Мұнаймен ластанған топырақты тазалауға қолданылатын көмірсутек тотықтырушы бактериялардың негізгі қасиеттерін бағалау
КІРІСПЕ
6
1 НЕГІЗГІ БӨЛІМ
8
1.1
Қоршаған ортаның мұнай көмірсутегімен ластануы 8
1.2 Негізгі көмірсутегі тотықтырушы бактерияларға жалпы
Сипаттама 17
1.3 Мұнайдың микробиологиялық тотығуы
20
2 МАТЕРИАЛДАР МЕН ӘДІСТЕР
27
2.1 Зерттеу нысандары
27
2.2 Қоректік орталар
27
2.3 Зерттеу әдістері
28
2.4 Бактериялардың морфологиялық және культуралдық
қасиеттерін анықтау
31
3
Алынған нәтижелер мен оларды талдаулар
22
3.1 Мұнаймен ластанған топырақтан бактериалды изоляттарды
бөліп алу
36
3.2 Бөлініп алынған түрлі таксономиялық топтарға жататын
бактериялардың, биоалуантүрлілігін анықтау үшін
культуралды.морфологиялық және физиологиялық .
биохимиялық белгілерін зерттеу 49
ҚОРЫТЫНДЫ
59
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 61
6
1 НЕГІЗГІ БӨЛІМ
8
1.1
Қоршаған ортаның мұнай көмірсутегімен ластануы 8
1.2 Негізгі көмірсутегі тотықтырушы бактерияларға жалпы
Сипаттама 17
1.3 Мұнайдың микробиологиялық тотығуы
20
2 МАТЕРИАЛДАР МЕН ӘДІСТЕР
27
2.1 Зерттеу нысандары
27
2.2 Қоректік орталар
27
2.3 Зерттеу әдістері
28
2.4 Бактериялардың морфологиялық және культуралдық
қасиеттерін анықтау
31
3
Алынған нәтижелер мен оларды талдаулар
22
3.1 Мұнаймен ластанған топырақтан бактериалды изоляттарды
бөліп алу
36
3.2 Бөлініп алынған түрлі таксономиялық топтарға жататын
бактериялардың, биоалуантүрлілігін анықтау үшін
культуралды.морфологиялық және физиологиялық .
биохимиялық белгілерін зерттеу 49
ҚОРЫТЫНДЫ
59
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 61
Қазақстан дүние жүзі бойынша мұнай державасы болып саналатын елдердің қатарына жатады. Мұнай қоры бойынша дүние жүзінде 13-ші орынды иеленсе, ал мұнай шикізатын өндіру көлемі бойынша 18-ші орынды алады. Европа және Азия елдері ішінде Қазақстан Ресей, Ұлыбритания, Норвегиядан кейінгі төртінші орында тұр. Территориямыздың 1 млн 700 мың шаршы шақырымын мұнай және газ қоры алып жатыр. Қазіргі таңда 208-ден астам мұнай газ кен орындары ашылған. Басым көпшілігі Батыс Қазақстан облысы аумағында шоғырланған [1] .
Мұнай және мұнай өнімдерін өндіру, өңдеу және тасымалдау жердің топырақ қабатының құнарлығына кері әсерін тигізеді. Құнарлы топырақ мол өнім екені белгілі. Сонымен бірге біздің планетамызда топырақ маңызды басқа да роль атқарады. Жердің топырақ жамылғысында және оның гумустық қабатында тірі организмдердің және олардың биогенді энергиясының негізгі бөлігі орналасқан. Осыдан «топырақ-организмдер» экологиялық жүйесі биосфераның қалыптасуының, тұрақтылығының және өнімділігінің бас механизмінің бірі болып табылады.
Қазақстан Республикасының энергетикалық жоспары алдағ1ы ұзақ уақытта «қара алтынды» өндіру көлемін жоғарылатуды көздейтіні белгілі. Бұл мұнай құбырларының кеңеюі мен мұнай және мұнай өнімдерін тасымалдау мөлшерінің көбеюіне әкеледі.
Сондықтан, жаңа апаттар мен мұнай және мұнай өнімдерінің төгілу қауіптілігін жоққа шығаруға болмайды [1–4].
Топырақта мұнай және мұнай өнімдерінің ыдырау барысында микроорганизмдер саны ластанбаған топырақтағы микроорганизмдер санына жақындайды. Бірақ көмірсутек тотықтырғыш бактериялар саны көпке дейін үлкен мән көрсетеді.
Мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған топырақтың өзіндік тазару және қайта қалпына келу процестері өте ұзақ, көптеген ғалымдардың айтуы бойынша шамамен 20-25 жыл уақыт аралылығында жүзеге асады екен [7-10].
Мұнай өнімдерін топырақтан тазартудың әлемдік тәжірибеде қолданылатын әдістері экстракция, физикалық адсорбция, пиролиз, өртеу және т.б әдістер экономикалық және экологиялық жағынан тиімсіз болып келеді [12].
Сондықтан бұл проблемаға байланысты жүргізілген бірнеше зерттеулерге қарамастан, аймақтың табиғи жағдайларының ерекшеліктерін есепке ала отырып тазарту әдістерінің тиімді түрін қажет етеді. Қазіргі уақытта тазартудың тиімді тәсілінің бірі көмірсутектерді тотықтырушы бактериялар көмегімен тазарту болып болып табылады.
Мұнай және мұнай өнімдерін өндіру, өңдеу және тасымалдау жердің топырақ қабатының құнарлығына кері әсерін тигізеді. Құнарлы топырақ мол өнім екені белгілі. Сонымен бірге біздің планетамызда топырақ маңызды басқа да роль атқарады. Жердің топырақ жамылғысында және оның гумустық қабатында тірі организмдердің және олардың биогенді энергиясының негізгі бөлігі орналасқан. Осыдан «топырақ-организмдер» экологиялық жүйесі биосфераның қалыптасуының, тұрақтылығының және өнімділігінің бас механизмінің бірі болып табылады.
Қазақстан Республикасының энергетикалық жоспары алдағ1ы ұзақ уақытта «қара алтынды» өндіру көлемін жоғарылатуды көздейтіні белгілі. Бұл мұнай құбырларының кеңеюі мен мұнай және мұнай өнімдерін тасымалдау мөлшерінің көбеюіне әкеледі.
Сондықтан, жаңа апаттар мен мұнай және мұнай өнімдерінің төгілу қауіптілігін жоққа шығаруға болмайды [1–4].
Топырақта мұнай және мұнай өнімдерінің ыдырау барысында микроорганизмдер саны ластанбаған топырақтағы микроорганизмдер санына жақындайды. Бірақ көмірсутек тотықтырғыш бактериялар саны көпке дейін үлкен мән көрсетеді.
Мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған топырақтың өзіндік тазару және қайта қалпына келу процестері өте ұзақ, көптеген ғалымдардың айтуы бойынша шамамен 20-25 жыл уақыт аралылығында жүзеге асады екен [7-10].
Мұнай өнімдерін топырақтан тазартудың әлемдік тәжірибеде қолданылатын әдістері экстракция, физикалық адсорбция, пиролиз, өртеу және т.б әдістер экономикалық және экологиялық жағынан тиімсіз болып келеді [12].
Сондықтан бұл проблемаға байланысты жүргізілген бірнеше зерттеулерге қарамастан, аймақтың табиғи жағдайларының ерекшеліктерін есепке ала отырып тазарту әдістерінің тиімді түрін қажет етеді. Қазіргі уақытта тазартудың тиімді тәсілінің бірі көмірсутектерді тотықтырушы бактериялар көмегімен тазарту болып болып табылады.
1 Чигаркина О.А. Добыча нефти и экологические проблемы Прикаспия
Нефть и газ. - 2009. - № 2. - С. 101-104.
2 Rorria W.F. Biodegradation and conversion of alkanes and crude oil // Biodegradation. - 2007. - Vol. 11, № 5. - P. 289-294.
3 Гирич И.Е., Нечитейло Т.Ю., Худокормов А.А., Мельников Д.А. Отбор штаммов микроорганизмов, способных к утилизации тяжелых фракции углеводородов // Микробиология. - 2002. - Т. 69, № 5. - С. 566-568.
4 Киреева Н.А., Водопьянову В.В., Мифтахова А.М. Биологическая активность нефтезагрязненных почв. - Уфа: Гилем, 2001. - 376 с.
5 Карасев С.Г., Гирич И.Е., Мельников Д.А. Новые подходы к биоремедиации нефтезагрязненных почв и нефтешламов в условиях Юга России // Проблемы рекультивации нарушенных земель промышленностью ХХI века: Материалы межд. конф. РАН. – Санк-Петербург, 2002. - С. 21-23.
6 Андерсон Р.К. Биотехнологические методы ликвидации загрязнений почв нефтью и нефтепродуктами. - М.: ВНИИОЭНГ, 1993. - 240 с.
7 Oren A., Gurevich P., Azachi M., Henis Y. Microbial degradation of pollutans at high salt consentrations // Biodegradation. – 1992. - Vol. 3. - P. 387-398
8 Киреева Н.А. Микробиологические процессы в нефтезагрязненных почвах. - Уфа: Недра, 1994. – 171 с.
9 Пиковский Ю.А., Геннадиев А.Н., Чериянский С.С., Сахаров Г.Н. Проблема диагностики и нормирования загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами // Почвоведение. - 2003. - № 9. - С. 1132-1140.
10 Баубекова А.А. Углеводородокисляющая способность
иммобилизованных клеток гетеротрофных бактерий: Афтореф. дис. канд. биол. наук. – Астана, 2006. – С. 20.
11 Оборин А.А., Калачникова И.Г., Масливец Т.А., Петрикевич С.Б., Грищенков В.Г., Пунтус И.Ф., Боронин А.М. Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем // Тезисы доклады конф. «Экобиотехнология: борьба с нефтяным загрязнением окружающей среды». - Пущино: Изд-во НЦБИ РАН, 2001. - С. 31-33.
12 Касумова С.Ю. Экологические аспекты ассимиляции нефти микроорганизмами // Материалы международной научной конференции “Актуальные проблемы экологии” Институт микробиологии НАН, Баку, Азербайджан, 20-25 октября. - Баку, 2005. - С. 256.
13 Квасников Е.И., Клюшникова Т.М. Микроорганизмы-деструкторы нефти в водных бассейнах. – Киев: Наукова Думка, 1981. - 270 с.
14 Tompson I.P., Singer A.C., Bailey M.J. Improving the exploitation of microorganisms in environmental clean-up // Pesticide Behavior in soils an Water: Proceedings of a Symposium, Brigton, 13-15 Nov. 2001. - Farnham, 2001. - P. 197-204.
15 Куликова И.Ю. Микроорганизмы в процессе самоочищения шельфовых вод Северного Каспия от нефтяного загрязнения: Автореф. дис. канд. биол. наук. - М.: МГУ, 2004. - С. 24.
16 Алещенкова А.С., Семочкина Н.Ф., Томсон А.Э., Соколова Т.В., Соколова Н.Е. Разрушение нефти с помощью иммобилизированных микроорганизмов-деструкторов // Микробиология и биотехнология на рубеже ХХI столетия: Материалы международнной конференции. Нац. акад. наук Беларуси. отд. биол. наук НАНБ, Научный совет по проблем биотехнологии, Белорусское микробиологическое общество, ин-т микробиологии, Концерн «Белбиофарм», Бел. гос. унив. - Минск, 2000. - С. 202-203.
17 Квасников Е.И., Клюшникова Т.М. Трансформация углеводородов нефти в биосфере // Структура и функции микробных сообществ почв с различной антропогенной нагрузкой. – Киев: Наукова Думка, 1982. - С. 5-8.
18 Plambeck N. Praktische erfahrungen mit der biologischphysikalischen aufbereitung kontaminierter erden // Baustr. Recycl. Deponiertechn. - 1988. - Vol. 4, № 1. - Р. 27-39.
19 Кузьмин Ю.И. Разработка, организация опытно-промышеленного выпуска нефтеокисляющих бактериальных препаратов, работающих в услоивях Крайнего Севера: Отчет о НИР Архангельск. отд. всесоюз. науч. исслед. геол. разв. нефт. Ин-та (АО ВНИИНИ). – Архангельск, 1999. - С. 102.
20 Киреева Н.А. Микробиологические процессы в нефтезагрязненных почвах. – Уфа: БашГУ, 1994, С. 172
21 Вельков В.В. Биоремедиация: принципы, проблемы, подходы //Биотехнология , -1995. № 3-4. С. 20-27.
22 Середин В.В. Санация территорий, загрязненных нефтью и нефтепродуктами // Геоэкология. 2000. № 6. С. 525-540.
23 Мукашева Т.Д., Шигаева М.Х., Атемова Г.Т. Биостимуляция как один из методов биоремедиации нефтезагрязненных почв // Известия МОН и НАН РК. Серия биологическая и медицинская. 2001. № 5. С.
24 Мукашева Т.Д., Сыдыкбекова Р.К. Отбор микроорганизмов, способных к утилизации нефтепродуктов // Вестник КазНУ серия экологическая, 2004. №1 (14)
25 Практикум по микробиологии /под редакции Н.И. Нетрусова. -М.: Академия, 2005, 456 с.
26 Методы почвенной микробиологии и биохимии /Под ред. Звягинцева Д.Г. -М.; Изд-во МГУ, 1991.С. 131-133
27 Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. –М.: Химия, 1984. –С. 448-450
28 Гроздинский А.М. Аллелопатия и продуктивность растений. - Киев, Наукова Думка, -1990. - 265 с
29 Обарин А.А., Калачникова И.Г., Масливец Т.А., Базенкова Е.И., Пдещева О.В., Оглоблина А.И. // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М.: Наука, 1988.С. 140-159.
30 Wilkinson S., Nicklin S., Faul J.L. Biotransformations: Bioremediation technology for health and environmental protection –36 /Eds. V.P.Singh, R.D.Stapleton. – Amsterdam, London, New York, Oxford, Paris, Shannon, Tokyo: Elsevier, 2002.
31 Kerry E. Microorganisms colonizing plants and soil subjected to different degrees of human activity, including petroleum contamination in the vestfold Hills and MacRobertson Land Antarctica // Polar Biol. -1990. -V. 10. №. 6. -P. 423-430.
32 Wilkinson S., Nicklin S., Faul J.L. Biotransformations: Bioremediation technology for health and environmental protection –36 /Eds. V.P.Singh, R.D.Stapleton. – Amsterdam, London, New York, Oxford, Paris, Shannon, Tokyo: Elsevier, 2002.
33 Плещакова Е.В., Дубровская Е.В., Турковская О.В. Приемы стимуляции аборигенной нефтеокисляющей микрофлоры. // Биотехнология. –2005. № 1. –С. 42-50
34 Надиров Н.К. Тенгиз – море нефти, море проблем. Алматы. 2004, 264 с
Нефть и газ. - 2009. - № 2. - С. 101-104.
2 Rorria W.F. Biodegradation and conversion of alkanes and crude oil // Biodegradation. - 2007. - Vol. 11, № 5. - P. 289-294.
3 Гирич И.Е., Нечитейло Т.Ю., Худокормов А.А., Мельников Д.А. Отбор штаммов микроорганизмов, способных к утилизации тяжелых фракции углеводородов // Микробиология. - 2002. - Т. 69, № 5. - С. 566-568.
4 Киреева Н.А., Водопьянову В.В., Мифтахова А.М. Биологическая активность нефтезагрязненных почв. - Уфа: Гилем, 2001. - 376 с.
5 Карасев С.Г., Гирич И.Е., Мельников Д.А. Новые подходы к биоремедиации нефтезагрязненных почв и нефтешламов в условиях Юга России // Проблемы рекультивации нарушенных земель промышленностью ХХI века: Материалы межд. конф. РАН. – Санк-Петербург, 2002. - С. 21-23.
6 Андерсон Р.К. Биотехнологические методы ликвидации загрязнений почв нефтью и нефтепродуктами. - М.: ВНИИОЭНГ, 1993. - 240 с.
7 Oren A., Gurevich P., Azachi M., Henis Y. Microbial degradation of pollutans at high salt consentrations // Biodegradation. – 1992. - Vol. 3. - P. 387-398
8 Киреева Н.А. Микробиологические процессы в нефтезагрязненных почвах. - Уфа: Недра, 1994. – 171 с.
9 Пиковский Ю.А., Геннадиев А.Н., Чериянский С.С., Сахаров Г.Н. Проблема диагностики и нормирования загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами // Почвоведение. - 2003. - № 9. - С. 1132-1140.
10 Баубекова А.А. Углеводородокисляющая способность
иммобилизованных клеток гетеротрофных бактерий: Афтореф. дис. канд. биол. наук. – Астана, 2006. – С. 20.
11 Оборин А.А., Калачникова И.Г., Масливец Т.А., Петрикевич С.Б., Грищенков В.Г., Пунтус И.Ф., Боронин А.М. Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем // Тезисы доклады конф. «Экобиотехнология: борьба с нефтяным загрязнением окружающей среды». - Пущино: Изд-во НЦБИ РАН, 2001. - С. 31-33.
12 Касумова С.Ю. Экологические аспекты ассимиляции нефти микроорганизмами // Материалы международной научной конференции “Актуальные проблемы экологии” Институт микробиологии НАН, Баку, Азербайджан, 20-25 октября. - Баку, 2005. - С. 256.
13 Квасников Е.И., Клюшникова Т.М. Микроорганизмы-деструкторы нефти в водных бассейнах. – Киев: Наукова Думка, 1981. - 270 с.
14 Tompson I.P., Singer A.C., Bailey M.J. Improving the exploitation of microorganisms in environmental clean-up // Pesticide Behavior in soils an Water: Proceedings of a Symposium, Brigton, 13-15 Nov. 2001. - Farnham, 2001. - P. 197-204.
15 Куликова И.Ю. Микроорганизмы в процессе самоочищения шельфовых вод Северного Каспия от нефтяного загрязнения: Автореф. дис. канд. биол. наук. - М.: МГУ, 2004. - С. 24.
16 Алещенкова А.С., Семочкина Н.Ф., Томсон А.Э., Соколова Т.В., Соколова Н.Е. Разрушение нефти с помощью иммобилизированных микроорганизмов-деструкторов // Микробиология и биотехнология на рубеже ХХI столетия: Материалы международнной конференции. Нац. акад. наук Беларуси. отд. биол. наук НАНБ, Научный совет по проблем биотехнологии, Белорусское микробиологическое общество, ин-т микробиологии, Концерн «Белбиофарм», Бел. гос. унив. - Минск, 2000. - С. 202-203.
17 Квасников Е.И., Клюшникова Т.М. Трансформация углеводородов нефти в биосфере // Структура и функции микробных сообществ почв с различной антропогенной нагрузкой. – Киев: Наукова Думка, 1982. - С. 5-8.
18 Plambeck N. Praktische erfahrungen mit der biologischphysikalischen aufbereitung kontaminierter erden // Baustr. Recycl. Deponiertechn. - 1988. - Vol. 4, № 1. - Р. 27-39.
19 Кузьмин Ю.И. Разработка, организация опытно-промышеленного выпуска нефтеокисляющих бактериальных препаратов, работающих в услоивях Крайнего Севера: Отчет о НИР Архангельск. отд. всесоюз. науч. исслед. геол. разв. нефт. Ин-та (АО ВНИИНИ). – Архангельск, 1999. - С. 102.
