Кузнецов А.Е., Градова Н.Б., Лушников С.В. и др. Прикладная экобиотехнология. Учебное пособие. В 2-х томах

Продолжение таблицы 4.5.

572 Глава 4

Продолжение таблицы 4.5.

Продолжение таблицы 4.5.

574 Глава 4

Продолжение таблицы 4.5.

Окончание таблицы 4.5.

Препарат «Путидойл», разработанный Западно-Сибирским научноисследовательским геологоразведочным нефтяным институтом совместно с НПО «Вектор» в 1988 г., появился первым на рынке биопрепаратовнефтедеструкторов. Его действующим началом являлся штамм бактерий Pseudomonas putida 36, обладающий высокой окислительной активностью в отношении углеводородов нефти прямой, разветвленной и циклической структур. Препарат получали путем высушивания выращенной бактериальной массы и использовали в виде суспензии бактериальных клеток (не более 0,2% к объему раствора) в 0,07% растворе минеральных солей (аммофоса или диаммофоса). Активирование препарата производилось выдерживанием суспензии при перемешивании и аэрации в течении 4–18 ч при температуре 26–30 °С.

По результатам исследований и испытаний были определены расходные нормы препарата, определено значение ПДК препарата для рыбохозяйственных водоемов (1 мг/л) и разработаны рекомендации по использованию препарата «Путидойл» (табл. 4.6).

Таблица 4.6.

Технологические показатели использования препарата «Путидойл» для очистки различных сред от загрязнений нефтью и нефтепродуктами

В 1980-е – 1990-е гг. прошлого столетия были разработаны и другие активные препараты, такие как Деворойл, Деградойл, серия препаратов Биодеструктор, Родер и другие, которые используются до настоящего времени. На основании товарной формы эти препараты могут быть отнесены к препаратам первого поколения. Они представляют массу жизнеспособных клеток монокультуры, ассоциативной или смешанной культуры углеводородокисляющих микроорганизмов в виде порошка, суспензии или пасты.

Препарат «Деворойл», разработанный в Институте микробиологии РАН и коммерциализированный компаниями «Биотехинвест» и «Микробные технологии», выпускается на основе консорциума бактерий Rhodococcus longus, Rhodococcus maris, Rhodococcus erythropolis, Alcaligenes sp., Pseudomonas stutzeri и

дрожжей Yarrowia lipolytica, Candida sp., растущих на углеводородах различных классов и их производных, устойчивых к повышенной солености (до 150 г/л NaCl), к резким колебаниям температуры от +5 до +40 °С, активных в широком диапазоне pH от 4,5 до 9,5 при уровне загрязнения почвы нефтью более 5%. Используемая композиция микроорганизмов выделена из пластовых вод нефтяного месторождения. По данным разработчиков препарата широта диапазона pH, при котором препарат активен, определяется составом консорциума микроорганизмов. При кислых значениях pH преимущественное развитие получают Yarrowia lipolytica, Rhodococcus erythropolis, при нейтральных – вся композиция микроорганизмов, при щелочных – Rhodococcus maris и Alcaligenes sp. Препарат обладает широкой субстратной специфичностью. Микроорганизмы препарата способны осуществлять контакт с углеводородами как непосредственно в толще нефтяной пленки, так и на поверхности почвы и воды, т. е. разлагать как растворимые, так и нерастворимые в воде компоненты нефти. Высокая эффективность применения «Деворойла» определяется и тем, что в состав препарата входят липофильные (Rhodococcus longus,

Rhodococcus maris, Rhodococcus erythropolis, Yarrowia lipolytica) и гидрофильные (Alcaligenes sp., Candida sp.) микроорганизмы: бактерии, окисляющие нефтяные алканы с длиной углеродной цепи С9–С30 и ароматические соединения, в частности фенол, крезол и пирокатехин; дрожжи, характеризующиеся высокой нефтеокисляющей активностью и способные выделять в среду аминокислоты, витамины и поверхностно-активные вещества. Быстрорастущие микроорганизмы (Rhodococcus longus, Rhodococcus erythropolis, Yarrowia lipolytica, Alcaligenes sp.) хорошо окисляют алифатические и низкомолекулярные ароматические соединения, а медленнорастущие (Rhodococcus maris) доокисляют оставшиеся компоненты нефтей, оставаясь в составе природного сообщества микроорганизмов в течение долгого времени. Широта диапазона солености, при которой работает препарат, позволяет его использовать в том числе при авариях на внутрипромысловых трубопроводах, когда вместе с нефтью на почву выливаются значительные объемы пластовых рассолов. Используемые другими представителями почвенного биоценоза продукты жизнедеятельности микроорганизмов и отмирающие клетки легко усваиваются сапрофитной микрофлорой биоценоза.

