Қазақстан Республикасы

Түркістан қаласы, Қ.А.Ясауи атындағы Халықаралық қазақ-түрік университетінің доцент міндетін атқарушысы,

биология ғылымдарының кандидаты А.Сейтметова

Түркістан қаласы, Қ.А.Ясауи атындағы Халықаралық қазақ-түрік университетінің аға оқытушысы,

биология ғылымдарының кандидаты З.Талханбаева

Мұнай тотықтырушы бактериялар биологиясын зерттеу

Қазақстанда энергетикалық тұтынуды қамтамасыз ететін мұнай өңдейтін өнеркеркәсіптер жақсы дамыған. Мұнайды қазу және өндіру кезінде топырақ қабаты мен әртүрлі табиғи экожүйелер ластанады. Сонымен қатар, аталған мәселе ауыр техникалармен мұнай және мұнай өнімдерін тасымалдауда, қажетті іс-шараларды бұзу салдарынан да болып отырады. Топырақтың кез-келген мұнай өнімдерімен және олардың құрамындағы көмірсутектік заттармен ластануы биологиялық проблемаға айналып отыр.

Осыған байланысты қоршаған ортаны мұнай және оның өнімдерінен тазартуда мұнай тотықтырушы микроорганизмдердің алатын орны ерекше. Микроорганизмдердің мұнайды ыдырату белсенділігін практика жүзінде қолдану бағытында көптеген кең көлемді зерттеулер жүргізілуде.

Мұнай өнімдерін пайдаланатын микроорганизмдер табиғатта өте кең таралған. Тіпті ластанған топырақтан бөліп алу қиынға соқпайды. Осы уақытқа дейін энергия көзі ретінде мұнайды тотықтыратын микроорганизмдердің жүзден астам түрлері белгілі. Солардың арасында мұнай тотықтырушы бактериялардың да алатын орны ерекше. Қазіргі кезде микроорганизмдердің мұнай өнімдерін ыдыратуында көбінесе олардың беткі-белсенді заттар түзу және әртүрлі мұнай өнімдерін тотықтыру қабілеттіліктеріне көп көңіл бөлінуде. Бірақ та, қазіргі кездегі белгілі жұмыстарда сұрыптауды 2-3% мұнайды ыдырату қабілеттіліктеріне байланысты жүргізген. Осыған байланысты, мұнаймен ластанған топырақтағы мұнай өнімдерінің биологиялық ыдырауын жылдамдату мақсатында, табиғи жерлерден бөлініп алынған, жоғары мөлшердегі мұнай өнімдерін пайдалану қабілеттілігі, беткі-белсенді заттарды түзу қасиеті және жеке өнімдерді ыдырату қабілеттіліктері жоғары мұнай тотықтырушы бактерияларды сұрыптау өте маңызды. Нәтижесінде топырақтан мұнай өнімдерінің мөлшері қысқа мерзімде азаяды. Сондықтан да, биоремедиация жүргізу үшін бактерия культураларының негізінде жасалған биопрепараттарды жасау өте өзекті шара болып табылады.

Зерттеу материалдары

Зерттеу материалдары ретінде Атырау облысы Теңіз кен орнынан алынған мұнаймен ластанған топырақ үлгілерінен бөлініп алынған 94 бактерия изоляттары алынды.

Зерттеу әдістері

Микроорганизмдердің полициклді ароматты көмірсутектерде өсуі сипатын әртүрлі қатты көмірсутектер: парафин, антрацен, фенантрен, карбазол, дибензофурен, салицил қышқылы, дифенил, диметилнафталин, нафталин, сонымен бірге бірқатар сұйық ароматты көмірсутектер: о-ксилол, бензол, толуол, октан қосылған минеральді қоректік ортасында өсіру арқылы бағаланды. Бақылау ретінде глюкозаны пайдаландық.

Мұнай және мұнай өнімдерінің жоғарғы концентрацияларында өсу қабілетін көміртегі және энергия көзі ретінде 5%, 7%, 10% Теңіз мұнайы және 3%, 5%, 7% мотор майы, дизельді жанармай және бензин бар минеральді қоректік ортада өсіру арқылы зерттедік. Ал, микроорганизмдердің мұнай пайдалану белсенділігін гравиметриялық әдіспен анықтадық.