20 Киреева Н.А. Микробиологические процессы в нефтезагрязненных почвах. – Уфа: БашГУ, 1994, С. 172
21 Вельков В.В. Биоремедиация: принципы, проблемы, подходы //Биотехнология , -1995. № 3-4. С. 20-27.
22 Середин В.В. Санация территорий, загрязненных нефтью и нефтепродуктами // Геоэкология. 2000. № 6. С. 525-540.
23 Мукашева Т.Д., Шигаева М.Х., Атемова Г.Т. Биостимуляция как один из методов биоремедиации нефтезагрязненных почв // Известия МОН и НАН РК. Серия биологическая и медицинская. 2001. № 5. С.
24 Мукашева Т.Д., Сыдыкбекова Р.К. Отбор микроорганизмов, способных к утилизации нефтепродуктов // Вестник КазНУ серия экологическая, 2004. №1 (14)
25 Практикум по микробиологии /под редакции Н.И. Нетрусова. -М.: Академия, 2005, 456 с.
26 Методы почвенной микробиологии и биохимии /Под ред. Звягинцева Д.Г. -М.; Изд-во МГУ, 1991.С. 131-133
27 Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. –М.: Химия, 1984. –С. 448-450
28 Гроздинский А.М. Аллелопатия и продуктивность растений. - Киев, Наукова Думка, -1990. - 265 с
29 Обарин А.А., Калачникова И.Г., Масливец Т.А., Базенкова Е.И., Пдещева О.В., Оглоблина А.И. // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М.: Наука, 1988.С. 140-159.
30 Wilkinson S., Nicklin S., Faul J.L. Biotransformations: Bioremediation technology for health and environmental protection –36 /Eds. V.P.Singh, R.D.Stapleton. – Amsterdam, London, New York, Oxford, Paris, Shannon, Tokyo: Elsevier, 2002.
31 Kerry E. Microorganisms colonizing plants and soil subjected to different degrees of human activity, including petroleum contamination in the vestfold Hills and MacRobertson Land Antarctica // Polar Biol. -1990. -V. 10. №. 6. -P. 423-430.
32 Wilkinson S., Nicklin S., Faul J.L. Biotransformations: Bioremediation technology for health and environmental protection –36 /Eds. V.P.Singh, R.D.Stapleton. – Amsterdam, London, New York, Oxford, Paris, Shannon, Tokyo: Elsevier, 2002.
33 Плещакова Е.В., Дубровская Е.В., Турковская О.В. Приемы стимуляции аборигенной нефтеокисляющей микрофлоры. // Биотехнология. –2005. № 1. –С. 42-50
34 Надиров Н.К. Тенгиз – море нефти, море проблем. Алматы. 2004, 264 с
Пән: Экология, Қоршаған ортаны қорғау
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 61 бет
Таңдаулыға:
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 61 бет
Таңдаулыға:
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ 6
1 НЕГІЗГІ БӨЛІМ 8
1.1 ҚОРШАҒАН ОРТАНЫҢ МҰНАЙ КӨМІРСУТЕГІМЕН ЛАСТАНУЫ 8
1.2 НЕГІЗГІ КӨМІРСУТЕГІ ТОТЫҚТЫРУШЫ БАКТЕРИЯЛАРҒА ЖАЛПЫ 17
Сипаттама
1.3 Мұнайдың микробиологиялық тотығуы 20
2 Материалдар мен әдістер 27
2.1 ЗЕРТТЕУ НЫСАНДАРЫ 27
2.2 ҚОРЕКТІК ОРТАЛАР 27
2.3 ЗЕРТТЕУ ӘДІСТЕРІ 28
2.4 БАКТЕРИЯЛАРДЫҢ МОРФОЛОГИЯЛЫҚ ЖӘНЕ КУЛЬТУРАЛДЫҚ 31
қасиеттерін анықтау
3 АЛЫНҒАН НӘТИЖЕЛЕР МЕН ОЛАРДЫ ТАЛДАУЛАР 22
3.1 Мұнаймен ластанған топырақтан бактериалды изоляттарды 36
бөліп алу
3.2 Бөлініп алынған түрлі таксономиялық топтарға жататын 49
бактериялардың, биоалуантүрлілігін анықтау үшін
культуралды-морфологиялық және физиологиялық –
биохимиялық белгілерін зерттеу
Қорытынды 59
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 61
КІРІСПЕ
ҚАЗАҚСТАН ДҮНИЕ ЖҮЗІ БОЙЫНША МҰНАЙ ДЕРЖАВАСЫ БОЛЫП САНАЛАТЫН ЕЛДЕРДІҢ
ҚАТАРЫНА ЖАТАДЫ. МҰНАЙ ҚОРЫ БОЙЫНША ДҮНИЕ ЖҮЗІНДЕ 13-ШІ ОРЫНДЫ ИЕЛЕНСЕ, АЛ
МҰНАЙ ШИКІЗАТЫН ӨНДІРУ КӨЛЕМІ БОЙЫНША 18-ШІ ОРЫНДЫ АЛАДЫ. ЕВРОПА ЖӘНЕ АЗИЯ
ЕЛДЕРІ ІШІНДЕ ҚАЗАҚСТАН РЕСЕЙ, ҰЛЫБРИТАНИЯ, НОРВЕГИЯДАН КЕЙІНГІ ТӨРТІНШІ
ОРЫНДА ТҰР. ТЕРРИТОРИЯМЫЗДЫҢ 1 МЛН 700 МЫҢ ШАРШЫ ШАҚЫРЫМЫН МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ
ҚОРЫ АЛЫП ЖАТЫР. ҚАЗІРГІ ТАҢДА 208-ДЕН АСТАМ МҰНАЙ ГАЗ КЕН ОРЫНДАРЫ
АШЫЛҒАН. БАСЫМ КӨПШІЛІГІ БАТЫС ҚАЗАҚСТАН ОБЛЫСЫ АУМАҒЫНДА ШОҒЫРЛАНҒАН [1] .
МҰНАЙ ЖӘНЕ МҰНАЙ ӨНІМДЕРІН ӨНДІРУ, ӨҢДЕУ ЖӘНЕ ТАСЫМАЛДАУ ЖЕРДІҢ
ТОПЫРАҚ ҚАБАТЫНЫҢ ҚҰНАРЛЫҒЫНА КЕРІ ӘСЕРІН ТИГІЗЕДІ. ҚҰНАРЛЫ ТОПЫРАҚ МОЛ
ӨНІМ ЕКЕНІ БЕЛГІЛІ. СОНЫМЕН БІРГЕ БІЗДІҢ ПЛАНЕТАМЫЗДА ТОПЫРАҚ МАҢЫЗДЫ БАСҚА
ДА РОЛЬ АТҚАРАДЫ. ЖЕРДІҢ ТОПЫРАҚ ЖАМЫЛҒЫСЫНДА ЖӘНЕ ОНЫҢ ГУМУСТЫҚ ҚАБАТЫНДА
ТІРІ ОРГАНИЗМДЕРДІҢ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ БИОГЕНДІ ЭНЕРГИЯСЫНЫҢ НЕГІЗГІ БӨЛІГІ
ОРНАЛАСҚАН. ОСЫДАН ТОПЫРАҚ-ОРГАНИЗМДЕР ЭКОЛОГИЯЛЫҚ ЖҮЙЕСІ БИОСФЕРАНЫҢ
ҚАЛЫПТАСУЫНЫҢ, ТҰРАҚТЫЛЫҒЫНЫҢ ЖӘНЕ ӨНІМДІЛІГІНІҢ БАС МЕХАНИЗМІНІҢ БІРІ
БОЛЫП ТАБЫЛАДЫ.
Қазақстан Республикасының энергетикалық жоспары алдағ1ы ұзақ уақытта
қара алтынды өндіру көлемін жоғарылатуды көздейтіні белгілі. Бұл мұнай
құбырларының кеңеюі мен мұнай және мұнай өнімдерін тасымалдау мөлшерінің
көбеюіне әкеледі.
Сондықтан, жаңа апаттар мен мұнай және мұнай өнімдерінің төгілу
қауіптілігін жоққа шығаруға болмайды [1–4].
Топырақта мұнай және мұнай өнімдерінің ыдырау барысында
микроорганизмдер саны ластанбаған топырақтағы микроорганизмдер санына
жақындайды. Бірақ көмірсутек тотықтырғыш бактериялар саны көпке дейін үлкен
мән көрсетеді.
Мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған топырақтың өзіндік тазару және
қайта қалпына келу процестері өте ұзақ, көптеген ғалымдардың айтуы бойынша
шамамен 20-25 жыл уақыт аралылығында жүзеге асады екен [7-10].
Мұнай өнімдерін топырақтан тазартудың әлемдік тәжірибеде
қолданылатын әдістері экстракция, физикалық адсорбция, пиролиз, өртеу және
т.б әдістер экономикалық және экологиялық жағынан тиімсіз болып келеді
[12].
Сондықтан бұл проблемаға байланысты жүргізілген бірнеше
зерттеулерге қарамастан, аймақтың табиғи жағдайларының ерекшеліктерін
есепке ала отырып тазарту әдістерінің тиімді түрін қажет етеді. Қазіргі
уақытта тазартудың тиімді тәсілінің бірі көмірсутектерді тотықтырушы
бактериялар көмегімен тазарту болып болып табылады.
Микроорганизмдерді топыраққа еңгізу мұнайдың биодегродация процесін
жылдамдатады. Микрооганизмдер бірлестігі өте күрделі құрылымды субстратты
ыдырата алады. Сондықтан қазігі кезде алуан түрлі микроорганизмдерді және
олардың қауымдастықтарын қоршаған ортаның мұнаймен ластанған аудандарына
еңгізу туралы сауал өте өзекті болып отыр. Соған орай, деструктор-
микроорганизмдерді бөліп алу, сұрыптау және оларды зерттеулер өте
қажеттілікпен сұранысқа ие.
Жұмыстың мақсаты : Мұнаймен ластанған топырақты тазалауға
қолданылатын көмірсутек тотықтырушы бактериялардың негізгі қасиеттерін
бағалау.
Алдымызға қойылған мақсатқа жету үшін мынадай міндеттерді
қарастырдық:
• Мұнаймен ластанған топырақтан көмірсутегін тотықтырушы
микроорганизмдерді бөліп алу және сұрыптау
• Көмірсутегін тотықтырушы микроорганизмдердің деструктивті
белсенділігін зерттеу
• Көмірсутегін тотықтырушы бактериялардың биохимиялық, физиолого -
биохимиялық және морфологиялық қасиеттерін анықтау.
Жұмыстың өзектілігі мен жаңалығы:
Мұнайды өндіру, тасымалдау, өңдеу және мұнай өнімдерін қолдану
көпшілік жағдайда технологиялық және авариялық бөліністердің қоршаған
ортаға шығуымен жүреді. Бұл экожүйенің ластануына және әр түрлі деңгейде
бұзылуына дейін, экологиялық апаттарға әкеледі. Соңғы жылдары мұнай
негізіндегі экотоксиндерді тазарту үшін микроорганизмдерді ұтымды қолдану
туралы көптеген жұмыстар жасалуда.
Жұмыстың жаңалығы: мұнаймен ластанған топырақтан көмірсутегін 70% - ға
дейін тотықтыру белсенділігіне ие бактериалды изоляттар бөлініп алынды.
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1. ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.1 Қоршаған ортаның мұнай көмірсутегімен ластануы
Табиғаттағы көптеген экологиялық тепе – теңдікті бұзушылар ақырында
экологиялық өзгеріске әкеледі. Адамдардың биосфераға тоқтаусыз және
бақыланбайтын іс – әрекетінің нәтижесінен топырақ пен су қоймалары әр түрлі
зиянды заттармен ластанады [25]. Қазіргі таңда әр түрлі техногендік
бұзушылардың арасында біршама күрделі және қалпына келуі қиын ластануға
мұнаймен ластану жатады. Мұнай өндіру, тасымалдау, қайта өңдеу және сақтау
кезінде топыраққа түскен мұнай және оның компоненттері (ароматты,
нафталинді және парафинді көмірсутек) қауіпті ластаушылардың бірі болып
саналады. Мұнайдың үнемі тасуы ландшафтардың тез әрі толық деградациясына
әкеледі [33].Топырақтың өзін – өзі тазалауын жылдамдату үшін барлық табиғи
қорлар, оның ішінде биологиялық қорлар қолданылады. Топырақты тазалаудың
микробиологиялық әдістері әр түрлі технологияларды толықтырып отыруғ4а
қабілетті, ал нақты жағдайда ұқсастығы болмайды [6]Мұнаймен биологиялық
бұзылуда елеулі үлес топырақ биоценозының тұрақты компоненті – көмірсутек
тотықтырушы микроорганизмдерге тиеді. Микроорганизмдер мұнай
көмірсутектерін көміртек көзі ретінде қолдауға және органикалық заттардың
трансформациясынан толық минералдануына дейінгі процесті жүргізуге
қабілетті. Биохимиялық процесс нәтижесінде табиғи ластаушылар көмірқышқыл
газына, суға және басқа да экологиялық бейтарап қосылыстарға ыдырайды [11].
Мұнай және мұнай өнімдерімен жердің ластануы Қазақстанның үлкен
күрделі проблемаларының біріне айналуда. Сонымен қатар, мұнай және мұнай
өнімдерімен үлкен мұнай өткізгіш құбырларындағы апат әсерінен
ауылшаруашылық мақсаттағы жерлердің де ластануы байқалуда.
Сондықтан мұнаймен ластанған топырақты рекультивациялау мәселесі
үлкен мәнге ие болды. Қазіргі уақытта мұнайдан топырақты тазарту үшін
прогрессивті технология болып оған микроорганизмдерді енгізу немесе ондағы
көмірсу тотықтыратын микрофлораны активтендіру саналады.
80 млкг-нан аз болған дозада тест өсімдіктердің дәндері
бақылаудағылардан айырмашылығы болмады. 250 млкг-да олар 50%-ке дейін
төмендеді, 400 млкг-нан жоғары дозада дәндердің ұқсастығы толығымен
тоқтады. Мұнайдың жеңіл фракциялары (бензин және дизель майы), одан да
фитоулылығы жоғары: 150 және 90 млкг қатынасының өзінде дәндердің
ұқсастығы 50%-ға дейін төмендеді. Ал ауыр фракциялары (гудрон және мотор
майы) тест өсімдіктерге өте жоғары дозаларында да фитоулылық әсерін
көрсетпейді.
Қазіргі уақытта көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдердің таза және
араластырылған дақылдарын қолдануға негізделген қоршаған ортаны мұнайдан
тазалауға арналған микробиологиялық әдістері қарқынды дамуда және жиі
қолданылады. Бұл әдістің тиімділігі ортаның физика – химиялық жағдайына
сәйкес жоғарылайды [15]. Мұнаймен ластанған топырақты микробиологиялық
тазалаудың басты шарттарының бірі – әртүрлі микроорганизм топтарының
(бактериялар, актиномицеттер, ашытқы саңырауқұлақтары мен микромицеттер)
бірлесіп ластанумен күресу қабілеті, сонымен қатар жоғары деңгейде
инокулятивті тіршілік ету қабілетінің болуы [17-18].
Мұнаймен ластанған бірінші аптасында топырақта негізінде физикалық
миграция және көмірсулардың ыдырау процесінде булану және сілтілену жүреді.
Булану жылдамдығы орта қасиеттеріне, метеорологиялық жағдайларына сонымен
қатар мұнай құрамына байланысты. Алдымен қайнау нүктесі 370°С-тан төмен
фракциялар буланады.
Соңғы уақыттары шет елдерде комплексті микробиологиялық препараттар
негізіндегі биоремедиациялық препараттар кең қолданылады.
Мұнай көмірсутектерінің ерітіндісінің биодеструкциясына мына бактерия
туыстарының өкілдері қатысады: Mycobacterium, Mycococcus, Micro-coccus,
Pseudomonas, Brevibacterium, Corynebacterium, Flavobacterium,
Achromobacter, Bacillus, Acetobacter, Alcalibacter. Алғашқы 4 туыстың
өкілдері метаболитикалық белсенділігімен ерекшеленеді. Әртүрлі
микроорганизм өкілдері мұнаймен ластанған жасанды су тоғандарында да
кездеседі. Е. И. Квасников дерегі бойынша, Қара теңіздің беткі қабатында
Pseudomonas и Mycobacterium туысының өкілдері басымдық көрсетеді.
Псевдомонадтар мұнаймен ластанған тұзды су тоғандарды бұзуда маңызды рөл
атқарады. Баренц теңізіндегі көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдер:
Bacillus, Pseudomonas, Micrococcus туысының өкілдері. Мұнай және мұнай
өнімдерін Bacillus бактерия туысының өкілдері белсенді ыдыратады [20-23].
Мұнайдың булану нәтижесінде қалған бөлігінің тұтқырлығы жоғарылайды
және миграция жылдамдығы төмендейді С20, ароматты және циклдық
көмірсутектердің мөлшері ұлғаяды, себебі негізінен төмен молекулалы
көмірсулар ыдырайды. Улырақ және жеңіл көмірсутектердің бөлініп кетуі
нәтижесінде қалған бөліктің деструктор микроорганизмдерге зиянды әсері
азаяды, ол одан арғы микробиологиялық деградацияны жеңілдетеді, сонымен
қатар ыдыратуға тұрақты ұшқыш және ерігіш компоненттердің үлесі
жоғарылайды.
Судың және топырақтың бетіндегі көмірсу қабықшасы фитохимиялық және
термиялық қозулар нәтижеснде қалыптасатын бос радикалдардың әсерінен
химиялық әсер етуге түсуі мүмкін. Бұл процестер сулы және құрғақ ыстық
климатты зоналарда айтарлықтай және бір қалыпты және суық климатты
топырақта азырақ. Бірінші жағдайда фотохимиялық тотығу көбірек, булану және
одан арғы механикалық бұзылу және ыдырау осының нәтижесінде екі үш жылдан
кейін ластанған орталардың өздігінен тазалануы жүреді.
Мұнайдың топыраққа сіңуі аумақтың кеңеюіне және ластану тереңдігінің
ұлғаюына әкеледі. Топырақтың жеңіл механикалық құрамында мұнай және мұнай
өнімдерінің жеңіл фракциялары 1,5-2 м тереңдікке еніп топырақтың
биологиялық активтілігін басып тастайды.
Мұнай көмірсутектерінің қоршаған ортаға түскеннен кейін 1-4 аптасынан
кейін микрофлора өсуіне қолайлы жағдайлар үшін ластанудың биодеградациясы
басталады.
Тотығу деңгейінің микроорганизмдермен төмендеуі бойынша мұнай және
мұнай өнімдерінің компоненттерінің орналасуы мынадай реттілікпен: алифаттық
→ ароматтық → смолалар → асфальтендер (тотықсызданбайды).
Активті түрде утилизацияланатын көмірсутектер тіке тізбекті, ұзын
тізбекті С12 – С22 н-парафиндер. Жағдайларға тәуелді олар 1-2 ай көлемінде
10-90%-ке дейін ыдырайды. Көпшілік микроорганизмдер н-алкандарды
ассимиляцияламайды, оларды Flavobacterium, Mycobacterium, Nocardia
бактериялардың туыстары ғана ыдыратуға қабілетті. Төмен молекулярлы н-
алкандар көбіне микробты қауымдастықтың дамуын төмендетеді, бірақ та
ұшқыштығының әсерінен олардың әсері ұзақ болмайды. С20-дан ұзын тізбекті н-
алкандар қоршаған орта температурасының әсерінен тұтқыр сұйықтыққа немесе
қатты затқа айналады. Сондықтан оларды клеткаларға тасымалдау қиындайды.
