Open Library - открытая библиотека учебной информации. Разложение нефти бактериями


Нефть, Газ и Энергетика: Микробиологическое разложение нефти

Это перспективное направление предотвращения загрязнения водоемов нефтепродуктами. Для некоторых бактерий нефть является питательной средой.

Микробиологическая активность в большей степени зависит от температуры: скорость микробиологических процессов удваивается при увеличении температуры на 10оС. На развитие микроорганизмов большое влияние оказывает содержание высоколетучих алифатических компонентов нефти. Введение в воду незначительных количеств нитратов и фосфатов увеличивает степень разрушения нефти на 70%.ю

Число органических соединений, используемых микроорганизмами в качестве источников углерода очень велико. Можно считать, что для каждого углеводородного соединения, существующие микроорганизмы способны его разложить.

Оценка степени загрязненности почв и методы их очистки разработаны гораздо слабее, чем для воды.

Механическая очистка почв и вод считается трудоемкой, связана со значительными экономическими затратами. По имеющимся, хотя и немногочисленным данным, перспективными могут оказаться микробиологические методы.

Испытания по биологической очистке старых нефтяных амбаров в округе Санта-Барбара (США): объем амбара 1110 м3. В течение 6 месяцев бактерии переработали 525 м3 нефти, а вся – оказалась разрушенной. На переработку 1 м3 материала в амбаре израсходовано 1,25 долларов.

Кавказским отделом гидрогеологии и водных ресурсов предложено создавать биологические пруды, обладающие повышенной самоочищающей способностью по отношению к нефтепродукту. Биопруд состоит из двух каскадов плотин, построенных в местах сточных вод.

Верхний каскад пруда задерживает механические примеси и крупные частицы, а в нижнем каскаде происходит очистка от нефти и солей. Уровень воды в пруду на втором каскаде поддерживается на заданном уровне.

Вода задерживается на десятки часов для микробиологического очищения. Иловые отложения (микроорганизмы) и мелководье создают благоприятные условия для роста камыша, осоки, то есть тех растений, которые потребляют неорганические ионы и способствуют развитию нефтеокисляющих бактерий.

Таким образом, существуют много методов и средств для ликвидаций нефтезагрязнения объектов природной среды. Но их выбор в каждом конкретном случае индивидуален в зависимости от природных и климатических условий.

Остановимся на вопросе сбора плавающей нефти с поверхности шламового амбара и нейтрализации ее вредного воздействия на компоненты природной среды.

Согласно выборочным обследованиям – количество плавающей нефти составляет от 50-60 кг до 10-12 т.

Нефть поступает в шламовые амбары 1) с буровыми растворами, в которые специально вводится как противоприхватная добавка; 2) с БСВ – от обмыва штоков буровых насосов, мытья полов в дизельном блоке и т.д.

В ряде случаев такая нефть содержит преимущественно легкие фракции углеводородов (Зап.Сибирь), а в некоторых местах (Узбекнефть, Белоруснефть, Краснодарнефтегаз) она может быть представлена тяжелыми смолистыми фракциями. В Западной Сибири, Татарии, Башкирии и др. практикуют откачку такой плавающей нефти в действующий нефтепромысловый коллектор. Однако откачка нефти с высоким содержанием смолистых и гудроновых фракций не эффективна и большая часть ее остается в амбарах.

Рассмотренные методы удаления нефти с водных поверхностей показали, что наиболее эффективными средствами являются физико-химическая сорбция

и микробиологическое разложение. Эти методы наиболее перспективны для борьбы с нефтяными загрязнениями окружающей среды при строительстве скважин.

Перспективным является совмещение в одном материале способности физико-химической сорбции нефти и ее биодеструкции под действием микробиологического фактора компонентов природной среды.

Наиболее доступным и практичным целесообразно считать такой способ удаления нефтезагрязнения, при котором обеспечивается сбор плавающей нефти с помощью нефтесорбента и последующее захоронение такой массы непосредственно в шламовом амбаре или на специальных земельных участках с последующим ее биоразложением почвенными микроорганизмами. Для этого следует создать условия, которые обеспечат активизацию в почвенной среде природных нефтеокисляющих микроорганизмов. В первую очередь это (активизация) достигается путем создания в почве оптимального содержания биогенных элементов: N и P. Этим и обусловлен поиск биостимуляторов, входящих в состав нефтесорбентов.

Главным требованием к материалам, сорбирующим углеводороды нефти, является наличие высокоразвитой пористой структуры с гидрофобной поверхностью. Таким требованиям в полной мере отвечают новые нефтесорбенты, полученные на основе продуктов пиролиза отходов древесины, в частности технической щепы, шпона, опилок мягких пород древесины.

При пиролизе отходов такой древесины образуется порошок с размерами частиц 0,3-0.7 мм. Называется сорбент «Илокор».

Сорбционная емкость 8-8,8 г/г сорбента.

Удельная поверхность 2840-3660 м2/г.

Плотность 0,82-0,87 г/см3.

Материал экологически чистый, не оказывает отрицательного влияния на биологические объекты.

Вторая модификация «Эколан».

www.tehnik.top

Микробиологическое разложение нефти.

Это перспективное направление предотвращения загрязнения водоемов нефтепродуктами. Для некоторых бактерий нефть является питательной средой. Микробиологическая активность в большей степени зависит от температуры: скорость микробиологических процессов удваивается при увеличении температуры на 10 оС. На развитие микроорганизмов большое влияние оказывает содержание высоколетучих алифатических компонентов нефти. Введение в воду незначительных количеств нитратов и фосфатов увеличивает степень разрушения нефти на 70 %.

Число органических соединений, используемых микроорганизмами в качестве источников углерода очень велико. Можно считать, что для каждого углеводородного соединения, существующие микроорганизмы способны его разложить.

Рассмотренные методы удаления нефти с водных поверхностей показали, что наиболее эффективными средствами являются физико-химическая сорбция и микробиологическое разложение. Эти методы наиболее перспективны для борьбы с нефтяными загрязнениями окружающей среды и при строительстве скважин.

 

7.7 ОХРАНА ЗЕМЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

 

Нефтяная промышленность является одним из ведущих потребителей земельного фонда, так как разведка, добыча, промысловая подготовка и транспортировка углеводородного сырья требуют размещения многочисленных нефтепромысловых объектов: скважин, кустовых насосных станций, нефтесборных пунктов, технологических установок, магистральных трубопроводов. На нефтяную промышленность приходится более 20 % земель, которые ежегодно выводятся из сельскохозяйственного оборота.

Интенсивная разведка и многолетняя эксплуатация нефтяных месторождений вызывает деформации земной коры, сопровождающиеся вертикальными и горизонтальными смещениями горных пород. Геодинамические процессы, протекающие в перекрывающих и продуктивных толщах, связаны с понижением пластового давления и, как следствие, изменением коллекторских свойств вмещающих пород.

Под влиянием проседания почвы происходит заболачивание и подтопление территории, наблюдается искривление стволов скважин, деформация обсадных колонн и разрушение объектов промыслового обустройства. Оседание земной поверхности наблюдается в основном при разработке месторождений, характеризующихся аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД). При их эксплуатации пластовое давление резко снижается, что определяет деформацию поверхности на значительных площадях.

Оседание грунта отмечается и на территории отдельных районов нефтедобычи в бывшем СССР. На Апшеронском полуострове наблюдается опускание площадей нефтепромыслов с интенсивностью от 11.5 до 31.5 мм/год при максимальной величине 504.8 мм. По прогнозным данным, на некоторых участках месторождений в Западной Сибири ожидаются вертикальные смещения земной поверхности от 0.2 до 1.5 м.

При буровых работах проводится отвод земель площадью от 0.5 до 3.5 га на одну скважину в зависимости от целевого назначения, планируемой глубины проходки и типа буровой установки.

Практика показывает, что потери продуктивных земель в процессе разведки и освоения месторождений нефти неизбежны, а возврат их в хозяйственное использование зависит от местоположения района работ и технических возможностей производственной организации.

Для оценки эффективности восстановления земель используется коэффициент рекультивации, отражающий отношение рекультивируемых земель к общему количеству изъятых из оборота площадей. Для районов Украины, Прибалтики, Молдавии и Закавказья его величина достаточно высока и находится в пределах 0.6 – 0.9. Наиболее низкие значения этого коэффициента (0.2 – 0.3) отмечаются при разведке и эксплуатации нефтяных месторождений Сибири и севера Европейской территории России.

На осваиваемых нефтегазоносных площадях происходит механическое нарушение почвенно-растительного покрова, а также его загрязнение нефтью и нефтепродуктами. Интенсивность техногенного нарушения зависит от местоположения скважины и времени проведения буровых работ. Как правило, степень негативного воздействия от строительства и проходки скважин определяется схемой размещения технических и хозяйственно-бытовых сооружений, а также возможностью развития эрозионных процессов и масштабом использования гусеничной техники. Наблюдения показывают, что минимальные нарушения фиксируются на площадях, расположенных в замкнутых понижениях (котловинах), а максимальные — характерны для буровых, размещенных на берегах рек или вершинах холмов.

Для предотвращения и устранения последствий негативного воздействия техногенных факторов на почвенно-растительный покров применяются мероприятия, которые подразделяются применительно к поисково-разведочным работам и добыче нефти на промыслах (Рисунок 7.4)

 

Рисунок 7.4 — Комплекс мероприятий по защите земельных ресурсов при разведке и эксплуатации нефтяных месторождений

 

Такое разграничение довольно условно, так как бурение скважин, строительство транспортных коммуникаций и рекультивация земель характерны для всего цикла геолого-разведочных и эксплуатационных работ. Использование автомобильного и гусеничного транспорта, строительство промышленных объектов и магистральных трубопроводов приводит к нарушению физико-механических, химических и биологических свойств почв, грунтов и в целом рельефа осваиваемых площадей.

Важным направлением при охране земель является бурение скважин кустовым методом. При этом снижаются удельные капитальные вложения на каждую скважину, сокращается норма земельного отвода и уменьшается протяженность коммуникаций. Одновременно ограничивается циркуляция пластовых вод при их сборе в систему ППД, что благоприятно влияет на состояние окружающей среды.

В зависимости от интенсивности и продолжительности загрязнения почв и грунтов нефтепродуктами предусматривают техническую, химическую и биологическую рекультивацию. Первая из них включает работы по очистке территории, планировке нарушенных участков и механической обработке почвы (рыхление, дискование) для искусственной аэрации ее верхних горизонтов и ускоренного выветривания загрязнителя. Для восстановления продуктивности нефтепромысловых земель рекомендуется провести их глубокую вспашку и оставить для перегара (гелиотермическая мелиорация). Под влиянием гелиотермической обработки усиливаются процессы деградации нефтепродуктов, улучшается водовоздушный режим и повышается биохимическая активность почв.

С целью создания оптимальных условий для жизнедеятельности бактериальных микроорганизмов, способных ассимилировать углеводороды, кислые почвы подвергаются известкованию. Для восстановления качества дерново-подзолистых почв, которые в результате нефтяного загрязнения трансформировались в техногенные солончаки, применяется гипсование совместно с искусственным увлажнением.

Особенно интенсивное изменение почвенного и растительного покрова происходит в районах распространения многомерзлых пород. Техногенное воздействие вызывает не только линейное изменение экосистем, но и их широкое площадное нарушение.

Первое связано с движением транспорта и строительством нефте-, газопроводов, второе — с бурением и эксплуатацией месторождений. Влияние техногенных факторов на почвенно-растительный покров в криолитозоне проявляется как непосредственно при механическом нарушении, так и косвенно — через глубину и интенсивность протаивания почвы.

Загрязнение растительного покрова нефтью сказывается на его теплоизоляционныхсвойствах. Глубина промерзания по сравнению с контрольными площадками имеет тенденцию к сокращению, что объясняется нарушением радиационного баланса на загрязненных территориях.

Разведка и добыча нефти на Крайнем Севере сопровождается нарушением теплофизического равновесия в условиях многолетней мерзлоты и проявлением эрозионных процессов на поверхности земли. Наиболее значительные техногенные изменения отмечаются на участках распространения сильно льдистых много мерзлых пород и залежей подземных льдов.

Строительство скважин в районах многолетней мерзлоты приводит к развитию термокарста и просадкам, что вызывает разрушение природных ландшафтов. Известны случаи аварий из-за протаивания мерзлых пород в прискважинной зоне под действием тепла в процессе бурения. В результате разрушения многолетнемерзлых пород может начаться интенсивное фонтанирование нефти и газа через устье или по заколонному пространству. Возможно также образование приустьевых кратеров, размеры которых в поперечнике достигают 250 м.

Практика освоения северных районов бывшего СССР показала, что деформация и разрушение сооружений и природных комплексов вызваны недостаточностью геоэкологической информации при проектировании и строительстве хозяйственно-бытовых и производственных объектов. С целью сохранения сложившейся экологической обстановки или нанесения ей минимального ущерба при планировании производственных работ должно выполняться опережающееизучение гидрогеологических и инженерно-геологических условий территорий, перспективных для промышленного и хозяйственного освоения.

 

7.8 ОХРАНА АТМОСФЕРЫ

 

Около 90 % всех видов загрязнения атмосферы являются результатом разработки месторождений и утилизации энергетических ресурсов.

Из-за низкого коэффициента использования добываемого минерального сырья значительная его часть безвозвратно теряется и поступает в виде отходов в окружающую среду. По ориентировочным оценкам, около 70 % всех отходов находится в атмосфере, причем основные источники загрязнения воздушного бассейна расположены в северном полушарии.

