ТОПЫРАҚТЫ МҰНАЙ ҚАЛДЫҚТАРЫНАН ТАЗАЛАУ. БИОРЕМЕДИАЦИЯЛЫҚ ТАЗАЛАУ ӘДІСІ

А.Жубанова, А.Е.Абуова, Ж.С.Есенаманова, М.С.Есенаманова

Атырауский государственный университет им.Х.Досмухамедова

Республика Казахстан

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

Топырақтағы органикалық заттардың сандық және сапалық құрамының өзгеруі, қоршаған ортаға мұнай мен мұнай өнімдерінің түсуі, сыртқы факторлар мен пайда болған табиғи жағдай, жүйедегі, жануарлар, өсімдіктер, микроағзалар дамуының бұзылуына немесе өзгеруіне әкеледі. Мұндай жағдай топырақтағы табиғи биоценоздағы жеке бір бөлігінің түбегейлі өзгеріске ұшырауына, жаңа биологиялық жағдай түзілуіне тиісті сапалық құрамы бар және топырақтағы тірі ағзалардың жалпы саны, ерекшеліктері, түрлер мен түрлердің шектелуіне әкеліп соғады.

Мұнай және мұнай өнімдерімен қоршаған ортаның кең көлемде ластануы табиғи экожүйенің, биологиялық тепе-теңдіктің және биотүрліліктің бұзылуына әкеліп соғады. Соған байланысты ластану процесі бірден тежеле бастайды, тек микроорганизмдердің жеке топтарының ара-қатынасы ғана бұзылмайды. Мұнай және мұнай өнімдері биологиялық тізбектің барлық бөліктеріне әсерін тигізе отырып, фауна және флораның функционалды активтілігінің толықтай депрессиясын тудырады.

Мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған топырақты биотехнологиялық әдіспен тазалау микроорганизмдердің мұнай және мұнай өнімдерін қарапайым қосылыстарға айналдыру, органикалық заттарды жинау және оларды көміртек айналымына қосу қабілетіне негізделген. Экологиялық қауіпсіздік, топырақтың құрылымын толық сақтай отырып, ластайтын заттарды зиянсыз аралық өнімге дейін деградациялау мүмкіндігі биотазалаудың ерекшеліктері болып табылады. Биоыдырау мұнай және мұнай өнімдерінің құрамды компоненттерінің тотығу энергиясын өзінің дамуы үшін қолданатын аэробты микрофлорамен жүзеге асырады.

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.

Биоремедиация – бұл биологиялық объектілердің (өсімдіктер, саңырауқұлақтар, жәндіктер, құрттар және т.б. организмдер) метаболитикалық потенциалын пайдалана отырып, атмосфераны, ақаба суларды, топырақты тазартудың комплексті саласы. Биоремедиациялық жолмен топырақтың құнарлылығын қалпына келтіруге болады.

Химиялық әдістер биотехнологиялық әдістерге қарағанда жоғары дәрежедегі технологиялық стандарттылығымен, нәтижелердің бірдей болуымен ерекшеленеді, бірақ топыраққа әсер етуі бойынша және шығыны бойынша 10-40%-ға кем. Тәжірибе жүзінде көбіне механикалық әдістер қолданады, яғни ластанған топырақтың бетін алып, басқа жерге апарып консервациялау.

Физикалы-химиялық әдіспен орташа есеппен 1 тонна топырақты тазарту үшін 12,5 мың доллар жұмсалса, биологиялық әдіспен 50-200 доллар жұмсалады. Биоремедиацияда микроорганизмдерді пайдалану Аляскадағы катастрофадан басталды (танкердің апатқа ұшырауы), 1,5 мың км жағалау мұнаймен ластанды, 11 млн. тонна галлон мұнай теңізге төгілді. 11 мың жұмысшы мен әр түрлі техника жұмылдырылды. Күніне 1 млн. доллар жұмсалды. Жағалауды тазартудың биоремедиация процесіне азотты тыңайтқыш қосқан. Соның нәтижесінде, мұнай өнімдерін деградациялаушы микроорганизмдердің метаболитикалық қасиеті 3-5 есеге дейін артқан. 10 жыл әсер ететін мұнайдың әсері 2 жылда қысқарған. Жалпы шығын 1 млн. долларды құраған . Биологиялық тотықтырудың негізінде табиғатта кең таралған мұнай тотықтырғыш микроорганизмдердің биохимиялық қызметі жатыр. Тазарту процесі нәтижелі болу үшін мұнай тотықтырғыш микроорганизмдердің жылдам көбейетін штамдарын пайдаланады.

Биоремедиация – минералды тұздардан, қант, ферменттерден тұратын биогенді қоспасымен қатар, көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдерден құралған препараттарды қолдану арқылы мұнаймен ластанған топырақ және суларды тазалау болып табылады, сонымен қатар түрлі көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдер штамдарын көміртектендірілген сорбенттер негізінде иммобилиздеген түрлері де кеңінен қолданылады.

Дүние жүзі бойынша мұнай және мұнай өнімдерін өндіруші өнеркәсіп зауыттар мұнай көмірсутектерін утилиздеу барысында, көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдер ассоциациясынан жасалған биологиялық препараттарды кеңінен қолдануда.

Сондықтан осындай мәселелерді шешу барысында, мұнай тотықтырушы микроорганизмдерді зерттеудің маңызы өте зор, әрі қазіргі таңдағы ғаламдық мәселелердің бірі болып отыр.

