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

диапазоне рН (4,5–8,2) и температуры (3–40 °С). Препарат имеет высокий титр жизнеспособных клеток микроорганизмов – не менее 1010 кл./г препарата, что обусловлено использованием двухстадийного способа их культивирования: глубинного с последующим поверхностным способом доращивания на торфе.

Различные модификации препаратов серии «SpillAway+» («ВIO-W», «REMEDIACT», «OWS-200») могут применяться для удаления нефтепродуктов с поверхности воды, с твердой поверхности, из почвы, для промывки деталей и емкостей, для обработки днищ трюмов судов и т. д. «ВIO-W» предназначен для удаления разливов нефти с поверхности воды и представляет собой хлопьевидный адсорбент с углеводородразлагающими бактериями. «REMEDIACT» – порошкообразный препарат для очистки почвы от загрязнения нефтепродуктами. Очистке подвергается верхний слой почвы глубиной до 1 м. Расход на 1 м3 почвы 1–1,5 кг порошка. «OWS-200» – жидкий концентрированный препарат для удаления нефтепродуктов из сепараторов разделения нефти и воды. Концентрат разводится водой до нужной пропорции и добавляется в очищаемую емкость.

К препаратам второго поколения могут быть отнесены и такие препараты, как «Псевдомин», «Родотрин», «Лигносорбент-1», «Лессорб», семейство препаратов БАК и др. Биосорбенты после использования на поверхности воды могут быть легко собраны и переработаны.

В состав третьего поколения биопрепаратов для биоремедиации нефтезагрязненных сред входят микроорганизмы, не только активно усваивающие углеводороды, но и продуцирующие разного рода биосурфактанты, а также другие добавки, повышающие деградирующую активность микроорганизмов. Так, препарат «Лестан» содержит в своем составе адсорбенты и поверхностноактивные вещества, оказывающие эмульгирующее действие на углеводороды, что способствует их деструкции. Аналогичными свойствами обладает препарат «Биосурфактант», созданный на основе бактерий р. Rhodococcus, выделенных из нефтезагрязненной почвы Кувейта.

Современные биопрепараты на основе нефтедеструкторов, как правило, предназначаются для очистки не только нефтезагрязненных почв и грунтов, но и пресных водоемов, акваторий морей, стоков промышленных предприятий, внутренних поверхностей технологических резервуаров и танков, обезвреживания нефтесодержащих твердых отходов, рассоления засоленных и загрязненных нефтью почв (на основе смешанных культур галофильных бактерий и бактерийнефтедеструкторов). Часть биопрепаратов рекомендуется для удаления таких загрязнений, как сланцевое масло (используется для пропитки шпал), отработанные машинные и моторные масла, смазочно-охлаждающие жидкости, не подлежащие регенерации и вторичному использованию, пищевые масла и жиры в стоках, а также остаточных нефтепродуктов (котельное топливо, смазочные мазуты, гудроны, вазелины и другие нефтепродукты кубового остатка). Для расширения сферы применения, повышения эффективности использования биопрепаратов в них добавляют различные сорбенты, пенообразователи, эмульгаторы, минеральные и биологические добавки (источники азота, фосфора, микроэлементы, ПАВы, лецитины, биостимуляторы и т. д.).

Биопрепараты на основе смешанных культур и ассоциаций микроорганизмов имеют более широкие адаптационные и экологические возможности для использования и наряду с бактериями или грибами-гетеротрофами могут содержать микроводоросли, цианобактерии. Однако такие препараты сложнее воспроизводить и поддерживать в лабораторных и промышленных условиях.

Так, препарат МикрозимТМ Петро Трит, поставляемый ООО «РСЭТрейдинг», включает консорциум из 12 видов мироорганизмов, среди которых часть синтезируют биосурфактанты, которые в первые 48 ч применения изменяют структуру загрязнения, его плотность, вязкость, что обеспечивает большую эффективность деградации углеводородов организмами консорциума. Препарат активно работает в широком диапазоне температур от +15 до +50 °С. При отрицательных температурах спорулирующие формы микроорганизмов препарата частично сохраняются в почве.