Концентрация большинства веществ в воздухе лимитируется санитарными требованиями, которые в настоящее время являются одним из действенных средств охраны окружающей среды (Таблица 7.2)

Таблица 7.2

 

Наименование вещества ПДК в воздухе рабочей зоны ПДК в воздухе населенных пунктов
максимальная разовая среднесуточная
Сероводород 10.0 0.008 0.008
Сероводород + углеводороды С1- С5 3.0
Диоксид серы 10.0 0.5 0.05
Триоксид серы 1.0 0.5 0.05
Диоксид углерода СО2 9000.0
Оксид углерода СО 20.0 5.0 3.0
Диоксид азота NО2 2.0 0.085 0.04
Оксид азота NO 30.0 0.6 0.06
Аммиак 20.0 0.2 0.04
Хлор С12 1.0 0.1 0.03
Нефть и нефтепродукты 10.0
Углероды алифатнческне предельные 300.0
В пересчете на углерод      
Бензин топливный в пересчете на углерод 100.0 0.05 0.05
Сероуглерод СS2 10.0 0.03 0.005
Сажа (копоть) 0.15 0.05

 

В таблице перечислены основные загрязняющие вещества, оказывающие негативное воздействие на качественный состав атмосферы в процессе добычи и переработки нефти и газа. ПДК устанавливаются как для каждого вещества в отдельности, так и для совместного присутствия определенного сочетания вредных веществ в атмосферном воздухе. Для сероводорода ПДК в рабочей зоне равняется 10 г/м3, а при совместном действии этого соединения с легкими углеводородами С1 - С5 этот показатель уменьшается до 3 г/м3.

При совместном присутствии в воздухе нескольких веществ их общая относительная концентрация не должна превышать единицы:

,

где С1,С2, …. Сn — фактические концентрации вредных веществ;

ПДКi — соответствующие предельно допустимые концентрации этих веществ.

По степени экологической опасности вещества-загрязнители на объектах нефтяной промышленности можно расположить в следующей убывающей последовательности:

h3S ® Cnh3n+2 ® SO2 ® SO3 ® NO ® NO2 ® CO ® Nh4 ® CO2

Сероводород, углеводород и сернистый ангидрид являются наиболее характерными компонентами для нефтяных объектов и преобладают как по токсикологическому воздействию, так и по объемам поступления в атмосферный воздух.

Существенный вклад в загрязнение воздушного бассейна вносит нефтяной газ, который ежегодно сжигается в факелах в объеме десятков миллиардов кубических метров. Потери нефтяного газа только в нашей стране составляют более 8 % общих мировых потерь этого ценного углеводородного сырья. Утилизация ресурсов нефтяного газа, в целом не превышает 75 %, что эквивалентно потере 80 млн.т нефти. Несмотря на то, что максимальная степень использования ресурсов нефтяного газа в старых нефтегазодобывающих районах Поволжья и Северного Кавказа достигает 90 – 96 %, его отрицательное воздействие на биосферу в ряде случаев является доминирующим среди существующих источников загрязнения.

В новых нефтедобывающих районах существует диспропорция между темпами добычи углеводородного сырья и вводом в действие систем сбора и переработки попутного газа. Только в Западной Сибири ежегодно сжигается в факелах более 10 млрд.м3. газа. При этом в воздушный бассейн поступает 7 млн.т токсичных соединений.

Охрана воздушной среды в нефтяной промышленности проводится, главным образом, в направлении борьбы с потерями нефти за счет уменьшения испарения ее при сборе, транспортировке, подготовке и хранении. Для этого проектируются герметизированные системы сбора нефти и антикоррозионные наружные и внутренние покрытия трубопроводов и емкостей, устанавливаются непримерзающие клапаны, расширяется применение резервуаров с понтонами или плавающими крышами и другие технические решения. С целью уменьшения вредных выбросов в атмосферу сокращается сжигание нефтяного газа в факелах.

 

7.9 МОНИТОРИНГ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

 

Мониторинг — система долгосрочных наблюдений, оценки, контроля и прогноза состояния и изменения объектов.

Поисково-разведочные работы на нефть и газ, добыча и первичная переработка углеводородов на промыслах сопровождаются нарушением естественного состояния природной среды и ее загрязнением. Масштабы техногенных изменений в нефтегазоносных районах зависят от природных условий и особенностей геологического строения, техники и технологии геолого-разведочных. и эксплуатационных работ, продолжительности разработки месторождений.

Актуальной научно-практической задачей является разработка для основных объектов нефтяной и газовой промышленности единой научно обоснованной системы контроля, которая позволяла бы контролировать и выявлять выделение вредных веществ — загрязнителей атмосферного воздуха и других природных объектов, связь количественных показателей выбросов с технологией, метеорологическими параметрами. Полученные при этом данные должны служить научной основой для:

ü прогнозирования вероятности образования опасных концентраций вредных веществ в воздухе, воде и почве;

ü определения размеров загрязненных участков, опасных зон, возможных последствий.

Мониторинг нефтяного загрязнения — это отдельный раздел системы управления качеством окружающей среды, включающий сбор и накопление информации о фактических параметрах основных компонентов окружающей среды и составление прогноза изменения их качества во времени.

Концепция мониторинга предусматривает специальную систему наблюдений, контроля, оценки, краткосрочного прогноза и определения долгосрочных тенденций в состоянии биосферы под влиянием техногенных процессов, связанных с разведкой и разработкой нефтяных месторождений.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Акулышин А.Н. и др. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин.- М.: Недра, 1889 г. 480 с.
  2. Бухаленко Е. И., Абдуллаев Ю. Г. Монтаж, обслуживание и ремонт нефтепромыслового оборудования. М., Недра, 1974.
  3. Добыча, подготовка и транспорт природного газа и конденсата. / Справочное руководство в 2-х томах. Под ред. Ю.П. Коротаева, Р.Д. Маргулова. - М: Недра,1984.- 360с.
  4. Ишмурзин А. А. Машины и оборудование системы сбора и подготовки нефти, газа и воды.- Уфа: Изд. Уфимск. Нефт. ин-та, 1981.- 90 с.
  1. Коршак А.А., Шаммазов А.М. Основы нефтегазового дела. Учебник для вузов: - Уфа.: ООО "ДизайнПолиграфСервис", 2001 -544 с.
  2. Крец В.Г., Кольцов В.А., Лукьянов В.Г., Саруев Л.А. и др. Нефтепромысловое оборудование. Комплект Каталогов.- Томск: Изд. ТПУ, 1997.-822 С.
  3. Крец В.Г. Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых местрождений. Уч. пособ. Томск: Изд. ТПУ, 1992.- 112 с.
  4. Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений. Добыча нефти. Под ред. Ш.К. Гиматудинова. - М: Недра, 1983. - 455с.
  5. Середа Н.Г., Сахаров В.А., Тимашев А.Н. Спутник нефтяника и газовика: Справочник. - М: Недра, 1986.- 325с.
  6. Техника и технология добычи нефти и газа/И. М. Муравьев, М. Н. Базлов, А. И. Жуков и др. М., Недра, 1971.
  7. Ф.А. Требин, Ю.Ф. Макогон, К.С. Басниев. Добыча природного газа. // М.: Недра, 1976. - 607с.
  8. Техника и технология добычи нефти: Учебник для вузов/ А.Х. Мирзаджанзаде, И.М. Ахметов, А.М. Хасаев, В.И. Гусев. Под ред. проф. А.Х. Мирзаджанзаде. - М.: Недра, 1986. -382 с.
  9. Ширковский А.И. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. - М: Недра,1987.- 347с.

Похожие статьи:

poznayka.org

Разложение нефти микроорганизмами. Экологические аспекты Текст научной статьи по специальности «Химия»

УДК 579.26

РАЗЛОЖЕНИЕ НЕФТИ МИКРООРГАНИЗМАМИ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

© 2009 г. И.С. Сазыкин, М.А. Сазыкина, В.А. Чистяков

Научно-исследовательский институт биологии Scientific Research Institute of Biology

Южного федерального университета, of Southern Federal University,

пр. Стачки, 194/1, г. Ростов н/Д, 344090, Stachki Ave, 194/1, Rostov-on-Don, 344090,

[email protected] [email protected]

Анализируется аэробный микробный метаболизм углеводородов нефти — алканов и полиароматических углеводородов. Бактериальная деградация углеводородов рассматривается с точки зрения процессов биоремедиации. Затронуты вопросы неспецифического свободнорадикального разложения углеводородов.

Ключевые слова: биодеградация нефти, аэробный метаболизм, полиароматические углеводороды, алканы, окси-геназа, свободные радикалы.

The review is devoted to aerobic microbial metabolism of hydrocarbons of oil — alkanes and polyaromatic hydrocarbons. Bacterial degradation of hydrocarbons is considered from the point of view ofprocesses ofbioremediation. Also the questions of nonspecific free radical decomposition of hydrocarbons are touched upon.

Keywords: oil biodegradation, aerobic metabolism, polyaromatic hydrocarbons, alkanes, oxygenase, free radicals.

Окисление углеводородов микроорганизмами -ведущий фактор природного процесса деградации нефти, поэтому для ускорения восстановления загрязненных нефтяными углеводородами экосистем необходимо использовать биологические резервы микробных сообществ.

Биотрансформации, биодеградации углеводородов нефти и биоремедиации посвящено большое количество публикаций. Исследования в области биоремедиации сосредоточились на выделении и идентификации нефть-окисляющих микроорганизмов, а также изучении факторов, влияющих на скорость биодегра-

дации, таких как питательные вещества, физическое состояние нефти, содержание кислорода, соленость, температура и давление [1].

К частным проблемам прикладной микробиологии углеводородов относятся ремедиация нефтяных пятен на береговой линии и в открытом море, биодеградация углеводородных загрязнений в ферментерах и увлажненных грунтах, тонкая очистка стоков в реакторах и открытым способом, очистка балластных вод танкеров in situ, подповерхностная ремедиация, биофильтрация летучих углеводородов, интенсификация добычи нефти путем микробиологической обработки,

микробиологические процессы, происходящие непосредственно в нефтяных пластах, повышение качества нефти и топлива путем десульфуризации и денитри-фикации, оценка загрязненного участка на основе изучения микробного сообщества [2, 3]. Анализируется возможность использования для биоремедиации микроорганизмов, полученных генноинженерным путем [4].

Изучение биохимии метаболизма нефти в основном направлено на аэробные пути биодеградации ал-канов, циклоалканов, ароматических и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), преобразование соединений азота и серы. Большое внимание уделяется исследованию микробиологических механизмов анаэробного катаболизма углеводородов [5].

В последние годы появились сообщения, свидетельствующие, что металлы с переменной валентностью играют определенную роль в процессах свобод-норадикальной деградации углеводородов при совместной химико-биологической ремедиации нефтяных загрязнений [6, 7]. Они входят в состав активных центров ферментов, участвующих в деградации углеводородов [8, 9].

По мере расширения спектра изучаемых видов микроорганизмов и накопления данных о ферментных системах и путях метаболизма углеводородов углубляется наше понимание этого многогранного процесса, и можно ожидать прояснения новых любопытных его подробностей.

Аэробный метаболизм алканов. В течение последних десятилетий достигнуто понимание фундаментальных механизмов, вовлеченных в аэробный метаболизм алканов. Стали известны как основные аспекты метаболизма n-алканов, так и гены, участвующие в нем, но отсутствует полное описание специфики и разнообразия индивидуальных систем метаболизма алканов.

Наиболее полно охарактеризованный путь деградации алканов кодируется плазмидой OCT, которую несет Pseudomonas putida Gpol [10]. В данном случае мембранно-связанная монооксигеназа, растворимый рубредоксин и рубредоксин редуктаза служат для того, чтобы шунтировать электроны через NADH к гид-роксилазе для преобразования алканов в спирты. Спирты могут быть далее окислены до альдегидов или кислот, предшествующих переходу к ß-окис-лению и циклу трикарбоновых кислот.

В OCT плазмиде оперон alkBFGHJKL кодирует ферменты, необходимые для преобразования алканов в ацетил-коэнзим A (CoA), в то время как alkST кодирует рубредоксин редуктазу (AlkT) и положительный регулятор для alkBFGHJKL оперона (AlkS). Генетика ОСТ плазмид подробно описана в работе van Beilen и

др. [11].

Следует отметить, что кластеризация и регулирование генов деградации алканов у различных бактерий варьирует, у некоторых видов отдельные гены и/или их комплексы имеют хромосомную локализацию и, соответственно, автономное управление [12].

Несмотря на важность проблемы биодеградации алканов, о работе других путей, кроме аэробного (мо-нооксигеназного), кодируемого OCT-плазмидой пути, известно достаточно мало.

Получено доказательство наличия метаболического пути Финнерти ^шпейу): опосредованное диокси-геназой превращение алканов в альдегиды через п-алкил гидропероксиды, минуя спиртовые интерме-диаты, описанное для Acinetobacter sp. штамм М1 [13]. Диоксигеназе необходим молекулярный кислород, чтобы катализировать окисление п-алканов (от Сю до С30) и алкенов (от С]2 до С2о). Был обнаружен хромофор - флавин аденин динуклеотид и фермент, который, как предполагают, содержит Си2+. В отличие от случая для 1-монооксигеназы, кодируемой ОСТ-плазмидой P. putida, рубредоксин и NAD(P)H для функционирования фермента не требуются.

