Изучение и использование ассоциаций микроорганизмов для борьбы с нефтяными разливами на воде

Разлитая на поверхности моря нефть (последствие случающихся время от времени катастроф с нефтяными супертанкерами) — это огромное экологическое бедствие в районе аварии как в мор­ской среде, так и на ближайших побережьях, куда доходят зловещие «черные приливы».

Нефть и нефтепродукты более всего загрязняют воды, разделяя границу воды и воздуха, что значительно ухудшает условия снабжения воды атмосферным кислородом.

В районах интенсивного нефтяного загрязнения поверхности воды углеводородами нефти всег­да обнаруживаются микроорганизмы — деструкторы этих загрязнений.

При изучении реакции сообществ морских организмов на сырую нефть было показано, что они способствуют ее довольно быстрому разрушению, но при этом происходят сдвиги в их составе.

По данным Н. А. Красильникова с соавторами, при развитии смешанных культур морских бак терий нефтяная пленка (в эксперименте) исчезает на 3-5 сутки, а прирост биомассы составляет 5—8 г/л. Авторы считают перспективным использовать для очистки загрязненных участков морей (и танкеров) порошки, представляющие собой смеси нефтеокисляющих микробных культур.

Микробиологический способ удаления нефтяных разливов в открытом море, прибрежных водах и на песчаных пляжах, а также очистки нефтяных контейнеров танкеров и запасающих цистерн предложил Азаровитц. Используемый им микробный агент — штаммы Candida lipolitika, отселек- ционированные при росте на нефти, и сложная смешанная культура бактерий, актиномицетов, дрожжей и мицелиальных грибов.

В ходе биообработки опытный состав, содержащий микроорганизмы, целлюлозный адсорбент (солома, раздробленная сосновая кора, опилки или другие продукты), также добавочные пита тельные вещества (источник N и Р — белок и неорганические соли) распылялся над нефтезагряз­ненными площадями.

Ряд новых штаммов микроорганизмов предложен М. И. Новожиловой и А. М. Борониным с соавто рами для очистки промышленных сточных вод от нефти и нефтепродуктов. Это — Micrococcus auranti cus bap. M, rubescens, Flavobacterium ticrenicum, а также полученный с помощью генной инженерии мультиплазмидный штамм Pseudomonas aeruginosa. Для повышения эффективности очистки нефтесо­держащих вод на биофильтре возможно введение в очищаемую воду смеси культур нефтеокисляющих микроорганизмов Pseudomonas aeruginosa, Mycobacterium lacticolum к регенирированной биопленки.

Р. И. Мироновой с соавторами исследованы 7 штаммов природных микромицетов, относящихся к род&м Aspergillus и Penicillium, на способность осуществлять очистку воды от плавающей нефти. Изу­ченные штаммы сочетают в себе свойства биодеструкторов и биосорбентов нефти и нефтепродуктов. Штаммы Aspergillus sp. 1Н и Penicillium sp. B2/2 способны удалять нефтяные пятна с поверхности мо­рской и пресной воды в стационарных условиях в колбах при концентрации нефти 1 % и температуре 25 °С и 10 “С с эффективностью от 60 до 98 % в течение 14—21 суток. Эксперименты в эксикаторе с прес­ной водой и имитированным нефтяным пятном толщиной 1-3 мм выявили практически полную очис­тку (до 99 %) воды от нефтезагрязнения данными микромицетами в течение 45 суток при 25 °С. На ос­нове этих штаммов разрабатываются биопрепараты для очистки водной поверхности от загрязнений.

Ж. А. Саломин предложил биотехнологию, в которой применяется композиция соединений, облегчающая использование нефтепродуктов микроорганизмами. Композиция состоит из вещее тв, обеспечивающих питание микроорганизмов (например, целлюлоза или меласса, другие от­ходы сахарной промышленности, казеин, экстракт солода), снижающих поверхностное натяже­ние (соли щелочных или щелочноземельных металлов), разбавителя (вода), жирной кислоты (из группы стеариновой, олеиновой и пальмитиновой). Кроме того, по данным С.Г.

Известно, что микобактерии и псевдомонады очень часто встречаются в загрязненных нефтью водах, где они являются активными участниками разрушения углеводородов.

При изучении трансформации нефтяных остатков в морской воде также было показано участие в этом процессе ассоциации морских микроорганизмов. Основные изменения з химическом соста­ве нефтяных компонентов осуществлялись в тонком поверхностном слое. При этом вдвое уменьши­лись масляные компоненты, значительное количество алканов. Изменились ароматические угле­водороды. Доля асфальтеновых углеводородов возросла.

Нефть рассматривается как комплекс токсичных для природы соединений, обезвреживание которых должно осуществляться специальными ассоциациями микроорганизмов. В нем критичес­ки оцениваются различные факторы, влияющие на скорость биодеградации нефти: физико-хими­ческий состав нефти, интенсивность солнечного света, концентрация биогенных элементов в суб­страте, температура, давление, концентрация кислорода, генетические регуляторные механизмы и др. Особо подчеркивается, что нефть является многосубстратной смесью, процесс ее биодеграда­ции носит сложный характер, и микроорганизмы включаются в него в разное время в зависимос­ти от их биохимических возможностей.

При изучении биодеградации нефти (ее содержание в среде составляло 2840 мг/л) смешанной бактериальной популяцией, чистой культурой Bacillus sp. и смесью трех штаммов Pseudomonas sp. было показано, что если смешанная культура разрушает 97 % нефти, то Bacillus sp. — 50-65 %, смесь Pseudomonas sp. — 56 % в условиях перемешивания, аэрации и при 20 °С. Повышение темпе ратуры с 20 °С до 50 °С приводило к потере жизнеспособности клеток и снижало степень деградации нефти до 38 %. Обнаружилась прямо пропорциональная зависимость между степенью связывания диспергированной нефти клетками и уровнем ее деградации. Фракция алифатических углеводоро­дов (С₉-С₂₅) наиболее полно окислялась смешанной культурой трех штаммов Pseudomonas sp.

Французские исследователи разработали олефильную эмульсию, содержащую биогенные добавки. При попадании на нефтяные разливы в море она остается на границе нефть — вода, спо­собствуя интенсивному развитию нефтеокисляющих микроорганизмов. Проведенные в различных климатических зонах опыты показали, что с помощью олефильной эмульсии удается удалить до 65 % нефти менее чем за 1 год. Без ее применения скорость биоразложения за 7 суток возрастала на 10-20 %, с ней — на 60-80 % .

Изучение источников литературы показывает, что использование микроорганизмов — деструк­торов нефтяных загрязнений для очистки водных поверхностей дает положительный результат: ускоряется процесс восстановления морей до экологически чистого состояния при сравнительно невысокой стоимости очистки, не наблюдается отрицательного воздействия препаратов на мор­скую флору и фауну.

8.