Другая ассоциация, состоящая из двух штаммов р. Rhodococcus и двух штаммов р. Pseudomonas, продуцирующих биоэмульгаторы и окисляющих углеводороды, рекомендуется для очистки и почвы, и морской воды. Ассоциация развивается в широком диапазоне температур +2 – +32 °С и концентрации NaCl от 3 до 7%. Поскольку применяемые штаммы псевдомонад несут катаболические плазмиды биодеградации полициклических ароматических углеводородов и конъюгативные плазмиды, распространение генов биодеградации ПАУ среди аборигенной микрофлоры может способствовать увеличению деградационного потенциала в загрязненной почве.

Микробные препараты в сочетании с микроводорослями и высшими водными растениями, например ряской, эффективнее очищают воду от нефтяной пленки. Растения в ходе фотосинтеза аэрируют верхний слой воды, и пленка разрушается быстрее.

Неоднозначны перспективы применения биопрепаратов для биоремедиации загрязненных почв, созданных на основе ферментов. С одной стороны, такие биопрепараты не содержат живые клетки микроорганизмов, что является положительным с точки зрения санитарно-экологических требований. С другой стороны, отсутствуют широкие исследования динамики ферментативной активности препаратов в почве, их сохранности при контакте с организмами почвенных биоценозов. Стоимость предлагаемых в настоящее время ферментных препаратов, таких как «FyreZyme», достаточно высока, и они применяются для очистки почв, загрязненных небольшим количеством углеводородов.

Преимущество препаратов с носителем – более высокая выживаемость клеток микроорганизмов при хранении, при контакте с повышенными концентрациями загрязнений. Носитель служит своеобразным протектором, обеспечивающим оптимальное микроокружение клеткам. Иммобилизация клеток на носителе позволяет получать препараты комбинированного действия: сорбенты для поглощения и одновременно биологической деструкции загрязнений. Некоторые носители используются с целью повышения плавучести препарата для увеличения времени контакта микроорганизмов-деструкторов с нефтепленкой (при очистке водных поверхностей), адгезивной способности, диспергируемости и других технологически важных характеристик, могут содержать питательные

вещества, необходимые для биодеструкционной активности микроорганизмов, компоненты, обеспечивающие пролонгированное высвобождение минеральных соединений азота и фосфора с целью сведения к минимуму возможности избыточного попадания их в водоемы и предотвращения эвтрофикации.

Среди наиболее популярных органических материалов, используемых в качестве носителя и сорбента, – природный торф и различные его модификации, а также сосновая кора, модифицированный мох, древесные стружки, опилки; из синтетических полимерных материалов – пенополиуретан, поликапроамидные волокна и др. Среди неорганических материалов в качестве носителя используются глинистый минерал вермикулит (природный или модифицированный), диатомовая земля, вспученный перлит, вспученный вермикулит, вспененный графит, цеолиты, каолин, керамика и др.

Общий недостаток биопрепаратов с сорбентами – высокий расход и, как следствие, высокая стоимость очистки. По сравнению с препаратами, не содержащими сорбентов, затраты на применение препаратов с сорбентами выше в 2–20 раз. Следовательно, биопрепараты с сорбентами эффективнее использовать при аварийных разливах загрязнения, особенно в городских условиях, когда нужно быстро очистить загрязненный участок. По сравнению с только сорбционными методами очистки (активированным углем и другими материалами) затраты снижаются в 10 и более раз при использовании биопрепаратов, включающих сорбенты. Биопрепарат с сорбированным загрязнением может быть собран и обезврежен на специальных площадках или в биореакторах.

При очистке загрязненных водных поверхностей как вариант повышения эффективности комбинированного сорбционно-биологического метода было предложено использовать грибы-микромицеты. Выделенные грибыдеструкторы активно формируют мицелий на границе раздела двух фаз (нефть– вода). В процессе роста микромицетов часть нефтяного субстрата подвергается биодеградации и утилизируется грибами, другая, большая часть сорбируется мицелием и удерживается этим биологическим сорбентом, емкость которого составляет от 6 до 80 мг нефти/мг сухой биомассы гриба. Грибная пленка, пропитанная нефтью, легко удаляется с поверхности воды механическим путем и в последующем обезвреживается.