Другой новый метаболический путь биодеградации алканов был найден в мутантном штамме Rhodococcus [14]. В этом случае алифатические углеводороды были cis-дегидрированы с образованием производных, содержащих двойные связи, главным образом у девятого углерода от терминальной ме-тильной группы. Предположительно в этот процесс может быть вовлечена коэнзим А-независимая десатураза. В своей работе Бийа и Нагауата [15] отметили, что деградация длинных боковых цепей п-алкил-бензолов и п-алкилциклогексанов штаммом Alcanivorax sp. МВ1С 4326 происходит главным образом путем р-окисления. Однако наличие минорных продуктов предполагает возможность другого пути деградации. Например, 4-циклогексилбутановая кислота была метаболизирована через 4-циклогексил-2-бутеновую кислоту (Р-окисление), в то время как другие интермедиаты (4-циклогексил-3-бутеновая кислота и циклогексилкарбоксиловая кислота) не могли быть получены в результате р-окисления.

Наиболее актуальными вопросами в контексте данных исследований становятся следующие: какие подходы к изучению метаболизма алканов следует развивать, как метаболические пути связаны между собой и какую роль они играют в биоремедиации?

Аэробный метаболизм ПАУ. Оценка устойчивости в окружающей среде ПАУ, определяющих кан-церогенность нефти, представляет несомненный интерес. В процессе исследований становится очевидным, что большое количество видов организмов (бактерии, грибы, водоросли, и цианобактерии) имеют достаточное количество механизмов для утилизации как низко- (три кольца или меньше), так и высокомолекулярных (четыре или больше колец) ПАУ типа нафталина, аценафтена, антрацена, флюо-рантена, пирена, и хризена в качестве единственного источника углерода и энергии. Штаммы, способные использовать ПАУ с более чем четырьмя кольцами, типа бензо[а]пирена, в качестве единственного источника углерода и энергии не найдены, но описаны кометаболические преобразования таких соединений и их биодеградация в условиях биореактора [16]. Кроме того, недавно был исследован активный центр бифенил 2,3-диоксигеназы, способной к окислению ПАУ с пятью ароматическими кольцами [17].

На биодеградацию ПАУ сильно влияют их низкая растворимость в воде и высокая сорбционная способность. Необходимо учитывать и другие факторы, включая образование цитотоксичных или тупиковых

метаболитов, метаболическую репрессию, присутствие предпочтительных субстратов и недостаток коме-таболических или индуцирующих субстратов [18].

До недавнего времени источником большей части информации относительно метаболизма ПАУ было изучение плазмид, ответственных за катаболизм нафталина, прежде всего плазмиды NAH7 из штамма Pseudomonas putida G7. В этой хорошо изученной системе первый оперон (nahAaAbAcAdBFCED) кодирует путь конверсии нафталина в салицилат (верхний путь), а второй (nahGTHINLOMKJ - конверсию са-лицилата через метарасщепление катехола до аце-тальдегида и пирувата (нижний путь) [19].

Регулятор для обоих оперонов кодируется третьим опероном, содержащим nahR, который индуцируется салицилатом [20]. В данном случае молекулярный кислород вводится в ароматическое ядро через нафта-лин-диоксигеназу, многокомпонентную оксигеназную ферментную систему, содержащую негемное железо и состоящую из редуктазы, [2Fe-2S] железо-серного центра Риске в ферредоксине и железо-серного фла-вопротеина. Продуктом начальной реакции является cis-нафталин-дигидродиол, который впоследствии преобразуется в салицилат, и затем в интермедиаты трикарбоновой кислоты [19]. (Нафталин диоксигеназа является «универсальным» ферментом, способным катализировать широкий спектр реакций).

По мере развития молекулярно-биологических методов изучения микробных сообществ и исследования большого количества штаммов ПАУ-дегра-дирующих бактерий было обнаружено большое разнообразие генов метаболизма полиароматических углеводородов [21].

Кроме генов, непосредственно участвующих в метаболизме ПАУ, описаны такие, которые могут обеспечить важную поддержку описываемых функций. Например, ген katG из Mycobacterium sp. штамм PYR-1, который кодирует 81-kDa каталазу-пероксидазу, индуцируемую под воздействием пирена [22]. Этот фермент может защитить диоксигеназу от окислительной инактивации экзогенными окислителями или посредством удаления h3O2, произведенной эндогенно в ходе метаболизма ПАУ [22]. Grimm и Harwood [23] обнаружили ген nahY на катаболической плазми-де NAH7 из P. putida G7, кодирующий мембранный белок, который может быть хеморецептором для нафталина или метаболитов нафталина.

Чтобы лучше представлять себе разнообразие метаболизма ПАУ в экосистеме, необходимо исследовать максимально разные таксоны ПАУ-деградиру-ющих микроорганизмов. Это позволит разобраться в том, какое воздействие различные роды оказывают на метаболизм ПАУ в окружающей среде, какие компоненты и каким путем должны быть активированы в системах биоремедиации, какие связи существуют между свойствами экосистемы и метаболизмом ПАУ.

Необходимо исследовать синергетические и антагонистические взаимодействия между ПАУ высокого и низкого молекулярного веса. Ингибирование может также произойти, по-видимому, из-за конкуренции ферментов, вовлеченных в окисление или транспортировку, накопление побочных продуктов, являющихся цитотоксичными, и блокировки индукции

фермента [24]. Определение механизма, который важен для любой из данных ситуаций, может быть затруднено присутствием метаболитов различных ПАУ.

Метаболит пирена - cis-4,5-дигидро-4,5-дигид-роксипирен ингибировал метаболизм фенантрена в Pseudomonas saccharophila штамм P15 и Sphingo-monas yanoikuyae R1, но оказывал лишь небольшой эффект на Pseudomonas stutzeri P16 и Bacillus cereus P21 [25]. Кроме того, вышеупомянутый метаболит и продукт его окисления, пирен-4,5-дион, ингибирует минерализацию бензо[а]пирена в чувствительных штаммах. При дальнейшем изучении был найден штамм, формирующий тупиковый продукт - флюо-рантен-2,3-дион как кометаболический продукт флюорантена при выращивании на фенантрене. Разложение фенантрена ингибировалось этим метаболитом в Sphingomonas sp. штамм R1, но не в трех других изученных штамах. В R1 также ингибировалась минерализация бенз[а]антрацена, бензо[а]пирена и хри-зена, в то время как в P15 затрагивался только метаболизм бензо[а]пирена. Частично наблюдаемое ингибирование происходило из-за цитотоксичности [26]. Таким образом, в зависимости от штамма продукты трансформации одного ПАУ могут затронуть разложение другого ПАУ [18]. В целом эффекты индукции в сложных смесях могут быть столь же важны, как диауксические эффекты (двухфазный рост с последовательным использованием субстратов) [27].

Понимание, каким образом метаболит взаимодействует со специфическим рецептором или ферментом, требует изучения того, какие метаболиты формируются и насколько устойчивы они в окружающей среде. Между тем количество известных метаболитов низко- и высокомолекулярных ПАУ постоянно увеличивается.

Разносторонние метаболические возможности микроорганизмов проиллюстрированы в работе Grund и др. [28]. Авторы отметили, что Rhodococcus sp. штамм B4, у которого метаболический путь нафталина не индуцируется салицилатом - нормальным индуктором NAH7 пути, предпочтительно окисляет са-лицилат в гентизат (2,5-диоксибензоат), а не катехол. В 2001 г. Dean-Ross и др. [29] описали Rhodococcus sp., метаболизирующий антрацен в 1,2-дигидрокси-антрацен и затем или в 3-(2-карбоксивинил)нафталин-2-карбоксиловую кислоту, или в 6,7-бензокумарин. Второе вещество (6,7-бензокумарин) - продукт пути метарасщепления, обнаруженного и в грамположи-тельных, и в грамотрицательных бактериях, в то время как первое вещество - продукт нового ortho-пути, до настоящего времени идентифицированного только для грамположительных микроорганизмов [30]. Для грамотрицательных микроорганизмов также описаны новые метаболические пути для низкомолекулярных ПАУ типа фенантрена и флюорена [31].

В последнее время обнаружили большое количество штаммов, которые используют ПАУ с четырьмя кольцами в качестве единственного источника углерода и энергии, даже в отсутствие кофакторов или сурфактантов, а также те, которые способны комета-болизировать ПАУ более чем с четырьмя кольцами.

Описано много примеров новых метаболических путей и продуктов соокисления. Например, Rehmann

и др. [32] выделили новый путь для метаболизма флюорантена в Mycobacterium sp. штамм KR20, в соответствии с которым первоначальная диоксигенация начинается в 2, 3 положениях. Kazunga и др. [26] идентифицировали флюорантен-2,3-дион и флюоран-тен-1,5-дион как тупиковые метаболиты флюорантена при росте на фенантрене для Pseudomonas sac-charophila штамм P15, Sphingomonas yanoikuyae штамм R1, Pseudomonas stutzeri P16 и Bacillus cereus P2. Эти метаболиты вряд ли являются интермедиата-ми метаболизма флюорантена, по всей видимости, они относятся к продуктам автоокисления соответствующих o-дигидрокси метаболитов.

Становится очевидным, что множество штаммов используют монооксигеназы или/и монооксигеназы и диоксигеназы для метаболизма однокольцевых ПАУ [30]. Кроме того, классические диоксигеназные ферменты типа многокомпонентной диоксигеназы нафталина могут катализировать реакции моногидроксили-рования, дигидроксилирования, дегидрирования, O- и N-деалкилирования и сульфоокисления у широкого спектра моноциклических и гетероциклических соединений [33]. Вопросы, связанные с функциональностью фермента и эволюцией сходных нафталиндиок-сигеназ в различных родах (например, Pseudomonas и Rhodococcus), прояснятся, когда большее количество ферментов будет очищено и охарактеризовано.

В целом широкие способности к деградации ПАУ у многих штаммов могут быть приписаны нестрогой начальной ферментной специфичности для ПАУ (низкий и высокий молекулярный вес, метильные производные), присутствию множесвенных оксигеназ и наличию множественных метаболических путей или множественных генов для изофункциональных путей [27, 30]. Наконец, наличие и алкан-деградирующих и деградирующих ароматические соединения генов в пределах одних и тех же штаммов представляется обычным [30].

Как эти различные метаболические пути контролируются, и как они конкурируют за субстрат, остается одним из основных вопросов. Это особенно очевидно, когда определяются новые тупиковые метаболиты типа метоксилированного 1 -метокси-2-гид-роксиантрацена при метаболизме антрацена [30] и 6,6'-дигидрокси-2,2'-бифенил дикарбоксиловой кислоты при метаболизме пирена у штаммов, единовременно использующих множественные пути деградации для одного субстрата. Этот вопрос также важен для штаммов, которые обладают путями деградации многочисленных ароматических субстратов [34]. Например, изучение индукции у штамма Sphingomonas aromaticivorans F199 показало, что минерализация нафталина и толуола может быть выше в присутствии обоих субстратов за счет повышенной экспрессии генов [34].

Также остается неясным вопрос относительно роли активных форм кислорода и азота (прежде всего перекиси водорода, супероксид-анион радикала, гид-роксильного радикала и оксида азота) в деградации углеводородов. Последнее время стали появляться работы, рассматривающие совместное применение в ремедиации грунта как биологического компонента, так и перекиси водорода или различных модификаций

реактива Фентона в качестве источника свободных радикалов [6, 7, 35].

Кроме того, известны углеводород-редуцирующие микроорганизмы, активно выделяющие в окружающую среду перекись водорода. Очевидна важность этого механизма для конкурентной межвидовой борьбы и показана его роль в образовании биопленок [36]. В то же время неизвестен его потенциальный вклад в неферментативное окисление углеводородов с длинными алифатическими цепями (парафины, а возможно, и синтетические углеводороды типа полиэтилена) или ПАУ с большим количеством колец (5 и больше) и повышение их пищевой доступности.

С другой стороны, почти все (или очень многие) процессы аэробного метаболизма углеводородов в качестве первых этапов включают в себя окисление субстрата при помощи моно- или диоксигеназ - ферментов, несущих в активном центре атомы металлов переменной валентности. Как правило, это окисление опосредовано радикалами, образующимися в активном центре [37]. Естественно, все подобные ферментативные реакции в той или иной степени сопровождаются утечкой АФК из активного центра. При этом образуется какое-то количество свободных радикалов, которые могут неспецифически окислять интермедиа-ты с образованием тупиковых метаболитов или участвовать в окислении высокомолекулярных субстратов, недоступных ферментным системам микроорганизма.

Косвенно в пользу продукции активных форм кислорода (специфической или неспецифической) говорит и наличие связанных с метаболизмом углеводородов пероксидаз, индуцируемых углеводородами [26, 38].

В целом вопрос о роли активных форм кислорода в деградации углеводородов изучен на сегодняшний день достаточно поверхностно. Дальнейшая разработка этой проблематики поможет уточнить важные детали механизмов деградации углеводородов в окружающей среде.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и образования РФ (проект по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)», грант № 2.1.1/ 5232).

Литература

1. Atlas R.M., Cerniglia C.E. Bioremediation of petroleum pollutants: diversity and environmental aspects of hydrocarbon biodegradation // BioScience. 1995. Vol. 45. P. 332-338.

2. Bioremediation as an oil response tool / R.C. Prince [et al.] // Environ. Technol. 1999. Vol. 20. P. 891-896.

3. Isolation of new toluene-tolerant marine strains of bacteria and characterization of their solvent-tolerance properties / A. Segura [et al.] // J. Appl. Microbiol. 2008. Vol. 104, № 5. P. 1408-1416.

4. Ризосферный штамм Pseudomonas chlororaphis, способный к деградации нафталина в присутствии кобальта/никеля / Т.В. Сиунова [и др.] // Микробиология. 2007. Т. 76, № 2. С. 212-218.

5. Anaerobic bacterial metabolism of hydrocarbons / J. Heider [et al.] // FEMS Microbiol. Rev. 1999. Vol. 22. P. 459473.

6. Goi A., Kulik N., Trapido M. Combined chemical and biological treatment of oil contaminated soil // Chemosphere. 2006. Vol. 63, № 10. P. 1754-1763.

