Способ очистки почв от нефтяных загрязнений

 

Использование: микробиологическая очистка почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Сущность изобретения: поверхность почвы обрабатывают водной суспензией бактериальной культуры Rhodococeus crythropolis Е-15 в смеси с минеральным удобрением - нитроаммофоской или нитроаммофоской и натриевой селитрой. Водную суспензию готовят в растворе одной трети требуемого количества нитроаммофоски, остальное количество удобрений вносят в сухом виде. Расход бактериальной культуры составляет 1-10 г/м² почвы, нитроаммофоски - 115 г/м² почвы, а натриевой селитры - 400 г/м² почвы. Изобретение обеспечивает ускорение биодеградации нефтяных углеводородов при низких температурах. 2 з.п. ф-лы, 2 фиг., 2 табл.

Изобретение относится к области микробиологической очистки почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами и может быть использовано в охране окружающей среды.

Известен способ очистки почв от нефтепродуктов, заключающийся в обработке загрязненной поверхности микроорганизмами для биоразложения нефти и внесении в почву достаточного количества азота и фосфора в виде азот- и фосфорсодержащих удобрений. В качестве микроорганизмов используют бактериальную культуру Cellulomonas.

Наиболее близким по технической сущности является способ очистки почв и воды от нефтяных загрязнений, в котором проводят обработку загрязненной поверхности водной суспензией бактериальной культуры природного штамма "Pseudomonas putida 36 в смеси с минеральным удобрением - нитроаммофоской.

Известный способ обеспечивает высокое качество очистки - до 90% по истечении 2 мес после однократной обработки.

Недостатком известных способов является их невысокая эффективность в районах с холодным климатом.

Цель изобретения - ускорение биодеградации нефтяных углеводородов при низких температурах.

Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки почв от нефтяных загрязнений, включающем обработку водной суспензии бактериальной культуры в смеси с минеральным удобрением - нитроаммофоской, в качестве бактериальной культуры используют бактерии Phodococcus erythropolis Е-15 в количестве 1-10 г/м² почвы, а нитроаммофоску вводят в количестве 115 г/м².

Причем водную суспензию бактериальной культуры готовят в смеси с 1/3 частью необходимого количества минерального удобрения, а остальную часть вводят в сухом виде.

Кроме того, для увеличения доли усвояемого азота дополнительно к нитроаммофоске можно вводить также натриевую селитру в количестве 400 г/м² почвы (16% усвояемого азота).

Используемый в изобретении штамм сохраняет жизнеспособность и активность при температуре 8-10^оС.

Используемый штамм Е-15 был выделен из воды р.Енисей на среде с парафином и идентифицирован как Phodococcus erythropolis.

Культуральные признаки. На среде с парафином в молодой культуре колонии блестящие, бесцветные, слизистые, в старой (2 недели) - более сухие, кремового цвета, иногда буроватые. Диаметр колоний 1-5 мм, край тонкий, иногда изрезанный, центральная часть сильно выпуклая. На МПА культура имеет аналогичный вид. Штамм очень хорошо развивается в жидкой среде с парафином.

Морфологические признаки. На МПА суточная культура представляет собой неподвижные палочки толщиной 0,8-1,0 мкм, длиной 2-4 мкм. Встречаются изогнутые клетки и короткие веточки. В возрасте 3 суток палочки укорачиваются и округляются. На твердой среде с парафином 8-часовая культура также имеет вид палочек, но более коротких, чем на МПА, часто соединенных по 2 и по 3 под углом.

Физиолого-биохимические свойства. Культура грамположительна, слабокислотоустойчива. Желатин не разжижает, молоко не изменяет, сахарозу не инвертирует, клетчатку не разрушает, нитраты не восстанавливает. Хорошо растет на средах с н-алканами С₁₄-С₁₈ в качестве единственного источника углерода и энергии. Содержит миколовые кислоты С₃₂-С₄₀.

Штамм Е-15 хранится в коллекции музея кафедры гидробиологии Московского государственного университета.

Бактериальный препарат представляет собой лиофизированные или высушенные на распылительной сушке клетки R.erythropolis Е-15.

Использование штамма Е-15 в комплексе с минеральным удобрением - нитроаммофоской, являющегося источником азота, фосфора и калия, позволяет повысить эффективность разложения нефти и обеспечить высокую степень очистки поверхности почвы при низких положительных температурах.

Способ осуществляют следующим образом. В почву, загрязненную нефтью, вносят азотно-фосфорное удобрение (нитроаммофоску или нитроаммофоску и натриевую селитру), добавляют водную суспензию бактериального препарата в количестве 1-100 г/м² почвы в смеси с 1/3 частью удобрения. После этого почву перекапывают и оставляют на 1,5-2 мес.

Эффективность способа и достижение поставленной цели иллюстрируется данными в табл. 1 и 2 и на фиг. 1 и 2.

Содержание нефтеуглеводородов (НУ) в тундровой почве в зависимости от внесения азот- и фосфорсодержащих удобрений и бактериального препарата представлены в табл. 1, а на фиг. 1 и 2 показано влияние разных концентраций бактериального препарата на разрушение нефти в почве (фиг.2) и результаты разрушения нефти без внесения бактериального препарата (фиг.1).