Тізбегі азырақ н-алкандармен қоспасында олар сұйық түрде болады,
салыстырмалы түрде жеңіл тұтынылады.
Тотықтыруға изоалкандар, циклоалкандар және ароматты көмірсутектер
тұрақты. Олардың көбі моносубстраттар түрінде микроорганизмдермен
тұтынылмайды, олар тотығу режимінде оңайрақ көмірсутектермен ыдырайды.
Биоремедиация үшін ортадағы мұнайдың масималды мөлшері 5-10%-тен
аспайды (масса бойынша).
Биодеградация жылдамдығына әсер ететін маңызды факторлардың біріне
температура жатады. Көмірсутектердің биодеградациясы үшін оптималды
температура 30-40°С, бірақ-та бұдан да жоғары температурада көмірсутектерді
ыдыратуға қабілетті микроорганизмдер бар, сонымен қатар және де төмен
температураларда ыдыратушы микроорганизмдер бар. Ұзын тізбекті
көмірсутектер 25°С-тан төмен емес температурада утилизацияланады.
Мұнай деструкторлары үшін топырақтағы оптималды ылғал мөлшері 50-80%.
Бұдан төмен ылғалдылықта осмостық және матрицалық күштер сумен қамтамасыз
етуді шектейді. Нәтижесінде олардың өсуін төмендетеді. Бірақ-та ылғалдылығы
көп топырақта газды кеңістіктің төмендеуі оттегі келуін төмендетеді.
Мұнаймен ластанған топырақта мұнай қосылыстарының гидрофобтылығынан су
балансы айтарлықтай бұзылады.
Көмірсутектерді ыдырату дәрежесіне және жылдамдығына олардың ортадағы
агрегатты күйі әсер етеді. Сулы орталар үшін көмірсутектердің суда
еритіндігі маңызды, себебі еритін молекулаларды микроорганизм клеткаларына
тасымалдау оңай. Көмірсутектердің ерігіштігі төмен және олардың
молекулярлы массасының ұлғаюынан төмендейді. Қаныққан тетрадекан ерітіндісі
(С14), мысалы концентрациясы 1 10-6 мгл. Сонымен қатар тотығу жылдамдығына
көмірсутектердің суда дисперсионды дәрежесі әсер етеді. Дисперсиондықты
механикалық әсермен немесе детергенттер көмегімен көтеруге болады. Көптеген
микроорганизмдер БАЗ, имульгирлеуші көмірсутектер продуцирлеуге қабілетті,
ол олардың тотығуын жылдамдатады.
Бактериялармен мұнай көмірсутектерін утилизациялау үшін айтарлықтай
жағымды орта нейтралды рН (5,6-8). Саңырауқұлақтардың және ашытқылардың
оптималды дамуы рН-тың кең диапазонында өтеді, аралас популяциялар дамиды.
Ескі мұнай қалдықтарымен ластанған топырақтар үшін немесе екінші рет
мұнаймен ластанған топырақтарға (жабайы немесе аборигенді мұнайдеструктор -
микроорганизмдердің болуы тән. Бұл жағдайда аборигенді микрофлораның
көмірсутекті тотықтыру қабілетін активациялау үшін агротехникалық іс-
шараларды жүргізу жеткілікті. Жаңа мұнай қалдықтарын ликвидациялау үшін
деструктор – микроорганизм препараттарын ортаға енгізу қажет. Қазіргі
жағдайда техногенді және табиғи орталарды тазарту үшін арнайы жасалған моно
және аралас культуралар негізінде жасалған және активтенген
биопрепараттардың көп түрлері қолданылады. Тәжірибе жағдайларында (қышқыл
ортада, ылғал жетіспеушілігінде, қоректік заттардың жетіспеушілігінде)
мұнайдеструкторлар ретінде ашытқылар және саңырауқұлақтарды пайдаланған
тиімдірек. Мицелийлі өсу саңырауқұлақтарға топырақ – мұнайагламераттарының
арасынан өтіп, қорек көздерінің компоненттеріне және олар рН-тың
төмендігіне, ылғалдың аздығына онша мән бере бермейді. Ол олардың мұнай
қалдықтарында кеш сатыларының өзінде көбеюін активтендіріп, қамтамасыз
етеді.
Микроорганизмдермен қатар мұнайдың ыдырауына жанама түрде болса да
өсімдіктер мен жануарлар да қатыса алады. Мұнай топыраққа түскен кезде
өсімдіктердің өсуі шектелуі мүмкін және де топырақ жануарларының активтелуі
байқалады, ол өз кезегінде микробты активтілікке әсер етуі мүмкін.
Топырақтың өсімдік тамырларымен, жер құрттарымен және қазушы артропоттармен
қопсылуы дренаж және газдардың өтуін жеңілдетеді. Сонымен қоса қазушы
жануарлар топырақтың биологиялық активті қабаттарына органикалық материалды
тасымалдауы мүмкін.
Басқа зиянды заттармен салыстырғанда көмірсутектермен ластану үлкен
дәрежеде макрофауна және макрофлораға, қоршаған ортаның эстетикалық
қабылдауына әсер етуі мүмкін және биотаның микробты құрамына әсер етеді.
Микрофлора өзгерістерге жауап қайтарады және қоршаған ортаның қалпына
келуіне өз әсерін тигізеді, бірақ-та бұл процесс ұзаққа созылуы мүмкін.
Биоремедиацияның мақсаты – оны жеделдету.
Топыраққа түскен мұнай мен мұнай өнімдері сыртқы ортаның агенттерінің
қарқынды әсеріне ұшырайды, осы агенттер мұнай өнімдерін түрлі
трансформацияға ұшыратады. Мұнай заттарының биологиялық және химиялық
айналымдарды анықтыйтын ең белсенді агенттер - күн радиациясы, температура
режимдері мен ылғалдылық, топырақтың тұздық құрамы болады. Бірақ, ең
маңыздысы болып биологиялық процестердің белсенділігі, әсіресе
микробиологиялық болып табылады [6].
Топыраққа түскен мұнай заттарының әсерінен органикалық заттар
құрамының өзгерісі жүреді. Органикалық көміртегінің құрамы 3-4 есе артық
болады.
Көміртегінің жалғыз қорегі ретінде көмірсутегілерді пайдаланылуы
көптеген микроорганизмдердің негізгі маңызды экологиялық қасиеті болып
табылады. Осы қасиет бойынша микроорганизмдер басқа органикалық дүниенің
түрлерінен ерекше айрықшаланады. Мұнайды айналым процесіндегі
микроорганизмдердің алатын орны ерекше [7].
Мұнай көмірсутегісімен қоректене алатын микроорганизмдер табиғатта кең
таралған. Олар көптеген таксономиялық топтарға жатады да, кәдімгі микробты
ценоздардың түрлері болып табылады.
Мұнаймен қатты ластанған аймақтарда осы микроорганизмдер көп
кездеседі. Ашық мұхит суының құрамындағы мұнай өнімдерінің, осы
микроорганизмдер мен көмірсутегі концетрациясы арасында корреляция
байқалмайды. Бірақ, Командор аралында көмірсутегін тотықтыратын
микроорганизмдер саны көп анықталған, осы сулардың құрамында мұнай өнімдері
мүлдем жоқ, бірақ олар жануар мен өсімдік табиғатты органикамен байытылған.
Осылайша, мұнаймен ластанудың нағыз көрсеткіші болып көмірсутегін
тотықтыратын бактериялар болып табылады, бірақ осы микроорганизмдер санының
көп болуы ластанудың көрсеткіші болып табылмайды [8].
Сонымен қатар, аса мұнаймен ластанған аудандарда көмірсутегін
тотықтыратын бактериялар саны, таза аудандарға қарағанда төмен болуы
мүмкін. Көмірсутегін тотықтыратын бактериялар санының артық болуы
көмірсутегілермен ластану көрсеткіші болмайды, ол тек табиғи экожүйенің
сапалы деңгейде өзін-өзі қарқынды тазарту процесін көрсетеді [9].
Барлық топырақтарда көп мөлшерде сұйық парафиндерді тотықтыра алатын
микроорганизмдер кездеседі, ал ұшқыш көмірсутегілерді тотықтыра алатын
микроорганизмдер өте сирек кездеседі. Құрамында мұнай бар топырақтарда н-
алкандарды және аромат көмірсутегілерді ассимиляциялайтын микроорганизмдер
саны, осы қосылыстар жоқ топырақтарға қарағанда артық болады. Топырақ
микрофлорасына селекциялық әсер ететін, бөлек жеке көмірсутегі қажет
ететін, мұнайдың әрекеті біркелкі емес [10].
Мұнаймен ластанған топырақтың, көміртегі атомдарының аз саны бар
парафиндерді тотықтыратын микроорганизмдерді таңдау коэффициенті
парафиндердің ұзын тізбектері бар микроорганизмдерімен салыстырғанда
әлдеқайда жоғары.
Мұнай өнімдері бар топырақтардағы микроорганизмдер формаларының бар
болуына: газтәрізді көмірсутегілерді тотықтыра алатын, қатты парафиндерді
қорыта алатын, аромат көмірсутегілерді пайдаланатын бактериялар тән.
Мұнаймен ластанған топырақтардан көмірсутегілерді сіңіре алатын
термофильді спора түзетін аэробты бактериялардың өсуінің оптимальды
температурасы 45-65ºС. Олар Baccilus subtillis, Bac.coagulans-қа жатады.
Штаммдардың үлкен тобы Bac.circulans ssp.thermopilus nov.ssp жаңа түрлері
ретінде сипатталған.
Жеңіл парафиндерді (C6-С10) Pseudomonas, Rhodococcus туыстарына
жататын бактериялар мен кейбір ашытқылармен сіңіре алады [11].
Aspergillus amstebodami және Rhodococcus туысының түрлері:
R.erytropolis, R..luteus, R..maris мұнайдың вазелин майында және C10-C16 н-
алкандарда өсіп, көміртегі мен энергияның жалғыз көзі ретінде пайдаланады.
Аромат сақинасының құрамында түрлі хлорлы заттарды дехлорлау
қабілеті бар топырақ микрофлорасы бар. Микробты әсер етуге тұрақтылық
дәрежесі, хлорлану дәрежесінің артуымен өседі. Хлораромат қосылыстардың
толық және тез деградациясы жақсы аэрацияланатын топырақ аймақтарында
жүреді. Ал анаэробты жағдайларда деградация процестері жүру мүмкін, бірақ
оның жылдамдығы әлдеқайда төмен болады. Анаэробты дехлорлау үшін топырақта
жеңіл ыдырата алатын органикалық заттар болу қажет [12].
Алифат көміртсутегілер мен мұнай өнімдерін тотықтыру қабілетіне
негізінен Mycobacterium және Arthrobacter туысының түрлері ие .
Барлық микробактериялар үшін гидрофобты клеткалық қабыршақ тән, оның
құрамында жоғары молекулалы микол қышқылдары бар, осы қышқылдар ортадан н-
алкандарды пассивті диффузия жолымен жұту мүмкіндігі арқылы клеткаларға
беріледі [7].
Микробактериялар мен псевдомонадалар табиғатта және мұнаймен
ластанған аймақтарда кең таралған, осы аймақтарда олар көмірсутегілердің
активті ыдыратушылары болып табылады [13].
Mycobacterium mucosum және Pseudomonas aeruginosa микроорганизмдері
үшін ең қолайлы болып тізбегінің ұзындығы 14-18 көміртегі атомдарынан
тұратын н-алкандар жатады. Осы бактериялардың саны таза дақылда 1,5 есе
артық болады. Н-алкандардың P.aеruginosa клеткаларымен тотықтырған кезде
хемотаксис үлкен маңызға ие болады, яғни көмірсутегінің молекулаларына
бағытталған қозғалысы, ол микобактериялардың клеткалық қабырғасындағы
мамандандырылған липидтердің ассоциациясымен байланысты.
P. aeruginosa микобактериялардың аралас дақылында жақсы өседі. Ол
микобактериялар беті липофильді болғандықтан, дамыған кезде ортада
көмірсутегілердің эмульгациясы жүретінін көрсетеді. Ал липолфильді
қабырғасы жоқ псевдомонадалар үшін бұл жағдай өте маңызды себебі, ол
гидрофильді субстратпен әрекеттесу бетін жеңілдетеді [14, 15].
Мұнай өнімдерін активті ыдырататын микобактериялар мен оларға туыс
формалар климат жағдайлары әр түрлі топырақтарда табылған. Осылайша,
активті көмірсутегін тотықтыратын микрофлора мамандандырылған болып
табылмайды. Бактериялар мен нокардиялар арасында атмосфера азотын өзіне
көміртектік қоректің жалғыз көзі ретінде көмірсутегілерді пайдаланып сіңіре
алатын қабілеті бар түрлер табылған. Барлық көмірсутегілер қолайлы жағдай
кезінде микробты әсер етуге бейім келетіні дәлелденді. Бөлек түрлердің
түрлі көмірсутегілерге ара қатынасы арнайы болады: бөлек жеке
көмірсутегілерге бейімделген микроорганизмдер кейде басқаларын да тотықтыра
алады. Микроорганизмдердің мұнайды тотықтыратын топтары жұмысын ластанудан
соң бірден бастайды, олар топырақтағы мұнайдың жоғары концетрациясына
қарамайды. Мұнайды тотықтыратын микроорганизмдердің микробиологиялық іс-
әрекеті мұнай затының бөлшектік минерализациясына әкеп соқтырады да,
сонымен қатар органикалық ерітінділерде ерімейтін мұнай метаболизм
өнімдерінің пайда болуын болдырады .
Көмірсутегі молекулаларының биодеградация процесі олардың
гидроксилденуінен басталады деп тұжырымдайды. Сосын окситуындылар
органикалық қышқылдарға айналады, алкандар монотерминальды тотығады, ал
ареналар - аромат сақинасының ыдырауымен жүреді. Ең соңында молекуланың
көмірсутектік қаңқасы клетканың жалпы метаболизміне енеді [16]
Топырақтардағы мұнайдың өзгеру жылдамдығы біркелкі болмайды. Мұнайдың
негізгі массасы топыраққа түскен соң бастапқы кезеңде жоғалады. Одан
кейін осы өзгеріс өте баяу жүреді, әдетте ол мұнайдың топырақтағы
концетрациясы 1,0-1,5% жеткен кезде іске асады [17].
Мұнайдың концетрациясының өзгерісімен қатар олардың құрамы да
өзгереді. Ең жылдам болып метан-нафтен фракциясы бұзылысқа ұшырайды. Физико-
химиялық және микробиологиялық әсер ету процестердің нәтижесінде 1-1,5 жыл
ішінде 70% астам мұнайдың жеңіл көмірсутегілері жоғалады, негізінен н-
алкандар. Қарапайым полициклды аромат көміртсутегілердің бөлшектік
дергадациясы жүреді.
Мұнайдың биодеградациясынан кейін көміртегін тотықтыратын бактериялар
саны одан сайын артады, ол біріншідегі санынан әлдеқайда артық болады. Осы
кезде қарапайым полициклды аромат көмірсулардың деструкциясы жалғаса
береді, осының нәтижесінде н-алкандардың саны қайтадан артады. Тотықтыратын
жағдайлар пайда болады, ол ауыр полициклды аромат көмірсутегілердің
деструкциясы үшін қолайлы жағдайларды қалыптастырады [17].
Бактериялар ең жақсы н-парафиндерді өзіне сіңіретіндігі дәлелденді.
Микроорганизмдердің көбісі тетрадекан, гексадекан, додекан және парафин
майын өзіне сіңіреді. Керісінше олар циклды және аромат көмірсутектерді
нашар сіңіреді. Көміртегінің тізбегі қысқарған сайын микрорганизмдердің
көмірсутегілерді өзіне сіңіру қабілеті азаяды. Нонан, октан, гексан және
декан микрооранизмдердің тек аз санымен ғана өзіне сіңіріледі. Қазіргі
кезде көмірсутегілер тек клетка ішінде ғана тотығатындығы дәлелденді.
Сондықтан осы қосылыстардың тотығуы біріншіден клетка ішіне кіру сипатына
тікелей байланысты. Көміртегі тізбегінің С-10- атомдарын өзіне сіңіру үшін
негізінен микроорганизмдермен тікелей қатынас керек. Осындай қатынас
бактериялардың, ашытқылардың және саңырауқұлақтардың өсуі тек
көмірсутегісі бар орталарда ғана жүзеге асады.
Гидрофобты субстратты сіңіру үшін клеткалардың липофильді клеткалық
қабықша қасиеті болу керек. Микобактериялардың басқа бактериялардан
айырмашылығы оларда клеткалық қабықшада липидтердің саны артыды, ол
көмірсутегілер бар орталарда жақсы өседі. Микол қышқылдардың алифат
тізбектері гидрофобты бөліктерге ие. Ол барлық штаммдардың құрам бөлігі
болып табылады.
Осылайша, көмірсутегілер бар микроорганизмдер клеткаларында олардың
клетка қабыршағы үлкен маңызға ие болады, ол көмірсутегілермен тікелей
қатынас орнатылады [18].
Мұнайдың табиғи жағдайларда деструкцияға ұшырауының зерттеулері осы
процестің басқа микроорганизмдермен ассоциациясын болдырады. Олардың
компоненттері күрделі қарым қатынастарға түседі.
Олардың ең белсенділері күрделі көмірсутегілерді ыдыратады да, басқа
микроорганизмдердің мұнайды деструкциялау процесін жеңілдетеді. Биологиялық
активті заттарды синтездеуге қабілеті бар жоғары түрлер ортаны байытады
да, оларда басқа микроорганизмдердің пайда болуына жағдай жасайды.
Микроорганизмдер ассоциациясы қоршаған ортаның жағдайларына байланысты
болады [19].
Pseudomonas бактериялардың белсенділігі микобактериялар мен
артробактериялар алифат көмірсутегілерге қарағанда нашар болады.
Pseudomonas бактериялар туысының түрлері мұнай көмірсутегілердің ыдырауында
маңызы зор болады. Сонымен қатар осы бактериялар аромат көмірсутегілерді
ыдырауында үлкен маңызға ие. Осы қосылыстардың активті транспорты жүреді
деген тұжырым пайда болады.
Көмірсутегін тотықтыратын белсенді микроорганизмдер тек
көмірсутегілерді пассивті диффузия жолымен сіңіреді, олар ортада тек сол
затпен қанығу жүргенде ғана субстратты ыдырата алады. Бұл деген 0,1%
көмірсутегілер бар болған жағдайда артробактериялар, микобактериялар мен
оларға туыс бактериялар дами алады. Көмірсутегілердің аз концетрациялар
кезінде осы микрорганизмдердің дамуы төмен болады, себебі қажет субстрат аз
мөлшерде болады. Осы жағдайларда қозғалмалы бактериялар және хемотаксисі
бар микроорганизмдер, олар кометаболизм жағдайында көмірсутегілерді
тотықтырады, активті транспортқа ие болады. Мұнай өнімдерін тотығуындағы
ең үлкен маңызға экожүйеде Pseudomonas бактериялардың туыстары ие.
Осылайша, мұнайдың микробиологиялық тотығуы екі этап түрінде
қарастыруға болады, ол ауысумен байланысты болады. Микобактериялар мен
артробактериялар мұнайда тіршілік етіп, сол мұнай есебінде өсіп, көбейеді.
