Микробиологический способ очистки поверхностных вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

Микробиологический способ очистки поверхностных вод

Богданова О.Г., Савина В.С.

Поверхностные воды в настоящее время все чаще подвержены загрязнению нефтью и нефтепродуктами. Это связано, в первую очередь, с разливами нефти при нефтедобыче, неправильной транспортировке и ее хранении. Нефть и нефтепродукты, попав на поверхность воды, образуют пленку, при этом способны разливаться по поверхности воды монослоем. Образовавшаяся пленка приводит к изменению газового, химического режима водных экосистем, уменьшает интенсивность светового потока в водную среду и изменяет спектральный состав проникающего света, ухудшая жизненные условия водных обитателей.

Существуют механические, физико-химические, химические и биологические способы очистки вод от нефтепродуктов, но наиболее перспективным методом очистки считается микробиологический.

Природные поверхностные водные источники имеют определенный химизм и степень засоления сложившийся в результате геологических процессов. Основная часть таких источников представлена озерами, которые в основном расположены в лесостепной и степной зонах России. В случае загрязнения засоленных озер нефтью и нефтепродуктами, их очистка с помощью нефтеразлагающих микроорганизмов должна сопровождаться с обязательным подбором солеустойчивых штаммов с учетом химизма засоления. очистка вода микроорганизм нефтепродукт

Цель исследования: изучить влияние концентрации солей, химизма засоления и рН среды на жизнедеятельность микроорганизмов-деструкторов нефти и нефтепродуктов.

Для достижения поставленной цели нами решались следующие задачи:

1. Определить жизнеспособность микроорганизмов-деструкторов нефти и нефтепродуктов в зависимости от степени и химизма засоления.

2. Установить оптимальную концентрацию микроорганизмов, способствующую быстрому и успешному разложению нефтяной пленки.

3. Выявить устойчивость микроорганизмов к различным видам солей и их концентрациям.

Опыты проводились в лаборатории микробиологии института НИИСХ Северного Зауралья в период с октября по апрель 2005-2006 гг.

Нефтеразлагающие микроорганизмы препарата "Нефтедеструктор" были взяты в лаборатории ЗАО НПС "Элита-комплекс" г.Екатеринбурга.

Характеристика микробиологического препарата "Нефтедеструктор":

- концентрация живых клеток бактерий (10⁹), готовых к применению без предварительного оживления или активации;

- препарат обладает высокой скоростью разложения углеводородов нефти, универсален для всех видов нефтей и нефтепродуктов;

- активно работает в диапазоне температур от +5 до -40 ⁰С;

- не токсичен для человека и теплокровных животных;

- не образует токсичных соединений в воздушной среде, почве и воде; активен только в кислородной среде.

На первом этапе исследований осуществлялось определение жизнеспособности микроорганизмов. Микробиологический посев проводился в чашках Петри на среде мясо-пептонного агара. Культивирование велось в течение 3-х суток при температуре 28⁰С, по истечении времени проводилось определение концентрации колоний (табл. 1).

Таблица 1 Результаты культивирования микроорганизмов, опыт 1.

Колонии микроорганизмов характеризуются в опыте следующими культуральными признаками: круглые, непрозрачные, со слабым блеском, светло-бежевые, плоские, с неровными краями (рис.1-2). По мере разрастания внутри колонии образуется 4 неравных сегмента.

Второй этап исследований был направлен на определение оптимальной концентрации микроорганизмов, способствующих быстрому и успешному разложению нефтяной пленки. В качестве нефтепродуктов бралось отработанное моторное масло.

Опыт 2 был представлен следующими вариантами:

1) в чашки Петри добавили 50 мл дистиллированной воды + 0,5 мл нефтепродуктов + 1 мл бактериального препарата;

2) в чашки Петри добавили 50 мл водопроводной воды + 0,5 мл нефтепродуктов + 1 мл бактериального препарата;

3) в чашки добавили 50 мл водопроводной воды + 0,5 мл нефтепродуктов + 3 мл бактериального препарата.

Исходная концентрация препарата была взята из расчета распределения 1 т нефти на 10 км². Биопрепарат вносился в чашки Петри в следующем разведении (табл. 2).

Таблица 2 Разведение биопрепарата.

По истечении 5 суток наблюдали изменения нефтяного пятна: оно становится матовым светло-коричневого цвета (изначально имело темно-коричневый цвет с блеском); на 10-е сутки появляются "дыры", а далее пятно постепенно разрушается, оставляя лишь хлопья, которые вероятно подлежат механической уборке с поверхности воды.