Обозначения, принятые на фиг.1: а - без минеральных удобрений, б - с добавлением нитроаммофоски, в - с добавлением селитры и нитроаммофоски. На фиг. 2 кривая а показывает влияние на разрушение нефти в почве без препарата, б - с добавлением 10 г препарата на 1 м² почвы, в - с добавлением 100 г препарата на 1 м² почвы, г - с добавлением1 г препарата на 1 м² почвы.

Из полученных данных следует, что: 1) внесение в тундровую почву, содержащую нефть, только азот- и фосфорсодержащих удобрений вызывает незначительное ускорение биодеградации нефтеуглеводородов; 2) внесение бактериального препарата даже в минимальной дозе 1 г/м² (табл. 1, пример 1) повышает эффективность биодеградации в 5 раз, по сравнению с контролем; 3) увеличение дозы бактпрепарата до 100 г/м² не приводит к повышению эффективности биодеградации нефти.

Эффективность способа по численности нефтеокисляющих бактерий R.erythropolis Е-15 в тундровых почвах через 7 недель показаны в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что численность клеток нефтеокисляющей бактерии Е-15 по окончании опыта (через 7 недель) сохраняется на очень высоком уровне - 10⁷ кл./1 г почвы. Лишь в варианте 9, не содержащем нефти, она сократилась на порядок. Это свидетельствует о высокой жизнеспособности бактерии Е-15 в условиях северных тундровых почв.

Тундровые почвы опытного полигона имеют кислую реакцию, рН 4,8-5,0. Перед проведением испытаний может быть проведено их известкование и рН доведен до 6,0-6,5.

П р и м е р 1. На опытный участок площадью 1 м² равномерно наносят 1 кг нефти, суспензию 1 г бактпрепарата в ≈ 3 л водного раствора 1/3 части нитроаммофоски ( ≈30 г), остальное количество нитроаммофоски ( ≈85 г) вносят в сухом виде. Участок перекапывают и отбирают среднюю пробу. Затем отбирают пробы через 4, 5 и 7 недель. Все пробы анализируют на содержание НУ, а последнюю - на численность клеток внесенной нефтеокисляющей бактерии Е-15. Количество НУ в почве через 7 недель уменьшилось на 89% и составило 770 мг/100 г почвы против 6179 мг/100 г почвы в нулевой пробе. Количество активных нефтеокисляющих бактерий составило 1,3˙ 10⁷ кл./1 г почвы.

П р и м е р 2. На опытный участок площадью 1 м² равномерно наносят 1 кг нефти, суспензию 10 г бактпрепарата ≈ в 3 л водного раствора нитроаммофоски. Остальные операции аналогичны описанным в примере 1. Черед 7 недель количество НУ в почве уменьшилось на 81% и составило 1287 мг/100 г почвы против 6701 мг/100 г почвы в нулевой пробе. Количество активных нефтеокисляющих бактерий составило 3,3˙ 10⁷ мл/г.

Пример 3. На опытный участок площадью 1 м² наносят равномерно 1 кг нефти и суспензию 100 г бактпрепарата в 5 л водного раствора нитроаммофоски ( ≈ 50 г). Оставшееся количество нитроаммофоски (65 г) вносят в сухом виде. Последующие операции аналогичны описанным в примере 1. Через 7 недель количество НУ в почве уменьшилось на 88% и составило 767 мг/100 г почвы против 6234 мг/100 г почвы в нулевой пробе. Количество активных нефтеокисляющих бактерий составило 1,0˙ 10⁷ кл/г.

П р и м е р 4. На опытный участок площадью 1 м² наносят равномерно 1 кг нефти и суспензию 10 г бактпрепарата ≈ в 3 л водного раствора 1/3 части ( ≈ 30 г) нитроаммофоски. Оставшуюся часть нитроаммофоски ( ≈ 85 г) и 400 г селитры вносят в сухом виде. Последующие операции аналогичны описанным в примере 1. Через 7 недель количество НУ в почве уменьшилось на 88% и составило 694 мг/100 г почвы против 5890 мг/100 г почвы в нулевой пробе. Количество активных нефтеокисляющих бактерий составило 2,6˙ 10⁷ кл./г.

П р и м е р 5 (по известному способу). Использование препарата "Путидойл" (активная основа - клетки Pseudomonas putida 36), в тундровых почвах оказалось неэффективным. Разрушение НУ не наблюдалось. Это связано с тем, что бактерии P.putida не развиваются при низких температурах.

Таким образом, предлагаемый способ может быть использован для очистки почвы с загрязненностью нефтепродуктами до 1 кг/м² в условиях низких положительных температур с большей эффективностью, чем известные способы.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОЧВ ОТ НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ, включающий обработку водной суспензией бактериальной культуры в смеси с минеральным удобрением-нитроаммофоской, отличающийся тем, что в качестве бактериальной культуры используют бактерии Rhodococcus Erythropolis Е-15 в количестве 1 - 10 г/м² почвы, а нитроаммофоску в количестве 115 г/м².

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что суспензию бактериальной культуры готовят в смеси с одной третьей частью необходимого количества минерального удобрения, а остальную часть нитроаммофоски вводят в сухом виде.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве минерального удобрения дополнительно вводят натриевую селитру в количестве 400 г/м² почвы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4