авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Гидрогеоэкология четвертичных отложений республики хакасия

-- [ Страница 3 ] --

В подземных водах верхнечетвертичного горизонта количество нефтепродуктов варьирует от 0,01 мг/л до 9,6 мг/л, а число нестандартных проб составляют 49%.

Если рассматривать содержания нефтепродуктов в подземных водах средне-верхнечетвертичного горизонта, то они изменяются в пределах 0,01-174 мг/л, а встречаемость некондиционных вод здесь возрастает и достигает 57%.

Максимальные концентрации нефтепродуктов в подземных водах четвертичных отложений имеют критические значения, что является показателем катастрофического воздействия человека на окружающую среду, и служит сигналом для быстрого реагирования с целью обеспечения очистки, защиты и контроля качества вод. Самыми загрязненными подземными водами по данному параметру являются подземные воды средне-верхнечетвертичных отложений.

Глава 5. Микробиологический состав подземных вод и почво-грунтов и использование аборигенной микрофлоры для их биоремедиации

В связи с продолжающимся интенсивным развитием хозяйственной деятельности и, главным образом, с расширением транспортной инфраструктуры республики, неизбежно все более масштабное загрязнение природных сред нефтепродуктами. В тоже время, непосредственным анализом органических веществ в водной среде установить проникновение нефтепродуктов в водоносные горизонты сложно, если даже известно, что подобный факт имел место. Это связано с характером миграции нефтепродуктов в подземных водах, их качественным составом, низкими абсолютными концентрациями и недостаточной чувствительностью методов аналитических определений. Ликвидация же уже существующего загрязнения требует применения технических решений, к сожалению, до сих пор недостаточно разработанных. В этих условиях, как нам представляется, широкие перспективы открываются перед биохимическими технологиями. Микроорганизмы, обитающие в подземных водах, чутко реагируют на загрязнения различного характера, в том числе и нефтяного и, обладая высокой избирательной чувствительностью к загрязнителю, могут быть использованы как для обнаружения, так и, в ряде случаев, для ликвидации загрязнения. С этих позиций на ряде объектов углеводородного загрязнения нами были выполнены опытно-методические работы по изучению микробиоценозов подземных вод. Объектом изучения являлись подземные воды четвертичных и палеозойских отложений, вскрытых скважинами на различной глубине. В процессе исследований выявлялись и количественно учитывались гетеротрофы, сапрофиты, нефть- и углеводородокисляющие (пентан-, гексан-, толуолокисляющие), сульфатредуцирующие, нитрифицирующие, денитрифицирующие бактерии, оценивалась способность микробиоты осуществлять деструкцию нефти и ее дериватов. Обобщенные результаты исследований приведены в табл. 3.

Для бактериальных сообществ четвертичного водоносного горизонта характерно преобладание (в отдельных пробах до 80 % и более) сапрофитов, которые, как известно, являются типичными обитателями природных сред, богатых азотсодержащими органическими веществами. Индекс трофности, характеризующий направленность процессов превращения органических веществ, выше единицы, что свидетельствует о постоянном притоке и накоплении лабильного органического вещества в результате низкой скорости его деструкции. Возможно, это связано с тем, что в составе сапрофитов четвертичного водоносного горизонта присутствует аллохтонная микрофлора, привнесенная с поверхности, подтверждением чего служит низкое содержание гетеротрофов в неглубоких скважинах.

Таблица 3. Химические и микробиологические показатели состава подземных вод в районах углеводородного загрязнения

Показатели Значения показателей
Воды четвертичных отложений Воды палеозойских отложений
Минимальное Максимальное Среднее Минимальное Максимальное Среднее
Глубина отбора проб, м 3 19 7 42 57 51
Минерализация, г/л 0,2 1,4 0,8 4,8 9,2 6,3
рН 7,3 8,5 7,7 7,6 8,9 8,2
Окисляемость, мгО2/л 0,8 9,0 4,2 1,3 24,0 6,5
Нефтепродукты, мг/л 0,03 39,7 14,9 1,2 7,9 3,2
Микрофлора кл/мл гетеротрофы 50 774000 196693 46800 400000 127840
сапрофиты 12550 1105000 204262 1880 115000 35106
нефтеокисляющие 1044 110000 36469 43290 121200 74361
сульфатредуцирующие 10 1000 370 1 1000 277,8
денитрифицирующие 100 1000 400 10 1000 340
нитрифицирующие 10 50 33 20 2000 1504
углеводородокисляющие 5 122100 22428 255 11003 2844,7

Нефтеокисляющие бактерии, которые считаются основными деструкторами нефти и ее дериватов, составляют в среднем около 10 %. Изучение их потенциальной способности к окислению сырой нефти выявило ее относительно невысокую эффективность: в течение двух недель в условиях краткосрочного опыта бактериоценоз использует от 3 до 15 % исходного количества нефти.