Скорость разложения нефтяного пятна в вариантах опыта с дистиллированной водой значительно меньше, чем с водопроводной, вероятно, что для нормальной жизнедеятельности микроорганизмам не хватает химических элементов, содержащихся в неочищенной воде, а также положительного синергизма с другими видами микроорганизмов. В варианте 3 отмечалось увеличение скорости разложения нефтепродуктов, по сравнению с вариантом 2 на протяжении 20-60 суток.

Наилучший процесс разложения нефтяного пятна микроорганизмами можно отметить на всех вариантах с разведением 1:100 и 1:1000.

Третий этап наших исследований заключался в проведении опыта в солевых средах. В качестве сред были взяты соли, ионы которых встречаются в природных водах. При продвижении с севера на юг происходит увеличение концентрации ионов Ca²⁺ > Mg²⁺ > Na⁺ , HCO₃^- > Cl^- в водной среде.

В чашки Петри добавили 50 мл водопроводной воды + 0,5 мл нефтепродуктов + 1 мл бактериального препарата + соль соответствующего химизма и степени концентраций. Схемы опытов представлены следующими вариантами:

Схема опыта 1 (MgSO₄)

1. 0,01%, осмотическое давление - 2,62; рН=6,95

2. 0,1%, осмотическое давление - 2,78; рН=6,88

3. 0,3%, осмотическое давление - 3,14; рН=6,83

4. 0,5%, осмотическое давление - 3,50; рН=6,78

5. 0,8%, осмотическое давление - 4,04; рН=6,52

6. 1,0%, осмотическое давление - 4,40; рН=6,40

7. 2,0%, осмотическое давление - 6,20; рН=6,35

8. 3,0%, осмотическое давление - 8,00; рН=6,12

Схема опыта 2 (Na₂SO₄)

1. 0,05%, осмотическое давление - 2,86; рН=6,91

2. 0,1%, осмотическое давление - 3,01; рН=6,87

3. 0,3%, осмотическое давление - 3,65; рН=6,81

4. 0,5%, осмотическое давление - 4,30; рН=6,76

5. 0,8%, осмотическое давление - 5,20; рН=6,70

6. 1,0%, осмотическое давление - 5,80; рН=6,70

7. 1,5%, осмотическое давление - 7,35; рН=6,65

8. 2,0%, осмотическое давление - 8,90; рН=6,60

Схема опыта 3 (NaCl)

1. 0,01%, осмотическое давление - 2,70; рН=6,85

2. 0,1%, осмотическое давление - 3,00; рН=6,78

3. 0,3%, осмотическое давление - 4,10; рН=6,72

4. 0,5%, осмотическое давление - 5,20; рН=6,65

5. 0,8%, осмотическое давление - 7,00; рН=6,62

6. 1,0%, осмотическое давление -8,10; рН=6,58

7. 2,0%, осмотическое давление - 13,90; рН=6,45

Опытами установлено, что скорость разложения микроорганизмами нефтяного пятна в вариантах с солью идет значительно медленнее, чем разложение в водопроводной воде без соли. Разложение нефтепродуктов наиболее интенсивно прослеживается на 10-е сутки в опыте с солью NaHCO₃ (рис.6). Из смешанных солей лучшее разложение наблюдается в вариантах с сульфатно-содовым засолением при концентрации соли 0,4%.

Через месяц кривые отклика на действие солей изменились (рис.7). Наибольшая активность разложения нефтепродуктов наблюдается с солью MgSO₄, где к этому времени уже почти полностью разложилось нефтяное пятно. В порядке убывания разложение нефтяного пятна микроорганизмами наблюдается в следующей последовательности Na₂SO₄> NaCl> NaHCO₃ > Na₂CO₃. При смешанном засолении отмечена наилучшая активность в разложении нефтяного пятнам при сульфатно-хлоридном типе с концентрацией 0,8%, далее в порядке убывания следует хлоридно-сульфатное засоление с гипсом и сульфатно-содовое.

В дальнейшем планируется провести тестирование биопрепарата на интенсивность разложения нефтяного пятна в зависимости от содержания тяжелых металлов в воде, что позволит применение его не только в водах с разной соленостью, но и содержанием тяжелых металлов.

Таким образом, жизнедеятельность микроорганизмов-деструкторов нефти в значительной степени зависела от химизма и степени засоления питательной среды. При моно-засолении разложение нефтяной пленки в порядке убывания располагалось следующим образом MgSO₄> Na₂SO₄> NaCl> NaHCO₃ > Na₂CO₃. При смешанном засолении эта последовательность сохранялась следующим образом сульфатно-хлоридное > хлоридно-сульфатное засоление с гипсом > сульфатно-содовое.

Размещено на Allbest.ru