Разработка и экспериментальное исследование эффективности применения смеси «Биоактиватор» для очистки почв от нефтепродуктов

Россия – самая передовая страна по добычи и сбыту нефти и нефтепродуктов. В результате деятельности российской нефтяной промышленности на землю ежегодно попадает свыше 30 миллионов баррелей нефти - это в семь раз больше, чем вылилось во время бедствия на Deepwater Horizon в 2010 году [2, 3, 5, 8].

Для Самарской области характерны те же проблемы, что и для любого региона России с развитой нефтехимической промышленностью. Ежегодно в регионе происходит более 60 крупных аварий и около 20 тысяч значительных разливов нефти. Аварии причиняют огромный ущерб окружающей среде и всему живому. С каждым годом увеличивается количество порывов трубопроводов, образуются значительные скопления нефтяных отходов в результате деятельности предприятий нефтедобычи и переработки нефти. Всё это приводит к нарастающему негативному воздействию нефтяных загрязнений на окружающую среду [2, 3, 9].

Нефть - это многокомпонентная смесь, состоящая из различных углеводородов с различной степенью токсичности. Нефть оказывает отрицательное воздействие на человека и окружающую среду: поражает центральную нервную си-

стему, сердечно-сосудистую систему, снижает содержание гемоглобина в организме человека. Кроме того, нефть приводит к гибели биоценозов почв и водоёмов [2, 3, 8, 9, 13, 14].

Очистка загрязненных участков от нефтяных разливов представляет собой сложную задачу и требует высоких затрат. Стоимость рекультивации сильнозагрязнённых участков достигает 150 000 долл. за гектар. Существующие технологии очистки почв от нефтепродуктов не всегда достаточно эффективны и не приводят к желаемому результату – полному восстановлению почв [19]. Поэтому необходим поиск новых подходов и эффективных мер по очистке и восстановлению окружающей среды от нефтяных загрязнений.

Анализ проблемы позволил выделить среди наиболее эффективных комплексный подход к решению проблемы, а из методов восстановления почв – биологические. В связи с этим авторами была разработана смесь «Биоактиватор» для стимуляции нефтеокисляющих и восстанавливающих функций аборигенной микрофлоры почвы и эффективного её очищения от нефтепродуктов. Авторами проекта разработана и экспериментально апробирована технология комплексного биологического воздействия на нефтяные загрязнения на основе применения многокомпонентной композиции «Биоактиватор», состоящей из биопрепарата + сорбента + минеральных добавок + смеси семян бобовых. Смесь «Боиактиватор» направлена в первую очередь на активацию аборигенных нефтеокисляющих бактерий почвы.

Главная идея разработки и применения комплекса «Биоактиватор» – создать почвенному микросообществу необходимые условия для восстановления и активного самоочищения почвы. Мно-

Локализация загрязненного участка для предотвращения распространения нефтяного пятна

Сбор нефти с поверхности земли

Рыхление почвенного горизонта для ускорения физико-химических и б и охи м и ч ес к их п р о цессо в

Внесение биокомплекса «Биоактиватор»

Посев тест-объект а кресс-салата с целью оценки остаточной фитотоксичности восстанавливаемых земель.

Посев многолетних трав бобовых для окончательного восстановления и очищения почвы

Рис. 1. Технологические особенности применения комплекса «Биоактиватор»

гокомпонентная смесь вносится в место загрязнения нефтью и нефтепродуктами и способствует стимуляции процесса биодеструкции нефти и быстрому и эффективному очищению почв от токсичных загрязняющих веществ (рис. 1).

Для изучения эффективности очистки почвы от нефтепродуктов на основе применения комплекса «Биоактиватор» были проведены экспериментальные исследования. В качестве сравнительных опытных моделей были исследованы различные компоненты и составы смесей для очистки почв от нефти и нефтепродуктов в сравнении с эффективностью разработанного нами комплекса «Биоактиватор».

Для опытов были взяты 6 образцов серой лесной почвы, 5 из которых были загрязнены продуктами переработки нефти (бензин Аи-92) в одинаковом объёме (50 мл). Далее в каждую пробу добавляли отдельные компоненты смеси или их неполное сочетание. Исследовалась сравнительная эффективность очистки почвы при внесении в почвенные пробы доломитовой муки, вермикулита, торфа, сосновых опилок, биопрепарата «Восток ЭМ-1»».