7. Ndjou 'oua A.-C., Cassidy D. Surfactant production accompanying the modified Fenton oxidation of hydrocarbons in soil // Chemosphere. 2006. Vol. 65, № 9. P. 1610-1615.

8. Гвоздев Р.И., Тухватуллин И.А., Туманова Л..B. Очистка и свойства мембраносвязанной метангидроксилазы из Methylococcus capsulatus (штамм М) // Изв. РАН. Серия биологическая. 2008. № 2. С. 186-195.

9. Биядерный центр железа мембраносвязанной ме-тангидроксилазы из Methylococcus capsulatus (штамм М) / Л.В. Туманова [и др.] // Биоорганическая химия. 2008. Т. 34, № 2. С. 194-203.

10. van Beilen J.B., Wubbolts M.G., Witholt B. Genetics of alkane oxidation by Pseudomonas oleovorans // Biodegradation. 1994. Vol. 5. P. 161-174.

11. Analysis of Pseudomonas putida alkane degradation gene clusters and flanking insertion sequences: evolution and regulation of the alk genes / J.B van Beilen [et al.] // Microbiology. 2001. Vol. 147. P. 1621-1630.

12. Yuste, L., Rojo F. Role of the crc gene in catabolic repression of the Pseudomonas putida Gpo1 alkane degradation pathway // J. Bacteriol. 2001. Vol. 183. P. 6197-6206.

13. A non-conventional dissimilation pathway for long chain n-alkanes in Acinetobacter sp. M-1 that starts with a dio-xygenase reaction / Y. Sakai [et al.] // J. Ferment. Bioeng. 1996. Vol. 81. P. 286-291.

14. Regiospecific internal desaturation of aliphatic compounds by a mutant Rhodococcus strain / K. Koike [et al.] // Appl. Environ. Microbiol. 1999. Vol. 65. P. 5636-5638.

15. Dutta T.K., Harayama S. Biodegradation of n-alkyl-cycloalkanes and n-alkylbenzenes via new pathways in Alcani-vorax sp. strain MBIC 4326 // Appl. Environ. Microbiol. 2001. Vol. 67. P. 1970-1974.

16. Biodegradation of benzo[a]pyrene in soil by Mucor sp. SF06 and Bacillus sp. SB02 co-immobilized on vermiculite / D. Su [et al.] // J. Environ. Sci. (China). 2006. Vol. 18, № 6. P. 1204-1209.

17. Structural investigations of the ferredoxin and terminal oxygenase components of the biphenyl 2,3-dioxygenase from Sphingobium yanoikuyae B1 / D.J. Ferraro [et al.] // BMC Struct. Biol. 2007. Vol. 7. P. 10.

18. Juhasz A.L., Stanley G.A., Britz M.L. Metabolite repression inhibits degradation of benzo[a]pyrene and di-benz[a, h]anthracene by Stenotrophomonas maltophila VUN 10, 003 // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2002. Vol. 28. P. 88-96.

19. Yen K.-M., Serdar C.M. Genetics of naphthalene cata-bolism in pseudomonads // CRC Crit. Rev. Microbiol. 1988. № 15(3). P. 247-268.

20. Schell M.A., Wender P.E. Identification of the nahR gene product and nucleotide sequence required for its activation of the sal operon // J. Bacteriol. 1986. Vol. 166. P. 9-14.

21. Molecular cloning, nucleotide sequence, and expression of genes encoding a polycyclic aromatic ring dioxygenase from Mycobacterium sp. strain PYR-1 / A.A. Khan [et al.] // Appl. Environ. Microbiol. 2001. Vol. 67. P. 3577-3585.

22. Cloning, expression and characterization of the katG gene, encoding catalase-peroxidase, from the polycyclic aromatic hydrocarbon-degrading bacterium Mycobacterium sp. strain PYR-1 / R.-F. Wang [et al.] // Appl. Environ. Microbiol. 2000. Vol. 66. P. 4300-4304.

23. Grimm A. C., Harwood C.S. NahY, a catabolic plas-mid-encoded receptor required for chemotaxis of Pseudomonas putida to the aromatic hydrocarbon naphthalene // J. Bacteriol. 1999. Vol. 181. P. 3310-3316.

24. BouchezM., Blanchet D., Vandecasteele J.-P. Degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons by pure strains and by defined strain associations: inhibition phenomena and cometa-bolism // Appl. Microbiol. Biotechnol. 1995. Vol. 45. P. 156164.

25. Kazunga C., Aitken M.D. Products from the incomplete metabolism of pyrene by polycyclic aromatic hydrocarbon-degrading bacteria // Appl. Environ. Microbiol. 2000. Vol. 66. P. 1917-1922.

26. Fluoranthene-2,3- and 1,5-diones are novel products from the bacterial transformation of fluoranthene / C. Kazunga [et al.] // Environ. Sci. Technol. 2001. Vol. 35. P. 917-922.

27. McLellan S.L., Warshawsky D., Shann J.R. The effect of polycyclic aromatic hydrocarbons on the degradation of ben-zo[a]pyrene by Mycobacterium sp. strain RJGII-135 // Environ. Toxicol. Chem. 2002. Vol. 21. P. 253-259.

28. Grund E., Denecke B., Eichenlaub R. Naphthalene degradation via salicylate and genetisate by Rhodococcus sp. strain B4 // Appl. Environ. Microbiol. 1992. Vol. 58. P. 1874-1877.

29. Metabolism of anthracene by a Rhodococcus species / D. Dean-Ross [et al.] // FEMS Microbiol. Lett. 2001. Vol. 204. P. 205-211.

30. Identification of a novel metabolite in the degradation of pyrene by Mycobacterium sp. strain AP1: actions of the isolate on two- and three-ring polycyclic aromatic hydrocarbons / J. Vila [et al.] // Appl. Environ. Microbiol. 2001. Vol. 67. P. 5497-5505.

31. Samanta S.K., Chakraborti A.K., Jain R.K. Degradation of phenanthrene by different bacteria: evidence for novel transformation sequences involving the formation of 1-naphthol // Appl. Microbiol. Biotechnol. 1999. Vol. 53. P. 98-107.

32. Rehmann K., Hertkorn N., Kettrup A.A. Fluoranthene metabolism in Mycobacterium sp. strain KR20: identity of pathway intermediates during degradation and growth // Microbiology. 2001. Vol. 147. P. 2783-2794.

33. Oxidation of naphthalenoaromatic and methyl-substituted aromatic compounds by naphthalene 1,2-dioxygenase / S.A. Selifonov [et al.] // Appl. Environ. Microbiol. 1996. Vol. 62. P. 507-514.

34. Romine M.F., Fredrickson J.K., Li S.-M.W. Induction of aromatic catabolic activity in Sphingomonas aromaticivorans strain F199 // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 1999. Vol. 23. P. 303-313.

35. Investigation on bioremediation of oil-polluted wetland at Liaodong Bay in northeast China / S.H. Ye [et al.] // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2006. Vol. 71, № 4. P. 543-548.

36. Hydrogen peroxide linked to lysine oxidase activity facilitates biofilm differentiation and dispersal in several gramnegative bacteria / A. Mai-Prochnow [et al.] // J. Bacteriol. 2008. Vol. 190, № 15. P. 5493-5501.

37. Зенков Н.К., Меньщикова Е.Б. Активированные кислородные метаболиты в биологических системах // Успехи соврем. биологии. 1993. Т. 113, вып. 3. С. 286-296.

38. Production of catalases by Comamonas spp. and resistance to oxidative stress / J. Godocikova [et al.] // Folia Microbiol. (Praha). 2005. Vol. 50, № 2. P. 113-118.

Поступила в редакцию_6 марта 2009 г.

cyberleninka.ru

Бактериальное разложение углеводородов - Справочник химика 21

    Над углеводородными залежами благодаря бактериальному разложению углеводородов и высвобождению из залежи газообразных продуктов (УВ, Нг, СО2, инертные газы) формируются многочисленные и разнообразные геохимические барьеры (сероводородные, кислые, щелочные, сорбционные, биогенные). [c.35]

    При низких температурах источником Н З являются процессы, связанные с бактериальным разложением сульфатов, при высоких — взаимодействие углеводородов и сульфатов термальных вод [18]. Часто такие сероводородные источники используются в лечебных целях. В зонах их развития идет отложение сульфидов, чаще всего пирита РеЗз, что объясняется наличием в водах биосферы повыщенных концентраций Ре. [c.46]

    Наиболее легко разлагаются бактериями в воде алканы, наиболее трудно — ароматические углеводороды. Окисление может замедлиться в воде, обедненной кислородом в результате более раннего загрязнения. В таких условиях бактериальное разложение может иметь отрицательные последствия, так как уменьшает количество растворенного кислорода. В поверхностных слоях воды содержание кислорода восстанавливается, на глубине 10 м этот процесс происходит очень медленно. Тяжелые нефтяные остатки не разлагаются и не осаждаются. Они обнаруживаются на поверхности вод в виде плавающих смолистых шариков, которые выбрасываются на берег. [c.625]

    Во многих странах ведутся интенсивные поиски микробиологических способов уничтожения разливов нефти. Главная идея таких методов основана на способности некоторых видов микроорганизмов использовать нефтяные углеводороды в качестве пищевого субстрата и активно разлагать их при соответствующих условиях (см. гл. III). Это постоянно происходит в водоемах или на суше и определяет интенсивность природных процессов самоочищения. Наиболее эффективно разложение нефти идет в первый день ее взаимодействия с микроорганизмами при нормальной температуре воды и достаточной насыщенности кислородом микроорганизмы могут окислять нефть со скоростью 2 г/м поверхности в день, а при низких температурах бактериальное окисление происходит медленно и нефть сохраняется длительное время. [c.130]

    Основным элементом аэробного биоценоза является бактериальная клетка. В клетке происходят разнообразные многоэтапные процессы трансформации органических веществ. В составе биоценоза имеются бактерии, которые способны потреблять только определенные углеводороды или аминокислоты. Наряду с этим имеется большое число бактерий, участвующих в нескольких этапах разложения органического вещества. Они могут использовать сначала белки, а затем углеводы, окислять спирты, а затем кислоты или спирты и альдегиды и т. д. Одни виды микробов могут вести распад органического вещества до конца, например до образования углекислого газа и воды, другие только до образования промежуточных продуктов. По этой причине при очистке сточных вод дают необходимый эффект не отдельные культуры микроорганизмов, а их естественный комплекс, включая и более высокоразвитые виды [Роговская Ц. И., 1967 г.]. [c.209]

    Оптимальным решением была бы возможность микробиологического расщепления в этих емкостях. При этом необходимо помнить, что биологическое воздействие бактерий, грибков и других микроорганизмов на компоненты нефти охватывает самые разнообразные вещества по сравнению с процессами испарения или растворения. Не существует какого-либо одного микроорганизма, способного разрушить все компоненты определенного вида сырой нефти. Бактериальное воздействие характеризуется высокой селективностью и полное разложением всех компонентов нефти требует воздействия многочисленных микроорганизмов различных видов. При этом образуется ряд промежуточных продуктов окисления, для разрушения которых требуются свои микроорганизмы. Парафиновые углеводороды наиболее легко разлагаются бактериями. Следовательно, более стойкие цикланы и арены исчезают из океанической среды в последнюю очередь. Скорость разложения можно увеличить подачей кислорода или введением веществ, которые легко его выделяют при температуре микробиологического разложения. [c.642]

    Вопрос о роли биохимического фактора в образовании нефти и газа получил освещение в исследованиях В. А. Соколова (1947, 1948, 1956 гг.), связанных с работами в области газовой съемки. С помощью разработанной для газовой съемки высокочувствительной газоаналитической аппаратуры им было установлено, что бактерии при анаэробном разложении органических веществ образуют только метан. Более тяжелые углеводороды при этом практически отсутствуют, нефть не образуется. Это было установлено как при лабораторных исследованиях при воздействии бактерий на различные органические вещества, так и при изучении состава болотных газов, т. е. газов биохимического, бактериального происхождения, образовавшихся в анаэробных условиях при воздействии бактерий на природный комплекс органических остатков. [c.205]

    Бактерии, выделенные из нефтеносной почвы, а также из гноя абсцессов и маститов, способны подвергать метаболическим превращениям все высшие фракции нефтяных углеводородов, включая даже парафин после 15 пересевов под керосином микроорганизмы не обнаруживают никакого уменьшения роста. Изучение явлений дыхания показывает, что при таком бактериальном разложении углеводородов образуются органические кислоты с длинными цепя-ми и ненасыщенные углеводороды [6]. [c.14]

    В долгосрочной перспективе ущерб для экосистем от разливов нефти минимален. Восстановление идет быстрее, если дать нефти диспергироваться естественным путем. Бактериальное разложение углеводородов, которому способствует разрушение сплошной пленки ветром и волнами, в условиях теплого и умеренного климата завершается через 3—4 года. В условиях холодного климата, например у берегов Аляски, где в 1989 г. произошло крушение танкера Exxon Valdez , отрицательный эффект сохраняется дольше из-за пониженной бактериальной активности. Применение поверхностно-активных диспергирующих агентов ускоряет процесс, но сами эти вещества часто усугубляют экологический ущерб, поскольку токсичны и с трудом поддаются биоразложению. [c.427]

