2379

пиролиза и длительности обработки на выход твердого остатка – карбонизата и физико-химические и сорбционные свойства формирующихся образцов.

Суммарный объем пор образцов определяли по влагоемкости (ГОСТ 17219–71), сорбционные свойства характеризовали сорбционной активностью по йоду (ГОСТ 6217–74) и парам бензола. Размер молекулы бензола составляет 0,6 нм, и сорбционная емкость по бензолу адекватна объему микропор сорбента.

На основании данных [7, 8] и предварительно проведенных экспериментов пиролиз отходов ПЭТФ проводили при температуре 600 °С. Исследовалось влияние длительности обработки на выход и физико-химические и сорбционные свойства образцов карбонизатов. При термической деструкции ПЭТФ формировался мелкодисперсный углеродный материал черного цвета.

Результаты исследований представлены в таблице.

Влияние длительности термической обработки образцов отходов ПЭТФ на формирование физико-химических и сорбционных свойств карбонизата

Анализ полученных результатов позволил определить условия проведения процесса пиролиза ПЭТФ: Т = 600 оС, длительность обработки 30–45 мин. Увеличение времени обработки снижает выход карбонизата, при этом емкость по парам бензола увеличивается незначительно. Установлено, что карбонизованные образцы ПЭТФ обладают сорбционной активностью и развитой пористой структурой.

Можно полагать, что высокое содержание кислорода в структуре полимера (34 %) приводит к образованию при пиролизе ПЭТФ кислородсодержащих продуктов, таких как СО, СО2, Н2О, которые способны выступать в качестве самоактивирующих агентов и даже

31

в инертной (бескислородной) атмосфере в процессе пиролиза способствовать развитию пористой структуры формирующегося углеродного остатка – карбонизата.

Проведенные исследования показали, что при деструкции ПЭТФ в инертной среде на стадии карбонизации формируются углеродные материалы, обладающие развитой пористой структурой и позволяющие рекомендовать их для использования в качестве сорбентов для очистки сточных вод или газовых выбросов от ароматических углеводородов.

Выводы

1.Проведенные исследования позволили установить возможность термической переработки отходов ПЭТФ с получением недорогих мелкодисперсных углеродных сорбентов.

2.Определены условия проведения процесса: температура 600оС, длительность обработки 30–45 мин.

3.Необходимо проведение дальнейших исследований по получению углеродных сорбентов из отходов ПЭТФ, направленных на повышение выхода углеродного сорбента, получение дробленых или гранулированных образцов, определение параметров пористой структуры сорбентов и областей их использования.

Список литературы

1.Шубов Л.Я., Ставровский М.Е., Шехирев Д.В. Технологии отходов (Технологические процессы в сервисе). – М., 2006. – 403 с.

2.Ла Мантия Ф. Вторичная переработка пластмасс. – СПб.:

Профессия, 2007. – 400 с.

3.Масленников А. Вторичное использование полиэтилентерефталата // Твердые бытовые отходы. – 2005. – № 5 (5). – С. 10–11.

4.О раздельном сборе и переработке ТБО: сб. ст. и информ. ма-

териалов по технологиям переработки муниципальных отходов / Т. Филкова, Т. Мусуралиев, М. Рогозин, О. Элеманов, М. Ильязов. –

Бишкек, 2006. – 255 с.

5.Шварц О., Эбелинг Ф.-В. Переработка пластмасс. – СПб.:

Профессия, 2005. – 320с.

6.Кинле Х., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение: пер. с нем. – Л.: Химия, 1984 – 216 с.

32

7.Мадорский С. Термическое разложение органических поли-

меров. – М.: Мир, 1967. – 328 с.

8.Грибанов А.В., Сазанов Ю.Н. Карбонизация полимеров //

ЖПХ. – 1997. – Т. 70. – Вып. 6. – С. 881–902.

Сведения об авторах

Атанова Анна Сергеевна – магистрант кафедры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский поли-

технический университет, e-mail: atanovaas@yandex.ru.

