Чистой воды спаситель
Нефтехимическое загрязнение окружающей среды - глобальная проблема. Она становится все острее по мере того, как ускоряются темпы добычи, транспортировки и переработки углеводородного сырья. Специалисты "НИИ Транснефть" разработали новый препарат для очистки загрязненных нефтью почвы и воды.
Существующие сегодня препараты для ликвидации нефтезагрязнений можно разделить на три группы. Первую составляют сорбенты: неорганические (глауконит), природные органические и органоминеральные (торф, мох и другие), а также синтетические на основе целлюлозы, полиуретана и т.п. Их недостаток в том, что после завершения очистки препараты необходимо собирать и утилизировать. В противном случае загрязненный сорбент опускается на дно водоемов или дождями смывается по рельефу местности, приводя к вторичному загрязнению и расширяя его границы. В труднодоступных, водных и заболоченных местах возможность их сбора для утилизации существенно ограничена. Кроме того, природные сорбенты обладают невысокой способностью к поглощению углеводородов. Синтетические эффективнее в 5 -10 раз, но и стоимость их на порядок выше.
Вторая группа включает препараты на основе разлагающих углеводороды микроорганизмов-нефтедеструкторов. Они окисляют углеводороды до углекислого газа и воды или превращают их в соединения, утилизируемые другими микробами. Биопрепараты способны эффективно разлагать широкий спектр углеводородов, но при этом не могут локализовать загрязнения и не "работают" при отрицательных температурах.
Третья группа - биосорбенты, состоящие из собственно сорбента и иммобилизованных на нем клеток микроорганизмов-нефтедеструкторов, которые и определяют эффективность биодеградации нефти. Они наиболее эффективны в решении проблемы ремедиации, то есть восстановления природной среды, загрязненной нефтью и нефтепродуктами. Это и определило специалистам "НИИ Транснефть" задачу создания нового универсального биосорбента с высокими эксплуатационными свойствами, не требующего утилизации и применимого в различных природно-климатических условиях, в том числе при низких и сверхнизких температурах.
Целью научно-исследовательских разработок стало создание рецептуры биосорбента, работающего при температурах окружающей среды от -25 до +50[о]С, способного к биодеструкции нефти при температуре от +4 до +28[о]С, обеспечивающего очистку воды и почвы до нормативных показателей, восстанавливающего способность к биоразложению нефти после зимы, сохраняющего сорбционную способность под снегом со сроком хранения не менее двух лет. При этом штаммы микроорганизмов, входящих в состав биосорбента, не должны быть генетически модифицированными и патогенными для человека и животных.
Такая оптимальная рецептура была создана. В качестве субстрата использовался специально подготовленный торф с мобилизованными на него клетками бактерий различных штаммов рода Rhodococcus. Важным свойством этих промышленных штаммов является способность расти на несложных и недорогих питательных средах.
В соответствии с утвержденными компанией "Транснефть" программами были проведены лабораторные и полевые испытания на опытных площадках, заложенных на территории линейной перекачивающей (или производственной? ЛПДС - линейная производственно-диспетчерская станция) диспетчерской станции "Староликеево" предприятия "Транснефть - Верхняя Волга". Результаты показали, что концентрация нефтепродуктов в почве в ячейках с биосорбентом снизилась на 99% от начальных значений, а деструкция нефти произошла на месяц раньше, чем в опытах с иными сорбентами.
Испытания показали, что разработанный биосорбент слабочувствителен к обеспеченности кислородом, что позволяет рекомендовать его для применения на обводненных и тяжелых почвах, таких как глины и суглинки. Процессы деструкции усиливаются при положительных температурах. Оптимальная доза внесения биосорбента примерно четверть от количества разлитой нефти.
Поведение нефтяного загрязнения в водной среде имеет ряд особенностей. Сначала происходит резкое повышение концентрации нефтепродуктов, связанное с процессом растворения нефти в воде, а затем после кратковременного снижения концентраций их повторное повышение за счет вторичного загрязнения нефтепродуктами, осевшими на дне водоема. В опытах с биосорбентом вторичного загрязнения не происходит, потому что нефть связывается с биосорбентом в устойчивые конгломераты.
