктов в присутствии микроводорослей.
Апробация работы. Результаты исследований были представлены на VI, VIII Международных научных конференциях «Освоение Севера и проблемы природовосстановления» (Сыктывкар, 2006, 2011); VI, VII, VIII Всероссийских научно-практических конференциях «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития» (Киров, 2009, 2010).
Публикации. Опубликовано по материалам диссертации 10 работ, в том числе два патента и три статьи.
Диссертация изложена на 153 страницах и состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, приложений, списка литературы, содержащего 362 ссылки, из которых на иностранных языках 95.