Углеводородокисляющие бактерии в бактериальном сообществе изученных вод составляют в среднем лишь около 5 %, однако интенсивность развития пентан-, гексан- и толуолокисляющих бактерий достаточно высока, в среднем около 300 усл. ед. Единично выявлены сульфатвосстанавливающие и денитрифицирующие анаэробные гетеротрофные микроорганизмы. Количество их в положительных пробах невелико, но они высокоактивны. В составе автотрофного компонента в воде четвертичного горизонта повсеместно присутствуют в небольшом количестве нитрифицирующие бактерии.

Корреляционный анализ показал высокую положительную взаимосвязь концентрации нефтепродуктов с количеством нефтеокисляющих бактерий и сапрофитов. Определяющим экологическим условием формирования бактериальных сообществ водоносного горизонта четвертичных отложений является нефть, в деградации которой принимают участие не только специализированные нефтеокисляющие группы бактерий, но и сапрофитная микрофлора. В аэробных условиях этого водоносного горизонта происходит окисление в основном легких фракций нефти, о чем говорит присутствие значительного количества активных форм пентан-, гексан- и толуолокисляющих бактерий.

В бактериальных сообществах водоносного горизонта палеозойских отложений сапрофитов во много раз меньше, и преобладают гетеротрофы – микроорганизмы, адаптированные к более низкому содержанию органических веществ. Индекс трофности меньше единицы, что характерно для активно идущих процессов деструкции азотсодержащего органического вещества. Нефтеокисляющие бактерии составляют от 45 до 55 % общего состава микрофлоры, что в полтора раза больше, чем в водоносном горизонте четвертичных отложений, при их одинаковой способности к окислению сырой нефти. Характерно наличие средней отрицательной корреляционной связи между концентрацией нефтепродуктов и количеством нефтеокисляющих микробов, и высокой положительной связи между концентрацией нефтепродуктов и способностью к окислению сырой нефти. Это свидетельствует о том, что в водах присутствует значительное количество микроорганизмов, не разрушающих нефть, но развивающихся в сообществах с нефтеразрушающими организмами за счет низкомолекулярных продуктов деградации нефти или других минорных органических соединений. Высокая корреляционная связь между минерализацией воды и количеством высокоактивных форм нефтеокисляющих бактерий позволяет считать их аборигенной микрофлорой минерализованных вод, реализующих естественный механизм самоочищения геологической среды от нефти. Сопутствующая микрофлора является привнесенной, неадаптированной к конкретным условиям местообитания.

Углеводородокисляющие бактерии представлены, в основном, пентан- и гексанокисляющими бактериями, хотя толуолокисляющие бактерии выявлены в 80 % изученных проб. Практически повсеместны активные формы сульфатвосстанавливающих бактерий, хотя и в небольшом количестве. Содержание денитрифицирующих бактерий также невысокое. Обращает на себя внимание присутствие большого количества аэробных автотрофных нитрифицирующих бактерий, что может быть обусловлено наличием большого количества аммония и углекислоты. Нитрифицирующие бактерии присутствуют повсеместно, почти в 30 раз превышая их количество в водоносном горизонте четвертичных отложений. Анаэробная микрофлора в подземных водах палеозойских отложений присутствует в незначительном количестве. Очевидно, что основным лимитирующим фактором, ограничивающим развитие микрофлоры в водах горизонта палеозойских отложений, является относительно высокая минерализация этих вод. Поэтому в деградации нефти участвуют микроорганизмы, приспособившиеся не только к высокой концентрации нефти, но и к повышенной минерализации.