Біраздан соң осы қосылыстардың концетрациясы басқа микроорганизмдердің
тіршілік ету үшін токсинді емес дәрежеге жетеді, осы кезде витаминдер,
липидтер және басқа да органикалық қосылыстармен байытылады. Ол бірінші
мекен еткен микроорганизмдерді есебінен пайда болады. Нәтижесінде
көмірсутегілерді тотықтыратын микроорганизмдердің дамуы үшін қолайлы
жағдайлар кометаболизм жолымен немесе белсенді жұтылуға қабілеті дамиды
[20].
Көмірсутегін пайдаланушы микроорганизмдер табиғатта өте кең таралған.
Ортада көмірсутектердің жиналуы, әртүрлі қолайлы жағдайлардың әсерінен
көмірсутегін тотықтырушы микроорганизмдердің қарқынды дамуын жүзеге асырады
[13]. Сонымен, табиғатта көмірсутектер және оның өнімдері де жиі кездеседі.
Мысалы, өсімдік шайырлары негізінен ретенді қатардағы көмірсутектерден
тұрады, ал, балауыз көмірсутектердің спирт пен эфирдің қоспасы түрінде
болады. Көптеген көмірсутектер құрамына қарай күрделі немесе оңай ыдырайды
[14; 15].
Көмірсутегін тотықтырушы микроорганизмдер микроценоздың қарапайым
мүшесі болғандықтан, әртүрлі таксономиялық топтарға жатады. Олар мұнай
өнідерімен қатты ластанған жерлерде көп мөлшерде кездеседі. Кейбір мұнаймен
қатты ластанған аудандарда олардың саны аз болуы мүмкін. Көмірсутегін
тотықтырушы микроорганизмдердің санының жоғары болуы көмірсутектермен
ластану деңгейінің көрсетпейді, табиғи экожүйелердің өздігінен тазару
процестерінің қарқындылығының сапалық деңгейіне алғы шарт қана болып
табылады [13;14]. Мұнайдың барлық белгілі деструктор-бактериялары аэробты
және факультативті-анаэробты микроорганизмдерге жатады. Олардың ішінде
топырақта едәуір тұрақты тіршілік ететін бактерияларға Pseudomonas,
Rhodococcus, Arthrobacter, Mycobacterium, Bacillus, Micrococcus,
Micrococcus, Nocardia және Achromobacter туыстары жатады.
Микроорганизмдердің арасында қоршаған ортаның әртүрлі қолайсыз жағдайларына
төзімді споратүзгіш бактериялар ерекше қызығушылықтар туғызады [15]. Мұнай
өнеркәсібі бүгін - бұл ірі халық шаруашылық кешені болумен қатар, ол
шаруашылық өз заңдылықтары бойынша даму үстінде. Шикі мұнай – бұл әлем
бойынша ең сатылатын шикізаттардың бірі болып табылады. Қазақстанда
көмірсутекті шикізаттың ресурстарын интенсивті түрде игеру әлі де
жалғасуда. Енді мұнай мен газды өндіру мен тасымалдаумен қатар, мұнайдың
химиялық өндірісі даму жолына алынды. Қазақстанда мұнай мен мұнайдың
химиялық өндірісі дамыған орталық болып Батыс Қазақстан жері саналады [1].
Мемлекеттің халық шаруашылығы үшін мұнай деген не?
Мұнай химия саласында синтетикалық каучук, спирт, полиэтилен,
полипропилен, пластмассаның көптеген түрлері мен одан жасалған бұйымдар,
жасанды ұлпалар үшін шикізат ретінде моторлы отындар (жанармай, керосин,
дизельді және реактивті отын), майлар, бу қазанды-пешті отындары (мазут),
құрылыс материалдары (битумдар, гудрондар, асфальт) үшін жасалу негізі
ақуыз препараттарын алу үшін пайдаланатын шикізат [2].
Мұнай әлемдік отынды-энергетикалық балансында елеулі орын алады: жалпы
энергетикалық ресурстар қорын пайдалану бойынша ол 48% үлесіне тиесілі.
Әлемде химиялық және мұнай химиясысының өнеркісібінің тез дамуына
байланысты, мұнайға деген қажеттілік жылдан-жылда өсуде.
Қазіргі таңда отын мәселесі ең өзекті мәселелердің біріне айналған
сияқты: ол адамның даму эволюциясында әр түрлі жаңа ресурстарды ойлап
табылуына қарамастан (атомды және геотермальді энергия, күн энергиясы, тасу
мен су қайту әрекеттерінің гидроэнергиясы, жел және басқа да дәстүрлі
энергияларға жатпайтын энергиялар түрлерінің негіздері) әлі қарастырылуда
және де экономиканың қай саласын алмасақ та, оның энергиясының көзі боп
отын ресурсы - мұнай болып саналады. Осыған байланысты қазіргі ғылыми –
техникалық революция шарттары бойынша өндіру күштерінің дамуы соншалық, ол
өндіру процесіне бүкіл биосфера компоненттерін қоса алады. Бірақ өндірудің
бұл қабілетін пайдалану арқылы индустриалды дамыған елдер тағы да басқа
кедергілерге тап болды – ол қоршаған орта күйінің нашарлауы, табиғи
ресурстардың таусылу жағдайы.
Ластанған экожүйелерді тазалаудағы барлық технологияларды механикалық,
физико-химиялық, агротехникалық, фитологиялық және биологиялық деп бірнеше
топқа бөлуге болады. Осылардың ішінде едәуір экологиялық қауіпсіз
әдістердің қатарына агротехникалық, фитологиялық және биологиялық әдістер
жатады. Бұл әдістер әртүрлі жолдарға: қопсыту арқылы жергілікті
микрофлораны белсендіру, биогенді және органикалық тыңайтқыштарды қосу,
әртүрлі өсімдіктердің түрлерін салу, препарат түрінде мұнайдың деструктор-
микроорганизмдерінің белсенді штамдарын интродукциялауға негізделген
[12;13;16-27]
2. Негізгі көмірсутегі тотықтырушы бактерияларға жалпы
сипаттама
Органикалық ластаушылардың ыдырап, қоршаған ортаға түсуі кезінде
микроорганизмдер маңызды рөл атқарады.
Біршама белсенді және кең тараған мұнай өнімдерін ыдыратушыларға
Pseudomonas, Rhodococcus, Arthrobacter, Candida, Actinomyces, Bacillus және
Acinetobacter туысының бактериялары жатады. Сұрыпталған бактериялар
табиғи оқшаулағыш, олардың токсикалық және патогенді әсері болмайды.
Микроб дақылдары мұнай және мұнай өнімдерін, соның ішінде ауыр ажырайтын,
мұнайдың ауыр фракцияларын утилиздейді. Бактериялардың төмен температурада
мұнай көмірсутектерін декструксиялау қабілеттілігі оларды ластанған
территорияларды суық климат жағдайындағы биоремедиациясын жүргізуге
мүмкіндік береді.
Жаңадан ластанған топырақта топырақ мироорганизмдері көп
кездеседі,оның ішінде Pseudomonas және Arthrobacter бактерия туысының
түссіз колониялары өте көп таралған. Жоғарғы ферментативті белсенділікке ие
Rhodococcus туысының пигментті колониясы бірен- саран ғана. Жаңа
ластанған топырақ мұнаймен ластанғаннан кейін топырақта олиготрофты топ
микрофлорасы, олиганитрофильді және целлюлозабұзушы микроорганизмдер
массасы ұлғаяды. Негізгі басымдық көрсететін бактерияларға Rhodococcus
және Pseudomonas түрінің өкілдері жатады, ал Arthrobacter, Flavobacterium,
Agrobacterium туысы біркелкі жоғары. Mucor, Penicillium және Trichoderma
түрінің саңырауқұлақтары да мұнаймен ластанған топырақта кездеседі [20].
Acinetobacter түріне жататын микроорганизмдерге қысқаша сипаттама
Acinetobacter Gammaproteobacteria- ға жататын Грам-теріс бактерия
Acinetobacter түріне жататын микроорганизмдер қатал түрде аэробты,
грам теріс бактериялар. Микроорганизмдер соңы домаланған созылыңқы
таяқшалар болып есептеледі.
Acinetobacter штаммдары жиі қозғалады, метаболитикалық әмбебаптық
қасиет көрсетеді, тұрақты болып келеді, ал кейбіреулері қазіргі заманғы
молекулалық – генетикалық әрекеттерге және өндіріске қолдануға ыңғайлы
жүйелерді пайдалануға мүмкіндік береді. Бұл сипаттамалар биодеградация,
биоремедиация және биополимерлер өндірісі мен жаңа технологиялық өндірісте
қолданылады [20].
Pseudomonas туысына жататын микроорганизмдерге қысқаша сипаттама
Хемоорганогетеротрофты , облигатты аэробтылар. Түзу немесе соңы
домаланған иілген таяқшалар, көлемі 1-5 немесе 0,5-1,0 мкм. Pseudomonas
түрінің өкілдері ет-пептонды агарда, ет –пептонды сорпада өседі. 42°С
температурада (оптимальды – 37°С), таңдамалы ортада – цетилперидиниум –
хлорлы агарда өседі. Қатты қоректік ортада үш формаға – R- , S- және M-
формаға ыдырайды. Ерекше пигмент пиоцианинді (феназинді пигмент, қоректік
ортаны көк – жасыл түске бояйды) , пиовердин (сары – жасыл түсті) және
пиорубинді (сұрғылт) өндіреді. Көмірсутектердің, оның ішінде
формальдегидтің биодеструкциясына қатысады [26].
Arthrobacter түріне жататын микроорганизмдерге қысқаша сипаттама
Грам оң, спора түзбейтін микроорганизмдер болып саналады. Жас дақылдар
бұрыс формалы, соңы біріккен V- бейнелі болып келеді. Жіпшесі болмайды.
Өсуіне қарай дақылдық таяқшалар диаметрі 0,6 – 1,0 мкм болатын майда
коккаларға ыдырайды, жеке – жеке орналасады, жұптасып және топтасып бұрыс
форма құрайды. Өсуі үшін оптимальды температура 25-30°С. Arthrobacter
колониялары құрғақшылық пен ашығуға шыдамды келеді [20].
Bacillus туысына жататын микроорганизмдерге қысқаша сипаттама
Bacillus – кең тараған грам- оң таяқша тәрізді
бактериялар,ішкжасушалық спора түзеді.
Көпшілік бациллалар – топырақ сапрофиттері. Аэробты немесе
факультативті анаэробты, көптеген өкілдері хемоорганогетеретрофты және
қарапайым қоректік ортада өседі. Ірі және орташа көлемділері түзу немесе
әлсіз иілген таяқшалар, жағымсыз әсерлерге, мысалы төтенше температураға,
құрғап кетуге, иондық сәулеленуге, химиялық агенттерге тұрақтылығын
қамтамасыз ететін қабілетке ие. Көпшілігі қозғалмалы және талшықтары бар.
Bacillus anthracis капсула түзеді. Грам оң бактериялар [29].
Rhodococcus туысыеың өкілдеріне қысқыша сипаттама
Бұл туыстың өкілдері аэробты, спора түзбейтін, қышқылға төзімді және
қозғалмайтын грам – оң бактериялар микобактериялар мен коринебактериялармен
тығыз байланысты. Топырақ пен суды қосқанда орта мен әр түрлі жағдайда
мекен етуге қабілетті. Rhodococcus лизоцимге сезімтал ьолып келеді.
Таяқшадан бастап еселенеген тармақталған мицелияға дейін әр түрлі формалар
түзуі мүмкін.
Rhodococcus – ты қолдану толуол, нафталин және гербициб сияқты зиянды
экологиялық ластаушылардың метоболизміне қабілетті болуына байланысты.
Тестостерон, андостерон және бензой қышқылының натрий тұзы мен көміртектің
жалғыз көзі ретінде қолдануға қабілетті. Аланин азоты, глюкозид, треонин,
ацетамид және аспаргиннің негізгі көзі болып саналады.
Қазіргі таңда мұнай өнімдерінің қалдықтарының биодеструкциясына
Rhodococcus туысының микроорганизмдері белсенді қолданады. Көптеген
зерттеушілер бұл бактериялар Bacillus және Fusarium туысының
микроорганизмдерімен байланысып бірлескенде жоғары көмірсутек тотықтырушы
белсенділікке ие болады деп жазады [39]. Органикалық қалдықтарды табиғи
залалсыздандыру мен ластаушыларды бейтараптау үшін топырақтың
микроскопиялық мекендеушілерін қолдану биоремедиация деген атқа ие болды
(bio – өмір, remedio - емдеу). Тазаланып жатқан қалдықтарға арнайы
топырақтан бөліп алып, селекциялап қолдануға дайын препарат формасында
көбейтілген таңдамалы микроорганизмдер енгізеді. Нәтижесінде қажетті жерде
және қажетті уақытта жасанды түрде микропты қауымдастық клеткаларының
жоғары концентрациясы құрылады, олар негізгі энергия көзі ретінде
органикалық ластаушы заттарды қолданып , метаболизм өніміне айналдырады:
CO2, H2O.
Осының нәтижесінде топырақтың биохимиялық өздігінен тазалануының
табиғи процессіне ластаушының басым әсері төмендеп, метаболизм қалпына
келіп топырақ түзілу процесстері қалпына келеді [30].
Ремедиация (латын сөзі remediu- дәрілік зат) - тазалаудың
биологиялық және химиялық технологиясының жиынтығы. Топырақты антропогенді
ластанудан емдеу. Соңғы кезде биологиялық құралдарды қолдана отырып
топырақты ремедиациялау әдістері кең таралуда. Топырақты биологиялық,
химиялық, физикалық әдістердің жиынтығын көбінесе рекультивация деп атайды.
Биоремедиация биотехнологиясының артықшылығы болып, қоршаған ортаға
қатысты, деструктивті емес сипаттың болуы, биотехнологияның қажетті жерде,
қажетті уақытта, қажетті мақсатқа байланысты өндірістің қолдану мүмкіндігі
органикалық заттардың биологиялық ыдырауының балансталған процестерінің
бактерияның зиянсыз өнімдеріне қатысты жоғары тиімділігі, топырақ
экожүйелерінің өздігінен тазалануының қайта қалпына келуінің жоғары
деңгейі. Тұрғындардың жоғары тығыздығы мен өндірістің көптігіне байланысты
экологиялық жағдайлардың ерекше терең резонанстары бар, дәл осыған
байланысты биоремедиация биотехнологиясы айрықша түрде экологиялық
жағдайдың және адамзаттың өмір сүруіне жақсы жағдайдың тууына әкеледі.
Мұнай экологиялық қауіпті зат болып табылады, ол қоршаған ортаға
(топыраққа, суға) түсе отырып, барлық тіршілік процестерін бұзады. Мұнаймен
ластану топырақтағы тыныс алу белсенділігі мен микроптың өздігінен
тазалануын бәсеңдетеді. Табиғаттағы микроорганизмдердің белгілі топтарының
арасындағы қатынасты өзгертеді. Целлюлозаның ыдырау процесіне кері әсерін
тигізеді, қиын тотығатын өнімдердің жинақталуына әкеледі, тамырдағы
сұйықтардың және өсімдіктердің органикалық қалдықтарының санын азайтады, ал
олар микроорганизмдердің қоректенуі үшін маңызды фактор болып табылады.
Мысалы, мұнай өнімдері топыраққа төгілген жерлерде (қоңыр дақтар) шөп
көптеген жылдар бойына өспейді. Мұнай мен мұнай өнімдері табиғи жағдайларда
көптеген жылдар бойы толығымен ыдырап осы уақыт бойына табиғатқа зиян
келтіреді. Мұнаймен ластанған топырақтың тіршілігін толығымен қалпына
келтіру үшін топырақты мұнайлы ластаушылардан толығымен тазалау қажет [31].
Мұнаймен ластанған ауданнан бөлініп алынған психротрофты штаммдар
көміртек көзі ретінде мұнай қосылған сұйық қоректік ортада
мұнайдекструктифті белсенділігі жоғары қабілетке ие болады [28].
Зертхана жағдайында ұзақ сақтау барысында мұнай – тотықтырушы
микроорганизмдердің мұнай тотықтыру активтілігі айтарлықтай өзгеретіні
анықталған. 8 жыл сақтаудан кейін активтіліктің төмендеуі 50 пайызға жетті.
Жалғыз көмірсутек көзі ретінде мұнай және мұнай өнімдерін пайдаланып,
ағымды культивирлеуді қолдану арқылы мұнай тотықтырушуы активтілігін 20 –
50 % қалпына келтіруге мүмкіндік берді. Бірақта, штаммдардың толығымен
реактивациясы болмады. Ұзақ ағымды культивирлеу нәтижесінде ұзақ сақтауға
төзімді мұнай тотықтырушы микроорганизмдердің ассоциациясы алынды. Олардың
ұтымдылығы мен тұрақтылығы моделді мұнаймен ластанған топырақ жүйесінде
тексерілді.
Ремедиация процесінде негізгі роль табиғатта кең таралған мұнай
тотықтырушы микроорганизмдерге тиесілі. Қоршаған ортаның мұнаймен
ластануларын ликвидациялау үшін микробты биопрепараттарды қолдану көптеген
зерттеушілермен сипатталған кеңтаралған тәсіл болып табылады.
Солтүстік аймақтарда кең таралған ауыр фракцияларды ыдыратуға
қабілетті потенциальды психрофильді микроорганизмдерді қолдану ерекше
актуальды. Бұл аймақтарда микробты бірлестіктердің қалыптасуы және дамуы
баяу жүреді. Бірақта зертхана жағдайларында ұзақ сақтауда және жиі қайта
егулерде культуралардың мұнай тотықтырушы белсенділігі төмендейді,
нәтижесінде биопрепараттар айтарлықтай ұтымды болмайды.
Микробты популяцияларды үздіксіз культиверлеу арқылы бағытталған
селективті фактор қысымымен автоселекция есебінен физиологиялық
активтілікті жоғарлату тәсілі белгілі. Сипатталған жағдайда селективті
фактор ретінде жалғыз көмірсутек көзі ретінде қолданатын мұнай
көмірсутектері болуы мүмкін.
1.3 Мұнай көмірсутектерінің микробиологиялық тотығуы.
Соңғы жылдары топырақтың табиғи микрофлорасының белсенділігін
арттыруға, соның ішінде, топырақты ауамен қамтамасыз ету, азотты қорек
көзіменн қамтамасыз ету, эмульгаторларды қосу жолдарына арналған мақалалар
көптеп жарық көруде [18; 20; 27; 28-38]. Микробиологиялық тазалаудың
эффективтілігі ластаушы заттың көлеміне, оның ерігіштігіне, аэробты
микроорганизмдердің аэрациялау жағдайына және минеральді элементтермен
қоректенуімен қамтамасыз етілуіне байланысты болады [16; 17].
Топырақтағы ксенобиотиктердің биоыдырауын жылдамдату үшін мынадай
экологиялық факторлардың: температура, ылғалдылық, топырақтың рН мәні және
т.б. сәйкес келуі маңызды орын алады. Сонымен, кейбір авторлар [17] мұнай
және мұнай өнімдерінің ыдырауының оптимальді температурасы деп 18о С айтса,
басқа авторлардың нәтижесі бойынша 20-37о С көрсетілген. Биоремедиация,
биологиялық тазарту, биоөңдеу және биомодификация тәсілдерінің мәні
қоршаған ортада түрлі биологиялық агенттерді, бірінші кезекте -
микроорганизмдерді қолдану болып табылады. Сонымен қатар, дәстүрлі селекция
әдіспен алынған микроорганизмдерді және де генді инженерия көмегімен
жасалған, трансгенді өсімдіктерді қолдануға болады, олар табиғи экожүйедегі
биологиялық тепе-теңдікке әсер ете алады. Қазіргі уақытта
микроорганизмдерді табиғи ортаға интродукциялау (енгізу) қолданыс табуда.