Высокая эффективность препарата была показана при его испытаниях в условиях Западной Сибири, Татарстана и других регионов. Так, за 3 недели было удалено 70% нефти с поверхности почвы при содержании нефти 20 г/дм3 почвы. При содержании сырой нефти до 50 г/дм3 в почве в оптимальных условиях может быть удалено до 70% нефти за 4 недели. Препарат может быть использован для очистки от различных типов сырой нефти (высоко- и низкопарафинистой, вязкой, с высоким содержанием серы и др.), бензина, керосина. При удалении тяжелых фракций нефти – дизельного топлива и мазута «Деворойл» зарекомендовал себя как наиболее эффективный по сравнению с другими биопрепа-

ратами. Производитель биопрепарата в настоящее время – ООО «Сити Строй» (г. Москва).

Модифицированный вариант «Деворойла» – препарат «Редоксин», в котором клетки микроорганизмов иммобилизованы на пористом керамическом носителе (общей пористостью 77–91%), состоящем из оксида кремния, оксида железа, оксида алюминия и оксидов щелочных металлов. Такой биопрепарат на основе иммобилизованной пористой керамики активно окисляет нефтепродукты как в зоне контакта с водой, так и непосредственно в нефтяной пленке, способен утилизировать широкий диапазон углеводородов нефти как в пресной, так и в соленой воде. Препарат «Редоксин» применяется для очистки сточных вод от нефтепродуктов и пригоден для использования в качестве загрузки для биофильтров очистных сооружений.

Препараты серии «Биодеструктор», полученные на основе мезофильных

итермотолерантных штаммов неспорообразующих бактерий Acinetobacter calcoaceticus (biococcum) (препарат «Валентис»), Acinetobacter paraphinicum и Acinetobacter oleovorum (препарат «Олеоворин»), наиболее эффективны соответственно при температуре от +10 до +50 °С и от +20 до +42 °С при pH 6,5–7,2. Препараты получают путем высушивания на распылительной сушилке биомассы бактерий р. Acinetobacter, выращенных на н-алканах при 20–42 °С

иpH 6,5–7,2. ГосНИИсинтезбелок и компанией «Биотек», разработавшими препараты серии «Биодеструктор», предложена широкая гамма препаратов для удаления загрязнений различного характера (см. табл. 4.5).

Водном из вариантов испытания препаратов при очистке почвы, загрязненной нефтью, наблюдалось снижение за 45 сут концентрации загрязнений с 20 до 1 кг/м2. В другом варианте испытаний в загрязненном отстойнике наблюдалось удаление пленки нефти через 30 сут при исходном содержании нефти 10 кг/га поверхности отстойника. Препараты могут использоваться для удаления нефти, мазута, дизельного топлива, ароматических углеводородов, отработанных машинного и моторного масел, пищевых масел и жиров в ресторанных стоках

ит. п.

Технология получения препаратов «Валентис» и «Олеоворин» предусматривает стадии ферментации с использованием в качестве субстрата н-алканов, сепарации, распылительной сушки, внесение добавок. В табл. 4.7 приведены основные технологические показатели роста штаммов A. oleovorum H-1 и

A. calcoaceticus (biococcum) (A. valentis G-1) на н-алканах.

Таблица 4.7.

Основные технологические показатели выращивания термотолерантных штаммов бактерий A. oleovorum H-1 и A. valentis G-1 в опытных условиях при проточном культивировании

Окончание таблицы 4.7.

Действующим началом препарата «Руден» является нефтеокисляющий штамм бактерий Rhodococcus sp. НХ7, изолированный из образцов почвы, отобранных в тундре на севере Архангельской области вблизи нефтяных скважин. Штамм активен при невысоких положительных температурах (+5 – +18 °С) и высоком содержании нефти в среде (до 90%), работает в широком диапазоне pH (4,5–10), солености среды (0–4% по NaCl), разрушает ароматические соединения и асфальтены. Лиофильное высушивание при получении препарата обеспечивает высокий титр жизнеспособных клеток в биопрепарате, что позволяет использовать его без предварительной активации на месте применения.