Көмірсутегін тотықтырушы бактерияларды түрлерін анықтауда жалпыға ортақ Берги анықтағышын және ұсынған әдістерді қолдандық

Көмірсутегін тотықтырушы белсенді бактериялардың жоғары мөлшермен ластанған топырақтағы мұнайды ыдырату қабілеттіліктерін зерттеу үшін, өндірістік жағдайда мұнаймен ластанған Теңіз ауданынан алынған топырақты пайдалана отырып модельді тәжірибе жүргіздік. Ол үшін топырақты алдын ала мұнайдың жоғары мөлшері 35000 мг/кг, 64000 мг/кг және 150000 мг/кг ластадық. Ластанған топырақты 5 кг нан эксикаторға салдық. Содан кейін, бактериялардың биомассасын 10⁹ мөлшеріндегі клетка сұйықтығы түрінде қостық. Көмірсутегін тотықтырушы микроорганизмдердің мұнай ыдырату қабілеттілігін - топырақтағы микроорганизмдердің санын жалпыға ортақ әдістерді қолдана отырып анықтадық, микроорганизмдердің биомассасын центрифугалау әдісімен анықтадық.

Зерттеу нәтижелері

Өнеркәсіптің мұнай-газ саласы, әлемдік экономиканың қарқынды дамуында негізгі энергия көзі болып саналады. Алайда, осы көмірсутекті өнімді өндірумен, тасымалдаумен және тұтынумен байланысты үрдістер өзімен қатар белгілі бір техногенді жүктеме ала жүреді. Экологтардың пікірі бойынша, қазіргі кезде қоршаған ортаны ластаушы заттардың бірі - мұнай және оның өңделген өнімдері. Қоршаған ортаға мұнай, оны өндіру кезінде, магистральді құбырлар арқылы тасымалдау кезінде және түрлі жағдайларға байланысты болатын апаттар нәтижесінде түседі [1]. Мұнай өнімдері топырақта және микрорельефтің түрлі тереңдіктерінде жинақталады және олардың толық ыдырау үрдісі ұзақ уақытқа созылады [2].

Қоршаған ортаның негізгі ластаушы көзінің бірі, мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған ағын және сарқынды сулар. АҚШ Мұнай институтының мәлімдеуінше мұндай сулардың құрамында 23-130 мг/л мұнай өнімдері, 7,6-61мг/л фенол болады. Стандарт талабы бойынша, ағын сулардағы мұнай және мұнай өнімдерінің шектік мүмкіндік концентратциясы (ШМК) 25 мг/л құрайды. Су тазарту іс-шаралары, судың кем дегенде ластаушының 85-90%-нан тазаруын қамтамасыз етуі тиіс.

Мұнай өнімдері табиғат ортасына бұрғылау кезінде қолданылатын сұйықтықпен де түседі, сонымен қатар, ондай сұйықтықтардың құрамындағы бөлшектер топырақтың тұздануын арттырады. Топырақ бетіне түскен шикі мұнай битумды қосылыстар түзіп, топырақтың жоғарғы құнарлы қабатын тіршілік үрдісіне жарамсыз етеді. Жалпы көлемі бойынша мұнай өнімдерімен ластаған топырақ аудандары көп емес (сақтайтын орындар, автожанар-жағармай бекеттері, автобаз, дала қосы маңдары), бірақ, жыл өткен сайын, ондай территориялардың ластану көлемі арта түседі. Ластанған жердің әр гектары, өзімен көршілес территориядағы сондай ауданға залал тигізеді [3].

Біздің жүргізген зерттеу жұмысымыздың нәтижелері бойынша Rhodococcus equi 51КС, Pseudomonas cepacia 122 АС және Bacillus lentus 109КС культуралары құрамында көміртегі және энергия көзі ретінде 5% мұнай бар ортада жоғары қарқындылықпен өсу кезеңінде культура сұйықтығының бөлшектеу қабілеті және клетка бетінің гидрофобтылығы жоғарылайтындықтан ортадағы көмірсутек мөлшері белсенді сіңіріліп, азаятындығын көрсетеді (сурет 1).