    При бактериальном разложении органических остатков в анаэробных условиях и в илах, и в водах, и в горных породах из углеводородов образуется в основном метан. Более тяжелые газообразные углеводороды — этан, пропан и бутан — биогенным путем практически не образуются. В составе газов нечасто встречаются тяжелые углеводороды, и концентрации их находятся в пределах 10 -10 . Среди тяжелых газообразных углеводородов бактериального происхождения иногда обнаруживаются непреде.тьныс углеводороды (алкены) — этен и пропен, но концентрации их ничтожно малы. [c.39]

    На основании факта бактериального разложения нефти с большим числом нафтеновых углеводородов, в работе [92] был сделан вывод о микробиологическом окислении нафтенов. Позднее, обобщая накопившиеся данные, Э. Бирвдтехер отнес циклогексан, метилцикло-гексан, 1,3-диметилциклогексан, 1,3,4-триметилциклогек-сан и декалин к циклопарафинам, способным поражать- [c.28]

    Биохимическое разложение основной массы разлитой нефти протекает очень медленно, так как в природе пе существует какого-либо определённого вида микроорганизмов, способного разрушить все компоненты нефти. Бактериальное воздействие отличается высокой селективностью, и полное разложение нефти требует воздействия многочисленньк бактерий разньк видов, причем для разрушения образующихся нромежуточньк продуктов требуются свои микроорганизмы. Легче всего протекает микробиологическое разложение парафинов. Более стойкие циклонарафины и ароматические углеводороды сохраняются в океанской среде гораздо дольше. [c.39]

    Природные органические вещества принимают участие в постоянном процессе круговорота элементов в биосфере Земли. Возможность деструкции всех природных органических веществ микроорганизмами ни у кого не вызывает сомнения. Сто лет назад Луи Пастер писал ...роль бесконечно малых казалась мне бесконечно большой... благодаря участию их в разложении и возвращению в воздух всего, что жило [197]. Очень яркая, образная картина огромного кладбища, каким предстала бы перед нами природа в отсутствие микроорганизмов, представлена в известном учебнике академика В. Л. Омелянского [193]. Видный советский микробиолог А. Е. Крисс [150] указывает По доступности для бактериальных ферментов органическое вещество разделяется на нестойкое и стойкое органическое вещество. Эти термины означают, что всякое органическое вещество в подходящих условиях подвергается превращениям энзимами бактерий, но не с одинаковой легкостью . Автор здесь имеет в виду органическое вещество , продуцируемое в Мировом океане. Но эти слова можно в полной мере отнести ко всем природным органическим соединениям биосферы, особенно если учесть деятельность не только бактерий, но актиномицетов и микроскопических грибов. И то, что органика сохраняется на протяжении веков в древних мощах, мумиях египетских фараонов и т. п., отнюдь не означает, что она стойка к микробной атаке, а означает лищь отсутствие подходящих условий для проявления разрушительной способности микроорганизмов. То же самое можно сказать и об углеводородах нефти, которые залегают в недрах Земли практически без изменений миллионы лет — будучи извлеченными на поверхность, в аэробных условиях они сразу же находят для себя потребителей среди разнообразнейших представителей микробного мира. [c.144]

    На степень п скорость разложения нефти влияет физическая форма, в которой нефть присутствует в морской среде. Степень, до которой углеводороды растворяются в морской воде, может выступать в качестве основного регулирующего фактора в их бподеградации. Высказывается мнение [25], что действительная проблема заключается не в доступности углеводородов, а в помещении на прежнее место разрушенных молекул, иначе говоря, в скорости растворения в воде. Растворимость углеводородов в воде является низкой и уменьшается с увеличением молекулярного веса. Определена [26] растворимость различных п-алканов со средней длиной цепи при температуре 25° С. Насыщенный раствор тетрадекана, например, имеет молярную концентрацию только 9,8ХЮ °, что составляет около 2Х 10 мг/л. Эмпирически показано [27], что. морская вода настолько снижает растворимость нефти по сравнению с пресной, что количество углеводородов в растворе на единицу объе.ма слишком незначительно для бактериального воздействия. Способность организма перемещать растворимое вещество может поэтому ограничивать скорость окисления. Этим, вероятно, [c.138]

    Есть много оснований считать, что в ближайшие 5—6 лет возникнет еш е одна новая область многотоннажной органической промышленности. Я имею в виду производство кормов или добавок к кормам. Сюда пренгде всего относятся разрабатываемые уже сейчас методы бактериального получения белков и жиров за счет разложения бактерий, питающихся нефтяным сырьем. Получающиеся белки содержат много незаменимых аминокислот. Быть может, применение веществ, обладающих сильным мутационным действием, позволит вывести новые штаммы нефтяных бактерий, которые будут менее прихотливы по отношению к строению углеводородов нефти и будут образовывать белки с гораздо большим содержанием незаменимых амино-кис.чот. Возможно, что удастся разработать и промышленные способы получения таких аминокислот прямыми химическими методами. Это заложило бы основу для начала решения проблемы искусственной пищи. [c.24]

    В.И. Вернадский назвал газовым дыханием Земли . Понятие бактериальный фильтр по отношению к горючим углеводородным газам миграционного потока из подпочвенных осадочных пород было введено Г.А. Могилевским , в 1937-1939 гг. установившим окисление этих газов в почвенном слое. Впоследствии это явление было использовано им для поиска нефтегазовых месторождений, над которыми особенно активно развивались бактерии, способные использовать высшие гомологи метана. Окисление метана метанотрофами связано с циклом Зёнгена, идущим в местах разложения органического вещества, при котором высшие гомологи метана не образуются. В этом отношении окисление метана не является процессом, приуроченным к газовым аномалиям. Иное дело представляет окисление летучих высших гомологов метана углеводородоокисляющими микроорганизмами, которое оказалось приурочено к глубинным источникам этих газов. В газовых месторождениях с содержанием метана 80-90% углеводороды С2-С5 составляют 1—15%, причем их концентрация возрастает с глубиной. В попутном нефтяном газе сумма тяжелы углеводородов составляет 25 0%. Над газовыми и нефтяными месторождениями образуются аномалии в содержании углеводородов в газовой фазе пород и почвы. Аномалии приурочены к потокам газов из глубины. Массоперенос из глубин на дневную поверхность осуществляется по зонам трещиноватости пород за счет фильтрационного и диффузионного процессов. Необходимым условием развития окислительного бактериального фильтра служит доступ кислорода. В почве и рыхлых породах обеспечивается доступ атмосферного кислорода из почвенного воздуха или же переносимого подземными водами. В этой зоне смешения встречных газовых потоков и формируется микробное сообщество окислительного бактериального фильтра из микроорганизмов, использующих летучие углеводороды. Наиболее благоприятными для жизнедеятельности организмов, окисляющих неметановые летучие углеводороды, служат подпочвенные аэрируемые горизонты до уровня грунтовых вод и зоны неотектонической трещиноватости. Обычные пластовые температуры для нефтегазоносных бассейнов не превышают 100 °С, но область развития окисляющих углеводороды организмов бактериального фильтра находится у нас в стране в зоне температур менее 10 °С, а в подземных водах 4 °С. [c.143]

    Н. И. Андрусов (1908, а, б) одним из первых затронул вопросы геохимической обстановки образования и сохранения неф ти. Он, в частности, указывал на то, что грубозернистые песчаные отложения легко аэрируются, а это ведет за собой почти полное разложение органических тканей лишь в глинистых отложениях мы имеем условия для предохранения отмерших органических тканей от полного гниения и брожения. Он писал Эти-то глинистые отложения и должны считаться, с точки зрения биогенной гипотезы, той лабораторией, той, так сказать, ретортой, в которой из органического вещества вырабатывается смесь углеводородов, называемая нефтью. Только из этих глинистых отложений нефть постепенно всачивается в заключенные в них пласты песка (Андрусов, 1908, а, стр. 5). В другой статье Н. И. Андрусов (1908, б) указывал на специфику состава подземных вод нефтяных месторождений и, вероятно, впервые отмечал роль бактериальной деятельности в формировании этой специфики. [c.6]

    Биохимическое (микробиологическое) воздействие бактерий, грибков и других микроорганизмов на компоненты нефти гораздо шире и охватывает самые разнообразные вещества по сравнению с процессами испарения и растворения. Однако не существует какого-либо одного микроорганизма, способного разрушить все компоненты определенного вида сырой нефти. Бактериальное воздействие характеризуется высокой селективностью и полное разложение всех компонентов нефти требует воздействия многочисленных бактерий различных видрв. При этом образуется ряд промежуточных продуктов, для разрушения которых требуются свои организмы. Парафиновые углеводороды наиболее легко разлагаются бактериями. Следовательно, более стойкие циклопарафино- вые и ароматические углеводороды исчезают из океанской среды с гораздо меньшей скоростью. [c.352]

chem21.info

Углеводороды, разложение микроорганизмами - Справочник химика 21

    Водород — самый распространенный элемент Вселенной. Он составляет основную массу Солнца, звезд и других космических тел. В недрах звезд на определенной стадии их эволюции протекают разнообразные термоядерные реакции с участием водорода. Они и являются источником неисчислимого количества энергии, излучаемого звездами в космическое пространство. Распространенность водорода на Земле существенно иная. В свободном состоянии на Земле он встречается сравнительно редко — содержится в нефтяных и горючих газах, присут ствует в виде включений в некоторых минералах. Некоторое количество водорода появляется постоянно в атмосфере в результате разложения органических веществ микроорганизмами, но затем водород быстро перемещается в стратосферу вследствие его легкости. Основная масса водорода в земной коре находится в виде химических соединений с другими элементами большая часть его связана в форме воды, глин и углеводородов последние составляют основу нефти и входят составной частью в природные горючие газы. Кроме того, растительные и животные (организмы содержат сложные вещества, в состав которых обязательно входит водород. Общее содержание водорода составляет 0,88% массы земной коры, и по распространенности на Земле он занимает 9-е место. [c.293]     Важнейшими специфическими особенностями микроорганизмов и, следовательно, их ферментных систем, можно считать и исключительную интенсивность действия, и способность осуществлять ферментативные процессы особых типов, которых ничто живое в мире не выполняет. Процессы эти играют огромную роль в круговороте веществ на нашей планете, и этим, в частности, объясняется и особая роль на ней микробов. Таких процессов можно назвать не менее десяти 1) разрушение растительных и животных остатков до минеральных веществ. Этот распад протекает в воде, почве, илах и идет главным образом путем ферментативного гидролиза, переноса групп (действие трансфераз) и окислительно-восстановительных реакций 2) синтез и разложение гумуса в почвах, превращение гуминовых кислот и других органических составных частей 3) фиксация атмосферного азота и превращение его в органические азотистые соединения, в частности, аминокислоты, а затем белки 4) хемосинтез, улавливание углекислоты из атмосферы и превращение ее в органические вещества различных типов, в частности, углеводы 5) синтез белков, а также жиров и углеводов на основе углеводородов нефти  [c.114]

    Биоразложение пролитого масла. В зависимости от химической структуры (ароматические углеводороды, нафтены, парафины), содержания гетероорганических соединений и присадок, молекулярной массы и т д., на минеральные масла по-разному воздействуют кислород и микроорганизмы (бактерии, грибки). В аэробных условиях скорость разложения зависит от содержания минеральных солей и микроэлементов, температуры и величины pH. В случае углеводородов, растворенных в воде, скорость их разложения определяется химической структурой и содержанием кислорода в воде. Олефины и ароматические соединения окисляются до кислородосодержащих соединений (спиртов, кетонов, фенолов, карбоновых кислот) в сравнительно короткий срок. На биологическое разложение углеводородов расходуется кислород с образованием аммиака, сероводорода и соли двухвалентного железа и марганца в сложившихся восстановительных условиях. [c.229]

    Во многих странах ведутся интенсивные поиски микробиологических способов уничтожения разливов нефти. Главная идея таких методов основана на способности некоторых видов микроорганизмов использовать нефтяные углеводороды в качестве пищевого субстрата и активно разлагать их при соответствующих условиях (см. гл. III). Это постоянно происходит в водоемах или на суше и определяет интенсивность природных процессов самоочищения. Наиболее эффективно разложение нефти идет в первый день ее взаимодействия с микроорганизмами при нормальной температуре воды и достаточной насыщенности кислородом микроорганизмы могут окислять нефть со скоростью 2 г/м поверхности в день, а при низких температурах бактериальное окисление происходит медленно и нефть сохраняется длительное время. [c.130]

    Биологические способы применяют для очистки, главным образом, фекальных вод, т. е. сточных вод населенных пунктов. Эти методы заключаются в разрушении органических загрязнений под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов. Так, например, некоторые бактерии перерабатывают получающийся в результате разложения органических веществ сероводород в серную кислоту, а аммиак и органический азот — в азотистую и далее в азотную кислоту. Эти кислоты образуют безвредные минеральные соли, после чего сточная вода может быть спущена в реку. Таким образом, задачей биологических методов очистки сточных вод является создание благоприятных условий для размножения полезных в данном случае бактерий. Эти условия могут быть созданы как с доступом, так и без доступа кислорода воздуха. В первом случае будут развиваться так называемые аэробные бактерии, и в процессе окисления органические вещества будут переходить в минеральные, а во втором случае будут развиваться анаэробные бактерии, которые в процессе гниения будут разрушать органические вещества, причем образуются аммиак и газообразные углеводороды. [c.29]

    Оптимальным решением была бы возможность микробиологического расщепления в этих емкостях. При этом необходимо помнить, что биологическое воздействие бактерий, грибков и других микроорганизмов на компоненты нефти охватывает самые разнообразные вещества по сравнению с процессами испарения или растворения. Не существует какого-либо одного микроорганизма, способного разрушить все компоненты определенного вида сырой нефти. Бактериальное воздействие характеризуется высокой селективностью и полное разложением всех компонентов нефти требует воздействия многочисленных микроорганизмов различных видов. При этом образуется ряд промежуточных продуктов окисления, для разрушения которых требуются свои микроорганизмы. Парафиновые углеводороды наиболее легко разлагаются бактериями. Следовательно, более стойкие цикланы и арены исчезают из океанической среды в последнюю очередь. Скорость разложения можно увеличить подачей кислорода или введением веществ, которые легко его выделяют при температуре микробиологического разложения. [c.642]

    Газы биохимического происхождения. Они образуются при разложении микроорганизмами органических веществ и минеральных солей. К ним относятся СН4, СО2, тяжелые углеводороды, азот, сероводород. [c.309]

    Жизнедеятельность микроорганизмов вызывает появление в топливах гелеобразных и твердых отложений, загрязняющих фильтры, способствует коррозии топливных баков и другого оборудования. Замечено, что бактерии вызывают окисление сернистых соединений до серной кислоты, могут ускорить образование пероксидов и соответственно смолистых веществ, являющихся одним из конечных продуктов жидкофазного окисления углеводородов они способствуют также разложению тетраэтилсвинца в бензинах [45]. [c.32]

    Для почв, загрязненных нефтью, нефтепродуктами, канцерогенными углеводородами, характерно повышенное содержание азотфиксирующих, денитрифицирующих и сульфатредуцирующих микроорганизмов, поэтому один из приемов восстановления таких почв основан на ускорении разложения азота путем внесения органических азотсодержащих удобрений и специфических микроорганизмов. Оптимизация почвенных режимов, создание оптимальных соотношений С N благоприятствует минерализации нефтяных отходов и сокращает время очистки почв от загрязняющих веществ. При очень интенсивном, глубоком загрязнении почв нефтью и нефтепродуктами (особенно в южных районах) рекомендуется удаление нефтенасыщенных горизонтов и их захоронение с последующим созданием насыпных искусственных плодородных горизонтов. [c.303]

    В зависимости от химической структуры (ароматические углеводороды, нафтены, парафины), содержания гетероорганических соединений и присадок, молекулярной массы и т. д., на минеральные масла по-разному воздействуют кислород и микроорганизмы (бактерии, грибки). В аэробных условиях скорость разложения зависит от содержания минеральных солей и микроэлементов, температуры и величины pH. В случае углеводородов, растворенных в воде, скорость их разложения определяется химической структурой и содержанием кислорода в воде. Олефины и ароматические соединения окисляются до кислородсодержащих соединений (спиртов, кетонов, фенолов, карбоновых кислот) в сравнительно короткий срок. На биологическое разложение углеводородов расходуется кислород с образованием аммиака, сероводорода и соли двухвалентного железа и марганца в сложившихся восстановительных условиях. Подробное описание неотложных и последующих мер по защите природных вод в случае аварийной утечки минеральных масел и методов анализа проб воды, почвы и пород на содержание компонентов содержится в литературной ссылке [15.4]. Оценка свойств минеральных масел с точки зрения загрязнения воды и меры по его предотвращению описаны в работе [15.5]. [c.452]

    Основным элементом аэробного биоценоза является бактериальная клетка. В клетке происходят разнообразные многоэтапные процессы трансформации органических веществ. В составе биоценоза имеются бактерии, которые способны потреблять только определенные углеводороды или аминокислоты. Наряду с этим имеется большое число бактерий, участвующих в нескольких этапах разложения органического вещества. Они могут использовать сначала белки, а затем углеводы, окислять спирты, а затем кислоты или спирты и альдегиды и т. д. Одни виды микробов могут вести распад органического вещества до конца, например до образования углекислого газа и воды, другие только до образования промежуточных продуктов. По этой причине при очистке сточных вод дают необходимый эффект не отдельные культуры микроорганизмов, а их естественный комплекс, включая и более высокоразвитые виды [Роговская Ц. И., 1967 г.]. [c.209]

    Фотосинтезирующие формы микроорганизмов представлены в водоемах различными группами водорослей (диатомовых, зеленых, синезеленых). Физиологическая группа микроорганизмов, участвующая в круговороте углерода, включает большое число как аэробных, так и анаэробных форм. Основная роль принадлежит микроорганизмам, сбраживающим (в анаэробных условиях) и окисляющим (в аэробных) углеводы, в частности целлюлозу, которая образует основную часть органических остатков при отмирании растений. В водоемах присутствуют также микроорганизмы, окисляющие жиры, органические кислоты, углеводороды и др. Анаэробные микроорганизмы, населяющие донные отложения, вызывают разложение органических соединений и дальнейшее превращение образующихся газообразных продуктов (Нз, N2, НгЗ) в другие вещества. Среди них представлены возбудители метанового, водородного, маслянокислого и других видов брожения. [c.232]

    Считают, что бактерии могут способствовать усиленному образованию перекисей и, соответственно, смол, являющихся одним из конечных продуктов жидкофазного окисления углеводородов, а также разложению тетраэтилсвинца в авиационных и автомобильных бензинах [15]. Позднее было замечено, что аэробные микроорганизмы способствуют накоплению смол и в среднедистиллятных нефтяных фракциях, не вызывая при этом существенного изменения углеводородного состава в целом [16]. [c.218]

    В последние 20—30 лет эти процессы привлекали внимание широких кругов исследователей. В 50—60-х годах было показано [527], что разложение соли муравьиной кислоты с образованием Hj и СОг катализируется системой множества ферментов. Известно, что часто СОо и водород являются основными конечными продуктами разложения углеводородов и других органических соединений под влиянием жизнедеятельности широкого круга разнообразных микроорганизмов. [c.344]

    Даже химически столь устойчивые вещества, как парафины, нефть и каучук, подвергаются разложению под действием микробов. Заметного их распада не происходит только в отсутствие О 2 (например, в нефтяных месторождениях или, при особых условиях, в пластах каменного угля). Большое практическое значение имеют следующие вопросы подвергается ли биологическому окислению нефть, попадающая в почву или в воду Существуют ли микроорганизмы, специфически использующие углеводороды И наконец, можно ли по количеству микроорганизмов, окисляющих углеводороды, судить о вероятном наличии нефти или природного газа  [c.419]

    Окисление пестицидов в почве микроорганизмами протекает очень разнообразно. Так, относительно стойкие хлорорганические соединения, имеющие двойную связь, могут окисляться до эпоксидов. Прометрин метаболизируется почвенными микроорганизмами сначала до сульфоксида, затем до сульфона. Разложение жирных кислот, образующихся при первичном окислении алифатических углеводородов, происходит с помощью механизма р-окисления через ряд промежуточных продуктов до уксусной кислоты. [c.55]

    По данным Я. А. Карелина [42, стр. 48], 1 г нефти образует пленку, покрывающую от 150 до 250 га поверхности водоема.. Разрушение такой пленки происходит при испарении легколетучих компонентов и разложении ее микроорганизмами. Оставшиеся углеводороды нефти, имеющие более высокую плотность, погружаются в придонную область. [c.46]

    Разложение ароматических веществ микроорганизмами является предметом изучения специалистов с конца прошлого столетия. Собственно углеводороды ароматического ряда привлекли внимание биологов позднее. Фундаментальные исследования дефадации углеводородов, проведенные в течение последнего десятилетия, дополнили полученные ранее данные, касающиеся в основном окисленных соединений тша фенолов, ароматических аминокислот. [c.110]

    Окисление химически устойчивых углеводородов. Широкое распространение в XX веке двигателей внутреннего сгорания привело к загрязнению внешней среды (воды и почвы) нефтью, бензином и другими продуктами ее переработки. В начале XX века считалось, что углеводороды — это настолько химически стойкие соединения, что разложение их в природных условиях невозможно. В пользу этого положения говорило и то, что некоторые из ароматических углеводородов стали даже применяться как обеззараживающие вещества, например, фенол и крезол. Поскольку, однако, несмотря на распространение двигателей внутреннего сгорания, в природе эти соединения не накапливались, было естественно предположить, что очевидно должны существовать микроорганизмы, которые способны разлагать даже и эти, чрезвычайно устойчивые, соединения. [c.54]

    Таким образом, образование сернистых соединений можно понимать как вторичный процесс, не связанный с нефтеобразова-нием и, так сказать, параллельный ему. Высказывались и противоположные гипотезы, согласно которым сера является в нефтях унаследованным компонентом и что первоначально образовавшиеся нефти содержат серу как обязательный компонент, исчезающий впоследствии на длинном пути ее превращения. Из этого как будто следует, что серой должны быть богаты геологические молодые нефти, более или менее близкие к исходному веществу нефти, тогда как нефти древние, метановые, могут серы и не содержать. Это соображение плохо вяжется с тем, что очень многие третичные нефти практически серы не содержат, тогда как иногда древние нефти, наоборот, богаты серой. Примерами первых могут служить нефти Баку, Грозного и ряда других месторождений, примерами вторых могут служить сернистые нефти Второго Баку. Вместе с тем исключениями крупного масштаба являются кайнозойские нефти Калифорнии, Мексики и другие, содержащие много серы и бессернистые палеозойские нефти северо-восточных штатов США. Связь между серой и углеводородами нефти часто понималась таким образом, что сера имеет белковое происхождение и должна принимать участие-в тех процессах, которые переводят живое вещество в нефть.. Между техм хорошо известно, что разложение белка связано с выделением серы в виде сероводорода, не принимающего участие в последующих превращениях органического вещества. Ввиду того, что сероводород минерального происхонодения может внедряться в углеводороды, проходя через стадию элементарной серы, нет никакой необходимости отводить белковой сере заметную роль. Все подобные гипотезы отличаются тем, что не объясняют, почему осернение нефти не является обязательным процессом, поскольку в природе имеются значительные месторождения бес-сернистой нефти. Кроме того, в подавляющем большинстве случаев сернистость нефти есть явление региональное, охватывающее громадные области, что говорит о какой-то общей причине явления. Факт восстановления сульфатов микроорганизмами есть. [c.179]

    Для каждой из этих зон характерны определенные процессы превращения органического вещества, сопровождающиеся образованием различных углеводородов. Самая верхняя зона — биохимическая. В этой зоне под воздействием микроорганизмов, в основном бактерий, происходит разложение органических остатков с образованием соединений, уже более устойчивых к действию бактерий. В биохимической зоне генерируются в основном метан и углекислый газ. [c.95]

    Разнообразие путей расщепления углеводородов микроорганизмами велико, но во всех случаях конечным продуктом разложения являются органические кислоты различного строения. Процесс окис- [c.27]

    Для роста микроорганизмов имеются все условия вода, повышенная температура, питание (углеводороды и присадки) и источники заражения (грязь, воздух). В результате может произойти забивка масляных фильтров, вызванная водно-масляными эмульсиями, которые стабилизированы бактериями и грибками. Сохранение масла в сухом и чистом состоянии предотвращает рост и развитие микроорганизмов. Конструкция циркуляционной масляной системы должна обеспечивать хорошую прокачку масла и соответствующий дренаж, что устраняет вероятность возникновения застойных полостей, в которых возможно развитие анаэробных бактерий и накопление продуктов разложения [11.1а—11.1с]. [c.275]

    Хотя окисление ароматических углеводородов детально еще не из учено, все же микробиологическое разложение соединений, которые по предположениям являются промежуточными продуктами, исследовано весьма обстоятельно. При этом показано, что микроорганизмы осуществляют распад ароматических углеводородов до конечного продукта — алифатических кислот, включающихся в метаболизм микробной клетки по циклу Кребса (т. е. циклу трикарбоновых кислот). [c.30]

    Важным отличием является то, что при химическом окислении углеводородов циклические структуры оказываются устойчивее к разложению, чем прямоцепочечные, причем с увеличением числа ядер возрастает и устойчивость соединений к окислению при микробиологическом процессе нет такой четкой закономерности. Более того, существуют микроорганизмы с избирательной способностью к усвоению полициклических ароматических углеводородов, при этом их гомологи и замещенные могут усваиваться в различной степени в зависимости от положения замещающей группы [48, 80, 88, 98, 106]. [c.40]

    Действие микроорганизмов. Некоторые микроорганизмы полностью разлагают целлюлозу до СОг и НгО. Промежуточные стадии процесса разложения представляют собой сложные процессы, включающие образование алифатических кислот или спиртов и газообразных углеводородов. Деструкция вызывается аэробными и анаэробными, мезофильными или термофильными бактериями, а также грибками и некоторыми простейшими одноклеточными организмами. [c.135]

    Идентифицировано более 200 видов микроорганизмов, усваивающих углеводороды — от метана до соединений С (каждый вид, как правило, разлагает лишь определенные соединения). Наиболее активное участие в разложении принимают бактерии рода Pseudomonas, а также грибы родов Fusarium, Peni illium и некоторые другие микроорганизмы-деструкторы распространены повсеместно и встречаются даже в полярных морях почва может содержать микроорганизмы в количестве до 7 т/га [89]. [c.81]

    Результаты анализа на содержание углеводородов и ПАВ до и после обработки искусственного загрязнения разработанным препаратом (табл. 1.4) показывают резкое уменьшение концентрации углеводородов в поверхностном слое воды после обработки нефтяного разлива раствором препарата, что связано с равномерным ее распределением в водной толще всего объема воды визуально отмечена полная очистка водоема от пленочной нефти. Как и следовало ожидать, концентрация ПАВ после распы-пения препарата возросла более чем в 2 раза, однако в связи с тем, что в состав препарата входят биологически легко разлагающиеся ПАВ, они уже через сутки почти полностью подвергаются биохимическому разложению. Испытания препарата для очистки поверхности водоемов от разлитой нефти подтвердили его работоспособность. Препарат для очистки растительности, почвы и водоемов от пленочной нефти толщиной до 0,1 мм наиболее целесообразно использовать при положительной температуре воды и воздуха, когда активизирована жизнедеятельность микроорганизмов, нефтеокисляющих бактерий и высщих растений. Он не является универсальным средством, однако в комплексе технических мероприятий способствует решению проблемы ликвидации загрязнения воды и почвы нефтью и нефтепродуктами. Авторами работы (11 ] составлены инструкции по применению [c.19]

    Сапропелитовые угли, согласно теории Потонье, образовались из гнилостного ила, представляющего собой до разложения скопления растительных и животных микроорганизмов, слагавших планктон, который, периодически опускаясь на дно водоема, создавал большие скопления органического материала. В сравнении с гумусовыми сапропелитовые угли более богаты водородом (не менее 8,5, достигая 10,8%). Чистые сапропелитовые угли не содержат восков и свойственных гумусовым углям смол. Они представлены смесью жирных кислот, ангидридов, кетонов и углеводородов. В сапропелитовых углях гуминовые вещества не содержатся, и в продуктах их сухой перегонки отсутствуют фенолы. Их основная масса состоит из циклических, полицикли-ческих, карбоновых кислот и продуктов их декарбоксилирова-ния. [c.208]

    Биохимическое разложение основной массы разлитой нефти протекает очень медленно, так как в природе пе существует какого-либо определённого вида микроорганизмов, способного разрушить все компоненты нефти. Бактериальное воздействие отличается высокой селективностью, и полное разложение нефти требует воздействия многочисленньк бактерий разньк видов, причем для разрушения образующихся нромежуточньк продуктов требуются свои микроорганизмы. Легче всего протекает микробиологическое разложение парафинов. Более стойкие циклонарафины и ароматические углеводороды сохраняются в океанской среде гораздо дольше. [c.39]

    Помимо основного достоинства - быстро и избирательно впитывать нефтепродукты, удерживая их длительное время, - некоторые типы сорбентов могут иметь специальные свойства, полезные для решения ряда практических задач например, биосорбенты содержат иммобилизованнью микробиологические культуры, в результате деятельности которых разложение нефтепродуктов до простейших соединешгй происходит намного быстрее, чем в природе. При этом необходимо учитьшать, что при температуре ниже -ь5 размножение микроорганизмов практически останавливается, так что биосорбенты в зимних условиях без специального подогрева неприменимы. Кроме того, большинство используемых биопрепаратов требуют дополнительного введения в систему иных элементов питания, кроме углеводородов, и, прежде всего, азота, фосфора и калия. Биопрепараты действуют медленно, поэтому не стоит ждать мгновенного волшебного исчезновения всех загрязнений. Тем не менее биоразложение практически решает вопрос утилизации сорбентов, что существенно упрощает их применение. [c.209]

    Природным аналогом вещества поликомпонентного состава, включающим разные группы легких органических соединений, тяжелые углеводороды, сопутствующие природные газы, сероводород и сернистые соединения, высокоминерализованные воды с преобладанием хлоридов кальция и натрия, тяжелые металлы, включая ртуть, никель, ванадий, кобальт, свинец, медь, молибден, мышьяк, уран и др., является нефть [Пиков-ский, 1988]. Особенности действия отдельных фракций нефти и общие закономерности трансформации почв изучены достаточно полно [Солнцева,. 1988]. Наиболее токсичны по санитарно-гигиеническим показателям вещества, входящие в состав легкой фракции. В то же время, вследствие летучести и высокой растворимости их действие обычно не бывает долговременным. На аоверхности почвы эта фракция в первую очередь подвергается физико-химическим процессам разложения, входящие в ее состав углеводороды наиболее быстро перерабатываются микроорганизмами, но долго сохраняются в нижних частях почвенного профиля в анаэробной обстановке [Пиковский, 1988]. Токсичность более высокомолекулярных органических соединений выражена значительно слабее, но интенсивность их разрушения значительно ниже. Вредное экологическое влияние смолисто-асфальтеновых компонентов на почвенные экосистемы заключается не в химической токсичности, а в значительном изменении водно-физических свойств почв. Если нефть просачивается сверху, ее смолисто-асфальтеновые компоненты и циклические соединения сорбируются в основном в верхнем, гумусовом горизонте, иногда прочно цементируя его. При этом уменьшается норовое пространство почв. Эти вещества малодоступны микроорганизмам, процесс их метаболизма идет очень медленно, иногда десятки дет. Подобное действие тяжелой фракции нефти наблюдается на территории Ишимбайского нефтеперерабатывающего завода. Состав органических фракций выбросов других предприятий представлен в подавляющем большинстве легколетучими соединениями. [c.65]

    Природные органические вещества принимают участие в постоянном процессе круговорота элементов в биосфере Земли. Возможность деструкции всех природных органических веществ микроорганизмами ни у кого не вызывает сомнения. Сто лет назад Луи Пастер писал ...роль бесконечно малых казалась мне бесконечно большой... благодаря участию их в разложении и возвращению в воздух всего, что жило [197]. Очень яркая, образная картина огромного кладбища, каким предстала бы перед нами природа в отсутствие микроорганизмов, представлена в известном учебнике академика В. Л. Омелянского [193]. Видный советский микробиолог А. Е. Крисс [150] указывает По доступности для бактериальных ферментов органическое вещество разделяется на нестойкое и стойкое органическое вещество. Эти термины означают, что всякое органическое вещество в подходящих условиях подвергается превращениям энзимами бактерий, но не с одинаковой легкостью . Автор здесь имеет в виду органическое вещество , продуцируемое в Мировом океане. Но эти слова можно в полной мере отнести ко всем природным органическим соединениям биосферы, особенно если учесть деятельность не только бактерий, но актиномицетов и микроскопических грибов. И то, что органика сохраняется на протяжении веков в древних мощах, мумиях египетских фараонов и т. п., отнюдь не означает, что она стойка к микробной атаке, а означает лищь отсутствие подходящих условий для проявления разрушительной способности микроорганизмов. То же самое можно сказать и об углеводородах нефти, которые залегают в недрах Земли практически без изменений миллионы лет — будучи извлеченными на поверхность, в аэробных условиях они сразу же находят для себя потребителей среди разнообразнейших представителей микробного мира. [c.144]

    Анаэробные бактерии живут в воде, лишенной кислорода, или в иле, где формируется восстановительная среда, и выра батывают метан в процессе разложения углеводородов простой структуры. В такой же среде встречаются и некоторые виды сульфобактерий, которые восстанавливают сульфаты сернистых соединений и вырабатывают сероводород. Эти микроорганизмы способствуют образованию черного сернистого железа в результате реакций железа с сероводородом, и поэтому грязь и ил окрашены в характерный черный цвет. [c.17]

    Возможны два пути ликвидации загрязнения почв нефтью удаление за.Грязненного слоя почвы и восстановлЬние ее в естественных условиях. Однако естественный процесс восстановления протекает довольно длительно. Это объясняется тем, что при загрязнении почв нефйьк) в них начинают преобладать анаэробные условия, а разложение составных компонентов нефти происходит путем окисления при обязательном участии молекулярного кислорода. Анаэробные микроорганизмы усваивают одну десятую того количества углеводородов нефти, которое способны утилизировать аэробные виды. В процессах естественного самоочищения почв большую роль играет состояние водного режима в момент загрязнения во влажной почвё нефть более устойчива к микробиологическому разложению. [c.389]

    Алканы с длинной цепью используются очень многими бактериями. Решающее значение при этом имеет длина цепи по мере удлинения цепи парафинов растет число видов, способных использовать эти соединения, а также активность их использования. В их разложении участвуют микобактерии, нокардии и коринебактерии. Долгое время способность бактерий расти на средах с углеводородами рассматривалась как своего рода курьез. Интерес к микроорганизмам, окисляющим углеводороды, возник в связи с двумя наблюдениями. В 1950 г. в Институте бродильных производств в Берлине из накопительных культур, содержав- [c.422]

    Бактерии, выделенные из нефтеносной почвы, а также из гноя абсцессов и маститов, способны подвергать метаболическим превращениям все высшие фракции нефтяных углеводородов, включая даже парафин после 15 пересевов под керосином микроорганизмы не обнаруживают никакого уменьшения роста. Изучение явлений дыхания показывает, что при таком бактериальном разложении углеводородов образуются органические кислоты с длинными цепя-ми и ненасыщенные углеводороды [6]. [c.14]

    Микробиологическое самовозгорание пшеничной соломы не наблюдается из-за недостаточного содержания в ней углеводородов (питательной среды для жизнедеятельности микроорганизмов), что препятствует самора-зогреву до температуры разложения клетчатки. В противоположность пшеничной гороховая солома, содержащая в своем составе около 20 % углеводородов, склонна к микробиологическому самовозгоранию. Пожарная опасность хлеба, находящегося в валках, аналогична пожарной опасности соломы. [c.400]

chem21.info

Микробиологическое разложение нефти

Экология Микробиологическое разложение нефти

просмотров - 63

Это перспективное направление предотвращения загрязнения водоемов нефтепродуктами. Стоит сказать, что для некоторых бактерий нефть является питательной средой. Микробиологическая активность в большей степени зависит от температуры: скорость микробиологических процессов удваивается при увеличении температуры на 10оС. На развитие микроорганизмов большое влияние оказывает содержание высоколетучих алифатических компонентов нефти. Введение в воду незначительных количеств нитратов и фосфатов увеличивает степень разрушения нефти на 70%.ю

Число органических соединœений, используемых микроорганизмами в качестве источников углерода очень велико. Можно считать, что для каждого углеводородного соединœения, существующие микроорганизмы способны его разложить.

Оценка степени загрязненности почв и методы их очистки разработаны гораздо слабее, чем для воды.

Механическая очистка почв и вод считается трудоемкой, связана со значительными экономическими затратами. По имеющимся, хотя и немногочисленным данным, перспективными могут оказаться микробиологические методы.

Испытания по биологической очистке старых нефтяных амбаров в округе Санта-Барбара (США): объем амбара 1110 м3. В течение 6 месяцев бактерии переработали 525 м3 нефти, а вся – оказалась разрушенной. На переработку 1 м3 материала в амбаре израсходовано 1,25 долларов.

Кавказским отделом гидрогеологии и водных ресурсов предложено создавать биологические пруды, обладающие повышенной самоочищающей способностью по отношению к нефтепродукту. Биопруд состоит из двух каскадов плотин, построенных в местах сточных вод. Верхний каскад пруда задерживает механические примеси и крупные частицы, а в нижнем каскаде происходит очистка от нефти и солей. Уровень воды в пруду на втором каскаде поддерживается на заданном уровне. Вода задерживается на десятки часов для микробиологического очищения. Иловые отложения (микроорганизмы) и мелководье создают благоприятные условия для роста камыша, осоки, то есть тех растений, которые потребляют неорганические ионы и способствуют развитию нефтеокисляющих бактерий.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, существуют много методов и средств для ликвидаций нефтезагрязнения объектов природной среды. Но их выбор в каждом конкретном случае индивидуален в зависимости от природных и климатических условий.

Остановимся на вопросœе сбора плавающей нефти с поверхности шламового амбара и нейтрализации ее вредного воздействия на компоненты природной среды.

Согласно выборочным обследованиям – количество плавающей нефти составляет от 50-60 кг до 10-12 т.

Нефть поступает в шламовые амбары 1) с буровыми растворами, в которые специально вводится как противоприхватная добавка; 2) с БСВ – от обмыва штоков буровых насосов, мытья полов в дизельном блоке и т.д.

В ряде случаев такая нефть содержит преимущественно легкие фракции углеводородов (Зап.Сибирь), а в некоторых местах (Узбекнефть, Белоруснефть, Краснодарнефтегаз) она может быть представлена тяжелыми смолистыми фракциями. В Западной Сибири, Татарии, Башкирии и др. практикуют откачку такой плавающей нефти в действующий нефтепромысловый коллектор. При этом откачка нефти с высоким содержанием смолистых и гудроновых фракций не эффективна и большая часть ее остается в амбарах.

Рассмотренные методы удаления нефти с водных поверхностей показали, что наиболее эффективными средствами являются физико-химическая сорбция и микробиологическое разложение. Эти методы наиболее перспективны для борьбы с нефтяными загрязнениями окружающей среды при строительстве скважин.

Перспективным является совмещение в одном материале способности физико-химической сорбции нефти и ее биодеструкции под действием микробиологического фактора компонентов природной среды.

Наиболее доступным и практичным целœесообразно считать такой способ удаления нефтезагрязнения, при котором обеспечивается сбор плавающей нефти с помощью нефтесорбента и последующее захоронение такой массы непосредственно в шламовом амбаре или на специальных земельных участках с последующим ее биоразложением почвенными микроорганизмами. Для этого следует создать условия, которые обеспечат активизацию в почвенной среде природных нефтеокисляющих микроорганизмов. В первую очередь это (активизация) достигается путем создания в почве оптимального содержания биогенных элементов: N и P. Этим и обусловлен поиск биостимуляторов, входящих в состав нефтесорбентов.

Главным требованием к материалам, сорбирующим углеводороды нефти, является наличие высокоразвитой пористой структуры с гидрофобной поверхностью. Таким требованиям в полной мере отвечают новые нефтесорбенты, полученные на основе продуктов пиролиза отходов древесины, в частности технической щепы, шпона, опилок мягких пород древесины.

При пиролизе отходов такой древесины образуется порошок с размерами частиц 0,3-0.7 мм. Называется сорбент «Илокор».

Сорбционная емкость 8-8,8 г/г сорбента.

Удельная поверхность 2840-3660 м2/ᴦ.

Плотность 0,82-0,87 г/см3.