Препарат-нефтедеструктор «Родер», разработанный во ВНИИ нефти и газа совместно с МГУ им. М. В. Ломоносова, предназначен для очистки нефтезагрязненных грунтов и водной поверхности. Действующим началом препарата являются два штамма Rhodococcus ruber и Rhodococcus erythropolis. По данным разработчиков, активность консорциума входящих в состав препарата микроорганизмов определяется их синергизмом при утилизации алканов. Препарат вырабатывается в виде сухого порошка или концентрированной суспензии с численостью клеток соответственно не менее 109 кл./г и 1010 кл./мл. Для приготовления рабочей суспензии препарат разбавляется в 1000–10000 раз, обогащается минеральными компонентами (источниками азота и фосфора) и вносится в количестве 0,1–1,0 л на м2 водной поверхности или грунта. Эффективность препарата «Родер» показана при его использовании для очистки нефтезагрязненных почв в Московской области, Западной Сибири, Республике Коми, при биоремедиации кислой высокотоксичной почвы штата Монтана (США), глинистой садово-огородной почвы, загрязненной тяжелой нефтью, а также дизельным топливом в концентрации 10% от массы, при очистке открытых акваторий, умеренно загрязненных нефтью (<20 г/л). Трехкратная обработка препаратом токсичной почвы, загрязненной застарелой нефтью в концентрации 230 г/кг, позволила снизить содержание загрязнения более чем на 50%.

Основой препарата «Деградойл» является выделенная из почвы смешанная культура микроорганизмов, включающая азотфиксирующие бактерии Azotobacter vinelandii. Испытание препарата на загрязненных участках площадью 2,5 га показало, что при расходе препарата 6 кг/га и предварительной ме-

ханической обработке участка за 49 сут уровень загрязнения мазутом снижается с 20 до 2 г/кг в гумусовых почвах и до 0,012 г/кг в глинистых почвах и песчаниках.

Широкие исследования и испытания разработанных препаратов, изучение окисления микроорганизмами разных фракций нефти, а также динамики роста интродуцированных в загрязненные среды углеводородокисляющих микроорганизмов позволили определить направления совершенствования биопрепаратов и повышения эффективности их применения.

Было показано, что эффективность биопрепаратов значительно повышается при иммобилизации микроорганизмов-нефтедеструкторов на материалах, обладающих сорбционными свойствами по отношению и к углеводородам. В последующие годы было разработано много биопрепаратов на основе микроорганизмов и сорбентов, которые можно отнести к препаратам второго поколения.

Препараты «Эконадин» и «Эконадин У-1» получают путем выращивания бактерий Pseudomonas fluorescens 2-а до концентрации не менее 5 г/л по сухой биомассе, их последующего флокулирования пероксидом водорода и хлоридом кальция, иммобилизацией сфлокулированной биомассы бактерий на сфагновом торфе и высушиванием торфа при температуре не более 30 °С. Количество клеток бактерий не менее 109 на 1 г торфа (около 10 мг/г). Препараты вносят на поверхность загрязненной водной среды в соотношении 0,1–0,24 г препарата на 1 мл нефтяного загрязнения.

При использовании препарата «Эконадин» была показана возможность быстрой (в течение 2–3 мин) очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов в результате их сорбции торфом (сорбируется 10–20 кг нефтепродуктов на 1 кг торфа биопрепарата) и утилизации сорбированной торфом нефти за 6 сут при оптимальных условиях. Препарат легко наносится и собирается с поверхности водоема после поглощения нефтяной пленки. Применение торфяного препарата позволяет провести очистку и рекультивацию почвы за 4–8 мес, улучшить структуру почвы.

Препарат «Экойл» также содержит микроорганизмы, иммобилизованные на торфе, что позволяет провести очистку поверхности воды торфом и утилизировать микроорганизмами сорбированную торфом нефть в течение двух месяцев, провести очистку и рекультивацию загрязненной почвы за 4–8 мес.

Препарат «Эколан» получен на основе нефтеокисляющих микроорганизмов, сорбированных на активированном угле, активных в диапазоне температур +5 – +40 °С. Выпускается в форме порошка или гранул (диаметр 0,5–5 мм) и сохраняет активность в микроаэрофильных и анаэробных условиях (на дне водоема или в скважинах).

Биопрепарат «Сойлекс» разработан ЗАО «Полиинформ» (г. С.-Петербург). Основой препарата являются углеводородокисляющие бактерии, сорбированные на инертных носителях (торфе, вермикулите, аэросиле и др.). Микробная ассоциация препарата включает мезофильные (наибольшая активность при температурах 18–35 °С) и психрофильные формы (наибольшая активность при температурах 3–10 °С) и проявляет высокую активность в отношении углеводородов сырой нефти, дизельного топлива, технических масел и мазута в широком