МЕТАКСА Г. П., КАЛИЕВА. А.К., АЛИМКУЛОВА Ж. С., САДЫКБАЕВА А. Т.
ПРИМЕНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ РАСТВОРОВ ДЛЯ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЧВОГРУНТОВ ТЕНГИЗСКОГО ПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
(Казахский Национальный Университет имени аль-Фараби)
|
Проведены экспериментальные работы по рекультивации почвогрунтов с помощью биологически активных растворов (БАР). Полученные результаты свидетельствуют о перспективности применения разработанного способа рекультивации.
Сегодня нефтегазовый комплекс республики является определяющей отраслью в наращивании экономического потенциала суверенного Казахстана
В то же время эта отрасль - один из основных загрязнителей окружающей среды в нефтегазодобывающих областях. Первая проблема выражается в замазученности почв и разливах вокруг промыслов. Техническая отсталость и небрежная эксплуатация приводили к многочисленным авариям. Существовавшая система учета добычи, отсутствие и недостаточность емкостей для сбора, экологическая безграмотность способствовали тому, что горючее сбрасывали нередко непосредственно на почву. В результате почвенный слой пропитан нефтью, на отдельных промыслах его толщина достигает 10 метров [1, 2].
Другая проблема, которая связана с развитием разведки добычи нефти, а также охраны окружающей среды, является сохранение биологических ресурсов республики. Фактический материал по проблемам очистки поверхностного покрова Прикаспийской зоны свидетельствует о том, что для решения кризисной ситуации необходима разработка новых технологических приемов по восстановлению экологического равновесия.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Работа посвящена одной из актуальных проблем современности-применению биологически активных растворов для рекультивации почвогрунтов Тенгизского промышленного комплекса. Причиной возникновения такой задачи является сдвиг природного равновесия в связи с активизацией добычи углеводородного сырья без учета воздействия на окружающею среду. Эти последствия привели к возникновению и развитию масштабных процессов опустынивания в районах Каспийского моря.
В нашей работе, после анализа экологических последствий воздействия нефтеперерабатывающей промышленности на почвогрунты Прикаспия, предложен способ рекультивации почвогрунтов путем применения биологически активных растворов. Приготовление водных растворов с биологически активными свойствами осуществляли по методике [3, 4] следующим образом:
- заполнение водой стеклянной или керамической емкости,
- добавление питательной среды (сахар) 3-5% от объема воды,
- добавление комплекса бактерий из молочной сыворотки, изготовленной в специальных условиях,
- добавление исследуемого вещества неорганического или органического происхождения,
- наложение воздухопроницаемой мембраны.
Полученная смесь устанавливается в теплое место (t? 30?40?С) на 10 дней. Ежедневно фиксируются визуальные изменения в биологически-активном растворе.
рН среды измеряют в начале и в конце биологического цикла. Затем используют раствор по назначению, т. е. в полученную биологически активную среду добавляют компоненты, под-лежащие переработке. В нашем случае это были замазученные почвогрунты месторождения Иман-Кара. По данным рентгенофазового анализа (РФА) основным компонентом почвогрунта этого региона являются алюмосиликаты с преобладанием a-фазы кварца - 68ё75% в зависимости от места отбора пробы.
Эффективность биологически активных растворов оценивали путем взвешивания компонентов исходной смеси в начале эксперимента и продуктов жизнедеятельности микроорганизмов в конечной фазе эксперимента процентные соотношения количественных параметров для разных видов микроорганизмов приведены в таблице 1.
Таблица 1. Количественные параметры эффективности биологически-активных растворов
Вид раствора
| рНисх/рНкон
| Объем раствора, мл
| Общее количество продуктов жизнедеятельности, %
| Т цикла - 1 месяц
| БАР с поваренной солью
| 6/4
| 500
| 10
| БАР с селитрой
| 6/3
| 500
| 25
| БАР с гидразином
| 6/3
| 500
| 23
| БАР с серной кислотой
| 3/2-3
| 500
| 12
| БАР с тиомочевиной
| 5/6
| 500
| 11
|
Моделирование процессов рекультивации в лабораторных условиях
Процессы рекультивации загрязненных почвогрунтов можно проводить двумя способами в зависимости от степени загрязнения: - рыхлые, не слипающиеся частицы почвогрунта с содержанием нефтяных отходов менее 5% не подвергали экстракции, заливая их биологически активным раствором для рекультивации. При более высокой степени загрязнения экстракцию нефтепродукта осуществляли путем нагревания почвогрунта в воде до температуры кипения. Всплывающие углеводороды отделяли от минерального осадка. Полученный нефтепродукт подвергали перегонке для определения индивидуального состава. В таблице 2 приведены результаты перегонки нескольких образцов амбарной нефти месторождения Иман-Кара. (Работа выполнена в Институте проблем горения лабораторией фильтрационного горения в соответствии с ГОСТ ).
