Введение 3
Глава 1 Взаимодействие почвенных микроорганизмов и нефти 5
1.1 Влияние нефти на состояние экосистем 5
1.2 Механизм биоремедиации почв 9
1.3 Характеристика почвенных бактерий, разлагающих нефть 14
Глава 2 Объекты исследования и методики проведения практической части 17
2.1 Объект исследования и природные условия района 17
2.2 Антропогенное воздействие на окружающую среду в месте отбора проб 21
2.3 Методики получения накопительных культур мезофильных бактерий -
нефтедеструкторов 22
2.4 Методики и схема эксперимента по оценке эффективности работы
выделенных накопительных культур микроорганизмов 24
Глава 3 Результаты практической части и выводы 30
3.1 Описание результатов получения культур бактерий-нефтедеструкторов 30
3.2 Описание результатов проведения эксперимента 34
Заключение 40
Список использованной литературы 42
Одним из основных ресурсов в энергетическом плане до сих пор остается нефть, использование которой не проходит бесследно для окружающей среды, а наоборот становится техногенным загрязнением. Добыча и использование углеводородного топлива ведет к ряду экологических проблем, например, загрязнение и деградация экосистем, влияние на климат. В случае с транспортировкой нефти проблема приобретает масштабы, выходящие за границы месторождений, складов и заводов, приобретая повсеместный характер. При попадании нефти в среду начинается процесс миграции: просачивание в грунтовые воды, аккумулирование в растениях, испарение в воздух, что в конечном итоге может привести к снижению качества данной среды. В разных литературных источниках эксперты дают схожие оценки ежегодным потерям сырой нефти. В статье Смольниковой В.В. и Емельянова С.А статистика гласит, что из более, чем 4 млрд т мировой добычи сырой нефти, в окружающую среду может попадать более 50 млн т. Для России показатель потерь находится на уровне до 5 % от величины ее добычи . Но официальная статистика почти не учитывает мелкие разливы и технологические утечки, что могло бы в разы увеличить статистику объемов загрязнения окружающей среды.
Из-за несовершенства технологий, устаревшего оборудования и человеческого фактора риски разливов нефти на сегодняшний день велики. Такое техногенное загрязнение становится все более острой проблемой в связи с тем, что общее состояние качества среды ухудшается. Нефть оказывает токсическое действие на живые организмы, нарушая естественные процессы экосистемы, поэтому актуальным остается вопрос о наиболее приемлемом методе ликвидации загрязнения, в частности нефти с поверхности почв.
Одним из методов очистки, который близок по принципу действия к естественным процессам в природе является биологический метод, или биоремедиация. В местах загрязнения уже существуют естественные нефтедеструкторы, но процесс ремедиации может занимать продолжительное время из-за климатических факторов или других причин, например, нехватки питательных веществ для данных микроорганизмов, в связи с чем требуется дополнительная стимуляция их жизнедеятельности или привнесение дополнительного их количества на загрязненные участки.
Целью данной работы является сбор информации о биологическом методе очистки территорий от нефтяных разливов в почвенном слое, а также постановка эксперимента применения нефтеразрущающих бактерий для биоремедиации антропогенно нарушенных почв в условиях климата Ленинградской области и исследование их эффективности.
В соответствии с целью в данной работе ставятся следующие задачи:
1. Сделать литературный обзор источников, посвященных теме ремедиации почв с помощью биологического метода;
2. Ознакомиться на практике с методикой культивирования мезофильных бактерий и поставить эксперимент с пробами загрязненных нефтью техногенных почв г. Пушкина, расположенных в непосредственной близости к железнодорожным путям, на предмет исследования эффективности работы нефтеразрушающих бактерий;
3. Сделать заключение о способах применения и эффективности данных нефтедеструкторов, и о возможности использования данного метода на исследуемой территории.
...
Таким образом, в данной работе были достигнуты следующие задачи:
1. Используя отечественные и зарубежные источники был сделан обзор имеющихся на данный момент знаний по теме биологического метода очищения и восстановления почв от нефтяного загрязнения с использованием микроорганизмов-нефтедеструкторов. Данный метод на практике может быть реализован разными способами: обработка почв «вне места» и обработка «на месте», которая в свою очередь может подразделяться на способ с применением специальных препаратов, содержащих бактерии, и на способ активизации естественных биоценозов.
Преимуществами рассматриваемого метода является его дешевизна, биологическая основа - близкое к естественному разрушение нефти и ее компонентов до безвредных веществ, а также возможность проводить работы на месте. Недостатками является то, что при высоких уровнях загрязнения данный метод не является эффективным, а также требует создания оптимальных условий для активной работы микроорганизмов, так как условия окружающей среды могут быть неблагоприятными для их жизни.
2. В практической части работы был получен опыт работы с микроорганизмами в лабораторных условиях, а именно, выращивание бактерий и постановка эксперимента с целью изучения их эффективности для восстановления почвогрунтов железной дороги г. Пушкина, загрязненных нефтью. Выделенные микроорганизмы были естественными популяциями для исследуемых образцов. В данном случае бактерии работали наилучшим образом в смоделированных в лаборатории условиях с достатком питательных веществ, оптимальной соленостью и рН среды, но испытывали трудности в условиях, приближенных к естественным. В модельных условиях, близким к природным, бактерии не проявили большой эффективности в разрушении нефти.
На работу бактерий может влиять множество факторов, например, в исследуемых техногенных почвах могло оказаться недостаточное содержание макроэлементов таких, как фосфор, азот, сера, и макроэлементов таких, как медь, никель. Климат Ленинградской области будет обеспечивать таких бактерий оптимальной температурой в летние месяцы, в остальное время их работа будет затруднена. Для успешной биоремедиации исследуемых почвогрунтов г. Пушкина возможно необходимо обеспечить дополнительную стимуляцию жизнедеятельности выделенных микроорганизмов с помощью добавки удобрений с питательными веществами. Для проверки данных предположений нужны дальнейшие исследования свойств и состава почв территорий Ленинградской области, в том числе определение содержания в них различных элементов.
3. Важным шагом применения бактерий для очистки территорий является разработка препаратов на основе микроорганизмов, которые будет возможно вносить на загрязненные площадки, а также создание для их эффективной работы необходимых условий. К числу последних относится: обеспечение почвенных организмов дополнительными питательными веществами, создание оптимального рН, для территорий Ленинградской области повышение рН почв, а также проведение работ в летнее время, когда температурный интервал будет оптимален для активной жизнедеятельности рассматриваемых бактерий.
Биологическое очищение почв является по своей сути наиболее близким к естественным процессам, не требует больших затрат энергии, труда и денежных средств, но стоит учитывать, что такой метод подойдет в большинстве для локальных разливов с небольшим уровнем загрязнения, как, например, для рассматриваемых в работе почвогрунтов железнодорожных путей.