Периодически производился полив равными количествами отстоянной водопроводной воды. В течение опыта велись наблюдения за изменением фитотоксичности почвы по следующим показателям тест – объекта кресс-салата: время появления всходов и их число на каждые сутки; общая всхожесть (к концу опыта); измерение длины надземной части (высота растений); измерение длины корневой части проростков тест-объекта кресс-салата.

В течение опыта велись наблюдения за изменением фитотоксичности почвы по следующим показателям тест-объекта кресс-салата:

• -    время появления всходов и их число на каждые сутки;

• -    общая всхожесть (к концу опыта);

• -    измерение длины надземной части (высота растений);

• -    измерение длины корневой части проростков тест-объекта кресс-салата.

Результаты наблюдений представлены в табл. 1.

Через четырнадцать суток растения были извлечены из почвы и проведены измерения надземной и подземной частей. В конце опыта были произведены измерения длины надземной части (высота растений), длины корней, общей длины. Было показано, что в пробе с применением комплекса «Биоактиватор» деструкция нефтепродуктов прошла наиболее эффективно. В данной пробе отмечалась наименьшая токсичность почвы. Длина проростков кресс-салата и всхожесть семян были самые высокие и практически приближались по значениям к показателям длины проростков и их всхожести в фоновой пробе, не загрязненной нефтепродуктами (в соответствии с рис. 2 и 3).

Во втором опыте экспериментально изучалась эффективность комплекса «Биоактиватор» по сравнению с контролем без внесения комплекса. Исследовались изменения токсичности почвы в двух вариантах: без внесения комплекса «Биоактиватор» (проба 1) и с внесением комплекса «Биоактиватор» (проба 2). Результаты наблюдений представлены на диаграмме (рис. 4).

Экспериментальные исследования с использо-

Таблица 1. Результаты наблюдений всхожести семян кресс – салата в различных пробах

Образец №	Время					Процент всхож ести %
	13.04.13 Закладка опыта	16.04.13	19.04.13	22.04.13	26.04.13
1 проба	0	14	16	16	16	100
2 проба	0	7	11	12	13	81
3 проба	0	12	15	16	16	100
4 проба	0	14	14	16	16	100
5 проба	0	13	15	16	16	100
6 проба	0	10	13	15	15	94

Рис. 2. Длина надземной и корневой части проростков кресс-салата в пробах № 1- 6

Рис. 3. Общая длина проростков кресс-салата в пробах № 1- 6

Рис. 4. Результаты биотестирвоания почвы на токсичность по длине надземной и корневой части проростков кресс-салата: № 1- без применения комплекса; № 2 - с применением комплекса

ванием тест-объекта кресс-салата позволили выявить изменения токсичности почвы в пробе с внесением комплекса «Биоактиватор» (проба 2.2.). Сравнительные исследования показали, что в результате применения разработанного биокомплекса «Биоактиватор» деструкция нефтепродуктов проходила более эффективно. Исследуемый комплекс «Биоактиватор» оказался наиболее эффективным в уменьшении токсичности почвы и очистки её от нефтепродуктов. В пробах с внесённым комплексом «Биоактиватор» (проба 1 в опыте 1 и проба 2.2. в опыте 2) отмечалась наименьшая токсичность почвы по сравнению с другими пробами. В этих пробах с внесением биокомплекса отмечались также самые высокие показатели длины проростков кресс-салата и всхожести семян.

По результатам измерений установлено, что лучший результат наблюдался в пробе с комплексом «Биоактиватор», а также в пробах с добавлением опилок и биопрепарата и с биокомплексом. Всхожесть семян тест-растения в них составила соответственно 100%, 100%, 100%, и 94%. В пробе № 2.1 без применения комплекса всхожесть семян составила 88 %, ростки угнетенные и их длина самая наименьшая.

Таким образом , разработанная и экспериментально апробированная нами комплексная смесь для рекультивации нефтезагрязненных земель «Биоактиватор» оказалась самой эффективной из применяемых компонентов для очистки почвы в других пробах. Это позволяет рекомендовать её внесение на стадии биологической рекультивации почвы при ликвидации аварийных разливов нефти. Применение комплекса «Биоактиватор» позволит снизить токсичность почвы, ускорить процесс биодеградации нефтезагрязнений, активизировать процессы самоочищения почвы. Смесь состоит из недорогих и легкодоступных природных материалов, экологична и экономична.