Муфтиева Миляуша Сабитовна – магистрант кафедры «Охра-

на окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: muftievam@mail.ru.

Глушанкова Ирина Самуиловна – доктор технических наук,

профессор кафедры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: irina_chem@mail.ru.

33

УДК 504.53.064:622.323

М.В. Ахмадиев, М.И. Халецкая

ОЦЕНКА ИНТЕНСИВНОСТИ ДЫХАНИЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННОЙ ПОЧВЫ

Статья посвящена оценке интенсивности дыхания почвы, в различной степени загрязненной нефтепродуктами. Установлены основные закономерности изменения интенсивности дыхания нефтезагрязненной дерновоподзолистой почвы в процессе биормедиации.

Ключевые слова: нефтезагрязнённая почва, дыхание почвы, рекультивация, определение углекислоты.

M. Akhmadiev, M. Khaletskaya

EVALUATION OF THE RATE OF RESPIRATION

OF OIL-CONTAMINATED SOIL

The article is devoted to the evaluation of the respiratory activity of oilcontaminated soil in varying degrees oil pollution. The main regularities of changes in the intensity of respiration oily sod-podzolic soil in the process of bioremediation.

Keywords: oil-contaminated soil, soil respiration, reclamation, determination of carbon dioxide.

Проблема загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами является на сегодняшний день актуальной, особенно в местах локализации нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

В результате аварийных ситуаций при нефтедобыче, нефтепереработке и транспортировке нефти посредством магистральных нефтепроводов нефть и нефтепродукты могут попадать в почву. Попадание нефти в почву приводит к нарушению естественных биоценозов, изменению агрофизических свойств почвы, в связи с чем необходимо проведение мероприятий по восстановлению нефтезагрязненных территорий и обезвреживанию образовавшихся нефтесодержащих отходов.

Обезвреживание образовавшихся нефтесодержащих отходов (почв и грунтов) проводят методом биоремедиации, который реализу-

34

ют посредством открытых технологических площадок или биореакторов различных конструкций.

Под биоремедиацией понимают способ биологической очистки и восстановления нефтезагрязненных почв, основанный на биологическом разложении загрязнений микроорганизмами в результате различных биохимических реакций и физико-химических процессов, осуществляемых с участием почвенной микробиоты [1].

Длительность восстановления нарушенных земель определяется факторами окружающей среды. В неблагоприятных природно-клима- тических условиях этот процесс может длиться десятки лет [3].

В процессе восстановления нефтезагрязненных почв необходимо не только достижение допустимых нормативных значений концентраций нефтепродуктов в почве, но и восстановление исходных почвенных характеристик. Наиболее репрезентативными показателями, отражающими восстановление исходных почвенных характеристик, являются показатели биологической активности почв.

Под биологической активностью понимают совокупность биологических процессов, протекающих в почве. Основными составляющими биологической активности почвы являются активность таких ферментов, как каталаза, дегидрогеназа, полифенолоксидаза, пероксидаза, уреаза, а также интенсивность дыхания почвы [3].

Наиболее интересным из перечисленных показателей является оценка интенсивности дыхания почвы. Под дыханием почвы понимают интенсивность эмиссии углекислого газа из почвы, которая определяется скоростью процессов биодеструкции органического вещества в почве [2].

Целью работы являлась оценка интенсивности дыхания нефтезагрязнённой почвы, отобранной на различных этапах проведения процесса биоремедиации. Исследовались образцы нефтезагрязненной почвы (НЗП) с различной концентрацией нефтепродуктов, отобранные на разных стадиях проведения процесса биоремедиации.

Почвенные образцы были отобраны на следующих этапах проведения биоремедиации:

первый вегетационный период (для территории Пермского края составляет период с мая по октябрь) проведения биоремедиации НЗП на технологической площадке. Концентрация нефтепродуктов в образцах почвы 150–160 г/кг;

35

второй вегетационный период проведения биоремедиации НЗП на технологической площадке. Концентрация нефтепродуктов

впочве 38–40 г/кг;

НЗП после проведения очистки в биореакторе с концентрацией нефтепродуктов 10–15 г/кг;

В качестве контрольного образца использовали фоновую дерно- во-подзолистую почву.

