Биоремедиация почв, загрязненных дизельным топливом и керосином
Разработка биотехнологии очистки почвы от нефтепродуктов (дизельного топлива и керосина). Влияние применения отходов деревоперерабатывающего комбината (опилок) и сланцевого шунгита на процесс ее очистки. Исследование загрязненных почв на обсемененность.
Рубрика | Экология и охрана природы |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 01.03.2019 |
Размер файла | 676,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Биоремедиация почв, загрязненных дизельным топливом и керосином
Кайыргаликызы Ж., Шаймерденова У.Т., Мусина У.Ш., Джамалова Г.А. Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева,
Аннотация
Почва, как узловой природный ресурс, определяет экологическое равновесие планеты. Плодородие почвы формируется за счет жизнедеятельности различных консорциумов микроорганизмов, тогда как снижение плодородия почв и ее загрязнение - хозяйственной деятельностью человека. Нефтеперерабатывающая отрасль выпускает более 500 различных нефтепродуктов (жидкое топливо, различные смазки, парафины, битумы и прочие нефтепродукты), каждый из которых вносит определенный вклад в процесс загрязнения различных объектов окружающей среды. В статье изучены физико-химические и микробиологические процессы, происходящие в модельно загрязненных дизельным топливом, керосином почвах. Практическая ценность работы заключается в разработке биотехнологии очистки почвы от нефтепродуктов (на примере дизельного топлива и керосина), в полученных показателях степени очистки почвы от нефтепродуктов. Разработана модель биотехнологии очистки почвы от загрязнения нефтепродуктами (на примере дизельного топлива и керосина). Предлагаемый способ позволяет снизить содержание нефтепродуктов до 99,99 %.
Ключевые слова: почва, биоремедиация, дизельное топливо, керосин.
Abstract
Soil, as a nodal natural resource, determines the equilibrium of the planet. Soil fertility is formed due to the vital activity of various consortia of microorganisms, while the decrease in soil fertility and its contamination is caused by human economic activity. The refining industry produces over 500 different petroleum products (liquid fuel, various lubricants, paraffins, bitumen and other petroleum products), each of which contributes to the process of contamination of various environmental objects. There are physicochemical and microbiological processes occurring in the model contaminated with diesel fuel, kerosene soils in the article have been studied. The practical value of the work is to develop biotechnology for cleaning the soil from oil products (for example, diesel fuel and kerosene), in the obtained indicators of the degree of soil purification from petroleum products. A model of biotechnologies for cleaning soil from pollution with oil products (on the example of diesel fuel and kerosene) has been developed. The proposed method allows to reduce the content of petroleum products to 99.99%.
Key words: soil, bioremediation, diesel fuel, kerosene.
Почва, как узловой природный ресурс, определяет экологическое равновесие планеты. Плодородие почвы формируется за счет жизнедеятельности различных консорциумов микроорганизмов, тогда как снижение плодородия почв и ее загрязнение - хозяйственной деятельностью Homo Sapiens [1].
Нефтеперерабатывающая отрасль выпускает более 500 различных нефтепродуктов (жидкое топливо, различные смазки, парафины, битумы и прочие нефтепродукты), каждый из которых вносит определенный вклад в процесс загрязнения различных объектов окружающей среды. При этом особая роль, наравне с бензином, принадлежит дизельному топливу и керосину. Актуальность исследуемой темы дополнительно усиливается тем, что данные виды топлива широко используются в аграрном секторе, т.к. энергетически необходимы, прежде всего, сельскохозяйственной технике.
Дизельное топливо [2]:
- жидкое нефтяное топливо, качественность которого определяется цитановым числом,
- сложная смесь, в основном, парафиновых - предельных 10-40% (общей формулы CnH2n + 2), нафтеновых - полиметиленовых 20-60% (общая формула CnH2n) и аренов - ароматических 1430% (общая формула CnH2n-6) углеводородов и их производных средней молекулярной массы 110-230, выкипающих в переделах 200-360 оС,
- получают из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти (для быстроходных дизелей) и более тяжелые фракции или остаточные нефтепродукты (для тихоходных дизелей),
- применяют: в дизельных двигателях внутреннего сгорания, для газотурбинных энергетических установок.
