2
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ............................................................... 3
Глава 1. УГЛЕВОДОРОД ОКИСЛЯЮЩИЕ МИКРООРГАНИЗМЫ
КАК ОСНОВА САМООЧИЩЕНИЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ОТ
НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ (Литературный обзор)....................... 6
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ................................. 25
Глава 3. РОЛЬ ОТДЕЛЬНЫХ ГРУПП БАКТЕРИОПЛАНКТОНА В САМООЧИЩЕНИИ МОРСКИХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ................... 30
3.1. Распределение и численность гетеротрофных и
углеводородокисляющих бактерий в водах Северного Каспия.............. 30
3.1.1. Гетеротрофные бактерии..............ч.................... 34
3.1.2. Углеводородокисляющие бактерии.’.Л.......................... 40
3.2. Биохимическая активность морских нефтеокисляющих ассоциаций 53
Глава 4. НЕФТЕОКИСЛЯЮЩИЕ МИКРООРГАНИЗМЫ ТЕХНОГЕННЫХ
ПОЧВЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ............................................... 67
4.1 .Бактериальные сообщества пустынных почв....................... 67
4.2. Моделирование процесса самоочищения нефтезагрязненных почв 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................... 78
ВЫВОДЫ................................................................ 79
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.................................................... 81
ПРИЛОЖЕНИЯ...........................Г.А........................... 99
3
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. В настоящее время в результате мощного развития нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности нефть и в Нижнем Поволжье стала одним из самых распространенных загрязняющих веществ. Разработка месторождений углеводородного сырья сопровождается загрязнением прилегающих водных и почвенных территорий, которые быстро деградируют, особенно в аридной зоне. Поэтому в задачи охраны окружающей среды в этом районе вошли новые направления: мониторинговые исследования и оценка воздействия на окружающую среду нефтяных месторождений, а также загрязненных нефтепродуктами территорий, подвергающихся подтоплению. Способы рекультивации таких объектов разрабатываются на основе процесса самоочищения.
В зависимости от уровня загрязнения, его качественной характеристики и длительности воздействия, естественно сложившиеся сообщества претерпевают те или иные изменения. При этом происходит подавление развития и гибель одних видов и, наоборот, расцвет других. Иногда перестройка продолжается спустя длительное время после прекращения действия вредного агента. В результате таких изменений происходит распад загрязняющего материала до «простых» соединений и включение их в круговорот вещества в биосфере, то есть происходит процесс самоочищения (Миронов, 1985).
Самоочищение вод и почв от нефтяного загрязнения протекает под действием физико-химических и биологических факторов, причем за счет последнего происходит полная деструкция веществ нефтеокисляющими микроорганизмами. Известно, что углеводородокисляющие микроорганизмы широко распространены в природных средах. (Цыбань, 1970, 1973, 1976; Миронов, 1972, 1977, 1985; Коронелли и др., 1975, 1978; Гусев, 1978; Попова, 1978; Ильинский, 1979; Квасников* Юпошникова, 1981;Бердичевская, 1982;
4
Розанова, Назина, 1982; Платпира, 1985; Исмаилов, 1988; Ауэзов и др., 1990; Афарова, 1994 и другие), Большая изменчивость и видовое разнообразие бактерий в группе нефтеокисляющих, указывает на реальность переключения их, в зависимости от условий, на потребление того или иного соединения углерода в качестве источника энергии, что оказывает существенное влияние на активность процесса самоочищения. Однако довольно
10
По мнению Кьюла (С)иуа1е, 1972), существуют два основных пути биохимического окисления углеводородов:
первый - превращение их в обычные промежуточные продукты, которые используются для построения клеточного вещества (при этом микроорганизмы усваивают углеводороды как основной источник углерода);
второй - превращение в промежуточные продукты, которые не усваиваются микробной клеткой или используются как ростовой субстрат не полностью.