В процессе лабораторных исследований в почвенных образцах оценивали общее содержание нефтепродуктов и изменение дыхательной активности почвы.

Определение общего содержания нефтепродуктов проводили гравиметрическим методом, анализ дыхательной активности почвы оценивали по методике Галстяна [4].

Для каждого исследуемого образца рассчитывали среднее арифметическое и стандартное среднеквадратичное отклонение. Достоверность различий между средними величинами оценивали при помощи t-критерия Стьюдента для уровня значимости α = 0,05.

На рисунке представлено изменения дыхательной активности

впочве, в зависимости от концентрации нефтепродуктов в почве.

Рис. Изменение интенсивности дыхания почвы с различным содержанием нефтепродуктов

36

По результатам лабораторных исследований наибольшая дыхательная активность была выявлена в образцах фоновой почвы ((4,08 0,01) мг СО2/3ч/30 г почвы), что объясняется отсутствием нефтяного загрязнения.

В образцах НЗП, отобранных в течение первого вегетационного периода с площадки биоремедиации, с концентрацией нефтепродуктов 150–160 г/кг было установлено снижение дыхательной активности ((3,35±0,06) мг СО2/3 ч/30 г почвы) по сравнению с фоновыми образцами, что обусловлено нарушением почвенных характеристик вследствие нефтяного загрязнения.

Для образцов НЗП, отобранных в течение второго вегетационного периода, с концентрацией нефтепродуктов 38–40 г/кг отмечали дальнейшее снижение дыхательной активности ((2,39±0,04) мг СО2/3 ч/30 г почвы). В течение второго вегетационного периода дыхательная активность НЗП могла снижаться вследствие уменьшения общей численности микроорганизмов, в том числе и углеводородокисляющих, что отражалось на интенсивности биодеструкции нефтепродуктов в почве, и как следствие, снижении интенсивности выделения СО2.

Полученные высокие значения интенсивности дыхания в образцах НЗП с концентрацией нефтепродуктов 150–160 г/кг по сравнению с образцами НЗП с концентрацией нефтепродуктов 38–40 г/кг могли объясняться активным развитием углеводородокисляющих микроорганизмов, которые в процессе биодеструкции компонентов нефти выделяли углекислый газ.

Для образцов почвы, отобранных по завершении процесса биоремедиации из биореактора, с концентрацией нефтепродуктов 10–15 г/кг было установлено увеличение интенсивности дыхания ((2,87±0,06) мг СО2/3 ч/30 г почвы) по сравнению с образцами НЗП с концентрацией нефтепродуктов 38–40 г/кг, однако достижения показателей фоновой дерново-подзолистой почвы не происходило. Постепенный рост интенсивности дыхания почвы после очистки в биореакторе мог быть объяснен постепенным восстановлением исходных характеристик почвы в процессе очистки.

По результатам проведенной оценки изменения дыхательной активности нефтезагрязненной почвы, отобранной на различных этапах проведения процесса биоремедиации, было установлено, что нефтяное загрязнение достоверно снижает дыхательную активность почвы. Вос-

37

становление исходных почвенных характеристик, является длительным процессом, поэтому достижения фоновых показателей дерновоподзолистых почв не происходило даже при низких концентрациях нефтепродуктов в почве по завершении процесса биоремедиации.

Библиографический список

1.Оборин А.А. Нефтезагрязненные биоценозы: моногр. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. – 511 с.

2.Наумов А.В. Дыхание почвы: составляющие, экологические функции, географические закономерности. – Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2008. – 208 с.

3.Киреева Н.А. Микробиологические процессы в нефтезагрязненных почвах. – Уфа: Гилем, 1994. – 159 с.

4.Федорец Н.Г. Методика исследования почв урбанизированных территорий / Карельский НЦ РАН. – Петрозаводск, 2009. – 84 с.