Микроорганизмдерді металдарды үйінділерден биосілтілеуде енгізеді;
ауылшаруашылығында Bacillus thuringiensis, бакуловирустар, энтомо патогенді
саңырауқұлақтар, сонымен қатар азотфиксирлеуші микроорганизмдер негізіндегі
тыңайтқыштар негізінде жасалған биологиялық инсектоцидтерді қолданады;
бактерия және ашытқылар негізінде мұнай және басқа да ластанулардан табиғи
ортаны тазарту үшін биопрепараттарды қолданады. Қоршаған ортада әр түрлі
микроорганизмдердің өндірістік штамдары – қандай да болмасын заттардың
биосинтез продуценттері, сонымен қатар олардың метаболизм өнімдері болуы
мүмкін, олар биологиялық ластаушы фактор ретінде қабылданады. Олардың
әсерінің қорытындысы биоценоздар құрылымының өзгеруі болып табылады.
Биологиялық ластанудың жанама әсерлері байқалады, мысалы медицинада
антибиотик және басқа да дәрілік заттарды қолданғанда (олардың әсеріне
тұрақты және де адамның ішкі ортасына қауіпті микроорганизм штамдары пайда
болғанда); биологиялық шығу тегі бар заттар қоспасы негізінде жасалған
вакцина және сары суларды қолданғанда туындайтын қиыншылықтар олардың
метаболизм өнімдеріне мироорганизмдердің генетикалық әсері және аллергия.
Ауылшаруашылығнда биологиялық ластану факторлары химиялық
пестицидтерді жаппай қолданудан кейін қауіпті болуы мүмкін және
фитопатогенді – микроорганизмдердің оларға резистенттілігі пайда болады,
сонымен қатар, дәндерді микотоксиндармен ластайды.
Микробты препараттарды табиғи экожүйеге мақсатты түрде ендіргенде,
дәлірек айтқанда, ластануларды жою үшін биологиялық агент ортаны тазартуға
әсер ететін фактор ретінде болады, бірақ-та табиғи ортаға енгізілген
микроорганизмдер күрделі экожүйелер арасындағы микро және макро
бірлестіктер арасындағы балансты бұзуға қабілетті потенциалды ластаушы
фактор ретінде болуы мүмкін. Биопрепараттарды (бактериалды тыңайтқыштар,
өсімдіктерді қорғау заттары, рекультвация үшін препараттар, тпырақ
биоремедиациясы, су объектілерін тазарту, техногенді жүйелер және ағымдар,
пласттардан мұнайды алуды жоғарылату) үшін қолдану тиімділігі мынаған
тәуелді: мұндай жағдайда табиғи жүйеде микробты популяцияның интродукция
заңдылығы қаншалықты ескерілетіндігі.
ХХ-шы ғасырдың 80-90 жылдарында адам денсаулығының және қоршаған
ораның қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін әлемдік қауымдастықпен әр түрлі
микроорганизмдерді және биотехнология өнімдерін қолдануды регуляциялайтын
нормативті негіз және заңнамалық база жасалды. Қоршаған ортаға ген-
инженерлі штаммдардың түсу тәуекелдік деңгейін бағалайтын бірқатар тәсілдер
жасалды.
Мұнаймен ластанған топырақты қопсыту, жырту, айдау сияқты
агротехникалық әдістер топырақтағы мұнайдың биодеградирлену процесін
арттыратын қолайлы факторларға жатады. Осыдан келіп, көмірсутегін
тотықтырушы микроорганизмдердің тіршілік етуінің қарқыны артып, мұнайдың
ұшқыш фракциялары буланып ұшады, топырақтың кесек болып қатқан бөлігі
азайып, су-ауа режимі, топырақтың қуыстылығы және биохимиялық белсенділігі
жақсарады [15; 16; 18; 22].
Мұнаймен ластанған топырақты қалпына келтірудегі агротехникалық
әдістерінің бірі - ластанған топырақты таза топырақпен араластыру. Кейбір
зерттеулер, ластанған топырақты таза топырақпен аралыстырғаннан кейін
топырақтың биологиялық және физикалық қасиеті жақсартып, ары қарай
ауылшаруашылығына қажетті өсімдіктерді өсіруге жарамды жерлерге
айналдыратын, шөптесін өсімдіктердің (қонақ жүгері, жемдік бұрщақ, жоңышқа)
қалыпты өсіп дамуына толығымен жарамды болатындығын көрсетті [16; 18; 24].
Кейбір авторлар мұнайдың биологиялық ыдырауын жылдамдату үшін
құрамында целлюлозасы бар – сабан, ағаш үгіндісін және т.б. сияқты
қалдықтарды пайдалануды ұсынады [26; 28]. Ақ қайың үгіндісі жоғары жылы
сақтағыш қасиеті болғандықтан, ластанған топырақтың жылу сақтағыштығын
арттырады және физикалық қасиеттерін жақсартады [18-27].
Мұнаймен ластанған топыраққа азотты қорек көзі және қопсытқыш
ретінде бұршақ сабанын салу, мұнайдың уыттылығын төмендетіп, топырақ
микрофлорасының дамуын арттырады және топырақтағы сукцессиялық процестерді
жақсартты [17; 18; 20; 29].
Топырақтың мұнаймен ластанудан кейінгі бұзылған биологиялық
белсенділігін қалпына келтіру үшін биогумусты пайдаланудың да жетістігі
көрсетілді. Ластанған топыраққа биогумусты салу оның биологиялық және
микробиологиялық белсенділігіне қолайлы әсер жасайды [17; 19].
Топырақты мұнай өнімдерінен тазалау мақсатында ластанған аймақты
қопсытумен қатар, минеральді тыңайтқыштарды және мұнаймен ластанған
топырақтан бөлініп алынған мұнай тотықтырушы микроорганизмдердің
жинақталған культураларын бірге салу ұсынылды. Бұнда жинақталған культурада
әртүрлі түрлердің қатынасы мен түрлік құрамы сондай маңызды емес. Мұнаймен
ластануды тоқтату үшін топырақтың суөткізетін қабатын мұнайдың таралған
перпендикуляр бағыттында арық қазу, сосын әр қабатты минеральді
тыңайтқыштар мен мұнай тотықтырушы микроорганизмдерді араластырып, қазылған
топыраққа қайтадан салу ұсынылды [15;17;19-21].
Судағы мұнай көмірсутектерінің ыдырау жылдамдығына кейбір қоспалардың
әсері зертелінді. Азот пен фосфор тұздарының біраз мөлшерін (күніне 20о С
температурада 4,2 ден 50 %) қосқан кезде, мұнайдың ыдырау жылдамдығы едәуір
жоғарылайды. Сонымен қатар, бактерияларды азот пен фосфор көздерімен
қамтамасыз ететін, мұнайда сорбцияланған, құрамында азот және фосфор
липофильді органикалық қосылыстардың әсері тексерілді. Алынған нәтижелер
мұнаймен ластанған теңіздегі және теңіз жағалауындағы микробтық процестерді
белсендіру үшін қолдануға болатындығын көрсетеді [19]. Алифат
көміртсутегілер мен мұнай өнімдерін тотықтыру қабілетіне негізінен
Mycobacterium және Arthrobacter туысының түрлері ие .
Барлық микробактериялар үшін гидрофобты клеткалық қабыршақ тән, оның
құрамында жоғары молекулалы микол қышқылдары бар, осы қышқылдар ортадан н-
алкандарды пассивті диффузия жолымен жұту мүмкіндігі арқылы клеткаларға
беріледі [7].
Микробактериялар мен псевдомонадалар табиғатта және мұнаймен
ластанған аймақтарда кең таралған, осы аймақтарда олар көмірсутегілердің
активті ыдыратушылары болып табылады [13].
Mycobacterium mucosum және Pseudomonas aeruginosa микроорганизмдері
үшін ең қолайлы болып тізбегінің ұзындығы 14-18 көміртегі атомдарынан
тұратын н-алкандар жатады. Осы бактериялардың саны таза дақылда 1,5 есе
артық болады. Н-алкандардың P.aеruginosa клеткаларымен тотықтырған кезде
хемотаксис үлкен маңызға ие болады, яғни көмірсутегінің молекулаларына
бағытталған қозғалысы, ол микобактериялардың клеткалық қабырғасындағы
мамандандырылған липидтердің ассоциациясымен байланысты.
P. aeruginosa микобактериялардың аралас дақылында жақсы өседі. Ол
микобактериялар беті липофильді болғандықтан, дамыған кезде ортада
көмірсутегілердің эмульгациясы жүретінін көрсетеді. Ал липолфильді
қабырғасы жоқ псевдомонадалар үшін бұл жағдай өте маңызды себебі, ол
гидрофильді субстратпен әрекеттесу бетін жеңілдетеді [14, 15].
Мұнай өнімдерін активті ыдырататын микобактериялар мен оларға туыс
формалар климат жағдайлары әр түрлі топырақтарда табылған. Осылайша,
активті көмірсутегін тотықтыратын микрофлора мамандандырылған болып
табылмайды. Бактериялар мен нокардиялар арасында атмосфера азотын өзіне
көміртектік қоректің жалғыз көзі ретінде көмірсутегілерді пайдаланып сіңіре
алатын қабілеті бар түрлер табылған. Барлық көмірсутегілер қолайлы жағдай
кезінде микробты әсер етуге бейім келетіні дәлелденді. Бөлек түрлердің
түрлі көмірсутегілерге ара қатынасы арнайы болады: бөлек жеке
көмірсутегілерге бейімделген микроорганизмдер кейде басқаларын да тотықтыра
алады. Микроорганизмдердің мұнайды тотықтыратын топтары жұмысын ластанудан
соң бірден бастайды, олар топырақтағы мұнайдың жоғары концетрациясына
қарамайды. Мұнайды тотықтыратын микроорганизмдердің микробиологиялық іс-
әрекеті мұнай затының бөлшектік минерализациясына әкеп соқтырады да,
сонымен қатар органикалық ерітінділерде ерімейтін мұнай метаболизм
өнімдерінің пайда болуын болдырады .
Топырақтың мұнаймен ластанғаннан кейінгі тазалаудағы кейбір
әдістерінің эффективтілігін зерттеу, мұнай тотықтырушы микроорганизмдер мен
азотты-фосфор көздерін жиі салу топырақтың ферментативті белсенділігін
жоғарылататындығын көрсетті. Мұнаймен ластанған топырақтан экстрагирлеп
алынған қалдық мұнай өнімдерін талдағанда, н-алкандар С14-С33 және
изопреноидтардың С16-С21 мөлшері азайғанын көрсеткен. Эстракция
өнімдерінің тотығуы бақылау үлгісіне қарағанда 27 % жоғары болды [19-25].
Топырақтың өнімділігін қалпына ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
КІРІСПЕ 6
1 НЕГІЗГІ БӨЛІМ 8
1.1 ҚОРШАҒАН ОРТАНЫҢ МҰНАЙ КӨМІРСУТЕГІМЕН ЛАСТАНУЫ 8
1.2 НЕГІЗГІ КӨМІРСУТЕГІ ТОТЫҚТЫРУШЫ БАКТЕРИЯЛАРҒА ЖАЛПЫ 17
Сипаттама
1.3 Мұнайдың микробиологиялық тотығуы 20
2 Материалдар мен әдістер 27
2.1 ЗЕРТТЕУ НЫСАНДАРЫ 27
2.2 ҚОРЕКТІК ОРТАЛАР 27
2.3 ЗЕРТТЕУ ӘДІСТЕРІ 28
2.4 БАКТЕРИЯЛАРДЫҢ МОРФОЛОГИЯЛЫҚ ЖӘНЕ КУЛЬТУРАЛДЫҚ 31
қасиеттерін анықтау
3 АЛЫНҒАН НӘТИЖЕЛЕР МЕН ОЛАРДЫ ТАЛДАУЛАР 22
3.1 Мұнаймен ластанған топырақтан бактериалды изоляттарды 36
бөліп алу
3.2 Бөлініп алынған түрлі таксономиялық топтарға жататын 49
бактериялардың, биоалуантүрлілігін анықтау үшін
культуралды-морфологиялық және физиологиялық –
биохимиялық белгілерін зерттеу
Қорытынды 59
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 61
КІРІСПЕ
ҚАЗАҚСТАН ДҮНИЕ ЖҮЗІ БОЙЫНША МҰНАЙ ДЕРЖАВАСЫ БОЛЫП САНАЛАТЫН ЕЛДЕРДІҢ
ҚАТАРЫНА ЖАТАДЫ. МҰНАЙ ҚОРЫ БОЙЫНША ДҮНИЕ ЖҮЗІНДЕ 13-ШІ ОРЫНДЫ ИЕЛЕНСЕ, АЛ
МҰНАЙ ШИКІЗАТЫН ӨНДІРУ КӨЛЕМІ БОЙЫНША 18-ШІ ОРЫНДЫ АЛАДЫ. ЕВРОПА ЖӘНЕ АЗИЯ
ЕЛДЕРІ ІШІНДЕ ҚАЗАҚСТАН РЕСЕЙ, ҰЛЫБРИТАНИЯ, НОРВЕГИЯДАН КЕЙІНГІ ТӨРТІНШІ
ОРЫНДА ТҰР. ТЕРРИТОРИЯМЫЗДЫҢ 1 МЛН 700 МЫҢ ШАРШЫ ШАҚЫРЫМЫН МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ
ҚОРЫ АЛЫП ЖАТЫР. ҚАЗІРГІ ТАҢДА 208-ДЕН АСТАМ МҰНАЙ ГАЗ КЕН ОРЫНДАРЫ
АШЫЛҒАН. БАСЫМ КӨПШІЛІГІ БАТЫС ҚАЗАҚСТАН ОБЛЫСЫ АУМАҒЫНДА ШОҒЫРЛАНҒАН [1] .
МҰНАЙ ЖӘНЕ МҰНАЙ ӨНІМДЕРІН ӨНДІРУ, ӨҢДЕУ ЖӘНЕ ТАСЫМАЛДАУ ЖЕРДІҢ
ТОПЫРАҚ ҚАБАТЫНЫҢ ҚҰНАРЛЫҒЫНА КЕРІ ӘСЕРІН ТИГІЗЕДІ. ҚҰНАРЛЫ ТОПЫРАҚ МОЛ
ӨНІМ ЕКЕНІ БЕЛГІЛІ. СОНЫМЕН БІРГЕ БІЗДІҢ ПЛАНЕТАМЫЗДА ТОПЫРАҚ МАҢЫЗДЫ БАСҚА
ДА РОЛЬ АТҚАРАДЫ. ЖЕРДІҢ ТОПЫРАҚ ЖАМЫЛҒЫСЫНДА ЖӘНЕ ОНЫҢ ГУМУСТЫҚ ҚАБАТЫНДА
ТІРІ ОРГАНИЗМДЕРДІҢ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ БИОГЕНДІ ЭНЕРГИЯСЫНЫҢ НЕГІЗГІ БӨЛІГІ
ОРНАЛАСҚАН. ОСЫДАН ТОПЫРАҚ-ОРГАНИЗМДЕР ЭКОЛОГИЯЛЫҚ ЖҮЙЕСІ БИОСФЕРАНЫҢ
ҚАЛЫПТАСУЫНЫҢ, ТҰРАҚТЫЛЫҒЫНЫҢ ЖӘНЕ ӨНІМДІЛІГІНІҢ БАС МЕХАНИЗМІНІҢ БІРІ
БОЛЫП ТАБЫЛАДЫ.
Қазақстан Республикасының энергетикалық жоспары алдағ1ы ұзақ уақытта
қара алтынды өндіру көлемін жоғарылатуды көздейтіні белгілі. Бұл мұнай
құбырларының кеңеюі мен мұнай және мұнай өнімдерін тасымалдау мөлшерінің
көбеюіне әкеледі.
Сондықтан, жаңа апаттар мен мұнай және мұнай өнімдерінің төгілу
қауіптілігін жоққа шығаруға болмайды [1–4].
Топырақта мұнай және мұнай өнімдерінің ыдырау барысында
микроорганизмдер саны ластанбаған топырақтағы микроорганизмдер санына
жақындайды. Бірақ көмірсутек тотықтырғыш бактериялар саны көпке дейін үлкен
мән көрсетеді.
Мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған топырақтың өзіндік тазару және
қайта қалпына келу процестері өте ұзақ, көптеген ғалымдардың айтуы бойынша
шамамен 20-25 жыл уақыт аралылығында жүзеге асады екен [7-10].
Мұнай өнімдерін топырақтан тазартудың әлемдік тәжірибеде
қолданылатын әдістері экстракция, физикалық адсорбция, пиролиз, өртеу және
т.б әдістер экономикалық және экологиялық жағынан тиімсіз болып келеді
[12].
Сондықтан бұл проблемаға байланысты жүргізілген бірнеше
зерттеулерге қарамастан, аймақтың табиғи жағдайларының ерекшеліктерін
есепке ала отырып тазарту әдістерінің тиімді түрін қажет етеді. Қазіргі
уақытта тазартудың тиімді тәсілінің бірі көмірсутектерді тотықтырушы
бактериялар көмегімен тазарту болып болып табылады.
Микроорганизмдерді топыраққа еңгізу мұнайдың биодегродация процесін
жылдамдатады. Микрооганизмдер бірлестігі өте күрделі құрылымды субстратты
ыдырата алады. Сондықтан қазігі кезде алуан түрлі микроорганизмдерді және
олардың қауымдастықтарын қоршаған ортаның мұнаймен ластанған аудандарына
еңгізу туралы сауал өте өзекті болып отыр. Соған орай, деструктор-
микроорганизмдерді бөліп алу, сұрыптау және оларды зерттеулер өте
қажеттілікпен сұранысқа ие.
Жұмыстың мақсаты : Мұнаймен ластанған топырақты тазалауға
қолданылатын көмірсутек тотықтырушы бактериялардың негізгі қасиеттерін
бағалау.
Алдымызға қойылған мақсатқа жету үшін мынадай міндеттерді
қарастырдық:
• Мұнаймен ластанған топырақтан көмірсутегін тотықтырушы
микроорганизмдерді бөліп алу және сұрыптау
• Көмірсутегін тотықтырушы микроорганизмдердің деструктивті
белсенділігін зерттеу
• Көмірсутегін тотықтырушы бактериялардың биохимиялық, физиолого -
биохимиялық және морфологиялық қасиеттерін анықтау.
Жұмыстың өзектілігі мен жаңалығы:
Мұнайды өндіру, тасымалдау, өңдеу және мұнай өнімдерін қолдану
көпшілік жағдайда технологиялық және авариялық бөліністердің қоршаған
ортаға шығуымен жүреді. Бұл экожүйенің ластануына және әр түрлі деңгейде
бұзылуына дейін, экологиялық апаттарға әкеледі. Соңғы жылдары мұнай
негізіндегі экотоксиндерді тазарту үшін микроорганизмдерді ұтымды қолдану
туралы көптеген жұмыстар жасалуда.
Жұмыстың жаңалығы: мұнаймен ластанған топырақтан көмірсутегін 70% - ға
дейін тотықтыру белсенділігіне ие бактериалды изоляттар бөлініп алынды.
