Введение к работе
Актуальность работы. Предприятия нефтехимической промышленности являются одним из источников образования и накопления в окружающей среде нефтезасоленных грунтов. Токсичные компоненты, входящие в состав загрязненных грунтов, такие как нефть и нефтепродукты, а также значительное содержание минеральных солей оказывают негативное воздействие на местные биоценозы, приводя к деградации и выводу из сельскохозяйственного оборота значительных территорий.
В настоящее время проблема рекультивации нефтезасоленных грунтов полностью не решена. Существующие методы рекультивации, такие как механические, физико-химические и биологические, не обеспечивают в полной мере эффективной очистки загрязненного грунта. В связи с этим разработка комплексного способа рекультивации нефтезасоленных грунтов остается актуальной.
Цель работы – разработка способа рекультивации нефтезасоленных грунтов.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
- исследование микробиоценоза нефтезасоленного грунта;
- исследование и подбор оптимального состава питательной среды для активации и наработки аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов;
- подбор эффективного биостимулятора роста аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов;
- разработка математической модели, описывающей процесс биодеструкции нефти консорциумом аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов в нефтезасоленном грунте;
- разработка нового биосорбента с иммобилизованными на его поверхности аборигенными галофильными нефтеокисляющими микроорганизмами и исследование его сорбционных свойств;
- разработка принципиальной технологической схемы производства биосорбента;
- подбор солетолерантных растений для проведения фиторемедиации нефтезасоленного грунта;
- расчет предотвращенного экологического ущерба от рекультивации 1 га загрязненной земли.
Научная новизна
-
Установлено наличие в нефтезасоленном грунте некоторых типичных галофильных микроорганизмов из рода Arthrobacter, Bacillus и микромицета Fusarium.
-
Разработан способ активации и наработки аборигенных галофильных нефтеокисляющих микроорганизмов в подобранной питательной среде следующего состава, г/л дистиллированной воды: КNO3 – 2,0, K2HPO4 – 1,0, MnSO4 – 0,013, MgSO47H2O – 0,5, ZnSO4 – 0,002, Fe2(SO4)3 – 0,001, NaCl – 30, водный органический экстракт, выделенный из избыточного активного ила, – 0,5 (а.с.в.), гексадекан – 10.
-
Определены основные сорбционные показатели разработанного биосорбента на основе опилок лиственных пород деревьев с иммобилизованными на их поверхности аборигенными галофильными нефтеокисляющими микроорганизмами, обработанного биостимулятором – водным органическим экстрактом, выделенным из избыточного активного ила биологических очистных сооружений нефтехимических предприятий, гидрофобизированного жидким парафином (гексадеканом). Установлено, что обработка гексадеканом позволяет повысить показатели нефтеемкости и влагоемкости в 1,5 раза.
-
Определены наиболее эффективные для фиторемедиации нефтезасоленных грунтов солеустойчивые растения: амарант хвостатый (Amaranthus caudatus l.), люцерна посевная ( ), пырей ползучий (Elytrigia repens), взятые в соотношении 1:1:1.
Практическая значимость
-
Разработан биосорбент на основе опилок лиственных пород деревьев с иммобилизованными на их поверхности аборигенными галофильными нефтеокисляющими микроорганизмами, обработанный биостимулятором – водным органическим экстрактом, выделенным из избыточного активного ила биологических очистных сооружений нефтехимических предприятий, гидрофобизированный жидким парафином – гексадеканом. Разработана принципиальная технологическая схема производства биосорбента.
-
Разработан комплексный способ рекультивации нефтезасоленных грунтов, включающий внесение гипса в количестве 50 г/м2, промывку пресной водой из расчета 20–25 л/м2, обработку биосорбентом – 25–30 г/м2, посев подобранных в соотношении 1:1:1 растений-галофитов: амарант хвостатый (Amaranthus caudatus l.), люцерна посевная ( ), пырей ползучий (Elytrigia repens) из расчета 2 г/м2.
-
Эффективность разработанного способа рекультивации подтверждена опытно-промышленными испытаниями, проведенными на территории полигона ООО НПЦ «Приуральская экологическая компания» (карта № 19), г. Благовещенск, Республика Башкортостан. В результате испытаний установлено, что предлагаемая технология рекультивации позволяет за 120 суток снизить исходную концентрацию минеральных солей на 58 %, нефти и нефтепродуктов более чем на 85 %.
-
Материалы диссертационной работы используются в курсах лекций по дисциплинам: «Экологическая микробиология», «Экологическая биотехнология» для бакалавров и инженеров по специальности «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» и «Экология» для бакалавров и инженеров всех специальностей ФГБОУ ВПО УГНТУ.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены на 60, 61, 62-ой научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (2009, 2010, 2011, Уфа), I Международной конференции молодых ученых «Актуальные проблемы науки и техники» (2009, Уфа), Международной научно-практической конференции «Экология. Риск. Безопасность» (2010, Курган), Всероссийской научной конференции «Экологические проблемы нефтедобычи» (2010, Уфа), VII Всероссийской научно- технической конференции «Современные проблемы экологии» (2011, Тула), III Международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной году химии «Актуальные проблемы науки и техники» (2011, Уфа), Международной научно-технической конференции «Радиоэкология. Новые технологии обеспечения экологической безопасности» (2012, Уфа), 63-ой научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (2012, Уфа), Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка-2012» (2012, Уфа), II Всероссийской научно-практической конференции «Практические аспекты нефтепромысловой химии» (2012, Уфа).
Публикации. Основной материал диссертации изложен в 13 публикациях, в том числе в 4 статьях в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК Минобрнауки РФ, 9 тезисах докладов на российских и международных конференциях, получено положительное решение на выдачу патента РФ по заявке № 2010145195/13 от 03.11.2010 «Способ рекультивации почв, загрязненных минерализованными водами».
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 128 страницах машинописного текста, состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы и приложений, включает 11 таблиц, 9 рисунков. Библиографический список включает 109 наименований, в том числе 23 иностранного источника.