В природных условиях в водной среде окисление нефтяных углеводородов происходит различно в зависимости от вида микроорганизмов и состава углеводородов. Активные углеводородокисляющие микроорганизмы, поглощающие углеводороды путем пассивной диффузии, растут лишь при такой концентрации субстрата в среде, при которой наступает насыщение им клеток - от 0,1% и выше. Способностью развиваться в данных условиях обладают артробактерии, микобактерии и родственные 'им формы. При низкой концентрации углеводородов в среде основное значение приобретают организмы, обладающие подвижностью, окисляющие углеводороды в условиях кометаболизма и поглощающие их в растворенном состоянии. Главная роль в окислении нефтепродуктов при невысоком их содержании в экосистеме принадлежит псевдомонадам (Квасников, Юношникова, 1981).
Процесс биодеградации нефти в водной среде до сих пор вызывает большой интерес многочисленных исследователей. Этому вопросу посвящены работы Ворошиловой, Диановой (1950), Изъюровой (1955), Миронова (1971, 1972, 1973, 1977, 1985), Цыбань (1973), Коронелли с соавторами (1975, 1978, 1984), Гусева с соавторами (1977, .1978), Ильинского с соавторами (1979), Эфендиевой (1979), Квасникова, Клюшниковой (1981), Бердичевской с соавторами (1991) и другие. Цыба<ф (1973) считает, что в воде нефть
4
превращается в такие поверхностно-активные вещества, как жирные кислоты, эмульгирующие устойчивые компоненты нефти, тем самым, делая их более доступными для бактериального окисления. По подсчетам Изъюровой (1955) за первые сутки из нефтяного пятна на поверхности воды летом испаряется до 80,4% технического бензина (бензин
11
полностью улетучивается в течение первых часов), 22% керосина, 2-15% нефти и около 0,3 % летучих компонентов мазута.
Попавшая в акваторию нефть адсорбируется песком, глиной и различными суспендированными в водоеме веществами. В воде нефть фракционирует, в результате чего создается сложная гетерогенная система, причем физические изменения свойств нефти сопровождаются изменениями ее химического состава: наиболее растворимые насыщенные алифатические, а также алициклические ароматические углеводороды остаются в пленке. В состав растворенной нефти входят преимущественно низкомолекулярные ароматические, насыщенные ароматические углеводороды; эмульгированная нефть содержит главным образом ароматические и ациклические углеводороды (Осницкая, 1946). Нефть разносится ветром, волнами и течением на большие расстояния. Нефтяные пятна задерживают доступ кислорода и тем самым разрушают естественную систему жизнеобеспечения водоема.
Известно, что уже в течение первых суток загрязнения концентрация нефтепродуктов в воде может в тысячи раз превышать их истинную растворимость. Под влиянием волн и течения нефть и нефтепродукты эмульгируются и проникают в более глубокие слои водной толщи. Рассчитано, что из 100-тонного слика в первые сутки проникают в пятиметровый нижележащий слой воды всего 5 т нефти (Кульский, Даль, 1978).
Многочисленные исследования, в том числе Нельсон-Смита (1977), Хромова (1978),
Платпира (1985) показали, что нефть и нефтепродукты, находящиеся в водных бассейнах
нарушают энерго-, тепло-, влаго-, газообмен, оказывают негативное влияние на
формирование климата, нарушают баланс кислорода в атмосфере, снижают биологическую
продуктивность вод. Присутствие нефти в воде изменяет ее цвет, pH, придает
специфический вкус и запах, а главное - оказывает токсическое влияние на обитающие в
ней организмы. Последнее обусловлено воздействие^, как самой нефти, так и продуктов ее
*
химического и биохимического окисления; токсичность последних часто выше, чем исходной нефти. Особенно большое влияние загрязнение оказывает на флору и фауну прибрежных вод, где нефть накапливается во время приливов. Нефтяной поверхностный слик и эмульсия, образуемые в начальной стадии нефтяного разлива, содержат наибольшее количество токсических компонентов.
- Київ+380960830922