Керосин (виды: авиационный, осветленный, ракетный, технический) [3, 4]:
1) это легковоспламеняющийся продукт;
2) состоит из углеводородов от додекана С12Н26 до гексадекана С16Н34;
3) применяется как горючее для реактивных двигателей;
4) получают путём перегонки или ректификации нефти.
Дизельные топлива, как одни из главных источников загрязнения окружающей среды, вследствие содержания серы, при сгорании образует сажу. Продукты сгорания дизельного топлива сильно повышают риск возникновения рака у человека, в отличие от бензина. А при остром отравлении керосином проявляется сонливость, быстрая утомляемость, шум в ушах, расстройство пищеварения и раздражение верхних дыхательных путей [5].
Рассматриваемые нефтепродукты опасны для гидробионтов. Могут вызывать долгосрочные неблагоприятные изменения водной среды при нарушении правил обращения, хранения и перевозки, неорганизованном сжигании, размещении и захоронении отходов, в результате аварийных ситуаций и чрезвычайных ситуаций [6].
Цель. Биоремедиация почв, загрязненных дизельным топливом и керосином
Объект, материалы и методика исследования. Объектом исследования послужили почвы, загрязненные нефтепродуктами - дизельным топливом и керосином.
Материалы исследования: почва, отобранная для проведения модельного эксперимента (согласно результатам химического анализа, не была загрязнена нефтепродуктами); дизельное топливо, реализуемое в сети автозаправочных станций (АЗС) Helios (виды дизельного топлива: летний дизель, используют от -10°С до -16°С, зимний дизель, используют до -25°С); керосин для технических целей (горючая жидкость с температурами самовоспламенения 250°С, ПДК 100 мг/м3).
Экспериментальные исследования проводились с использованием методов: отбора проб почв [7], модельного эксперимента [8], лабораторных химических [9] и микробиологических [10] исследований, статистического анализа [11].
Результаты и обсуждение. Эксперимент продолжительностью 12 дней проходил при температуре 35°С.
На рисунке 1 представлена модель построения научного эксперимента по биотехнологии очистки почв от загрязнения нефтепродуктами - дизельного топлива, керосина/ Как видно из рисунка 1:
Рисунок 1. Модель построения научного эксперимента по биотехнологии очистки почв от загрязнения нефтепродуктами - дизельного топлива, керосина
1) эксперимент по биоремедиация почв в зависимости от типа загрязнения состоял из трех вариантов: в первом варианте эксперимента испытывались почвы, загрязненные дизельным топливом в количестве 84 г/кг, во втором - керосином в количестве 82 г/кг и в третьем - дизельным топливом в количестве 42 г/кг и керосином в количестве 41 г/кг;
2) каждый из трех вариантов эксперимента включал в зависимости от вида используемого сорбента два варианта опыта: в первом варианте опыта были использованы в качестве сорбента отходы деревоперерабатывающего комбината - опилки в количестве 10 г на кг загрязненной нефтепродуктами почвы, во втором два вида сорбента - отходы деревоперерабатывающего комбината, опилки в количестве 10 г/кг и коксуский сланцевый шунгит в количестве 3 г/кг;
3) продолжительность эксперимента заняло 12 дней;
4) температурный режим - 35 оС;
5) на седьмой день эксперимента существенных изменений в почвах обнаружено не было, тогда как на двенадцатый день обнаружены следующие преобразования по запаху: было хорошо ощутимо (опыты 1, 2), слабо (опыты 5,6) и не было (опыты 3 и 4).
На следующем этапе были проведены исследования по содержанию в почвах нефтепродуктов (таблица 1).