При температурах ниже нуля деструкция нефтепродуктов в воде обычно не происходит - она возобновляется при устойчивых положительных температурах. В опытах с биосорбентом деструкция возобновляется уже при переходе температуры в верхних слоях через ноль. В глубине, где вода прогревается медленнее, деструкция возобновляется на 1-2 недели позже. В верхнем слое воды снижение концентрации нефтепродуктов в опытах с биосорбентом происходит более равномерно, чем с иными сорбентами. Это свидетельствует об отсутствии вторичного загрязнения и, следовательно, о более полной деструкции нефтепродуктов.
Результаты испытаний также показали: после отступления холодов свойства биосорбента восстанавливаются. При +28-30 градусах и наличии в воде солей, необходимых для развития микроорганизмов, скорость деструкции нефти увеличивается. В то же время снижение температуры до 2-6[о]С и отсутствие солей при меньшей скорости деструкции нефти не являются ингибитором, то есть замедлителем этого процесса ни в почве, ни в водной среде.
На основании полученных результатов подана заявка в Федеральную службу по интеллектуальной собственности на выдачу патента РФ. Поскольку биосорбент способен осуществлять деструкцию углеводородов до нетоксичных соединений, не требуется его сбор после применения. Это исключает затраты на его транспортировку и сдачу на утилизацию. Биосорбент позволяет ликвидировать нефтяные загрязнения в весенне-осенний период в течение трех лет, снизить расход продукта независимо от метеоусловий в 2-3 раза по сравнению c прочими сорбентами. Экологически чистый торфоминеральный гидрофобный самоутилизирующийся нефтяной биосорбент является эффективным средством при ликвидации разливов нефти, в том числе в условиях низких температур. Он может быть рекомендован к применению в широком диапазоне почвенных, гидрологических и климатических характеристик
Арина Николаева,
заведующая лабораторией экологии и рационального природопользования "НИИ Транснефть"
Существующие сегодня препараты для ликвидации нефтезагрязнений можно разделить на три группы. Первую составляют сорбенты: неорганические (глауконит), природные органические и органоминеральные (торф, мох и другие), а также синтетические на основе целлюлозы, полиуретана и т.п. Их недостаток в том, что после завершения очистки препараты необходимо собирать и утилизировать. В противном случае загрязненный сорбент опускается на дно водоемов или дождями смывается по рельефу местности, приводя к вторичному загрязнению и расширяя его границы. В труднодоступных, водных и заболоченных местах возможность их сбора для утилизации существенно ограничена. Кроме того, природные сорбенты обладают невысокой способностью к поглощению углеводородов. Синтетические эффективнее в 5 -10 раз, но и стоимость их на порядок выше.
Вторая группа включает препараты на основе разлагающих углеводороды микроорганизмов-нефтедеструкторов. Они окисляют углеводороды до углекислого газа и воды или превращают их в соединения, утилизируемые другими микробами. Биопрепараты способны эффективно разлагать широкий спектр углеводородов, но при этом не могут локализовать загрязнения и не "работают" при отрицательных температурах.
Третья группа - биосорбенты, состоящие из собственно сорбента и иммобилизованных на нем клеток микроорганизмов-нефтедеструкторов, которые и определяют эффективность биодеградации нефти. Они наиболее эффективны в решении проблемы ремедиации, то есть восстановления природной среды, загрязненной нефтью и нефтепродуктами. Это и определило специалистам "НИИ Транснефть" задачу создания нового универсального биосорбента с высокими эксплуатационными свойствами, не требующего утилизации и применимого в различных природно-климатических условиях, в том числе при низких и сверхнизких температурах.