Сведения об авторах

Ахмадиев Максим Владимирович – ассистент кафедры «Ох-

рана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет, е-mail: akhmadiev-m@yandex.ru.

Халецкая Марина Игоревна – студентка, кафедра «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский поли-

технический университет, е-mail: marina_haleckaya@mail.ru.

38

УДК 577.15:504.53.062.4

М.В. Ахмадиев, М.Г. Максимова

ИЗМЕНЕНИЕ КАТАЛАЗНОЙ АКТИВНОСТИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННОЙ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ

Проведена оценка изменения каталазной активности образцов дерновоподзолистой почвы, отобранных на различных этапах проведения процесса биоремедиации. Установлено изменение активности каталазы в зависимости от общей концентрации нефтепродуктов в почве.

Ключевые слова: нефтезагрязненная почва, ферментативная активность почв, каталаза, биоремедиация.

M. Akhmadiev, M. Maksimova

CHANGE OF THE CATALASE ACTIVITY

OF OIL-CONTAMINATED SOD-PODZOLIC SOILS

The estimation of changes of catalase activity of sod-podzol soils samples that were selected at various steps of bioremediation was made. Change of activity of a catalase depending on the general concentration of oil products in the soil is established.

Keywords: oil-contaminated soil, enzymatic activity of soils, catalase, bioremediation.

Для территории Пермского края специфичным воздействием на природные почвы является загрязнение их нефтепродуктами, что связано с интенсивной деятельностью на территории края нефтедобывающего и нефтеперерабатывающего комплексов, а также с наличием развитой сети магистральных нефтепроводов, на которых не исключено возникновение аварийных ситуаций.

Отличительной особенностью природных почв является их способность аккумулировать нефтяное загрязнение вследствие органосорбционных свойств гуминовых кислот, что приводит к пролонгированному воздействию нефтепродуктов на почвенные биоценозы.

Загрязнение почвенного покрова нефтепродуктами приводит к нарушению водного и воздушного режимов почвы, изменению ее агрохимических показателей. Происходит гибель высших растений

39

и почвенных животных, угнетение сформировавшихся естественных почвенных микробиоценозов, нарушение соотношения экологотрофических групп микроорганизмов в почве, а также изменение ее ферментативной активности [1].

Оценка изменения ферментативной (биологической) активности почв вследствие воздействия нефтепродуктов позволяет представить оценку антропогенной нагрузки на почвы. Антропогенная нагрузка определяется концентрацией нефтепродуктов, которая оказывает влияние на исходные характеристики почвы и приводит к изменению образования в ней ферментов.

Ферменты представляют собой биологические катализаторы белковой природы, которые играют важную роль в обмене веществ, регулируя биохимические процессы. При участии микрофлоры и высших растений происходит синтез ферментов, которые поступают в почву с продуктами их метаболизма после отмирания и лизиса микробных клеток и растительных остатков. Ферменты, выделяемые в почву, способны значительное время сохранять активность благодаря фиксации (иммобилизации) илистой и пылеватой фракциями почвы, ее органическим веществом [2].

Распад нефтяных углеводородов в почве связывают с окисли- тельно-восстановительными процессами, происходящими при участии различных почвенных ферментов. Загрязнение нефтью отражается на активности окислительно-восстановительных ферментов по всему профилю лесной почвы [1].

В связи с этим одним из важных показателей экологического состояния почв является оценка активности фермента каталазы, катализирующего окислительно-восстановительную реакцию образования из токсичной перекиси водорода воды и кислорода и при определенных условиях участвующего в регуляции кислородного баланса почвы. Каталазная активность зависит от конкретных условий окружающей среды и величины антропогенного воздействия [3].

Целью работы являлась оценка изменения каталазной активности нефтезагрязненных дерново-подзолистых почв. Для достижения поставленной цели были проанализированы образцы дерново-подзолистой почвы, отобранные на различных этапах проведения процесса биоремедиации, вразнойстепенизагрязненныенефтепродуктами.

40