Цена биопрепаратов на основе микроорганизмов (без носителя) составляет 100–1000 долл. за 1 кг сухого биопрепарата. Типичные рекомендуемые нормы расхода биопрепаратов от 0,1 до 1 кг на 100 кг нефти. При таком расходе затраты на приобретение биопрепарата могут составить: при очистке почвы 500–10000 долл./га почвы; водной поверхности – 20–10000 долл./га; грунта – 0,5–5,0 долл./м3; воды – 1,0–10,0 долл./м3; при очистке емкостей препаратом без носителя – 100–5000 долл./м3 нефти; при очистке препаратами, компаундированными торфом, при расходе 100–200 кг препарата на 1 м3 нефти 2500– 5000 долл. на 1 м3 нефти; при внесении 5–50 кг компаундированного препарата на 100 м2 почвы 5000–50000 долл/га почвы.

Большинство биопрепаратов производится на основе мезофильных и термотолерантных штаммов микроорганизмов. Однако в холодном климате России при in situ очистке более эффективны психрофильные микроорганизмы. В то

же время микроорганизмы, имеющие низкотемпературный оптимум роста, нетехнологичны, при низких температурах их сложно накопить в промышленных условиях. Поэтому для условий России актуальным остается получение биопрепаратов на основе микроорганизмов с максимально широким диапазоном толерантности к температурному фактору, активных при невысоких плюсовых температурах (от 0 до +10 °С). Также важно создание биопрепаратов, предназначенных для ликвидации нефтяных загрязнений в условиях закисления (например, для ликвидации кислых гудронов), которые были бы активны при pH 1–3.

Другая проблема обусловлена тем, что активное начало многих предлагаемых на рынке биопрепаратов составляют спорообразующие культуры, поскольку они более устойчивы к ряду технологических операций, в частности к высушиванию. Такие микроорганизмы быстро переходят в неактивные («покоящиеся») формы при возникновении условий, отличных от оптимальных, длительно находятся в неактивном состоянии, длительно переходят в вегетативное состояние при возникновении благоприятных условий. Переход в активное состояние требует оптимальных параметров, которых часто в природных условиях достигнуть сложно. Это ведет к увеличению расхода биопрепаратов и стоимости очистки.

Важна также разработка методов, повышающих плавучесть микроорганизмов при ликвидации загрязнений на поверхности воды, доступность загрязнений микроорганизмам при образовании труднодиспергируемых капель, плотных комков (нефти, нефтепродукта на поверхности воды, почвы при слеживании и подсыхании).

Кроме биопрепаратов, предназначенных для очистки сред от нефти, начинают находить все большее применение и биопрепараты для очистки от других загрязнений, таких как фенолы, другие классы ароматических и гетероциклических соединений, хлорорганических соединений, пестицидов. Так, в Великобритании имеется опыт деконтаминации почв, загрязненных фенолами, цианидами и сложными органическими веществами из каменноугольной смолы, применения соответствующих биопрепаратов, выпускаемых фирмами BioTreatment Ltd., Miller Buckley Ltd., Biotechnica Ltd и др. В России с помощью одного из таких специализированных препаратов, деградирующего хлоранилины, за 30 сут удалось практически полностью нейтрализовать очаг загрязнений, результат утечки 16,6 т гербицида пропанида, при содержании его в почве 9,5 г/кг. Для биологического разрушения полихлоринированных бифенилов фирма ООО «РСЭ-Трейдинг» предлагает препарат МикрозимТМ СОЙЛ ТРИТ. Во ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии Россельхозакадемии (СПб.- Пушкин) разработан препарат «БАГС», предназначенный для микробиологической ремедиации почв, загрязненных гербицидами триазинового ряда, производными мочевины, а также фенолом. Препарат представляет собой консорциум микроорганизмов, гидролизующих растительные полисахариды. Консорциум получен при многократных пассажах на торфо-минеральной смеси, компостируемой с соломой овса.