Таблица 2. Фракционный состав нефтепродуктов, извлеченных из почвогрунтов
Наименование показателя
| Номер пробы
| 1
| 2
| 3
| Температура застывания, °С
| 8
| 9
| 10
| Фракционный состав: начало кипения, °С
| 45
| 55
| 52
| 10% перегоняется при Т, °С
| 108
| 119
| 117
| 20% перегоняется при Т, °С
| 150
| 172
| 155
| 30% перегоняется при Т, °С
| 211
| 214
| 223
| 40% перегоняется при Т, °С
| 270
| 281
| 279
| 50% перегоняется при Т, °С
| 310
| 330
| 329
| Плотность при 20°С, кг/м3
| 814
| 824
| 818
|
Технологическую схему процесса рекультивации почвогрунтов, выполненную нами в лабораторных условиях можно представить в виде многостадийного цикла, включающего следующие операции:
- отбор образцов загрязненных нефтепродуктами почвогрунтов;
- определение вида загрязнения;
- экстракция избытка углеводородов (Канадский способ);
- обработка минеральной части грунта биологически-активным раствором;
-анализ продуктов жизнедеятельности микроорганизмов методом ИК-спектроскопии (спектры получены от специалистов кафедры высокомолекулярных соединений химического факультета КазГУ).
Соотношение объемов биологически активного раствора и перерабатываемого почвогрунта 5:1 соответственно.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты проведенного эксперимента свидетельствуют о том, что питательная среда воздействует избирательно на комплекс микроорганизмов, запущенных вместе с молочно-кислой органической средой. Различные условия адаптации приводят к тому, что часть микроорганизмов получает хорошие условия для самопроизводства, а часть не получившая условий для развития, погибает. Так, раствор аммиачной селитры оказался благоприятным для развития грибковых образований, а для соленых растворов - наиболее характерны слизепо-добные структуры. Серусодержащие растворы дают комплексные соединения, в составе которых белки и смолы.
Анализ ИК-спектров продуктов жизнедеятельности микроорганизмов показал наличие валентных колебаний связанной группы ОН в смолистых веществах (см-1) и в третичных спиртах (1158 см-1), наибольшее количество которых вырабатывают микроорганизмы селитрового происхождения. Здесь же следует отметить, что на спектрограммах отсутствуют полосы, характерные для нитратов, а преобладают рефлексы, связанные с наличием нитросоединений (С-N=O - 1529 см-1).
Общим признаком, связывающим продукцию всех видов жизнедеятельности бактерий, является присутствие на спектрограммах полос, характерных для колебаний ароматических соединений. Но степень замещенности и химический состав кальциевых соединений строго индивидуальны для каждой разновидности биораствора. Так бактерии, выращенные в галогенсодержащей среде (поваренная соль), дают полосу 1742 см-1, характерную для колебаний карбонильной группы в галогенангидридах насыщенных кислот.
Бактерии, выращенные в среде гидразина, дают сильные рефлексы, характерные для вторичных спиртов (1049 см-1), дикарбоновых a-аминокислот (1741 см-1). Сернокислотные бактерии вырабатывают эпоксидные соединения с положением эпоксигрупп на краю цепи (917 см-1). Микроорганизмы, культивированные в среде тиомочевины, вырабатывают акрилнитриды (1103 см-1), то есть соединения вида RCH2NН2.
Почти во всех спектрограммах можно обнаружить полосы, характерные для метильной группы, присоединенной к бензольному кольцу.
Таким образом, совокупность экспериментальных фактов свидетельствует о том, что применение БАР является экономически выгодным способом для рекультивации почвогрунтов, загрязненных органическими отходами.
ЛИТЕРАТУРА
Панин. экология. Семипалатинск, -2002. С.479-492. Солнцева загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами: геохимия, экология, рекультивация. Докл. Симпоз. VII делегат. Съезда ВОП. Ташкент. 9-12 сентября. -1985г. - Итоги и перспективы развития биоорганической химии и молекулярной биологии. М.: Наука, -1988. С.203-241. Карасевич селекции микроорганизмов, утилизирующих синтетические органические соединения. М.: Наука, -19с. ***
Биологиялы? активтi a? ioiiaiea? (AAA) e? iaaiiai oiiu? a? ?абаттарын рекультивациялау ??iunu бойынша зерттеулaр???aicieai. Aeui? ai i? oe? aea? рекультивация амалымен жасал? ан жасалымдарды" aieaoa? u бар екендiгiн к? рсеттi
***
The experimental works have been carried out on recultivation of the ground with helping biological-active substances. The received results are evidence of the perspective in use of the worked out method under recultivation.
|