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1. ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.1 Қоршаған ортаның мұнай көмірсутегімен ластануы
Табиғаттағы көптеген экологиялық тепе – теңдікті бұзушылар ақырында
экологиялық өзгеріске әкеледі. Адамдардың биосфераға тоқтаусыз және
бақыланбайтын іс – әрекетінің нәтижесінен топырақ пен су қоймалары әр түрлі
зиянды заттармен ластанады [25]. Қазіргі таңда әр түрлі техногендік
бұзушылардың арасында біршама күрделі және қалпына келуі қиын ластануға
мұнаймен ластану жатады. Мұнай өндіру, тасымалдау, қайта өңдеу және сақтау
кезінде топыраққа түскен мұнай және оның компоненттері (ароматты,
нафталинді және парафинді көмірсутек) қауіпті ластаушылардың бірі болып
саналады. Мұнайдың үнемі тасуы ландшафтардың тез әрі толық деградациясына
әкеледі [33].Топырақтың өзін – өзі тазалауын жылдамдату үшін барлық табиғи
қорлар, оның ішінде биологиялық қорлар қолданылады. Топырақты тазалаудың
микробиологиялық әдістері әр түрлі технологияларды толықтырып отыруғ4а
қабілетті, ал нақты жағдайда ұқсастығы болмайды [6]Мұнаймен биологиялық
бұзылуда елеулі үлес топырақ биоценозының тұрақты компоненті – көмірсутек
тотықтырушы микроорганизмдерге тиеді. Микроорганизмдер мұнай
көмірсутектерін көміртек көзі ретінде қолдауға және органикалық заттардың
трансформациясынан толық минералдануына дейінгі процесті жүргізуге
қабілетті. Биохимиялық процесс нәтижесінде табиғи ластаушылар көмірқышқыл
газына, суға және басқа да экологиялық бейтарап қосылыстарға ыдырайды [11].
Мұнай және мұнай өнімдерімен жердің ластануы Қазақстанның үлкен
күрделі проблемаларының біріне айналуда. Сонымен қатар, мұнай және мұнай
өнімдерімен үлкен мұнай өткізгіш құбырларындағы апат әсерінен
ауылшаруашылық мақсаттағы жерлердің де ластануы байқалуда.
Сондықтан мұнаймен ластанған топырақты рекультивациялау мәселесі
үлкен мәнге ие болды. Қазіргі уақытта мұнайдан топырақты тазарту үшін
прогрессивті технология болып оған микроорганизмдерді енгізу немесе ондағы
көмірсу тотықтыратын микрофлораны активтендіру саналады.
80 млкг-нан аз болған дозада тест өсімдіктердің дәндері
бақылаудағылардан айырмашылығы болмады. 250 млкг-да олар 50%-ке дейін
төмендеді, 400 млкг-нан жоғары дозада дәндердің ұқсастығы толығымен
тоқтады. Мұнайдың жеңіл фракциялары (бензин және дизель майы), одан да
фитоулылығы жоғары: 150 және 90 млкг қатынасының өзінде дәндердің
ұқсастығы 50%-ға дейін төмендеді. Ал ауыр фракциялары (гудрон және мотор
майы) тест өсімдіктерге өте жоғары дозаларында да фитоулылық әсерін
көрсетпейді.
Қазіргі уақытта көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдердің таза және
араластырылған дақылдарын қолдануға негізделген қоршаған ортаны мұнайдан
тазалауға арналған микробиологиялық әдістері қарқынды дамуда және жиі
қолданылады. Бұл әдістің тиімділігі ортаның физика – химиялық жағдайына
сәйкес жоғарылайды [15]. Мұнаймен ластанған топырақты микробиологиялық
тазалаудың басты шарттарының бірі – әртүрлі микроорганизм топтарының
(бактериялар, актиномицеттер, ашытқы саңырауқұлақтары мен микромицеттер)
бірлесіп ластанумен күресу қабілеті, сонымен қатар жоғары деңгейде
инокулятивті тіршілік ету қабілетінің болуы [17-18].
Мұнаймен ластанған бірінші аптасында топырақта негізінде физикалық
миграция және көмірсулардың ыдырау процесінде булану және сілтілену жүреді.
Булану жылдамдығы орта қасиеттеріне, метеорологиялық жағдайларына сонымен
қатар мұнай құрамына байланысты. Алдымен қайнау нүктесі 370°С-тан төмен
фракциялар буланады.
Соңғы уақыттары шет елдерде комплексті микробиологиялық препараттар
негізіндегі биоремедиациялық препараттар кең қолданылады.
Мұнай көмірсутектерінің ерітіндісінің биодеструкциясына мына бактерия
туыстарының өкілдері қатысады: Mycobacterium, Mycococcus, Micro-coccus,
Pseudomonas, Brevibacterium, Corynebacterium, Flavobacterium,
Achromobacter, Bacillus, Acetobacter, Alcalibacter. Алғашқы 4 туыстың
өкілдері метаболитикалық белсенділігімен ерекшеленеді. Әртүрлі
микроорганизм өкілдері мұнаймен ластанған жасанды су тоғандарында да
кездеседі. Е. И. Квасников дерегі бойынша, Қара теңіздің беткі қабатында
Pseudomonas и Mycobacterium туысының өкілдері басымдық көрсетеді.
Псевдомонадтар мұнаймен ластанған тұзды су тоғандарды бұзуда маңызды рөл
атқарады. Баренц теңізіндегі көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдер:
Bacillus, Pseudomonas, Micrococcus туысының өкілдері. Мұнай және мұнай
өнімдерін Bacillus бактерия туысының өкілдері белсенді ыдыратады [20-23].
Мұнайдың булану нәтижесінде қалған бөлігінің тұтқырлығы жоғарылайды
және миграция жылдамдығы төмендейді С20, ароматты және циклдық
көмірсутектердің мөлшері ұлғаяды, себебі негізінен төмен молекулалы
көмірсулар ыдырайды. Улырақ және жеңіл көмірсутектердің бөлініп кетуі
нәтижесінде қалған бөліктің деструктор микроорганизмдерге зиянды әсері
азаяды, ол одан арғы микробиологиялық деградацияны жеңілдетеді, сонымен
қатар ыдыратуға тұрақты ұшқыш және ерігіш компоненттердің үлесі
жоғарылайды.
Судың және топырақтың бетіндегі көмірсу қабықшасы фитохимиялық және
термиялық қозулар нәтижеснде қалыптасатын бос радикалдардың әсерінен
химиялық әсер етуге түсуі мүмкін. Бұл процестер сулы және құрғақ ыстық
климатты зоналарда айтарлықтай және бір қалыпты және суық климатты
топырақта азырақ. Бірінші жағдайда фотохимиялық тотығу көбірек, булану және
одан арғы механикалық бұзылу және ыдырау осының нәтижесінде екі үш жылдан
кейін ластанған орталардың өздігінен тазалануы жүреді.
Мұнайдың топыраққа сіңуі аумақтың кеңеюіне және ластану тереңдігінің
ұлғаюына әкеледі. Топырақтың жеңіл механикалық құрамында мұнай және мұнай
өнімдерінің жеңіл фракциялары 1,5-2 м тереңдікке еніп топырақтың
биологиялық активтілігін басып тастайды.
Мұнай көмірсутектерінің қоршаған ортаға түскеннен кейін 1-4 аптасынан
кейін микрофлора өсуіне қолайлы жағдайлар үшін ластанудың биодеградациясы
басталады.
Тотығу деңгейінің микроорганизмдермен төмендеуі бойынша мұнай және
мұнай өнімдерінің компоненттерінің орналасуы мынадай реттілікпен: алифаттық
→ ароматтық → смолалар → асфальтендер (тотықсызданбайды).
Активті түрде утилизацияланатын көмірсутектер тіке тізбекті, ұзын
тізбекті С12 – С22 н-парафиндер. Жағдайларға тәуелді олар 1-2 ай көлемінде
10-90%-ке дейін ыдырайды. Көпшілік микроорганизмдер н-алкандарды
ассимиляцияламайды, оларды Flavobacterium, Mycobacterium, Nocardia
бактериялардың туыстары ғана ыдыратуға қабілетті. Төмен молекулярлы н-
алкандар көбіне микробты қауымдастықтың дамуын төмендетеді, бірақ та
ұшқыштығының әсерінен олардың әсері ұзақ болмайды. С20-дан ұзын тізбекті н-
алкандар қоршаған орта температурасының әсерінен тұтқыр сұйықтыққа немесе
қатты затқа айналады. Сондықтан оларды клеткаларға тасымалдау қиындайды.
Тізбегі азырақ н-алкандармен қоспасында олар сұйық түрде болады,
салыстырмалы түрде жеңіл тұтынылады.
Тотықтыруға изоалкандар, циклоалкандар және ароматты көмірсутектер
тұрақты. Олардың көбі моносубстраттар түрінде микроорганизмдермен
тұтынылмайды, олар тотығу режимінде оңайрақ көмірсутектермен ыдырайды.
Биоремедиация үшін ортадағы мұнайдың масималды мөлшері 5-10%-тен
аспайды (масса бойынша).
Биодеградация жылдамдығына әсер ететін маңызды факторлардың біріне
температура жатады. Көмірсутектердің биодеградациясы үшін оптималды
температура 30-40°С, бірақ-та бұдан да жоғары температурада көмірсутектерді
ыдыратуға қабілетті микроорганизмдер бар, сонымен қатар және де төмен
температураларда ыдыратушы микроорганизмдер бар. Ұзын тізбекті
көмірсутектер 25°С-тан төмен емес температурада утилизацияланады.
Мұнай деструкторлары үшін топырақтағы оптималды ылғал мөлшері 50-80%.
Бұдан төмен ылғалдылықта осмостық және матрицалық күштер сумен қамтамасыз
етуді шектейді. Нәтижесінде олардың өсуін төмендетеді. Бірақ-та ылғалдылығы
көп топырақта газды кеңістіктің төмендеуі оттегі келуін төмендетеді.
Мұнаймен ластанған топырақта мұнай қосылыстарының гидрофобтылығынан су
балансы айтарлықтай бұзылады.
Көмірсутектерді ыдырату дәрежесіне және жылдамдығына олардың ортадағы
агрегатты күйі әсер етеді. Сулы орталар үшін көмірсутектердің суда
еритіндігі маңызды, себебі еритін молекулаларды микроорганизм клеткаларына
тасымалдау оңай. Көмірсутектердің ерігіштігі төмен және олардың
молекулярлы массасының ұлғаюынан төмендейді. Қаныққан тетрадекан ерітіндісі
(С14), мысалы концентрациясы 1 10-6 мгл. Сонымен қатар тотығу жылдамдығына
көмірсутектердің суда дисперсионды дәрежесі әсер етеді. Дисперсиондықты
механикалық әсермен немесе детергенттер көмегімен көтеруге болады. Көптеген
микроорганизмдер БАЗ, имульгирлеуші көмірсутектер продуцирлеуге қабілетті,
ол олардың тотығуын жылдамдатады.
Бактериялармен мұнай көмірсутектерін утилизациялау үшін айтарлықтай
жағымды орта нейтралды рН (5,6-8). Саңырауқұлақтардың және ашытқылардың
оптималды дамуы рН-тың кең диапазонында өтеді, аралас популяциялар дамиды.
Ескі мұнай қалдықтарымен ластанған топырақтар үшін немесе екінші рет
мұнаймен ластанған топырақтарға (жабайы немесе аборигенді мұнайдеструктор -
микроорганизмдердің болуы тән. Бұл жағдайда аборигенді микрофлораның
көмірсутекті тотықтыру қабілетін активациялау үшін агротехникалық іс-
шараларды жүргізу жеткілікті. Жаңа мұнай қалдықтарын ликвидациялау үшін
деструктор – микроорганизм препараттарын ортаға енгізу қажет. Қазіргі
жағдайда техногенді және табиғи орталарды тазарту үшін арнайы жасалған моно
және аралас культуралар негізінде жасалған және активтенген
биопрепараттардың көп түрлері қолданылады. Тәжірибе жағдайларында (қышқыл
ортада, ылғал жетіспеушілігінде, қоректік заттардың жетіспеушілігінде)
мұнайдеструкторлар ретінде ашытқылар және саңырауқұлақтарды пайдаланған
тиімдірек. Мицелийлі өсу саңырауқұлақтарға топырақ – мұнайагламераттарының
арасынан өтіп, қорек көздерінің компоненттеріне және олар рН-тың
төмендігіне, ылғалдың аздығына онша мән бере бермейді. Ол олардың мұнай
қалдықтарында кеш сатыларының өзінде көбеюін активтендіріп, қамтамасыз
етеді.
Микроорганизмдермен қатар мұнайдың ыдырауына жанама түрде болса да
өсімдіктер мен жануарлар да қатыса алады. Мұнай топыраққа түскен кезде
өсімдіктердің өсуі шектелуі мүмкін және де топырақ жануарларының активтелуі
байқалады, ол өз кезегінде микробты активтілікке әсер етуі мүмкін.
Топырақтың өсімдік тамырларымен, жер құрттарымен және қазушы артропоттармен
қопсылуы дренаж және газдардың өтуін жеңілдетеді. Сонымен қоса қазушы
жануарлар топырақтың биологиялық активті қабаттарына органикалық материалды
тасымалдауы мүмкін.
Басқа зиянды заттармен салыстырғанда көмірсутектермен ластану үлкен
дәрежеде макрофауна және макрофлораға, қоршаған ортаның эстетикалық
қабылдауына әсер етуі мүмкін және биотаның микробты құрамына әсер етеді.
Микрофлора өзгерістерге жауап қайтарады және қоршаған ортаның қалпына
келуіне өз әсерін тигізеді, бірақ-та бұл процесс ұзаққа созылуы мүмкін.
Биоремедиацияның мақсаты – оны жеделдету.
Топыраққа түскен мұнай мен мұнай өнімдері сыртқы ортаның агенттерінің
қарқынды әсеріне ұшырайды, осы агенттер мұнай өнімдерін түрлі
трансформацияға ұшыратады. Мұнай заттарының биологиялық және химиялық
айналымдарды анықтыйтын ең белсенді агенттер - күн радиациясы, температура
режимдері мен ылғалдылық, топырақтың тұздық құрамы болады. Бірақ, ең
маңыздысы болып биологиялық процестердің белсенділігі, әсіресе
микробиологиялық болып табылады [6].
Топыраққа түскен мұнай заттарының әсерінен органикалық заттар
құрамының өзгерісі жүреді. Органикалық көміртегінің құрамы 3-4 есе артық
болады.
Көміртегінің жалғыз қорегі ретінде көмірсутегілерді пайдаланылуы
көптеген микроорганизмдердің негізгі маңызды экологиялық қасиеті болып
табылады. Осы қасиет бойынша микроорганизмдер басқа органикалық дүниенің
түрлерінен ерекше айрықшаланады. Мұнайды айналым процесіндегі
микроорганизмдердің алатын орны ерекше [7].
Мұнай көмірсутегісімен қоректене алатын микроорганизмдер табиғатта кең
таралған. Олар көптеген таксономиялық топтарға жатады да, кәдімгі микробты
ценоздардың түрлері болып табылады.
Мұнаймен қатты ластанған аймақтарда осы микроорганизмдер көп
кездеседі. Ашық мұхит суының құрамындағы мұнай өнімдерінің, осы
микроорганизмдер мен көмірсутегі концетрациясы арасында корреляция
байқалмайды. Бірақ, Командор аралында көмірсутегін тотықтыратын
микроорганизмдер саны көп анықталған, осы сулардың құрамында мұнай өнімдері
мүлдем жоқ, бірақ олар жануар мен өсімдік табиғатты органикамен байытылған.
Осылайша, мұнаймен ластанудың нағыз көрсеткіші болып көмірсутегін
тотықтыратын бактериялар болып табылады, бірақ осы микроорганизмдер санының
көп болуы ластанудың көрсеткіші болып табылмайды [8].
Сонымен қатар, аса мұнаймен ластанған аудандарда көмірсутегін
тотықтыратын бактериялар саны, таза аудандарға қарағанда төмен болуы
мүмкін. Көмірсутегін тотықтыратын бактериялар санының артық болуы
көмірсутегілермен ластану көрсеткіші болмайды, ол тек табиғи экожүйенің
сапалы деңгейде өзін-өзі қарқынды тазарту процесін көрсетеді [9].
Барлық топырақтарда көп мөлшерде сұйық парафиндерді тотықтыра алатын
микроорганизмдер кездеседі, ал ұшқыш көмірсутегілерді тотықтыра алатын
микроорганизмдер өте сирек кездеседі. Құрамында мұнай бар топырақтарда н-
алкандарды және аромат көмірсутегілерді ассимиляциялайтын микроорганизмдер
саны, осы қосылыстар жоқ топырақтарға қарағанда артық болады. Топырақ
микрофлорасына селекциялық әсер ететін, бөлек жеке көмірсутегі қажет
ететін, мұнайдың әрекеті біркелкі емес [10].
Мұнаймен ластанған топырақтың, көміртегі атомдарының аз саны бар
парафиндерді тотықтыратын микроорганизмдерді таңдау коэффициенті
парафиндердің ұзын тізбектері бар микроорганизмдерімен салыстырғанда
әлдеқайда жоғары.
Мұнай өнімдері бар топырақтардағы микроорганизмдер формаларының бар
болуына: газтәрізді көмірсутегілерді тотықтыра алатын, қатты парафиндерді
қорыта алатын, аромат көмірсутегілерді пайдаланатын бактериялар тән.
Мұнаймен ластанған топырақтардан көмірсутегілерді сіңіре алатын
термофильді спора түзетін аэробты бактериялардың өсуінің оптимальды
температурасы 45-65ºС. Олар Baccilus subtillis, Bac.coagulans-қа жатады.
Штаммдардың үлкен тобы Bac.circulans ssp.thermopilus nov.ssp жаңа түрлері
ретінде сипатталған.
Жеңіл парафиндерді (C6-С10) Pseudomonas, Rhodococcus туыстарына
жататын бактериялар мен кейбір ашытқылармен сіңіре алады [11].
Aspergillus amstebodami және Rhodococcus туысының түрлері:
R.erytropolis, R..luteus, R..maris мұнайдың вазелин майында және C10-C16 н-
алкандарда өсіп, көміртегі мен энергияның жалғыз көзі ретінде пайдаланады.
Аромат сақинасының құрамында түрлі хлорлы заттарды дехлорлау
қабілеті бар топырақ микрофлорасы бар. Микробты әсер етуге тұрақтылық
дәрежесі, хлорлану дәрежесінің артуымен өседі. Хлораромат қосылыстардың
толық және тез деградациясы жақсы аэрацияланатын топырақ аймақтарында
жүреді. Ал анаэробты жағдайларда деградация процестері жүру мүмкін, бірақ
оның жылдамдығы әлдеқайда төмен болады. Анаэробты дехлорлау үшін топырақта
жеңіл ыдырата алатын органикалық заттар болу қажет [12].
Алифат көміртсутегілер мен мұнай өнімдерін тотықтыру қабілетіне
негізінен Mycobacterium және Arthrobacter туысының түрлері ие .
Барлық микробактериялар үшін гидрофобты клеткалық қабыршақ тән, оның
құрамында жоғары молекулалы микол қышқылдары бар, осы қышқылдар ортадан н-
алкандарды пассивті диффузия жолымен жұту мүмкіндігі арқылы клеткаларға
беріледі [7].