Мұнай өнімдерінің көп компоненттен тұруы микроорганизмдер көмегімен биодеструкциялау қиындығын тудырады. Сондықтан әртүрлі деградацияға қабілеті бар микроорганизмдер ассоциациясын құру ластанған экожүйелер биоремедиациясында перспективті бағыт болып табылады. Бұл фактор көптеген ғалымдардың мұнаймен ластанған су және топырақтарды тазалауда кеңінен қолданылатын биопрепараттарды жасау барысында дәлелденген. Қолайсыз климаттық жағдай кезінде ластанған ортада мұнай деструкциялаушы микроорганизмдер интродукциясы өте қажет болып табылады.

Мәселен, “Деворойл” биопрепаратында Pseudomonas-Rhodococcus ассоциациясы қолданылады. Бұл биопрепаратты қазіргі кезде кең көлемде қолдануда.

Соңғы 10 жыл ішінде бірнеше препараттар – “Путидойл”, “Олеворин”, “Нафтокс”, “Микромицет”, “Родобел” секілді препараттар өндіріске енді. Бұл препараттар құрамына жиырмадан аса түрлі мұнай тотықтырушы микроорганизмдер, бактериялар, саңырауқұлақтар, ашытқылардан тұратын монокультуралар немесе ассоциациялар кіреді. Шет елдерде мұнай компаниялары мұнаймен ластанған топырақтарды өңдеу үшін биопрепараттарды қолданады. Мәселен Еуропа және АҚШ елдерінде мұнай өндіру зауыттарының ағынды суларын тазалау үшін табиғи штамдардың бейімдеушілік жолы арқылы алынған "Phenobac" атты бактериалдық биопрепараттарды қолданған. Олар ортаның түрлі жағдайына өз қасиеттерін сақтай алатын көмірсутек тотықтырушы бактериялардың аралас культураларынан тұрады.

Қазіргі таңда, мұнаймен ластанған топырақтарды тазалау барысында Pseudomonas туысының бактерияларының қатысымен бірнеше препараттар жасалынып, әлем бойынша қолданыс табуда. Мысалы, “Эконадин” биопрепараты қоңыр түсті ұнтақ, дисперсті, гидрофобты болып табылады. Бұл препарат органикалық субстрат – торфта иммобилизденген Pseudomonas fluorescens-тің екі штамм ассоциациясынан құралған. Сорбциялық тығыздығы мұнай өнімінің түріне байланысты 1:10–1:50 аралығында. “Эконадин” препараты Ресей Федерациясының және Украинаның патенттерімен қорғалған, ТМД елдерінде мұнаймен ластанған аумақтарды тазалауға арналған алдыңғы қатарлы бактериалдық препарат болып табылады. Препарат негізі ретінде Pseudomonas fluorescens-тің таңдап алыну себебі маңызды. Ең алдымен олардың түрлі қасиеттері зерттелді, әсіресе мұнай көмірсутектерін жақсы тотықтыру қабілеті. Штамдардың адам өміріне, өсімдіктерге, гидробионаттарға қатысты патогенді еместілігі бойынша таңдалынып алынды.

Табиғатта барлық мұнай тотықтырушы микроорганизмдер арасында кең таралғандары Pseudomonas туысының бактериялары болып табылады. Олар әлемдік мұхиттың, су қоймалардың, топырақтың микрофлорасының бірі.

Штамдарды бөліп алу объектісі табиғи орта немесе мұнай өнімдерінің өзі болып табылады.

Қазіргі заман өндірісінің ең басты мәселесінің бірі-қоршаған ортаны қорғау, жер асты кен байлықтарын рационал тәсілдерімен пайдалану. Сол себепті мұнай-газ өндірісінің іздеу, барлау жұмысының негізгі бір мақсаты қазіргі заман табиғатын қорғау, қоршаған ортаны ластамай, адамзат денсаулығына зиянсыз өндіріс өнімдерін өндіру, әрбір өндірістің келешек экологиялық проблемаларын зерттеу және перспективалық жоспарлар дайындау.

Мұнай мен газды өндіру және өңдеу кезінде табиғатты қорғау бойынша маңызды бағыттар экологиялық таза процестерді игеру және қалдықтарды азайту, мұнай химиялық өндірістердің газды қалдықтарын тазарту, лас суларды тазарту, қоршаған ортаның мұнаймен және мұнай өнімдерімен ластанбауын қадағалау және т.б. болып табылады.

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

1. Егорова Т.А. Основы биотехнологии: Учеб. пособие для высш. пед. учеб. заведений / Т.А. Егорова, С.М. Клунова, Е.А. Живухина. М.: Издательский центр «Академия», 2006

2. Поляков С.Н., Лушников С.В., Волков В.М., Негодяев С.В. Устранение последствий масштабного разлива нефтепродуктов на территории нефтехранилища угольного разреза // Экология и промышленность. – 2005.– №3.– Б. 31-35

3. Киреева Н.А. Влияние загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами на численность и видовой состав микромицетов / Н.А. Киреева, Н.Ф Галимзянова // Почвоведение, 1995.- №2,- С.211-216.

4. Жусупова Д.Б. Угловодородокисляющие микроорганизмы рода Рseudomonas, используемые для биоремедиации нефтезагрязненных экосистем // Вестник КазНУ.– Алматы, 2006.– №4.– Б. 95-101.

5. Г.Қ.Қaйырмaновa «Микрооргaнизмдeрдің иммобилиздeнгeн клeткaлaры» Оқу құрaлы// Aлмaты «Қaзaқ унивeрситeті» 2015