Для извлечения радионуклидов и тяжелых металлов могут быть использованы биосорбенты, получаемые из микробной биомассы и отходов микробио-

логического производства, в частности из биомассы мицелиальных грибов. По своим качественным характеристикам такие биосорбенты могут превосходить наиболее эффективные материалы на основе хитина и хитозана (см. разд. 8.2). Адсорбционные материалы на основе модифицированного торфа с добавками феррицианидов и иммобилизованных микроорганизмов-биодеструкторов, разработанные в ГНЦ Прикладной микробиологии (п. Оболенск Московской обл.), можно использовать для обезвреживания стоков, содержащих нефтепродукты, тяжелые металлы и радионуклиды. Нагрузка на биореактор с неподвижной фазой такого адсорбента может составлять до 1000 мг ХПК (300 мг нефтепродуктов) в сутки при стоимости очистки 0,2–0,3 долл./м3 загрязненной воды с содержанием нефтепродуктов 5–150 мг/л.

Для удаления ПАУ, некоторых хлорированных фенолов, цианидов разработаны препараты на основе грибов-деструкторов, в частности грибов белой гнили, наиболее известный из которых – Phanerochaete chrysosporium.

Для практического применения грибы белой гнили выращиваются на целлюлозосодержащих субстратах, таких как древесная щепа, кукурузные початки, или специально сформованных лигноцеллюлозных материалах. Эти материалы служат и носителем для организма, и источником углерода и энергии (целлюлоза) при кометаболической трансформации поллютантов. Носитель с выращенным грибным мицелием вносится непосредственно в загрязненную почву, которая затем перепахивается, увлажняется и разравнивается для равномерного роста грибов. Индукции лигнолитических ферментов, участвующих в разложении ксенобиотиков, способствует дефицит в среде легкодоступных для гриба источников углерода и азота. По мере потребления носителя-субстрата грибом его гифы проникают в почву, где входят в контакт с токсичными веществами и разлагают их. В настоящее время препарат на основе Ph. chrysosporium выпускается в виде порошка фирмой «Mycotech» (США). Однако технология использования плесневых грибов еще недостаточно отработана. Плесневые грибы чувствительны к повышенным концентрациям почвенных загрязнений. Многие грибы неполностью деградируют токсиканты.

Препараты-деструкторы, в состав которых входят бактерии р. Pseudomonas, синтезирующие внеклеточные поверхостно-активные гликолипиды (рамнолипиды), не только повышают скорость утилизации углеводородов микроорганизмами, но и принимают участие в удалении металлов (Zn, Cd, Cu) из загрязненных почв за счет образования комплекса рамнолипидов с металлами. Показано, что рамнолипиды могут повысить и скорость биодеградации бензпирена в нефтезагрязненных почвах.

Для очистки территорий, а также грунтов прибрежной полосы морей, загрязненных радиоактивными изотопами 60Co, 137Cs и 90Sr в концентрациях, в 10–1000 раз превышающих фоновые, а также одновременно загрязненных отработанными трансформаторными маслами, содержащими полихлорированные бифенилы, мазут, в Институте атомной энергии им. Курчатова разработан комплексный сорбционно-биологический способ. На первом этапе используются сорбенты, поглощающие загрязнения и снижающие токсичность

почв, а затем — биопрепараты на основе микроорганизмов-биодеструкторов и другой биоты (например, дождевых червей), поглощающих и утилизирующих загрязнения.