Целью научно-исследовательских разработок стало создание рецептуры биосорбента, работающего при температурах окружающей среды от -25 до +50[о]С, способного к биодеструкции нефти при температуре от +4 до +28[о]С, обеспечивающего очистку воды и почвы до нормативных показателей, восстанавливающего способность к биоразложению нефти после зимы, сохраняющего сорбционную способность под снегом со сроком хранения не менее двух лет. При этом штаммы микроорганизмов, входящих в состав биосорбента, не должны быть генетически модифицированными и патогенными для человека и животных.
Такая оптимальная рецептура была создана. В качестве субстрата использовался специально подготовленный торф с мобилизованными на него клетками бактерий различных штаммов рода Rhodococcus. Важным свойством этих промышленных штаммов является способность расти на несложных и недорогих питательных средах.
В соответствии с утвержденными компанией "Транснефть" программами были проведены лабораторные и полевые испытания на опытных площадках, заложенных на территории линейной перекачивающей (или производственной? ЛПДС - линейная производственно-диспетчерская станция) диспетчерской станции "Староликеево" предприятия "Транснефть - Верхняя Волга". Результаты показали, что концентрация нефтепродуктов в почве в ячейках с биосорбентом снизилась на 99% от начальных значений, а деструкция нефти произошла на месяц раньше, чем в опытах с иными сорбентами.
Испытания показали, что разработанный биосорбент слабочувствителен к обеспеченности кислородом, что позволяет рекомендовать его для применения на обводненных и тяжелых почвах, таких как глины и суглинки. Процессы деструкции усиливаются при положительных температурах. Оптимальная доза внесения биосорбента примерно четверть от количества разлитой нефти.
Поведение нефтяного загрязнения в водной среде имеет ряд особенностей. Сначала происходит резкое повышение концентрации нефтепродуктов, связанное с процессом растворения нефти в воде, а затем после кратковременного снижения концентраций их повторное повышение за счет вторичного загрязнения нефтепродуктами, осевшими на дне водоема. В опытах с биосорбентом вторичного загрязнения не происходит, потому что нефть связывается с биосорбентом в устойчивые конгломераты.
При температурах ниже нуля деструкция нефтепродуктов в воде обычно не происходит - она возобновляется при устойчивых положительных температурах. В опытах с биосорбентом деструкция возобновляется уже при переходе температуры в верхних слоях через ноль. В глубине, где вода прогревается медленнее, деструкция возобновляется на 1-2 недели позже. В верхнем слое воды снижение концентрации нефтепродуктов в опытах с биосорбентом происходит более равномерно, чем с иными сорбентами. Это свидетельствует об отсутствии вторичного загрязнения и, следовательно, о более полной деструкции нефтепродуктов.
Результаты испытаний также показали: после отступления холодов свойства биосорбента восстанавливаются. При +28-30 градусах и наличии в воде солей, необходимых для развития микроорганизмов, скорость деструкции нефти увеличивается. В то же время снижение температуры до 2-6[о]С и отсутствие солей при меньшей скорости деструкции нефти не являются ингибитором, то есть замедлителем этого процесса ни в почве, ни в водной среде.
На основании полученных результатов подана заявка в Федеральную службу по интеллектуальной собственности на выдачу патента РФ. Поскольку биосорбент способен осуществлять деструкцию углеводородов до нетоксичных соединений, не требуется его сбор после применения. Это исключает затраты на его транспортировку и сдачу на утилизацию. Биосорбент позволяет ликвидировать нефтяные загрязнения в весенне-осенний период в течение трех лет, снизить расход продукта независимо от метеоусловий в 2-3 раза по сравнению c прочими сорбентами. Экологически чистый торфоминеральный гидрофобный самоутилизирующийся нефтяной биосорбент является эффективным средством при ликвидации разливов нефти, в том числе в условиях низких температур. Он может быть рекомендован к применению в широком диапазоне почвенных, гидрологических и климатических характеристик
Арина Николаева,
заведующая лабораторией экологии и рационального природопользования "НИИ Транснефть"