Как видно из таблицы 1, в целом содержание нефтепродуктов в исследуемых почвах снизилось существенно во всех вариантах опыта, т.е. на 99,82-99,99 %:
Следовательно, можно заключить, что применение отходов деревоперерабатывающего комбината (опилок) благоприятно влияет на процесс очистки почвы от нефтепродуктов. Кроме того, как это подтверждается данными таблицы 1, добавление в загрязненные нефтепродуктами почвы вместе с опилками сланцевого коксуского шунгита имеет более благонадежный процесс очистки почвы от нефтепродуктов. При этом особо следует обратить внимание на опыт № 4, т.к. содержание в почве нефтепродуктов снизилось почти на 100 %, т.е. на 99,99 %.
Отобранная для проведения модельного эксперимента почва была исследована на обсемененность. Количественный учет показал (таблица 1), что рост колоний на плотном питательном агаре для Bacillus не превышал второго уровня разведения, тогда как по микромицетам - не превысил 1-ый уровень разведения. Коэффициент вариации для исследуемой почвы по рассматриваемым таксонам составил соответственно 24 и 6 %. Это свидетельствует о том, что исследуемая почва, стабильна для обсемененности рассматриваемых таксонов.
Таблица 1. Результаты химического анализа почв, загрязненные нефтепродуктами
Вариант опыта |
Содержание нефтепродуктов, мг/кг |
Бактерии рода Bacillus |
Микромицеты |
|||||
Начало опыта |
Конец опыта |
Х±mx; КОЕ/г |
Cv, % |
Х± mx; КОЕ/г |
Cv, % |
|||
Отобранная для проведения модельного эксперимента почва |
- |
- |
(2,7±0,4) х 102 |
24 |
Менее 10 |
6 |
||
Опыт 1 |
Опыт 1: Почва + ДТ (84 г/кг) + Опилки (10 г/кг) |
84 000 |
153,7 |
(6,0±1,1) х 103 |
69 |
(2,5±0,2) х 102 |
21 |
|
Опыт 2 |
Опыт 2: Почва + ДТ (84 г/кг) + Опилки (10 г/кг) + СКШ (3 г/кг) |
84 000 |
157,2 |
(3,3±0,3) х 103 |
58 |
(1,0±0,1) х 102 |
19 |
|
Опыт 3 |
Опыт 3: Почва + Керосин (82 г/кг) + Опилки (10 г/кг) |
82 000 |
156,4 |
(1,3±0,1) х 104 |
92 |
(1,5±0,1) х 102 |
23 |
|
Опыт 4 |
Опыт 4: Почва + Керосин (82 г/кг) + Опилки (10 г/кг) + СКШ (3 г/кг) |
82 000 |
9,2 |
(2,3±0,8) х 104 |
86 |
(2,0±0,2) х 102 |
23 |
|
Опыт 5 |
Опыт 5: Почва + ДТ (42 г/кг) + Керосин (41 г/кг) + Опилки (10г/кг) |
83 000 |
88,5 |
(4,7±1,4) х 103 |
78 |
(6,0±0,5) х 102 |
36 |
|
Опыт 6 |
Опыт 6: Почва + ДТ (42 г/кг) + Керосин (41 г/кг) + Опилки (10 г/кг) + СКШ (3 г/кг) |
83 000 |
86,2 |
(5,7±0,9) х 103 |
54 |
(5,5±0,1) х 102 |
38 |
В опытах 1,2,5 и 6 рост колоний для Bacillus поднялся до 3-го, в опытах 3,4 - до 4-го, а по микромицетам во всех опытах - до 2-го уровня разведения. Коэффициент вариации для исследуемого опыта по рассматриваемым таксонам увеличился соответственно до 58-92 и 19-38 %. Это свидетельствует о том, что в процессе загрязнения почвы дизельным топливом за 12 дней эксперимента происходит активный рост исследуемых таксонов, увеличение Сv указывает на потерю однородности почвы из-за загрязнения.
Вследствие использования биоактиваторов природного происхождения (коксуский сланцевый шунгит, опилки) в модельно загрязненных нефтепродуктами (дизельным топливом, керосином) почвах в количестве 82-84 г/кг наблюдается проявление активности исследуемых таксонов (бацилл и микромицетов) в количественном аспекте, т.к. рост колоний на плотном питательном агаре увеличивается на два и один порядок соответственно. Следовательно, можно предположить, что благодаря активности исследуемых таксонов, процент очистки почв от нефтепродуктов во всех вариантах опыта был высок, т.к. находился на уровне 99,5-99,9 %.
