Экология/4.Промышленная экология и медицина труда

Доц. Семенова О.І., доц. Бублієнко Н.О., Похітенко І.Ю., Тотміна В. С.

Національний університет харчових технологій

Біодеградація нафтопродуктів у водному середовищі

Забруднення навколишнього середовища нафтою й нафтопродуктами є одним з найбільш масштабних і небезпечних видів впливу людини на флору, фауну та мікроорганізми.

На всіх стадіях виробничого циклу використання нафти та її похідних – видобування, переробки, транспортування, зберігання, споживання – утворюються відходи, а також витоки сировини, в результаті чого забруднюються водні об’єкти, ґрунти та атмосферне повітря.

Переробка сирої нафти здійснюється з метою одержання наступних первинних нафтопродуктів: гасу, бензину, мазуту, солярового і мастильних масел, вазеліну, парафіну, нафтового бітуму, гудрону, коксу. Шляхом переробки первинних нафтопродуктів одержують вторинні: крекінг-бензин, ефір, бензол, толуол та ін. Дані речовини є сумішшю хімічних сполук, серед яких найбільш численними є вуглеводні (50-98% від загального складу).

Вуглеводневмісні речовини, потрапляючи у водойми, накопичуються на поверхні, утворюючи плівку, яка негативно впливає на стан водних об’єктів. Але з часом відбувається перерозподіл між основними формами нафтопродуктів, який направлений у бік підвищення частки розчинених, емульгованих, сорбованих нафтопродуктів, і відповідним зменшенням їх вмісту в плівці.

Таким чином, через деякий час після надходження у водний об'єкт в емульгованому і сорбованому завислими речовинами станах у водній масі знаходиться в середньому від 50 до 90 % нафтопродуктів, в розчиненому - від 10 до 90 %, частка плівкових нафтопродуктів не перевищує 1 % [1].

Для очистки стічних вод від нафтопродуктів використовують методи механічного очищення – відстоювання, фільтрування та центрифугування. Але останнім часом все більшого поширення набувають методи біологічної очистки, суть яких полягає в очищенні стічних вод за допомогою рослин, тварин (молюски, рачки) та мікроорганізмів [2].

До недавнього часу ріст мікроорганізмів на вуглеводневмісних середовищах вважався рідкісним явищем. Передбачалося, що організми, які здатні розкладати продукти переробки нафти, зустрічаються лише там, де є родовища нафти, але мікроорганізми-нафтодеструктори дуже широко поширені в природі і можуть бути виділені з будь-якого ґрунту, осадових порід, морської і річкової води. Здатність використовувати нафту та нафтопродукти як джерело енергії властива не поодиноким спеціалізованим формам, а багатьом грибам, бактеріям і водоростям.

Виділені і описані мікроорганізми, на прикладі яких показано можливість біодеградації різних нафтових вуглеводнів. У числі таких мікроорганізмів актиноміцети (Endomyces, Nocardia, Streptomyces), гриби (Aspergillus, Cephalosporium, Peniccilium), бактерії (Achromobacter, Alcaligenes, Artrobacter, Baccilus, Bacterium, Brevibacterium, Citrobacter, Clostridium, Corynebacterium, Desylfovibrio, Enterobacter, Escherichia, Flavobacterium, Metanobacterium, Micrococcus, Micromonospora, Mycobacterium, Pseudomonas, Sarcina, Serratia, Spirillum, Vibrio, Thiobacillus), дріжджі (Candida, Debaryomyces, Endomycopsis, Hansenyla, Rhodotorula, Saccharomyces, Torula, Torulopsis, Trichoderma, Trichosporon). Найбільш активними деструкторами серед них є представники родів Acinetobacter, Alcaligenes, Artrobacter, Brevibacterium, Corinebacterium, Flavobacterium, Micrococcus, Mycobacterium, Nocardia, Pseudomonas, Serratia [3].

Вуглеводноокисляючі мікроорганізми дуже розповсюджені і є нормальним компонентом в незабрудненій екосистемі. Ці мікроорганізми є гетеротрофами і можуть засвоювати різноманітні органічні сполуки, такі як вуглеводи, білки, жири та ін.

Саме хімічний і композиційний склад окремих компонентів нафтопродуктів визначають особливості метаболізму утилізації їх мікроорганізмами. Часто вони окиснюють вуглеводні настільки повно, що накопичення проміжних продуктів не відбувається.

Майже всі вуглеводні низькомолекулярної фракції нафти в короткі терміни видаляються з середовища: одні за рахунок випаровування, а інші за рахунок метаболічної активності вуглеводноокисляючих мікроорганізмів. Основними продуктами розпаду цих продуктів є вуглекислий газ, вода і біомаса мікроорганізмів.

Більш складним перетворенням піддаються компоненти високомолекулярної фракції нафтопродуктів. Після первинної деструкції мікроорганізмами, яка здійснюється за допомогою екзоферментів, у водних об’єктах залишаються алкани, поліциклічні нафтени, поліароматичні вуглеводні та суміші речовин, що складають фракцію смол та асфальтенів. Всі ці речовини не можуть бути деструктуровані окремими мікроорганізмами, а лише їх спільнотами, для яких характерні взаємовідносини типу коменсалізму, кооперації та симбіозу [4].

Всі вуглеводні нафтопродуктів частково або повністю окиснюються мікроорганізмами за невеликий проміжок часу, що сприяє ефективному очищенню вуглеводневмісних стічних вод.

Література:

1. Давыдова С.Л. Нефть и нефтепродукты в окружающей среде / С.Л. Давыдова. – М.: изд-во РУДН, 2004. – 131 с.

2. Екологічна біотехнологія / О.В.Швед, О.Б.Миколів, О.З.Комаровська-Порохнявець, В.П.Новіков. – Львів: Львівська політехніка, 2010. – 792 с.

3. Биодеградация нефтепродуктов штаммами-деструкторами и их ассоциациями в жидкой среде / Барышникова Л.М., Грищенков В.Г., Аринбасаров М.У. и др. // Прикладная биохимия и микробиология. – 2001. - Т. 37, № 5. – С. 542 - 548.

4. Думанська Т.У. Біологічні властивості бактерій-деструкторів вуглеводнів нафти: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. біол. Наук: спец. 03.00.07 «Мікробіологія» / Т.У. Думанська. – К., 2008. – 25 с.