Отдельную группу составляют биопрепараты, разработанные для биологической очистки сточных вод и газовоздушных выбросов (в установках дезодорации газов). Они могут использоваться в качестве стартовых культур (стартовых активных илов) для локальных очистных сооружений промышленных предприятий, для стабилизации работы очистных сооружений при залповых попаданиях в сточные воды токсичных веществ, для объектов транспортного хозяйства и агропромышленных комплексов, придомовых очистных установок, для борьбы с водорослями и цветением водоемов. Так, в Швейцарии для очистки промышленных стоков, загрязненных углеводородами, фенолами, применяют микробный препарат ЕС-био-100 в виде жидкого концентрата. В России в ГосНИИсинтезбелок был разработан биопрепарат для очистки стоков и выбросов от сероводорода и фенолов. При его использовании обеспечивается снижение концентрации сульфидов в стоках с 4000–5000 мг/л до 0,5–1,5 мг/л, фенолов – с 100–500 мг/л до 0,5–5 мг/л при себестоимости очистки 0,1 долл. за 1 м3 стоков. При очистке газовых выбросов обеспечивается полное отсутствие фенолов и содержание сероводорода не более 200 мг/м3 при исходном его содержании 2–5% по объему при себестоимости очистки 1 долл. за 1000 м3 газов, что существенно дешевле традиционных химических способов. Препараты серии МикрозимТМ, предлагаемые на российском рынке, могут использоваться для улучшения показателей работы очистных сооружений, дезодорации газов, очистки водоемов от водорослей. Серию таких препаратов на основе различных бактериальных культур, предназначенных для разложения в промышленных стоках широкого спектра органических соединений, для стимулирования нитрификации, снижения концентрации фосфатов, удаления из газовоздушных выбросов неприятно пахнущих соединений, предлагает ООО НПП «Би-ТЭК» (г. Екатеринбург). В ассортименте также биопрепараты для удаления избытка питательных веществ из природных водоемов, их осветления и профилактической обработки. Препараты используются совместно со стандартным аэрационным оборудованием. Этой же фирмой предлагаются подобные препараты для использования в домашнем хозяйстве, решения проблем общественных учреждений, обслуживания индивидуальных очистных сооружений, септиков, выгребных ям, портативных туалетов, чистки различных поверхностей, разжижения и утилизации отходов животноводства, интенсификации компостирования, удаления неприятных запахов в местах сбора мусора, поддержания в чистоте коммуникационных систем.

Большое внимание уделяется расширению возможностей биопрепаратов за счет использования генетически модифицированных микроорганизмов. Генетически модифицированные микроорганизмы могут быть целесообразны для повышения эффективности биоремедиации, расширения спектра разлагаемых загрязнений, качества прогнозирования и управления ходом биоремедиации, а также обеспечения устойчивости микроорганизмов к неблагоприятным факторам окружающей среды.

Микробные системы конструируют таким образом, чтобы они обладали наибольшим разнообразием путей метаболизма участвующих в деструкции ксенобиотиков, синтезировали вещества, например биосурфактанты, способствующие биодоступности загрязнений, могли бы активно функционировать в различных физико-химических условиях окружающей среды, были безопасны для человека, легко элиминировались из природной среды после удаления контаминантов.

Для контроля за численностью рекомбинантных организмов в их геном внедряют биологические маркеры, позволяющие легко выявлять присутствие таких организмов на фоне других микробных популяций. В естественных условиях в отсутствие субстрата-ксенобиотика генетически модифицированные микроорганизмы через несколько поколений утрачивают несвойственные им гены деструкции, что, с одной стороны, затрудняет их целевое использование, а с другой – значительно облегчает задачу обеспечения биобезопасности.

Использование генетически модифицированных микроорганизмов в настоящее время в большинстве стран разрешено лишь для проведения полевых экспериментов. Вместе с тем некоторые биотехнологические фирмы разрабатывают технологии применения рекомбинантных микроорганизмов для деградации опасных веществ в биореакторах.

4.5.3.Биопрепараты для рекультивации территорий и восстановления плодородия почв

Рекультивация – комплекс мероприятий, направленных на восстановление плодородия и практической ценности нарушенных земель, почвенного покрова, естественного экологического равновесия ранее загрязненных или выведенных из хозяйственого использования территорий. Методы рекультивации развивались по мере накопления практического опыта поддержания плодородия почв, совершенствования агротехники возделывания сельскохозяйственных культур, углубления знаний закономерностей основных процессов, протекающих в почве.

Почвы могут не содержать опасных концентраций загрязнений, но их механическая структура может быть нарушена, изменены физико-химические свойства, снижены содержание биогенных элементов и активность биоты, ухудшено фитосанитарное состояние почв и посевов растений, т. е. в целом нарушено плодородие почвы. Биопрепараты, предназначенные для рекультивации, активизируют почвенные процессы, направленные на восстановление ее плодородия.