Микробактериялар мен псевдомонадалар табиғатта және мұнаймен
ластанған аймақтарда кең таралған, осы аймақтарда олар көмірсутегілердің
активті ыдыратушылары болып табылады [13].
Mycobacterium mucosum және Pseudomonas aeruginosa микроорганизмдері
үшін ең қолайлы болып тізбегінің ұзындығы 14-18 көміртегі атомдарынан
тұратын н-алкандар жатады. Осы бактериялардың саны таза дақылда 1,5 есе
артық болады. Н-алкандардың P.aеruginosa клеткаларымен тотықтырған кезде
хемотаксис үлкен маңызға ие болады, яғни көмірсутегінің молекулаларына
бағытталған қозғалысы, ол микобактериялардың клеткалық қабырғасындағы
мамандандырылған липидтердің ассоциациясымен байланысты.
P. aeruginosa микобактериялардың аралас дақылында жақсы өседі. Ол
микобактериялар беті липофильді болғандықтан, дамыған кезде ортада
көмірсутегілердің эмульгациясы жүретінін көрсетеді. Ал липолфильді
қабырғасы жоқ псевдомонадалар үшін бұл жағдай өте маңызды себебі, ол
гидрофильді субстратпен әрекеттесу бетін жеңілдетеді [14, 15].
Мұнай өнімдерін активті ыдырататын микобактериялар мен оларға туыс
формалар климат жағдайлары әр түрлі топырақтарда табылған. Осылайша,
активті көмірсутегін тотықтыратын микрофлора мамандандырылған болып
табылмайды. Бактериялар мен нокардиялар арасында атмосфера азотын өзіне
көміртектік қоректің жалғыз көзі ретінде көмірсутегілерді пайдаланып сіңіре
алатын қабілеті бар түрлер табылған. Барлық көмірсутегілер қолайлы жағдай
кезінде микробты әсер етуге бейім келетіні дәлелденді. Бөлек түрлердің
түрлі көмірсутегілерге ара қатынасы арнайы болады: бөлек жеке
көмірсутегілерге бейімделген микроорганизмдер кейде басқаларын да тотықтыра
алады. Микроорганизмдердің мұнайды тотықтыратын топтары жұмысын ластанудан
соң бірден бастайды, олар топырақтағы мұнайдың жоғары концетрациясына
қарамайды. Мұнайды тотықтыратын микроорганизмдердің микробиологиялық іс-
әрекеті мұнай затының бөлшектік минерализациясына әкеп соқтырады да,
сонымен қатар органикалық ерітінділерде ерімейтін мұнай метаболизм
өнімдерінің пайда болуын болдырады .
Көмірсутегі молекулаларының биодеградация процесі олардың
гидроксилденуінен басталады деп тұжырымдайды. Сосын окситуындылар
органикалық қышқылдарға айналады, алкандар монотерминальды тотығады, ал
ареналар - аромат сақинасының ыдырауымен жүреді. Ең соңында молекуланың
көмірсутектік қаңқасы клетканың жалпы метаболизміне енеді [16]
Топырақтардағы мұнайдың өзгеру жылдамдығы біркелкі болмайды. Мұнайдың
негізгі массасы топыраққа түскен соң бастапқы кезеңде жоғалады. Одан
кейін осы өзгеріс өте баяу жүреді, әдетте ол мұнайдың топырақтағы
концетрациясы 1,0-1,5% жеткен кезде іске асады [17].
Мұнайдың концетрациясының өзгерісімен қатар олардың құрамы да
өзгереді. Ең жылдам болып метан-нафтен фракциясы бұзылысқа ұшырайды. Физико-
химиялық және микробиологиялық әсер ету процестердің нәтижесінде 1-1,5 жыл
ішінде 70% астам мұнайдың жеңіл көмірсутегілері жоғалады, негізінен н-
алкандар. Қарапайым полициклды аромат көміртсутегілердің бөлшектік
дергадациясы жүреді.
Мұнайдың биодеградациясынан кейін көміртегін тотықтыратын бактериялар
саны одан сайын артады, ол біріншідегі санынан әлдеқайда артық болады. Осы
кезде қарапайым полициклды аромат көмірсулардың деструкциясы жалғаса
береді, осының нәтижесінде н-алкандардың саны қайтадан артады. Тотықтыратын
жағдайлар пайда болады, ол ауыр полициклды аромат көмірсутегілердің
деструкциясы үшін қолайлы жағдайларды қалыптастырады [17].
Бактериялар ең жақсы н-парафиндерді өзіне сіңіретіндігі дәлелденді.
Микроорганизмдердің көбісі тетрадекан, гексадекан, додекан және парафин
майын өзіне сіңіреді. Керісінше олар циклды және аромат көмірсутектерді
нашар сіңіреді. Көміртегінің тізбегі қысқарған сайын микрорганизмдердің
көмірсутегілерді өзіне сіңіру қабілеті азаяды. Нонан, октан, гексан және
декан микрооранизмдердің тек аз санымен ғана өзіне сіңіріледі. Қазіргі
кезде көмірсутегілер тек клетка ішінде ғана тотығатындығы дәлелденді.
Сондықтан осы қосылыстардың тотығуы біріншіден клетка ішіне кіру сипатына
тікелей байланысты. Көміртегі тізбегінің С-10- атомдарын өзіне сіңіру үшін
негізінен микроорганизмдермен тікелей қатынас керек. Осындай қатынас
бактериялардың, ашытқылардың және саңырауқұлақтардың өсуі тек
көмірсутегісі бар орталарда ғана жүзеге асады.
Гидрофобты субстратты сіңіру үшін клеткалардың липофильді клеткалық
қабықша қасиеті болу керек. Микобактериялардың басқа бактериялардан
айырмашылығы оларда клеткалық қабықшада липидтердің саны артыды, ол
көмірсутегілер бар орталарда жақсы өседі. Микол қышқылдардың алифат
тізбектері гидрофобты бөліктерге ие. Ол барлық штаммдардың құрам бөлігі
болып табылады.
Осылайша, көмірсутегілер бар микроорганизмдер клеткаларында олардың
клетка қабыршағы үлкен маңызға ие болады, ол көмірсутегілермен тікелей
қатынас орнатылады [18].
Мұнайдың табиғи жағдайларда деструкцияға ұшырауының зерттеулері осы
процестің басқа микроорганизмдермен ассоциациясын болдырады. Олардың
компоненттері күрделі қарым қатынастарға түседі.
Олардың ең белсенділері күрделі көмірсутегілерді ыдыратады да, басқа
микроорганизмдердің мұнайды деструкциялау процесін жеңілдетеді. Биологиялық
активті заттарды синтездеуге қабілеті бар жоғары түрлер ортаны байытады
да, оларда басқа микроорганизмдердің пайда болуына жағдай жасайды.
Микроорганизмдер ассоциациясы қоршаған ортаның жағдайларына байланысты
болады [19].
Pseudomonas бактериялардың белсенділігі микобактериялар мен
артробактериялар алифат көмірсутегілерге қарағанда нашар болады.
Pseudomonas бактериялар туысының түрлері мұнай көмірсутегілердің ыдырауында
маңызы зор болады. Сонымен қатар осы бактериялар аромат көмірсутегілерді
ыдырауында үлкен маңызға ие. Осы қосылыстардың активті транспорты жүреді
деген тұжырым пайда болады.
Көмірсутегін тотықтыратын белсенді микроорганизмдер тек
көмірсутегілерді пассивті диффузия жолымен сіңіреді, олар ортада тек сол
затпен қанығу жүргенде ғана субстратты ыдырата алады. Бұл деген 0,1%
көмірсутегілер бар болған жағдайда артробактериялар, микобактериялар мен
оларға туыс бактериялар дами алады. Көмірсутегілердің аз концетрациялар
кезінде осы микрорганизмдердің дамуы төмен болады, себебі қажет субстрат аз
мөлшерде болады. Осы жағдайларда қозғалмалы бактериялар және хемотаксисі
бар микроорганизмдер, олар кометаболизм жағдайында көмірсутегілерді
тотықтырады, активті транспортқа ие болады. Мұнай өнімдерін тотығуындағы
ең үлкен маңызға экожүйеде Pseudomonas бактериялардың туыстары ие.
Осылайша, мұнайдың микробиологиялық тотығуы екі этап түрінде
қарастыруға болады, ол ауысумен байланысты болады. Микобактериялар мен
артробактериялар мұнайда тіршілік етіп, сол мұнай есебінде өсіп, көбейеді.
Біраздан соң осы қосылыстардың концетрациясы басқа микроорганизмдердің
тіршілік ету үшін токсинді емес дәрежеге жетеді, осы кезде витаминдер,
липидтер және басқа да органикалық қосылыстармен байытылады. Ол бірінші
мекен еткен микроорганизмдерді есебінен пайда болады. Нәтижесінде
көмірсутегілерді тотықтыратын микроорганизмдердің дамуы үшін қолайлы
жағдайлар кометаболизм жолымен немесе белсенді жұтылуға қабілеті дамиды
[20].
Көмірсутегін пайдаланушы микроорганизмдер табиғатта өте кең таралған.
Ортада көмірсутектердің жиналуы, әртүрлі қолайлы жағдайлардың әсерінен
көмірсутегін тотықтырушы микроорганизмдердің қарқынды дамуын жүзеге асырады
[13]. Сонымен, табиғатта көмірсутектер және оның өнімдері де жиі кездеседі.
Мысалы, өсімдік шайырлары негізінен ретенді қатардағы көмірсутектерден
тұрады, ал, балауыз көмірсутектердің спирт пен эфирдің қоспасы түрінде
болады. Көптеген көмірсутектер құрамына қарай күрделі немесе оңай ыдырайды
[14; 15].
Көмірсутегін тотықтырушы микроорганизмдер микроценоздың қарапайым
мүшесі болғандықтан, әртүрлі таксономиялық топтарға жатады. Олар мұнай
өнідерімен қатты ластанған жерлерде көп мөлшерде кездеседі. Кейбір мұнаймен
қатты ластанған аудандарда олардың саны аз болуы мүмкін. Көмірсутегін
тотықтырушы микроорганизмдердің санының жоғары болуы көмірсутектермен
ластану деңгейінің көрсетпейді, табиғи экожүйелердің өздігінен тазару
процестерінің қарқындылығының сапалық деңгейіне алғы шарт қана болып
табылады [13;14]. Мұнайдың барлық белгілі деструктор-бактериялары аэробты
және факультативті-анаэробты микроорганизмдерге жатады. Олардың ішінде
топырақта едәуір тұрақты тіршілік ететін бактерияларға Pseudomonas,
Rhodococcus, Arthrobacter, Mycobacterium, Bacillus, Micrococcus,
Micrococcus, Nocardia және Achromobacter туыстары жатады.
Микроорганизмдердің арасында қоршаған ортаның әртүрлі қолайсыз жағдайларына
төзімді споратүзгіш бактериялар ерекше қызығушылықтар туғызады [15]. Мұнай
өнеркәсібі бүгін - бұл ірі халық шаруашылық кешені болумен қатар, ол
шаруашылық өз заңдылықтары бойынша даму үстінде. Шикі мұнай – бұл әлем
бойынша ең сатылатын шикізаттардың бірі болып табылады. Қазақстанда
көмірсутекті шикізаттың ресурстарын интенсивті түрде игеру әлі де
жалғасуда. Енді мұнай мен газды өндіру мен тасымалдаумен қатар, мұнайдың
химиялық өндірісі даму жолына алынды. Қазақстанда мұнай мен мұнайдың
химиялық өндірісі дамыған орталық болып Батыс Қазақстан жері саналады [1].
Мемлекеттің халық шаруашылығы үшін мұнай деген не?
Мұнай химия саласында синтетикалық каучук, спирт, полиэтилен,
полипропилен, пластмассаның көптеген түрлері мен одан жасалған бұйымдар,
жасанды ұлпалар үшін шикізат ретінде моторлы отындар (жанармай, керосин,
дизельді және реактивті отын), майлар, бу қазанды-пешті отындары (мазут),
құрылыс материалдары (битумдар, гудрондар, асфальт) үшін жасалу негізі
ақуыз препараттарын алу үшін пайдаланатын шикізат [2].
Мұнай әлемдік отынды-энергетикалық балансында елеулі орын алады: жалпы
энергетикалық ресурстар қорын пайдалану бойынша ол 48% үлесіне тиесілі.
Әлемде химиялық және мұнай химиясысының өнеркісібінің тез дамуына
байланысты, мұнайға деген қажеттілік жылдан-жылда өсуде.
Қазіргі таңда отын мәселесі ең өзекті мәселелердің біріне айналған
сияқты: ол адамның даму эволюциясында әр түрлі жаңа ресурстарды ойлап
табылуына қарамастан (атомды және геотермальді энергия, күн энергиясы, тасу
мен су қайту әрекеттерінің гидроэнергиясы, жел және басқа да дәстүрлі
энергияларға жатпайтын энергиялар түрлерінің негіздері) әлі қарастырылуда
және де экономиканың қай саласын алмасақ та, оның энергиясының көзі боп
отын ресурсы - мұнай болып саналады. Осыған байланысты қазіргі ғылыми –
техникалық революция шарттары бойынша өндіру күштерінің дамуы соншалық, ол
өндіру процесіне бүкіл биосфера компоненттерін қоса алады. Бірақ өндірудің
бұл қабілетін пайдалану арқылы индустриалды дамыған елдер тағы да басқа
кедергілерге тап болды – ол қоршаған орта күйінің нашарлауы, табиғи
ресурстардың таусылу жағдайы.
Ластанған экожүйелерді тазалаудағы барлық технологияларды механикалық,
физико-химиялық, агротехникалық, фитологиялық және биологиялық деп бірнеше
топқа бөлуге болады. Осылардың ішінде едәуір экологиялық қауіпсіз
әдістердің қатарына агротехникалық, фитологиялық және биологиялық әдістер
жатады. Бұл әдістер әртүрлі жолдарға: қопсыту арқылы жергілікті
микрофлораны белсендіру, биогенді және органикалық тыңайтқыштарды қосу,
әртүрлі өсімдіктердің түрлерін салу, препарат түрінде мұнайдың деструктор-
микроорганизмдерінің белсенді штамдарын интродукциялауға негізделген
[12;13;16-27]
2. Негізгі көмірсутегі тотықтырушы бактерияларға жалпы
сипаттама
Органикалық ластаушылардың ыдырап, қоршаған ортаға түсуі кезінде
микроорганизмдер маңызды рөл атқарады.
Біршама белсенді және кең тараған мұнай өнімдерін ыдыратушыларға
Pseudomonas, Rhodococcus, Arthrobacter, Candida, Actinomyces, Bacillus және
Acinetobacter туысының бактериялары жатады. Сұрыпталған бактериялар
табиғи оқшаулағыш, олардың токсикалық және патогенді әсері болмайды.
Микроб дақылдары мұнай және мұнай өнімдерін, соның ішінде ауыр ажырайтын,
мұнайдың ауыр фракцияларын утилиздейді. Бактериялардың төмен температурада
мұнай көмірсутектерін декструксиялау қабілеттілігі оларды ластанған
территорияларды суық климат жағдайындағы биоремедиациясын жүргізуге
мүмкіндік береді.
Жаңадан ластанған топырақта топырақ мироорганизмдері көп
кездеседі,оның ішінде Pseudomonas және Arthrobacter бактерия туысының
түссіз колониялары өте көп таралған. Жоғарғы ферментативті белсенділікке ие
Rhodococcus туысының пигментті колониясы бірен- саран ғана. Жаңа
ластанған топырақ мұнаймен ластанғаннан кейін топырақта олиготрофты топ
микрофлорасы, олиганитрофильді және целлюлозабұзушы микроорганизмдер
массасы ұлғаяды. Негізгі басымдық көрсететін бактерияларға Rhodococcus
және Pseudomonas түрінің өкілдері жатады, ал Arthrobacter, Flavobacterium,
Agrobacterium туысы біркелкі жоғары. Mucor, Penicillium және Trichoderma
түрінің саңырауқұлақтары да мұнаймен ластанған топырақта кездеседі [20].
Acinetobacter түріне жататын микроорганизмдерге қысқаша сипаттама
Acinetobacter Gammaproteobacteria- ға жататын Грам-теріс бактерия
Acinetobacter түріне жататын микроорганизмдер қатал түрде аэробты,
грам теріс бактериялар. Микроорганизмдер соңы домаланған созылыңқы
таяқшалар болып есептеледі.
Acinetobacter штаммдары жиі қозғалады, метаболитикалық әмбебаптық
қасиет көрсетеді, тұрақты болып келеді, ал кейбіреулері қазіргі заманғы
молекулалық – генетикалық әрекеттерге және өндіріске қолдануға ыңғайлы
жүйелерді пайдалануға мүмкіндік береді. Бұл сипаттамалар биодеградация,
биоремедиация және биополимерлер өндірісі мен жаңа технологиялық өндірісте
қолданылады [20].
Pseudomonas туысына жататын микроорганизмдерге қысқаша сипаттама
Хемоорганогетеротрофты , облигатты аэробтылар. Түзу немесе соңы
домаланған иілген таяқшалар, көлемі 1-5 немесе 0,5-1,0 мкм. Pseudomonas
түрінің өкілдері ет-пептонды агарда, ет –пептонды сорпада өседі. 42°С
температурада (оптимальды – 37°С), таңдамалы ортада – цетилперидиниум –
хлорлы агарда өседі. Қатты қоректік ортада үш формаға – R- , S- және M-
формаға ыдырайды. Ерекше пигмент пиоцианинді (феназинді пигмент, қоректік
ортаны көк – жасыл түске бояйды) , пиовердин (сары – жасыл түсті) және
пиорубинді (сұрғылт) өндіреді. Көмірсутектердің, оның ішінде
формальдегидтің биодеструкциясына қатысады [26].
Arthrobacter түріне жататын микроорганизмдерге қысқаша сипаттама
Грам оң, спора түзбейтін микроорганизмдер болып саналады. Жас дақылдар
бұрыс формалы, соңы біріккен V- бейнелі болып келеді. Жіпшесі болмайды.
Өсуіне қарай дақылдық таяқшалар диаметрі 0,6 – 1,0 мкм болатын майда
коккаларға ыдырайды, жеке – жеке орналасады, жұптасып және топтасып бұрыс
форма құрайды. Өсуі үшін оптимальды температура 25-30°С. Arthrobacter
колониялары құрғақшылық пен ашығуға шыдамды келеді [20].
Bacillus туысына жататын микроорганизмдерге қысқаша сипаттама
Bacillus – кең тараған грам- оң таяқша тәрізді
бактериялар,ішкжасушалық спора түзеді.
Көпшілік бациллалар – топырақ сапрофиттері. Аэробты немесе
факультативті анаэробты, көптеген өкілдері хемоорганогетеретрофты және
қарапайым қоректік ортада өседі. Ірі және орташа көлемділері түзу немесе
әлсіз иілген таяқшалар, жағымсыз әсерлерге, мысалы төтенше температураға,
құрғап кетуге, иондық сәулеленуге, химиялық агенттерге тұрақтылығын
қамтамасыз ететін қабілетке ие. Көпшілігі қозғалмалы және талшықтары бар.
Bacillus anthracis капсула түзеді. Грам оң бактериялар [29].