биотехнология почва нефтепродукт обсемененность
Список литературы
1. Боровский В.М. Формирование засоленных почв и галогеохимические провинции Казахстана. Алматы: Наука, 1982. - 256 с.
2. Технология переработки нефти. В 2-х частях. Часть первая. Т38 Первичная переработка нефти /Под ред. О.Ф. Глаголевой и В.М. Капустина. - М.: Химия, КолосС, 2006. - 400 с.
3. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: справочник/ И.Г. Анисимов, К.М. Бадыштова, С.А. Банатов и др.; Под ред. В.М. Школьникова. Изд.2-е перераб.и доп. - М.: Издательский центр «Техинформ»,1999. - 596с.
4. Ахметов С.А. Лекции по технологии глубокой переработки нефти в моторные топлива: Учебное пособие. - СПб.: Недра, 2007. - 312 с.
5. Штехер М.С. Топлива и рабочие тела ракетных двигателей. - 1976. Москва.
6. Кузнецов А.В. Топливо и смазочные материалы. - М.: КолосС, 2007. - 199с.
7. ГОСТ 28168-89. Почвы. Отбор проб.
8. Красовский Г.И., Филаретов Г.Ф. Планирование эксперимента. - Минск: Изд-во БГУ, 1982. - 302 с.
9. М 03-03-97. Методика выполнения измерения массовой доли нефтепродуктов в пробах почвы.
10. Нетрусов А.И., Егорова М.А., Захарчук Л.М., Колотилова Н.Н. и др. Практикум по микробиологии: учебное пособие для студентов высших учебных заведений. (ред. Нетрусов А.И.). М.: Академия, 2005 г.-608 с.
11. Лакин Г.Ф. Биометрия. Учебное пособие для биол. спец. вузов, 4-е изд., перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 1990. - 352 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Влияние нефти и нефтепродуктов на окружающую природную среду. Компоненты нефти и их действие. Нефтяное загрязнение почв. Способы рекультивации нефтезагрязненных почв и грунтов с применением методов биоремедиации. Характеристика улучшенных методов.
курсовая работа [56,5 K], добавлен 21.05.2016Понятие и роль биотехнологий, используемых для очистки различных загрязнений окружающей среды: переработки отходов, защиты атмосферы, рекультивация, очистки вод, переработки отходов растительности, охраны земель, очистка почв от нефти и нефтепродуктов.
курсовая работа [218,6 K], добавлен 17.06.2013Круг проблем в области очистки химически загрязненных сточных вод предприятий метизной промышленности. Анализ системы формирования, сбора, очистки сточных вод ОАО "Северсталь-метиз", разработка технических решений по достижению их нормированного качества.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 20.03.2013Современные биотехнологии в сфере охраны окружающей среды. Утилизация и переработка органических промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов. Биологическая рекультивация, биотехнологии очистки почв от нефти и нефтепродуктов, выбросов в атмосферу.
реферат [47,5 K], добавлен 18.12.2010Компоненты нефти и их негативное влияние на окружающую природную среду. Виды микроорганизмов-деструкторов нефти и нефтепродуктов. Понятие и подходы биоремедиации, способы рекультивации нефтезагрязнённых почв и грунтов с применением методов биоремедиации.
реферат [72,0 K], добавлен 18.05.2015Основные достоинства и недостатки биологического метода очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений. Описание работы очистных сооружений БИО–25 КС "Кармаскалы". Установка обеззараживания сточных вод. Выделение и активация аборигенных микроорганизмов.
дипломная работа [344,6 K], добавлен 25.11.2012Основные понятия и этапы рекультивации земель. Рекультивация полигонов твердых бытовых отходов. Схема процесса очистки почвы от нефтепродуктов с внесением нефтеокисляющих микроорганизмов. Рекультивация земель, загрязненных тяжелыми металлами, отвалов.