К биопрепаратам для рекультивации и восстановления плодородия почв можно отнести:

почвенные грунты, различные органические отходы и другие материалы, модифицированные при химическом или микробиологическом воздействии, в процессе анаэробного сбраживания, аэробной ферментации, компостирования или вермикомпостирования;

специализированные препараты на основе микроорганизмов и ферментов: биоудобрения, включающие азотфиксаторы, микроорганизмы, улучшающие доступ фосфора растениям, препараты эндомикоризных грибов и др.;

биопрепараты против возбудителей различных заболеваний растений (средства защиты растений), для улучшения фитосанитарного состояния почв. Спектр таких биопрепаратов достаточно обширен. Их получение и применение относятся к сфере деятельности сельскохозяйственной биотехнологии.

Различные органические отходы и материалы, внесенные в почву, способствуют восстановлению почвенной структуры, увеличению содержания гумусовых веществ в почве, повышают устойчивость ее к эрозии, служат источником биогенных элементов, различных биологически активных веществ, способствующих развитию растений, формированию микробного биоценоза, повышению урожайности возделываемых культур, устойчивости их к возбудителям заболеваний. Принципы получения различных органических удобрений, стимулирующих добавок, материалов из органических отходов рассмотрены ранее в разделах 3.2, 3.3. Среди других зарекомендовавших себя препаратов этой группы – препараты на основе гуминовых кислот.

Малые дозы (0,1–1 кг/м2) препаратов гуминовых кислот и гуматов, особенно низкомолекулярные фракции (фульвокислоты), а также различные модификации гуминовых веществ (гидрогуматы, нитрогуматы, оксигуматы), оказывают стимулирующее действие на развитие растений. Причина такого влияния не совсем ясна, учитывая тот факт, что практически любые пахотные почвы содержат аналогичные гуминовые кислоты или гуматы в значительно больших количествах, но они оказываются менее доступными для растений и сходного стимулирующего действия не проявляют.

Гуминовые препараты получают путем экстракции гуминовых веществ из различного сырья: угля, торфа, сланцев, сапропеля и др. Чаще всего используется мягкая щелочная экстракция растворами NaOH, KOH, Ca(OH)2, NH4OH, а также Na4P2O7. Гуминовые вещества экстрагируются также диметилсульфоксидом, диметилформамидом, ацетоном. При использовании щелочных растворов извлекается больше высокомолекулярных фракций гуминовых веществ.

На рис. 4.35 представлена схема одного из вариантов получения чистых гуматов из угля.

Исходное сырье измельчают, подсушивают и обрабатывают водным раствором NaOH для извлечения гуминовых кислот. Обработку проводят, как правило, при повышенных температурах в интервале 80–160 °С и избыточном давлении. В этих условиях гуминовые вещества не только экстрагируются, но и частично гидролизуются. Полученный раствор, содержащий гумат Na, отделяют от твердой фазы и упаривают. Гуматы осаждаются и отделяются от маточного раствора, который повторно используется, возвращается на стадию щелочной экстракции.

Рис. 4.35. Схема получения чистого гумата натрия из угля

По другому варианту такой технологии получают продукт без отделения твердой фазы (балластные препараты). Потребитель сам выделяет гуминовые препараты путем их настаивания на воде.

Возможно получение и препаратов гуминовых веществ, очищенных от растворимых низкомолекулярных фракций, например, путем диализа, совмещенного с ионным обменом. Однако такая очистка приводит к потере фульвокислот (теряется до 40% органического углерода и 70% органического азота).

В модифицированных вариантах гуминовые препараты получают путем обработки исходного сырья сильными кислотами (HCl, H2SO4), окислителями (Cl2, O3, HNO3 конц., оксиды азота), ультразвуком, радиолизом, бароформингом и др.

Предварительная обработка гуминового сырья 5 н. раствором HNO3 повышает выход гуминовых кислот в 5–6 раз, обработка ультразвуком – более чем

в10 раз. Обработка HCl (6 н., 110 °С), H2SO4 (72% раствор, 16 ч при 100 °С) высвобождает аминокислоты, сахара.