Көмірсутегін тотықтырушы бактериялардың 5% мұнайды пайдалануы

Сурет 1

Кесте 1

Мұнаймен ластанған топыраққа мұнай тотықтырушы бактериялар қосқандағы топырақтағы мұнайдың қалған мөлшері

Тәжірибе үлгілері	Мұнайдың бастапқы мөлшері, мг/кг	Топырақта қалған мұнайдың мөлшері, мг/кг құрғақ топыраққа шаққанда			пайдаланған мұнай мөлшері, %
		Тәуліктер
	0	10	20	30
2/1	64312±9,1	32240±1,4	27456±8,7	21230±9,1	67,9±10,9
2/2	64312±8,2	42930±9,5	35163±9,6	21360±9,6	66,7±10,9
2/3	64298±1,2	39600±7,6	30458±7,9	24300±8,5	62,7±10,9
2/4	64309±8,9	64200±6,2	64004±5,6	59400±8,9	7,8±1,9
Ескерту: 2/1 - Rhodococcus equi 51КС, 2/2 - Bacillus lentus 109КС және 2/3 - Pseudomonas cepaciа 122АС қосылған топырақ үлгілері; 2/4 - бақылау үлгісі

Зерттеу нәтижесінде мұнайдың мөлшерінің азайғаны Rhodococcus equi 51КС қосылған топырақта айқындалды, топырақтағы мұнайдың төмендеуі 32240±1,4 мг/кг құраса, 30 тәулікте бұдан 1-2 есеге азайып 21230±9,1 мг/кг дейін азайды (1 кесте). Топырақтағы мұнайдың мөлшері азаюына байланысты, микроорганизмдердің жалпы саны да бастапқы тәулікке қарағанда 3-4 есеге жоғарылайды.

Сонымен, зерттеу жұмысында алынған нәтижелерден мынадай қорытынды жасадық:

1. Жоғары мөлшерде мұнаймен ластанған топырақтан 94 бактерия изоляттары бөліп алып, олардың ішінде мұнай көмірсутектерінде өсу қабілеті жоғары 8 бактерия изоляты таңдап алынды. Іріктеп алынған 8 бактерия изоляттарының арасынан көп кезеңді жолмен 3 белсенді бактерия (51КС, 122АС және 109КС) сұрыптап алынды.

2. Іріктеп алынған көмірсутегін тотықтырушы бактериялардың 7%-тік мұнайды 69% -дан 73%-ға дейін, 5% мотор майын 52% -дан 74%-ға дейін, дизельді жағармайды 70%-дан 80%-ға дейін, бензинді 62%-дан 70%-ға дейін, ал, 3% мазутты 41%-дан 45%-ға дейін пайдаланылатындығы көрсетілді.

3. Көмірсутегін тотықтырушы бактериялар Rhodococcus equi 51KC, Pseudomonas cepacia 122AC және Bacillus lentus 109KC түріне жатқызылды.

4. Сұрыптап алған көмірсутегін тотықтырушы бактериялардың жаңа түрлері құрамында көміртегі және энергия көзі ретінде 5% мұнай бар минералды ортада өсу кезінде мұнай тотықтыру белсенділігі жоғары, беткі-белсенді заттарды түзу мен клетка бетінің гидрофобтылығын өзгерту қабілетімен ерекшелінетіндігі көрсетілді. Rhodococcus equi 51KC, Pseudomonas cepacia 122AC және Bacillus lentus 109KC мұнаймен әрекеттесу қарқындылығы да жоғары болатындығы анықталды. Сонымен қатар, олар полиароматты көмірсутектерді транформациялап, фенантреннің ыдырауындағы аралық өнімі ретінде салицилл қышқылын түзілетіндігі анықталды.

5. Модельді тәжірибелерде іріктеп алған көмірсутегін тотықтырушы белсенді бактериялардың мұнайдың 64000 мг/кг және 150000 мг/кг мөлшерін ыдыратуға қабілеті бар екендігі анықталды. Зерттелген 3 белсенді бактериялардың арасында Rhodococcus equi 51KC штамы 30 тәулік аралығында 64000 мг/кг мұнайды 67%-ға дейін, яғни 21230 мг/кг дейін азайтты, ал, 150000 мг/кг мұнайды 93000 мг/кг дейін (51,8 % дейін) ыдырататындығы дәлелденді.

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі:

1. Исмаилов Н.М., Пиковский Ю.Ш. Биодинамика загрязненных нефтью почв //Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. -Л., 1985.- С.211-216.

2. Обребко Л.А., Фролова В.А., Даршиева А.М. Экологические проблемы и утилизация отходов нефтяной промышленности. //Аналитический обзор. Алматы, 2002.-120 с.

3. Киреева Н.А. Микробиологические процессы в нефтезагрязненных почвах.- Уфа: БашГУ, 1994.-172 с.