Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Использование биосорбента “С – верад” для биодеградации нефтезагрязнений при ремедиации нарушенных земель

Естественная почвенная микрофлора способна разрушать нефтяные загрязнения почвы, однако эти процессы длительны и в условиях повышенных нагрузок на локальном уровне не справляются с интенсивным загрязнением природной среды углеводородами нефтяного происхождения. Ранее проведенными исследованиями скорости самоочищения почв от нефти в различных природных зонах страны установлено, что содержание нефти в почвах за 12 - 18 месяцев снижается, в среднем, на 65 %.

Развитие фундаментальных исследований в области биотехнологии выявило перспективность использования иммоби-лизованных на носителе микроорганизмов и ферментов, способных приводить к существенным изменениям параметров ферментативных реакций. Для решения экологических проблем предпочтительнее использовать недорогостоящие неорганические носители. Адсорбционно-активный биосорбент “С-верад” – один из нового класса карбоминеральных сорбентов, получаемых на основе природного слоистого алюмосиликата - вермикулита при высокой температуре в контролируемой газо-воздушной среде. Свойства поверхности вермикулита создают исключительные условия для развития популяций биоокислителей и ускорения ассимиляции адсорбированных продуктов, интенсификации биохимических процессов. Благодаря применению “С-верада” нивелируются перепады температур в процессе переработки органических загрязнений в силу исключительно высоких теплоизоляционных свойств минерала. Кроме того, “С-верад” удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к носителям микроорганизмов: высокая пористость, устойчивость к биохимическому разложению, способность обрастать микро-организмами и удерживать их, наличие полифункциональных групп на активной поверхности.

Для создания биоплёнки на поверхности сорбента использовался активный ил очистных сооружений “Апатитыводоканал” г. Апатиты как источник микрофлоры с широким набором ферментных систем, обеспечивающих трансформацию органических соединений, и органические удобрения нового поколения “Микрофлор”.

Для изучения органоминеральных взаимодействий в системе бионоситель – нефтепродукты, в качестве загрязняющих веществ рассматривалась искусственная смесь, принятая как стандартная при аналитическом определении нефтепродуктов (изооктан, гексадекан, бензол в соотношении 1.5:1.5:1), что диктовалось возможностью проследить трансформацию химического состава смеси при биологическом воздействии, и смесь мазута с дизельным топливом в соотношении 1:5 (дизельное топливо гост 10489-63, мазут марки М40 ГОСТ 14298-79), как наиболее распространённые загрязнители почвы. Для ИК-спектрометрических исследований был взят сорбент, изготовленный на базе матрицы крупностью 3 – 5 микрон. Изменение химического состава нефти изучалось в динамике в течение трёх месяцев. С этой целью проводили последовательный отбор и анализ проб.

Ик-спектроскопическими исследованиями установлено, что в первую очередь происходит избирательное окисление гетеро-замещённых ненасыщенных соединений, затем нормальных алканов, что подтверждается изменением интенсивностей в области 1670-1640 см-1, характеризующих алифатические связи С=С и в области 3100 см-1, отвечающих за ненасыщенные связи =С-Н. Поглощение в области 1680-1615 см-1 отвечает за циклические составляющие нефтепродуктов, относящихся к широкой группе соединений. При сравнении спектров заметно увеличение их относительного содержания в процессах окисления. Особенно заметно изменение соотношений интенсивностей полос в области 2700-3300 см-1, соответствующих колебаниям связи С-Н различной насыщенности. (2958, 2924, 2884 см-1).

Количественная оценка биодеградации нефтепродуктов с применением сорбента “С-верад” с иммобилизованной на его поверхности микрофлорой экспериментально подтвердила эффектив-ность предложенной биотехнологии. Наблюдения проводились в течение двух месяцев с использованием биосорбента крупностью 4-8мм. В качестве загрязняющего вещества использовалась смесь мазута с дизельным топливом в соотношении 1:4, которая перемешивалась с биосорбентом в соотношении 2.5:1. Выбор высоких одноразовых доз обусловлен необходимостью исследования буферных свойств почвы и способностью её к самоочищению при аварийных ситуациях. Наблюдения проводили в течение 2-х месяцев в естественных условиях. Анализировали две фракции нефтепродуктов, выделенные экстракцией в изопропиловом спирте и гексане, составляющие наибольшие по количеству структурные группы. Установлено, что в первой фракции основными классами соединений являются лёгкие углеводороды, нафтеновые кислоты и полярная часть смол, растворимых в изопропиловом спирте. Оставшаяся часть представлена ароматическими, сильно конденсированными структурными группами.

1 2 3