При получении гидрогуматов используется двухстадийная обработка торфа: кислотный гидролиз на первой стадии и щелочная обработка прогидролизованной торфяной пульпы раствором NaOH на второй стадии. При такой обработке получают гуминовые препараты с высоким выходом от исходного сырья и повышенной биологической активностью.

Нитрогуматы получают путем окисления гуминового сырья азотной кислотой.

Воснове технологии получения оксигуматов лежит окисление торфа в щелочной среде в присутствии катализатора – солей двухвалентного металла. При такой обработке выход фульвокислот повышается.

Возможна предобработка сырья и биологическими методами. Так, внесение

всырье соединений, стимулирующих активность микробиологических процессов, снижает выход гуминовых кислот, но повышает выход фульвокислот.

Гуминовые препараты могут использоваться не только как стимуляторы роста растений, но и как мелиоранты-структураторы. Обработка ими песчаной почвы (в количестве 3%) позволяет более чем на порядок увеличивать ее способность удерживать влагу.

Для мелиоративной цели больше подходят препараты гуминовых кислот, а не гуматы щелочных металлов. Гуминовые кислоты образуют в растворе гидрогели, которые более устойчивы, долгое время не оседают, лучше впитываются в почву, чем гуматы. При получении препаратов-мелиорантов используют влажное гумусосодержащее сырье (торф, сапропель), не подвергавшееся высушиванию. Частицы высушенного торфа, сапропеля претерпевают необратимые структурные изменения, и мелиоранты, полученные на их основе, оказываются малоэффективными структурообразователями.

Вносить гуминовые препараты нужно с учетом их pH и буферных свойств почвы. Так, легкие (песчаные) почвы имеют низкую буферность и для них неприемлемы сильнощелочные гуматы (максимальный pH 10,5), внесение которых в количестве 2–4% может сдвинуть pH почвы в щелочную область.

В комплексе работ по рекультивации и восстановлению ранее загрязненных почв, а также различных отвалов, терриконов горнодобывающей промышленности хорошо зарекомендовало себя использование биопрепаратов и биоудобрений на основе живых микроорганизмов, разработанных и вносимых в почву для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Биоудобрения наиболее эффективны на бедных, низкоплодородных почвах, поэтому они стали использоваться и для целей рекультивации. Особенно важны бактерии, обитающие в ризосферной (прикорневой) зоне растений и обладающие совокупностью полезных для растений свойств. Такие бактерии принято обозначать как PGPR (рlant growth-рromoting rhizobacteria – ризобактерии, способствующие росту растений).

Среди классических биоудобрений, предназначенных для сельского хозяйства, но которые могут использоваться в постремедиационных работах, можно выделить биопрепараты с азотфиксаторами, бактериальные препараты, улучшающие доступ фосфора растениям, препараты эндомикоризных грибов.

Традиционные биопрепараты с азотфиксаторами выпускаются на основе свободноживущих бактерий рр. Azotobacter, Azospirillum и симбиотических азотфиксаторов – клубеньковых бактерий рр. Rhizobium и Bradirhizobium. Усвоение ими азота и обогащение почвы биологически фиксированным азотом наиболее эффективно, если она обеднена минеральным азотом, но обогащена источниками углерода и энергии, необходимыми для жизнедеятельности азотфиксаторов: корневыми выделениями, корневыми и пожнивными остатками растений и т. п. В почве должны обеспечиваться подходящие физико-химические условия: оптимальный pH (для ризобий pH 3,5–8,7), отсутствие засоления (содержание солей, особенно NaHCO3 не более 0,4%), наличие в достаточном количестве фосфора, оптимальные влажность, температура, газообмен. Для клубеньковых бактерий характерна высокая видовая специфичность: определенный вид бактерий обычно образует клубеньки только на одном или немногих видах растений (бобовых), поэтому для целей рекультивации препараты с симбиотическими азотфиксаторами могут использоваться лишь в случаях, если технологией рекультивационных работ предусматривается высев бобовых.