В пробах воды, отобранных из скважин на территории Абаканской нефтебазы, определялось общее количество микроорганизмов, а также физиологические группы бактерий, осуществляющих деструкцию легкорастворимых азотсодержащих органических веществ (сапрофиты), нефти и углеводородов различных классов. Результаты определений показали наличие всех исследуемых групп бактерий. Их дифференциация по площади подтверждает повсеместное комплексное загрязнение территории и, одновременно, свидетельствует о достаточно интенсивно идущих процессах деструкции органических веществ. Количество сапрофитов, обнаруженных во всех пробах, имеет приблизительно пятикратный разброс и колеблются от 8 до 42 тыс. клеток на 1 мл. Гораздо больший разброс, от 100 до 2290 кл/мл, имеют нефтеокисляющие бактерии, т.к. мы имеем дело как с относительно чистыми, так и с загрязненными нефтью водами. Обращает на себя внимание, что, несмотря на сравнительно небольшое количество, их жизнеспособность очень велика. Об этом свидетельствует интенсивный рост бактериальной биомассы при посевах на твердых питательных средах. Преобладающее распространение имеет активная микрофлора, окисляющая углеводороды различных классов, что естественно для водоносного горизонта, в котором присутствуют углеводороды различной сложности. Микроорганизмы обладают высокой потенциальной способностью к окислению широкого спектра углеводородов: от короткоцепочечных метанового ряда до ароматических. Общая биогенная активность девяти различных бактериальных групп нефтеокисляющих бактерий невелика (табл. 4).

Таблица 4. Микрофлора подземных вод и почв района Абаканской нефтебазы

Объект исследований Сапрофиты, кл/мл Нефтеокисляющие бактерии, кл/мл Углеводородокисляющие бактерии
Количество исследованных групп Общая биогенная активность, усл. единицы
Вода-скв.905 13700 390 9 4260
Вода-скв.857 8000 100 9 3140
Вода-скв.881 42000 2290 9 2460
Почва 240000 340000 9 4500

Почвы на территории нефтебазы в месте отбора содержат сравнительно небольшое количество как сапрофитных, так и нефтеокисляющих бактерий, что связано с недостатком необходимых компонентов биопитания. Известно, что сапрофиты – типичные показатели бытового загрязнения – при недостатке легко доступной азотсодержащей органики могут переходить на питание нефтепродуктами, усиливая способность природных субстратов к микробиологическому самоочищению. Кроме того, развиваясь в подпочвенных горизонтах, в местах углеводородных эманаций, микроорганизмы создают «бактериальный фильтр», меняя конфигурацию площадного распространения углеводородов.

Микрофлора почв очень активна. Это подтверждается краткосрочным экспериментом, поставленным нами с целью выявления способности почвы к самоочищению от нефти и ее дериватов. В процессе эксперимента исследуемую почву в количестве 15 г заливали 100 мл минерального стерильного питательного раствора, содержащего азот, фосфор, калий, магний, и добавляли 20 г нефти. Экспериментальный раствор инкубировали при 17 оС с минимальной аэрацией. В течение 6 дней микрофлорой почвы в элективных условиях среды было разрушено 12 г нефти. Результаты эксперимента и анализа распространения микроорганизмов говорят о том, что микрофлора почвы обладает высокой потенциальной активностью к окислению нефти и широкого спектра углеводородов: гексана, гептана, октана, нонана, декана, фенола, нафталина, бензола и толуола. Значительная эффективность окисления нефти и высокая интенсивность развития бактерий объясняются адаптацией микрофлоры к постоянным многолетним утечкам углеводородов.

Изучение микробной составляющей почво-грунтов проводилось нами и на территории Абаканской автозаправочной станции показало, что по количественным показателям гетеротрофы варьируют от 1764000 кл/мл до 2960000 кл/мл (табл. 5). Распространение нефтеокисляющих микроорганизмов имеет больший размах, и содержание их колеблется от 140000 кл/мл до 5320000 кл/мл. Такой разброс количественного содержания нефтеокисляющей микрофлоры говорит о разной степени загрязненности данной территории нефтепрдуктами. Наличие же углеводородокисляющей микробиоты изменяется от 740 до 1500 у.е. с разной степенью интенсивности развития. Большая степень интенсивности развития выявлена у микрофлоры, окисляющей октан. Также отмечено, что максимальные содержания гетеротрофной микробиоты соответствует максимальным значениям нефтеокисляющей и углеводородокисляющей.

Таблица 5. Микробиота почво-грунтов на территории Абаканской АЗС № 23

Значение Гетеротрофы, кл/мл Нефтеокисляющие, кл/мл Углеводородокисляющие
Пентанокисляющие Гексаноки- сляющие Октаноки- сляющие Бензолокисляющие Толуолокисляющие Общ. биог.
Максимальное 2960000 5320000 240 380 450 340 350 1500
Минимальное 1764000 140000 180 60 350 200 240 740
Среднее 2403333 2280667 207 210 410 270 283,3 1198
Количество определений 6 6 3 4 4 3 3 4


Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.