Материал экологически чистый, не оказывает отрицательного влияния на биологические объекты.

Вторая модификация «Эколан».

Читайте также

  • - Микробиологическое разложение нефти

    Это перспективное направление предотвращения загрязнения водоемов нефтепродуктами. Для некоторых бактерий нефть является питательной средой. Микробиологическая активность в большей степени зависит от температуры: скорость микробиологических процессов удваивается... [читать подробенее]

  • oplib.ru

    Микробиологическое разложение нефти

    Это перспективное направление предотвращения загрязнения водоемов нефтепродуктами. Для некоторых бактерий нефть является питательной средой. Микробиологическая активность в большей степени зависит от температуры: скорость микробиологических процессов удваивается при увеличении температуры на 10оС. На развитие микроорганизмов большое влияние оказывает содержание высоколетучих алифатических компонентов нефти. Введение в воду незначительных количеств нитратов и фосфатов увеличивает степень разрушения нефти на 70%.ю

    Число органических соединений, используемых микроорганизмами в качестве источников углерода очень велико. Можно считать, что для каждого углеводородного соединения, существующие микроорганизмы способны его разложить.

    Оценка степени загрязненности почв и методы их очистки разработаны гораздо слабее, чем для воды.

    Механическая очистка почв и вод считается трудоемкой, связана со значительными экономическими затратами. По имеющимся, хотя и немногочисленным данным, перспективными могут оказаться микробиологические методы.

    Кавказским отделом гидрогеологии и водных ресурсов предложено создавать биологические пруды, обладающие повышенной самоочищающей способностью по отношению к нефтепродукту. Биопруд состоит из двух каскадов плотин, построенных в местах сточных вод. Верхний каскад пруда задерживает механические примеси и крупные частицы, а в нижнем каскаде происходит очистка от нефти и солей. Уровень воды в пруду на втором каскаде поддерживается на заданном уровне. Вода задерживается на десятки часов для микробиологического очищения. Иловые отложения (микроорганизмы) и мелководье создают благоприятные условия для роста камыша, осоки, то есть тех растений, которые потребляют неорганические ионы и способствуют развитию нефтеокисляющих бактерий.

    Таким образом, существуют много методов и средств для ликвидаций нефтезагрязнения объектов природной среды. Но их выбор в каждом конкретном случае индивидуален в зависимости от природных и климатических условий.

    Остановимся на вопросе сбора плавающей нефти с поверхности шламового амбара и нейтрализации ее вредного воздействия на компоненты природной среды.

    Нефть поступает в шламовые амбары 1) с буровыми растворами, в которые специально вводится как противоприхватная добавка; 2) с БСВ – от обмыва штоков буровых насосов, мытья полов в дизельном блоке и т.д.

    Рассмотренные методы удаления нефти с водных поверхностей показали, что наиболее эффективными средствами являются физико-химическая сорбцияи микробиологическое разложение . Эти методы наиболее перспективны для борьбы с нефтяными загрязнениями окружающей среды при строительстве скважин.

    Перспективным является совмещение в одном материале способности физико-химической сорбции нефти и ее биодеструкции под действием микробиологического фактора компонентов природной среды.

    Наиболее доступным и практичным целесообразно считать такой способ удаления нефтезагрязнения, при котором обеспечивается сбор плавающей нефти с помощью нефтесорбента и последующее захоронение такой массы непосредственно в шламовом амбаре или на специальных земельных участках с последующим ее биоразложением почвенными микроорганизмами. Для этого следует создать условия, которые обеспечат активизацию в почвенной среде природных нефтеокисляющих микроорганизмов. В первую очередь это (активизация) достигается путем создания в почве оптимального содержания биогенных элементов: N и P. Этим и обусловлен поиск биостимуляторов, входящих в состав нефтесорбентов.

    Главным требованием к материалам, сорбирующим углеводороды нефти, является наличие высокоразвитой пористой структуры с гидрофобной поверхностью. Таким требованиям в полной мере отвечают новые нефтесорбенты, полученные на основе продуктов пиролиза отходов древесины, в частности технической щепы, шпона, опилок мягких пород древесины.

    При пиролизе отходов такой древесины образуется порошок с размерами частиц 0,3-0.7 мм. Называется сорбент «Илокор».

    Сорбционная емкость 8-8,8 г/г сорбента.

    Удельная поверхность 2840-3660 м2/г.

    Плотность 0,82-0,87 г/см3.

    Материал экологически чистый, не оказывает отрицательного влияния на биологические объекты.

    Вторая модификация «Эколан».

    ОХРАНА ЗЕМЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

    Нефтяная промышленность является одним из ведущих потребителей земельного фонда, так как разведка, добыча, промысловая подготовка и транспортировка углеводородного сырья требуют размещения многочисленных нефтепромысловых объектов: скважин, кустовых насосных станций, нефтесборных пунктов, технологических установок, магистральных трубопроводов. На нефтяную промышленность приходится более 20 %земель, которые ежегодно выводятся из сельскохозяйственного оборота.

    Интенсивная разведка и многолетняя эксплуатация нефтяных месторождений вызывает деформацииземной коры, сопровождающиеся вертикальными и горнзонтальными смещениями горных пород. Геодинамические процессы, протекающие в перекрывающих и продуктивных толщах, связаны с понижением пластового давленияи, как следствие, изменением коллекторских свойств вмещающих пород. Под влиянием проседания почвыпроисходит заболачивание и подтопление территории, наблюдается искривленне стволов скважин, деформация обсадных колонн и разрушение объектов промыслового обустройства. Оседание земной поверхности наблюдается в основном при разработке месторождений, характеризующихся аномально высокими пластовыми дав-.ченпямц (АВПД). При их эксплуатации пластовое давление резкоснижается, что определяет деформацию поверхности на значительных площадях.

    Для контроля за оседанием поверхности организуется специальная наблюдательная сеть, которая представлена реперами, расположенными равномерно по площади месторождения и за его пределами. Периодически проводится их нивелировка и по результатам замеров уточняется количество и размещение наблюдательных пунктов на местности.

    В бывшем СССР организованы геодинамические полигонына Туймазинском, Старогрозненском, Мухановском, Тюменском, Речицком и Верхнекамском нефтяных месторождениях для выявления и прогнозирования динамики оседания земной поверхности под влиянием разработки залежей углеводородов.

    При буровых работахпроводится отвод земель площадью от 0,5до 3,5га на одну скважину в зависимости от целевого назначения, планируемой глубины проходки и типа буровой установки.

    Практика показывает, что потери продуктивных земельв процессе разведки и освоения месторождений нефти неизбежны , а возврат их в хозяйственное использование зависит от местоположения района работ и технических возможностей производственной организации. Для оценки эффективности восстановления земель используется коэффициент рекультивации, отражающий отношение рекультивируемых земель к общему количеству изъятых из оборота площадей.

    На осваиваемых нефтегазоносных площадях происходит механическоенарушение почвенно-растительного покрова, а также его загрязнениенефтью и нефтепродуктами. Интенсивность техногенного нарушения зависит от местоположения скважины и времени проведения буровых работ.

    Как правило, степень негативного воздействия от строительства и проходки скважин определяется схемой размещения технических и хозяйственно-бытовых сооружений, а также возможностью развития эрозионных процессов и масштабом использования гусеничной техники. Наблюдения показывают, что минимальные нарушения фиксируются на площадях, расположенных в замкнутых понижениях (котловинах), а максимальные – характерны для буровых, размещенных на берегах рек или вершинах холмов.

    Комплекс мероприятий по защите земельных ресурсов при разведке и эксплуатации нефтяных месторождений:

    Для предотвращения и устранения последствий негативного воздействия техногенных факторов на почвенно-растительный покров применяются мероприятия, которые подразделяются применительно к поисково-разведочным работам и добыче нефти на промыслах (см Схему). Такое разграничение довольно условно, так как бурение скважин, строительство транспортных коммуникаций и рекультивация земель характерны для всего цикла геолого-разведочных и эксплуатационных работ. Использование автомобильного и гусеничного транспорта, строительство промышленных объектов и магистральных трубопроводов приводит к нарушению физико-механических, химических и биологических свойств почв, грунтов и в целом рельефа осваиваемых плошадей.

    Важным направлением при охране земель является бурение скважин кустовым методом . При этом снижаются удельные капитальные вложения на каждую скважину, сокращается норма земельного отвода и уменьшается протяженность коммуникаций. Одновременно ограничивается циркуляция пластовых вод при их сборе в систему ППД, что благоприятно влияет на состояние окружающей среды.

    В зависимости от интенсивности и продолжительности загрязнения почв и грунтов нефтепродуктами предусматривают техническую, химическую и биологическую рекультивацию . Первая из них включает работы по очистке территории, планировке нарушенных участков и механической обработке почвы (рыхление, дискование) для искусственной аэрации ее верхних горизонтов и ускоренного выветривания загрязнителя. Для восстановления продуктивности нефтепромысловых земель рекомендуется провести их глубокую вспашку и оставить для перегара (гелиотермическая мелиорация). Под влиянием гелиотермической обработки усиливаются процессы деградации нефтепродуктов, улучшается водовоздушный режим и повышается биохимическая активность почв.

    С целью создания оптимальных условий для жизнедеятельности бактериальных микроорганизмов , способных ассимилировать углеводороды, кислые почвы подвергаются известкованию. Для восстановления качества дерново-подзолистых почв, которые в результате нефтяного загрязнения трансформировались в техногенные солончаки, применяется гипсование совместно с искусственным увлажнением.

    Особенно интенсивное изменение почвенного и растительного покрова происходит в районах распространения многомерзлых пород . Техногенное воздействие вызывает не только линейное изменение экосистем, но и их широкое площадное нарушение.

    Первое связано с движением транспорта и строительством нефте-, газопроводов, второе - с бурением и эксплуатацией месторождений. Влияние техногенных факторов на почвенно-растительный покров в криолитозоне проявляется как непосредственно при механическом нарушении, так и косвенно - через глубину и интенсивность протаивания почвы.

    Загрязнение растительного покрова нефтью сказывается на его теплоизоляционных свойствах. Глубина промерзания по сравнению с контрольными площадками имеет тенденцию к сокращению, что объясняется нарушением радиационного баланса на загрязненных территориях.

    Разведка и добыча нефти на Крайнем Севере сопровождается нарушением теплофизического равновесия в условиях многолетней мерзлоты и проявлением эрозионных процессов на поверхности земли. Наиболее значительные техногенные изменения отмечаются на участках распространения сильнольдистых многомерзлых пород и залежей подземных льдов.

    Строительство скважин в районах многолетней мерзлоты приводит к развитию термокарста и просадкам, что вызывает разрушение природных ландшафтов. Известны случаи аварий из-за протаивания мерзлых пород в прискважинной зоне под действием тепла в процессе бурения. В результате разрушения многолетнемерзлых пород может начаться интенсивное фонтанирование нефти и газа через устье или по заколонному пространству.

    Практика освоения северных районов бывшего СССР показала, что деформация и разрушение сооружений и природных комплексов вызваны недостаточностью геоэкологической информации при проектировании и строительстве хозяйственно-бытовых и производственных объектов. С целью сохранения сложившейся экологической обстановки или нанесения ей минимального ущерба при планировании производственных работ в районах развития криолитозоны должно выполняться опережающее изучение гидрогеологических и инженерно-геологических условий территорий, перспективных для промышленного и хозяйственного освоения.

    ОХРАНА АТМОСФЕРЫ

    Около 90 % всех видов загрязнения атмосферы являются результатом разработки месторождений и утилизации энергетических ресурсов.

    Из-за низкого коэффициента использования добываемого минерального сырья значительная его часть безвозвратно теряется и поступает в виде отходов в окружающую среду. По ориентировочным оценкам, около 70 % всех отходов находится в атмосфере, причем основные источники загрязнения воздушного бассейна расположены в северном полушарии.

    Концентрация большинства веществ в воздухе лимитируется санитарными требованиями, которые в настоящее время являются одним из действенных средств охраны окружающей среды (табл.2.2).

    Таблица 12

    Наименование вещества ПДК в воздухе рабочей зоны ПДК в воздухе населенных пунктов
    максимальная разовая среднесуточная
    Сероводород 10.0 0,008 0.008
    Сероводород + углеводороды С1- С5 3.0 - -
    Диоксид серы 10.0 0.5 0.05
    Триоксид серы 1.0 0,5 0.05
    Диоксид углерода СО2 9000.0 - -
    Оксид углерода СО 20.0 5.0 3.0
    Диоксид азота NО2 2,0 0,085 0.04
    Оксид азота NO 30,0 0.6 0,06
    Аммиак 20.0 0.2 0,04
    Хлор С12 1.0 0.1 0.03
    Нефть и нефтепродукты 10.0 - -
    Углероды алифатнческне предельные 300.0 - -
    В пересчете на углерод      
    Бензин топливный в пересчете на углерод 100.0 0.05 0,05
    Сероуглерод СS2 10,0 0.03 0,005
    Сажа (копоть) - 0,15 0,05

    При совместномприсутствии в воздухе нескольких веществ их общая относительная концентрация не должна превышать единицы :

    где С1,С2, …. Сn - фактические концентрации вредных веществ;

    ПДКi – соответствующие предельно допустимые концентрации этих веществ.

    По степени экологической опасности вещества-загрязнители на объектах нефтяной промышленности можно расположить в следующей убывающей последовательности:

    h3S Cnh3n+2 SO2 SO3 NO NO2 CO Nh4 CO2

    Сероводород, углеводородs и сернистый ангидрид являются наиболее характерными компонентами для нефтяных объектов и преобладают как по токсикологическому воздействию, так и по объемам поступления в атмосферный воздух.

    studlib.info