контрольная работа [380,1 K], добавлен 31.10.2016Источники, характер и степень загрязнения урбанозёмов и почв. Районы г. Челябинска, подверженные наиболее интенсивному загрязнению. Влияние загрязнения почв тяжелыми металлами на растительность. Формы нахождения тяжелых металлов в выбросах и почве.
дипломная работа [183,3 K], добавлен 02.10.2015Рекультивация земель, загрязненных тяжелыми металлами. Анаэробная технология совместной переработки твердых бытовых отходов и илистого осадка сточных вод. Рекультивация почв с помощью растений (фиторекультивация). Современные технологии компостирования.
презентация [5,2 M], добавлен 28.10.2016Типы и виды деградации пригородных почв, оценка степени деградации. Способы рекультивации загрязненных почв. Характеристика г. Ижевска как источника химического загрязнения почв. Технологические приёмы рекультивации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами.
курсовая работа [57,5 K], добавлен 11.06.2015Содержание проблемы очистки атмосферы в связи с разнообразным её загрязнением человеком. Характеристика регенеративных и деструктивных методов очистки. Процесс биоремедиации атмосферы как комплекс методов очистки атмосферы с помощью микроорганизмов.
контрольная работа [13,1 K], добавлен 03.02.2011Почва как биокосная система, её водные, воздушные и тепловые свойства. Влияние загрязненных почв на: сопредельные среды, атмосферный воздух, поверхностные и подземные водные объекты. Методика определения хлорид-, сульфат-, гидросульфит- и карбонат-ионов.
курсовая работа [539,7 K], добавлен 13.01.2014Особенности обеспечения самоочищения загрязненных вод. Блок-схема очистных сооружений канализации. Очистка воды от загрязнителей хлорированием, электролитами, механическим и физико-химическим методом. Очищающее начало аэротенков. Выбор схемы очистки.
реферат [1,3 M], добавлен 17.11.2011Характеристика методов и способов обезвреживания нефтезагрязненных субстратов. Анализ методов оценки нефтяного загрязнения почв и подходов к их восстановлению. Биоремедиация и трансформация нефти в почве микробиологическим препаратом и дождевыми червями.
дипломная работа [115,1 K], добавлен 01.04.2011Оценка негативного влияния разлива нефти на физико-химические и микробиологические свойства зараженных почв. Анализ данных оценки эффективности технологии Cleansoil ® по ремедиации земель, методика проведения экспериментов и формирование выводов.
статья [4,2 M], добавлен 17.02.2015Методы оценки загрязнения почв в объективном представлении о состояние почвы. Оценка опасности загрязнения почв. Биотестирование как наиболее целесообразный метод определения интегральной токсичности почвы. Биодиагностика техногенного загрязнения почв.
реферат [54,0 K], добавлен 13.04.2008Использование свойств и способностей растений как способ улучшения состояния загрязненных природных водоемов. Преимущества гидроботанического метода доочистки загрязненных вод. в Извлечение из водоема многих веществ в процессе жизнедеятельности эйхорнии.
реферат [321,2 K], добавлен 23.10.2013- Современные технологии очистки сточных вод на примере сорбционных материалов из отходов производства
Состояние сточных вод Байкальского региона. Влияние тяжелых металлов на окружающую среду и человека. Специфика очистки сточных вод на основе отходов. Глобальная проблема утилизации многотонажных хлорорганических и золошлаковых отходов, способы ее решения.
реферат [437,5 K], добавлен 20.03.2014 Особенности почвы как объекта химического исследования и показатели химического состояния почв. Подготовка проб почвы с исследуемых участков. Составление аналитической пробы. Определение молибдена в вытяжках из почв, в растворах золы кормов и растений.
презентация [248,8 K], добавлен 01.06.2014Токсическое действие нефти на почвенную биоту. Изменение основных свойств почвы при длительном воздействии на неё нефтепродуктов. Перспектива применения биопрепаратов для ускорения процессов биодеградации нефтезагрязнений. Этапы рекультивации земель.
курсовая работа [59,6 K], добавлен 09.04.2014