РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЗАМАЗУЧЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ НА ТЕРРИТОРИИ ТИМАНО-ПЕЧЕРСКОЙ НЕФТЕНОСНОЙ ПРОВИНЦИИ.
НИИ биологии и биофизики при Томском государственном университете. Россия,
634050 Томск, проспект Ленина, 36, НИИ ББ. Т83822-410-128, , e-mail:
*****@***tsu. ru
Работы были начаты весной 2000г. В первый заезд были отобраны пробы грунта с загрязненных территорий. Микроскопирование образцов и посев на плотные питательные среды выявили высокое содержание аборигенной микрофлоры в грунте. Это позволило провести работы по селекции с целью выделения нефтеусваивающих представителей микрофлоры. Селекция велась в протоке на установке, работающей в режиме хемостата. Скорость протока ступенчато повышали с D = 0,01ч-1 до D = 0,1ч-1. Культивирование проводилось при температуре, приближенной к средне летней, типичной для данного региона. В роли единственного источника углерода и энергии использовалась нефть. Для обеспечения физиологического баланса добавлялись источники азота, фосфора, калия.
В предварительных опытах была установлена азотфиксирующая активность микрофлоры. Однако эффективность этого процесса оказалась недостаточной для поддержания скорости протока выше, чем D = 0,02ч-1 . Вместе с тем было выявлено, что абсолютным лимитирующим фактором является источник фосфора. В средах, где источник фосфора отсутствовал, прироста биомассы не отмечалось. В свою очередь явная зависимость по источнику калия отмечалась при его концентрациях меньше 10-3 М. Утилизация нефти существенно зависела от концентрации кислорода в среде. Индукция дыхательной активности наблюдалась при содержании кислорода в среде более 10-4 М. Изучалась потребность в минеральных добавках, необходимых деструкции нефти. Исследовались источники азота: амидный, аммонийный, нитратный и смешанный. Установлено, что в пересчете на молекулярный азот потребляется на деструкцию 1кг нефти: карбомида 8-16 г или нитрата натрия 10-20г, или сульфата аммония 10-20г. В свою очередь аммиачной селитры, представителя смешанной формы азота, потребляется 6-8г. Тем самым аммиачная селитра оказалась оптимальной формой связанного азота. Источники фосфора и калия по действующему элементу более однообразны. Потребность в калии в пересчете на K2O и фосфора в пересчете на P2O5 составляет 1-2г. Вместе с тем при ликвидации сырой нефти добавка калия необязательна, так как пластовые воды содержат этот элемент в достаточном количестве. Оптимизация рН необязательна, так как аборигенная микрофлора адаптирована к среде обитания. Более того, в нейтральных и слабощелочных средах ускоряется биологическое и химическое разложение аммонийного азота с образованием газообразного аммиака, уходящего в атмосферу. Тем самым происходит непроизводительная потеря источника азота. В свою очередь, при рН6 – рН4 интенсивность разложения снижается.
Выделенная в хемостате наиболее активная группа нефтеусваивающих микроорганизмов после проверки на патогенность доводится до рабочего объема на месте проведения работ. Для этой цели формируется микробиологическая плантация. При специальной обработке за 10-15 суток из небольшого количества инокулята: 50-100г можно вырастить 1-2 тонны микроорганизмов.
Внесение выделенной культуры на рекультивируемую площадь необходимо по двум причинам:
1. На разливах, которые находились при положительных температурах в течение 1-2 месяцев собственная микрофлора, усваивающая нефть, еще не сформировалась. По этой причине необходим стартовый стимул в виде внесенной культуры.
2. На разливах, возраст которых составляет несколько лет, формируется обширная по видовому составу сообщество микроорганизмов.
Данное сообщество представлено как нефтеокисляющими микроорганизмами, трансформирующими нефть в продукты неполного окисления: карбоновые кислоты, спирты, альдегиды, так и сопутствующими группами, потребляющими данные вещества, а также паразитирующими видами. По этой причине внесение одних минеральных удобрений стимулирует размножение всех групп, в том числе и паразитирующих форм, потребляющих нефтеокисляющих представителей микрофлоры. Численность последних резко снижается, что приводит к замедлению деструкции нефти. По этой причине на старых разливах необходимо создавать численное преимущество нефтеокисляющих форм за счет внесения их на территорию.
Необходимым элементом обработки так же является вспашка загрязненного участка. Вспашку необходимо проводить после внесения всех компонентов. Тем самым достигается перемешивание внесенных веществ с грунтом и обеспечивается аэрация за счет снижения гравиметрической плотности. Используя эти принципы, можно в Приполярных регионах за летний период снизить содержание нефти до нормативного уровня.
На очищаемых территориях так же необходимо восстанавливать растительный покров. Было установлено, что фитотоксичность нефти зависит от возраста разлива. Так при посеве на свежий разлив, возраст которого 1-10 суток при содержании нефти свыше 12% по весу от сухого веса торфа, отмечается полная гибель семян. При меньшем содержании нефти семена прорастают. Были выделены две основные группы растений толерантных к нефти. В первую группу входят: пырей сизый, донник белый, костер прямой, полевица белая. Их всходы появились через 5-7 суток после посева при температуре 10-15°С. Вторая группа: многоколосник ситниковый, щавель кормовой, гречиха многолетняя, житняк гребенчатый, пырей даурский, галега. Их всходы появились через 8-12 суток.
На разливах, находившихся при температуре 10-15°С в течение 75 суток, установлено образование проростков при содержании нефти до 25%. Проросли семена следующих видов: многоколосник ситниковый, щавель кормовой, пырей сизый, костер прямой, овес. Было установлено, что летом на разливе из нефти за 70-80 суток испарились углеводороды с содержанием углерода до С16 и температурой кипения ниже 350°С. В дополнительных опытах было установлено, что именно низко и средне кипящая фракция обладает максимальной фитотоксичностью.
На опытной территории так же были проведены опыты по восстановлению древесных форм. Проводилась посадка черенков представителей рода Betula и Calex. Установлено, что через 15-20 суток после посадки черенки ивы дали свежие побеги и сформировали корневую систему. Тем самым была показана возможность восстановления древостоя на рекультивируемых территориях. В дополнительных опытах проводили восстановление растительности в водоемах. После рекультивации водоема вносили как представителей однолетних водорослей, так и высших цветковых форм. Была установлена удовлетворительная приживаемость изученных видов. С целью улучшения среды обитания растений в грунт и воду вносили также микроэлементы в различной дозировке. Однако дополнительная добавка ионов Zn, Fe, Co, Mn, Mo не дала значимого прироста биомассы. Очевидно неочищенная нефть уже содержит микроэлементы.
Работа поддержана грантом Минобразования
E –00-12.0-239