Rhodococcus туысыеың өкілдеріне қысқыша сипаттама
Бұл туыстың өкілдері аэробты, спора түзбейтін, қышқылға төзімді және
қозғалмайтын грам – оң бактериялар микобактериялар мен коринебактериялармен
тығыз байланысты. Топырақ пен суды қосқанда орта мен әр түрлі жағдайда
мекен етуге қабілетті. Rhodococcus лизоцимге сезімтал ьолып келеді.
Таяқшадан бастап еселенеген тармақталған мицелияға дейін әр түрлі формалар
түзуі мүмкін.
Rhodococcus – ты қолдану толуол, нафталин және гербициб сияқты зиянды
экологиялық ластаушылардың метоболизміне қабілетті болуына байланысты.
Тестостерон, андостерон және бензой қышқылының натрий тұзы мен көміртектің
жалғыз көзі ретінде қолдануға қабілетті. Аланин азоты, глюкозид, треонин,
ацетамид және аспаргиннің негізгі көзі болып саналады.
Қазіргі таңда мұнай өнімдерінің қалдықтарының биодеструкциясына
Rhodococcus туысының микроорганизмдері белсенді қолданады. Көптеген
зерттеушілер бұл бактериялар Bacillus және Fusarium туысының
микроорганизмдерімен байланысып бірлескенде жоғары көмірсутек тотықтырушы
белсенділікке ие болады деп жазады [39]. Органикалық қалдықтарды табиғи
залалсыздандыру мен ластаушыларды бейтараптау үшін топырақтың
микроскопиялық мекендеушілерін қолдану биоремедиация деген атқа ие болды
(bio – өмір, remedio - емдеу). Тазаланып жатқан қалдықтарға арнайы
топырақтан бөліп алып, селекциялап қолдануға дайын препарат формасында
көбейтілген таңдамалы микроорганизмдер енгізеді. Нәтижесінде қажетті жерде
және қажетті уақытта жасанды түрде микропты қауымдастық клеткаларының
жоғары концентрациясы құрылады, олар негізгі энергия көзі ретінде
органикалық ластаушы заттарды қолданып , метаболизм өніміне айналдырады:
CO2, H2O.
Осының нәтижесінде топырақтың биохимиялық өздігінен тазалануының
табиғи процессіне ластаушының басым әсері төмендеп, метаболизм қалпына
келіп топырақ түзілу процесстері қалпына келеді [30].
Ремедиация (латын сөзі remediu- дәрілік зат) - тазалаудың
биологиялық және химиялық технологиясының жиынтығы. Топырақты антропогенді
ластанудан емдеу. Соңғы кезде биологиялық құралдарды қолдана отырып
топырақты ремедиациялау әдістері кең таралуда. Топырақты биологиялық,
химиялық, физикалық әдістердің жиынтығын көбінесе рекультивация деп атайды.
Биоремедиация биотехнологиясының артықшылығы болып, қоршаған ортаға
қатысты, деструктивті емес сипаттың болуы, биотехнологияның қажетті жерде,
қажетті уақытта, қажетті мақсатқа байланысты өндірістің қолдану мүмкіндігі
органикалық заттардың биологиялық ыдырауының балансталған процестерінің
бактерияның зиянсыз өнімдеріне қатысты жоғары тиімділігі, топырақ
экожүйелерінің өздігінен тазалануының қайта қалпына келуінің жоғары
деңгейі. Тұрғындардың жоғары тығыздығы мен өндірістің көптігіне байланысты
экологиялық жағдайлардың ерекше терең резонанстары бар, дәл осыған
байланысты биоремедиация биотехнологиясы айрықша түрде экологиялық
жағдайдың және адамзаттың өмір сүруіне жақсы жағдайдың тууына әкеледі.
Мұнай экологиялық қауіпті зат болып табылады, ол қоршаған ортаға
(топыраққа, суға) түсе отырып, барлық тіршілік процестерін бұзады. Мұнаймен
ластану топырақтағы тыныс алу белсенділігі мен микроптың өздігінен
тазалануын бәсеңдетеді. Табиғаттағы микроорганизмдердің белгілі топтарының
арасындағы қатынасты өзгертеді. Целлюлозаның ыдырау процесіне кері әсерін
тигізеді, қиын тотығатын өнімдердің жинақталуына әкеледі, тамырдағы
сұйықтардың және өсімдіктердің органикалық қалдықтарының санын азайтады, ал
олар микроорганизмдердің қоректенуі үшін маңызды фактор болып табылады.
Мысалы, мұнай өнімдері топыраққа төгілген жерлерде (қоңыр дақтар) шөп
көптеген жылдар бойына өспейді. Мұнай мен мұнай өнімдері табиғи жағдайларда
көптеген жылдар бойы толығымен ыдырап осы уақыт бойына табиғатқа зиян
келтіреді. Мұнаймен ластанған топырақтың тіршілігін толығымен қалпына
келтіру үшін топырақты мұнайлы ластаушылардан толығымен тазалау қажет [31].
Мұнаймен ластанған ауданнан бөлініп алынған психротрофты штаммдар
көміртек көзі ретінде мұнай қосылған сұйық қоректік ортада
мұнайдекструктифті белсенділігі жоғары қабілетке ие болады [28].
Зертхана жағдайында ұзақ сақтау барысында мұнай – тотықтырушы
микроорганизмдердің мұнай тотықтыру активтілігі айтарлықтай өзгеретіні
анықталған. 8 жыл сақтаудан кейін активтіліктің төмендеуі 50 пайызға жетті.
Жалғыз көмірсутек көзі ретінде мұнай және мұнай өнімдерін пайдаланып,
ағымды культивирлеуді қолдану арқылы мұнай тотықтырушуы активтілігін 20 –
50 % қалпына келтіруге мүмкіндік берді. Бірақта, штаммдардың толығымен
реактивациясы болмады. Ұзақ ағымды культивирлеу нәтижесінде ұзақ сақтауға
төзімді мұнай тотықтырушы микроорганизмдердің ассоциациясы алынды. Олардың
ұтымдылығы мен тұрақтылығы моделді мұнаймен ластанған топырақ жүйесінде
тексерілді.
Ремедиация процесінде негізгі роль табиғатта кең таралған мұнай
тотықтырушы микроорганизмдерге тиесілі. Қоршаған ортаның мұнаймен
ластануларын ликвидациялау үшін микробты биопрепараттарды қолдану көптеген
зерттеушілермен сипатталған кеңтаралған тәсіл болып табылады.
Солтүстік аймақтарда кең таралған ауыр фракцияларды ыдыратуға
қабілетті потенциальды психрофильді микроорганизмдерді қолдану ерекше
актуальды. Бұл аймақтарда микробты бірлестіктердің қалыптасуы және дамуы
баяу жүреді. Бірақта зертхана жағдайларында ұзақ сақтауда және жиі қайта
егулерде культуралардың мұнай тотықтырушы белсенділігі төмендейді,
нәтижесінде биопрепараттар айтарлықтай ұтымды болмайды.
Микробты популяцияларды үздіксіз культиверлеу арқылы бағытталған
селективті фактор қысымымен автоселекция есебінен физиологиялық
активтілікті жоғарлату тәсілі белгілі. Сипатталған жағдайда селективті
фактор ретінде жалғыз көмірсутек көзі ретінде қолданатын мұнай
көмірсутектері болуы мүмкін.
1.3 Мұнай көмірсутектерінің микробиологиялық тотығуы.
Соңғы жылдары топырақтың табиғи микрофлорасының белсенділігін
арттыруға, соның ішінде, топырақты ауамен қамтамасыз ету, азотты қорек
көзіменн қамтамасыз ету, эмульгаторларды қосу жолдарына арналған мақалалар
көптеп жарық көруде [18; 20; 27; 28-38]. Микробиологиялық тазалаудың
эффективтілігі ластаушы заттың көлеміне, оның ерігіштігіне, аэробты
микроорганизмдердің аэрациялау жағдайына және минеральді элементтермен
қоректенуімен қамтамасыз етілуіне байланысты болады [16; 17].
Топырақтағы ксенобиотиктердің биоыдырауын жылдамдату үшін мынадай
экологиялық факторлардың: температура, ылғалдылық, топырақтың рН мәні және
т.б. сәйкес келуі маңызды орын алады. Сонымен, кейбір авторлар [17] мұнай
және мұнай өнімдерінің ыдырауының оптимальді температурасы деп 18о С айтса,
басқа авторлардың нәтижесі бойынша 20-37о С көрсетілген. Биоремедиация,
биологиялық тазарту, биоөңдеу және биомодификация тәсілдерінің мәні
қоршаған ортада түрлі биологиялық агенттерді, бірінші кезекте -
микроорганизмдерді қолдану болып табылады. Сонымен қатар, дәстүрлі селекция
әдіспен алынған микроорганизмдерді және де генді инженерия көмегімен
жасалған, трансгенді өсімдіктерді қолдануға болады, олар табиғи экожүйедегі
биологиялық тепе-теңдікке әсер ете алады. Қазіргі уақытта
микроорганизмдерді табиғи ортаға интродукциялау (енгізу) қолданыс табуда.
Микроорганизмдерді металдарды үйінділерден биосілтілеуде енгізеді;
ауылшаруашылығында Bacillus thuringiensis, бакуловирустар, энтомо патогенді
саңырауқұлақтар, сонымен қатар азотфиксирлеуші микроорганизмдер негізіндегі
тыңайтқыштар негізінде жасалған биологиялық инсектоцидтерді қолданады;
бактерия және ашытқылар негізінде мұнай және басқа да ластанулардан табиғи
ортаны тазарту үшін биопрепараттарды қолданады. Қоршаған ортада әр түрлі
микроорганизмдердің өндірістік штамдары – қандай да болмасын заттардың
биосинтез продуценттері, сонымен қатар олардың метаболизм өнімдері болуы
мүмкін, олар биологиялық ластаушы фактор ретінде қабылданады. Олардың
әсерінің қорытындысы биоценоздар құрылымының өзгеруі болып табылады.
Биологиялық ластанудың жанама әсерлері байқалады, мысалы медицинада
антибиотик және басқа да дәрілік заттарды қолданғанда (олардың әсеріне
тұрақты және де адамның ішкі ортасына қауіпті микроорганизм штамдары пайда
болғанда); биологиялық шығу тегі бар заттар қоспасы негізінде жасалған
вакцина және сары суларды қолданғанда туындайтын қиыншылықтар олардың
метаболизм өнімдеріне мироорганизмдердің генетикалық әсері және аллергия.
Ауылшаруашылығнда биологиялық ластану факторлары химиялық
пестицидтерді жаппай қолданудан кейін қауіпті болуы мүмкін және
фитопатогенді – микроорганизмдердің оларға резистенттілігі пайда болады,
сонымен қатар, дәндерді микотоксиндармен ластайды.
Микробты препараттарды табиғи экожүйеге мақсатты түрде ендіргенде,
дәлірек айтқанда, ластануларды жою үшін биологиялық агент ортаны тазартуға
әсер ететін фактор ретінде болады, бірақ-та табиғи ортаға енгізілген
микроорганизмдер күрделі экожүйелер арасындағы микро және макро
бірлестіктер арасындағы балансты бұзуға қабілетті потенциалды ластаушы
фактор ретінде болуы мүмкін. Биопрепараттарды (бактериалды тыңайтқыштар,
өсімдіктерді қорғау заттары, рекультвация үшін препараттар, тпырақ
биоремедиациясы, су объектілерін тазарту, техногенді жүйелер және ағымдар,
пласттардан мұнайды алуды жоғарылату) үшін қолдану тиімділігі мынаған
тәуелді: мұндай жағдайда табиғи жүйеде микробты популяцияның интродукция
заңдылығы қаншалықты ескерілетіндігі.
ХХ-шы ғасырдың 80-90 жылдарында адам денсаулығының және қоршаған
ораның қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін әлемдік қауымдастықпен әр түрлі
микроорганизмдерді және биотехнология өнімдерін қолдануды регуляциялайтын
нормативті негіз және заңнамалық база жасалды. Қоршаған ортаға ген-
инженерлі штаммдардың түсу тәуекелдік деңгейін бағалайтын бірқатар тәсілдер
жасалды.
Мұнаймен ластанған топырақты қопсыту, жырту, айдау сияқты
агротехникалық әдістер топырақтағы мұнайдың биодеградирлену процесін
арттыратын қолайлы факторларға жатады. Осыдан келіп, көмірсутегін
тотықтырушы микроорганизмдердің тіршілік етуінің қарқыны артып, мұнайдың
ұшқыш фракциялары буланып ұшады, топырақтың кесек болып қатқан бөлігі
азайып, су-ауа режимі, топырақтың қуыстылығы және биохимиялық белсенділігі
жақсарады [15; 16; 18; 22].
Мұнаймен ластанған топырақты қалпына келтірудегі агротехникалық
әдістерінің бірі - ластанған топырақты таза топырақпен араластыру. Кейбір
зерттеулер, ластанған топырақты таза топырақпен аралыстырғаннан кейін
топырақтың биологиялық және физикалық қасиеті жақсартып, ары қарай
ауылшаруашылығына қажетті өсімдіктерді өсіруге жарамды жерлерге
айналдыратын, шөптесін өсімдіктердің (қонақ жүгері, жемдік бұрщақ, жоңышқа)
қалыпты өсіп дамуына толығымен жарамды болатындығын көрсетті [16; 18; 24].
Кейбір авторлар мұнайдың биологиялық ыдырауын жылдамдату үшін
құрамында целлюлозасы бар – сабан, ағаш үгіндісін және т.б. сияқты
қалдықтарды пайдалануды ұсынады [26; 28]. Ақ қайың үгіндісі жоғары жылы
сақтағыш қасиеті болғандықтан, ластанған топырақтың жылу сақтағыштығын
арттырады және физикалық қасиеттерін жақсартады [18-27].
Мұнаймен ластанған топыраққа азотты қорек көзі және қопсытқыш
ретінде бұршақ сабанын салу, мұнайдың уыттылығын төмендетіп, топырақ
микрофлорасының дамуын арттырады және топырақтағы сукцессиялық процестерді
жақсартты [17; 18; 20; 29].
Топырақтың мұнаймен ластанудан кейінгі бұзылған биологиялық
белсенділігін қалпына келтіру үшін биогумусты пайдаланудың да жетістігі
көрсетілді. Ластанған топыраққа биогумусты салу оның биологиялық және
микробиологиялық белсенділігіне қолайлы әсер жасайды [17; 19].
Топырақты мұнай өнімдерінен тазалау мақсатында ластанған аймақты
қопсытумен қатар, минеральді тыңайтқыштарды және мұнаймен ластанған
топырақтан бөлініп алынған мұнай тотықтырушы микроорганизмдердің
жинақталған культураларын бірге салу ұсынылды. Бұнда жинақталған культурада
әртүрлі түрлердің қатынасы мен түрлік құрамы сондай маңызды емес. Мұнаймен
ластануды тоқтату үшін топырақтың суөткізетін қабатын мұнайдың таралған
перпендикуляр бағыттында арық қазу, сосын әр қабатты минеральді
тыңайтқыштар мен мұнай тотықтырушы микроорганизмдерді араластырып, қазылған
топыраққа қайтадан салу ұсынылды [15;17;19-21].
Судағы мұнай көмірсутектерінің ыдырау жылдамдығына кейбір қоспалардың
әсері зертелінді. Азот пен фосфор тұздарының біраз мөлшерін (күніне 20о С
температурада 4,2 ден 50 %) қосқан кезде, мұнайдың ыдырау жылдамдығы едәуір
жоғарылайды. Сонымен қатар, бактерияларды азот пен фосфор көздерімен
қамтамасыз ететін, мұнайда сорбцияланған, құрамында азот және фосфор
липофильді органикалық қосылыстардың әсері тексерілді. Алынған нәтижелер
мұнаймен ластанған теңіздегі және теңіз жағалауындағы микробтық процестерді
белсендіру үшін қолдануға болатындығын көрсетеді [19]. Алифат
көміртсутегілер мен мұнай өнімдерін тотықтыру қабілетіне негізінен
Mycobacterium және Arthrobacter туысының түрлері ие .
Барлық микробактериялар үшін гидрофобты клеткалық қабыршақ тән, оның
құрамында жоғары молекулалы микол қышқылдары бар, осы қышқылдар ортадан н-
алкандарды пассивті диффузия жолымен жұту мүмкіндігі арқылы клеткаларға
беріледі [7].
Микробактериялар мен псевдомонадалар табиғатта және мұнаймен
ластанған аймақтарда кең таралған, осы аймақтарда олар көмірсутегілердің
активті ыдыратушылары болып табылады [13].
Mycobacterium mucosum және Pseudomonas aeruginosa микроорганизмдері
үшін ең қолайлы болып тізбегінің ұзындығы 14-18 көміртегі атомдарынан
тұратын н-алкандар жатады. Осы бактериялардың саны таза дақылда 1,5 есе
артық болады. Н-алкандардың P.aеruginosa клеткаларымен тотықтырған кезде
хемотаксис үлкен маңызға ие болады, яғни көмірсутегінің молекулаларына
бағытталған қозғалысы, ол микобактериялардың клеткалық қабырғасындағы
мамандандырылған липидтердің ассоциациясымен байланысты.
P. aeruginosa микобактериялардың аралас дақылында жақсы өседі. Ол
микобактериялар беті липофильді болғандықтан, дамыған кезде ортада
көмірсутегілердің эмульгациясы жүретінін көрсетеді. Ал липолфильді
қабырғасы жоқ псевдомонадалар үшін бұл жағдай өте маңызды себебі, ол
гидрофильді субстратпен әрекеттесу бетін жеңілдетеді [14, 15].
Мұнай өнімдерін активті ыдырататын микобактериялар мен оларға туыс
формалар климат жағдайлары әр түрлі топырақтарда табылған. Осылайша,
активті көмірсутегін тотықтыратын микрофлора мамандандырылған болып
табылмайды. Бактериялар мен нокардиялар арасында атмосфера азотын өзіне
көміртектік қоректің жалғыз көзі ретінде көмірсутегілерді пайдаланып сіңіре
алатын қабілеті бар түрлер табылған. Барлық көмірсутегілер қолайлы жағдай
кезінде микробты әсер етуге бейім келетіні дәлелденді. Бөлек түрлердің
түрлі көмірсутегілерге ара қатынасы арнайы болады: бөлек жеке
көмірсутегілерге бейімделген микроорганизмдер кейде басқаларын да тотықтыра
алады. Микроорганизмдердің мұнайды тотықтыратын топтары жұмысын ластанудан
соң бірден бастайды, олар топырақтағы мұнайдың жоғары концетрациясына
қарамайды. Мұнайды тотықтыратын микроорганизмдердің микробиологиялық іс-
әрекеті мұнай затының бөлшектік минерализациясына әкеп соқтырады да,
сонымен қатар органикалық ерітінділерде ерімейтін мұнай метаболизм
өнімдерінің пайда болуын болдырады .
Топырақтың мұнаймен ластанғаннан кейінгі тазалаудағы кейбір
әдістерінің эффективтілігін зерттеу, мұнай тотықтырушы микроорганизмдер мен
азотты-фосфор көздерін жиі салу топырақтың ферментативті белсенділігін
жоғарылататындығын көрсетті. Мұнаймен ластанған топырақтан экстрагирлеп
алынған қалдық мұнай өнімдерін талдағанда, н-алкандар С14-С33 және
изопреноидтардың С16-С21 мөлшері азайғанын көрсеткен. Эстракция
өнімдерінің тотығуы бақылау үлгісіне қарағанда 27 % жоғары болды [19-25].
Топырақтың өнімділігін қалпына ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz