Мұнаймен ластанған топырақтан
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
1 ӘДЕБИЕТКЕ
ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ..5
1.1 Көмірсутек тотықтыратын
микроорганизмдер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .5
1.2 Мұнай және мұнай өнімдері көмірсутектерінің
биодеструкциясы ... ...12
2. МАТЕРИАЛДАР ЖӘНЕ ЗЕРТТЕУ
ӘДІСТЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .19
2.1 Зерттеу материалдар
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... .19
2.2 Қоректік
орталар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ...19
2.3 Зерттеу
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ..21
3 НӘТИЖЕЛЕР МЕН
ТАЛДАУЛАР ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..24
ҚОРЫТЫНДЫ
РЕФЕРАТ
Бітіру жұмысы 29 беттен, 4 кестеден және 34 аталған әдебиеттер тізімін
қосқанда тұрады.
Кілт сөздер: топырақ, микрофлора, мұнай, мұнай өнімдері, бактериялар,
көмірсутек тотықтыратын микроорганиздер, морфология, идентификациялау,
псевдомонадалар.
Бұл жұмыста мұнай өнімдері қалдықтарымен ластанған топырақтан
көмірсутегін тотықтырушы белсенді бес штамм бөлініп алынды. Бұл штамдардың
морфолого-дақылдық, физиолого-биохимиялық қасиеттерін зерттей келе,
олардың мұнай жəне мұнай өнімдерін ыдырататын бірден бір микроорганизмдер
екені қарастырылған.
Жұмыстың зерттеу мақсаты. Техногенді ластанған әртүрлі субстраттардан
бөлініп алынған активті микроорганизмдерді іріктеу, зерттеу және
идентификациялау болып табылады.
Жұмыста Алматы қаласының Төле би көшесінің автокөліктердің май ауыстыру
бекеттеріндегі ластанған топырақтан бөлініп алынған микроорганизмдердің
морфологиялық-дақылдық, физиология-биохимиялық қасиеттері зерттелді.
Алынған нәтижелерге байланысты бөлініп алынған микроорганизмдердің
индентификациясы жүргізілді.
Осылайша морфологиялық культуралдық және физиологиялық-биохимиялық
белгілерді зерттеуде алынған мұнай деструкторлар бактериялары Pseudomonas
sp. туысына жатқызылды.
КІРІСПЕ
Қазақстан дүние жүзі бойынша мұнай державасы болып саналатын елдердің
қатарында. 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].Қазіргі
таңда мұнай жəне мұнай өнімдерін кең көлемде өндіру, тасымалдау, өңдеу
барысы қоршаған ортаның ластануына əкеліп соғуда [1]. Мұнай мен газ
өндірудегі жұмыстардың дамуы экономикалық пайдалылығымен қатар, қоректік
ортаға жағымсыз әсер ететін бірқатар зардаптарға әкеледі. Апаттық
төгінділер кезінде топырақ пен судың жалпы массалық ластануы жүреді де,
мұнай тірі организмдерге улы әсер етеді. Сондықтан табиғаттың мұнай және
мұнай өңдеу өнімдерімен ластануы қоректік ортаның қиын және көп жоспарлы
мәселелерінің бірі болып табылады.
Жылына мұнай және мұнай өнімдерін қолдану және тасымалдау кезінде
шамамен 50 млн. т. жоғалады [1]. Ластану себептері бұрғылау, шығару,
тасымалдау және өңдеу кездеріндегі технологиялық процесстердің бұзылуы
болуы мүмкін. Қазақстан үшін мұнай және мұнай өнімдері табиғи ортаның кең
тараған ластаушылары болып табылады, сонымен бірге мұнай шығаруға,
тасымалдауға және өңдеуге байланысты қоршаған ортаға экологиялық зардабы
өсе түседі. Қоршаған ортаға түскен мұнай көмірсутектері табиғи
ландшафтардың биологиялық түрлілігін өзгертеді. 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. Сонымен қатар, техногенді аумақтардың ұлғаюына, өсімді
қабаттың тежелуіне, топырақтың беткі қабатының микрорельефін, гидрологиялық
режимін жəне аэрацияның бұзылуына душар етеді. Мұнаймен ластанған
топырақтарды тазалау процесі экологиялық таза, əрі экономикалық жағынан
тиімді, ауыл шарушылық жерлердің құнарлығын арттыру үшін, қалпына
келтіретін жəне көмірсутектердің интенсификациясына бағытталған əдістерді
талап етеді. Қазіргі таңда ең тиімді əдіс болып биоремедиация саналады.
Биоремедиация – минералды тұздардан, қант, ферменттерден тұратын
биогенді қоспасымен қатар, көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдерден
құралған препараттарды қолдану арқылы мұнаймен ластанған топырақ жəне
суларды тазалау болып табылады. Сондықтан осындай мəселелерді шешу
барысында, мұнай тотықтырушы микроорганизмдерді таза күйінде бөліп, олардың
көмірсутек көздерін ыдырату қасиеттерін зерттеудің маңызы өте зор, əрі
қазіргі таңдағы ғаламдық мəселелердің бірі болып отыр [3-5].Сол себепті,
мұнайы бар ластанған топырақтарды, суды және басқа да объектілерді тазалау
үшін биоремедиация жұмыстары жүргізіледі. Бұл өз кезегінде мұнаймен
ластанған топырақтардан белсенді микроорганизмдер штамдарын бөліп алу үшін
әртүрлі микробиологиялық, биотехнологиялық және физика-химиялық зерттеу
процестері жүргізілуі керек. Микроорганизмдердің өзіндік ерекшелігі –
клетканы түзу үшін энергия көзі ретінде мұнай көмірсутектерін пайдаланады.
Сонымен қатар микробты ферменттердің қатысында мұнайдың биохимиялық ыдырау
заңдылықтарын зерттеу де өте маңызды.
Мұнаймен ластанған экожүйенің қайта қалпына келу процесі ұзақ уақыт
жүреді және бұзылған территорияның рекультивациясының жаңа технологияларын
құру мен енгізу мәселелерін тудырады. Осындай жұмыстардың тиімділігінің
негізгі белгісі аз экономикалық шығынмен ластаудың компоненттерінің ыдырау
жылдамдығы. Негізгі өңдеулер мұнайлы ластануды жоюдың физикалық,
механикалық және биохимиялық әдістерін қолдануға негізделеді.
Топырақты әртүрлі күйдегі, құрамдағы мұнай өнімдерінен тазалаудың
перспективті әдісі жердің рекультивациясы болып табылады, оның негізінде
жерлердің өзін-өзі тазалау қабілеттілігі жатады.
Мұнай көмірсутектерінің биодеградация процесін тездету ауаны көбейту
арқылы, минералды және органикалық тыңайтқыштарды енгізу, арнайы іріктелген
астық және бұршақ дақылдар қоспасын топырақты өңдеудің қажетті
агротехникалық тәсілдерімен егу арқылы жүзеге асады. Мұнай өнімдерімен
ластанған топырақтың рекультивациясы үшін ұсынылатын және қолданылатын
бактериялық препараттардың құрамына монокультуралар немесе
микроорганизмдердің арнайы қосылыстары кіруі мүмкін.
Осыған байланысты қазіргі зерттеулердің мақсаты мұнай өнімдерімен
ластанған әртүрлі субстраттардан бөлініп алынған активті микроорганизмдерді
іріктеу, зерттеу және идентификациялау болып табылады.
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.1 Көмірсутек тотықтыратын микроорганизмдер
Қазақстан Республикасының энергетикалық жоспары алдағы 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. Топырақ қабаты болып жатқан
процестер мен өзгерістер туралы ақпаратты жинап, қоршаған ортаның өзіндік
индикаторы болып табылады. Топырақтың антропогендік деградациялануы
негізінен мұнай өндіретін, тасымалдайтын және өңдейтін аймақтардың мұнай
және мұнай өнімдерімен ластануымен байланысты. Мұнай және мұнай өнімдері
биосфераны ластайтын заттар ішіндегі негізгілерінің бірі болып табылады.
Осындай мұнай өнімдерімен ластану жаңа экологиялық жағдай тудырады, табиғи
биоценоздың терең өзгерісіне және толық трансформациясына әкеледі.
Ластанған топырақ жалпы ерекшелігі: топырақ мезо және микрофаунасының
түрлік және сандық шектелуі. Топырақтық мезофаунаның жаппай жойылуы:
апаттан соң үш күн аралығында топырақ жануарларының көп түрлері өліп,
немесе ластанбаған топырақпен салыстырғанда 1% ғана құрайды. Оларға ең улы
әсерді мұнайдың жеңіл фракциясы тигізеді [1, 2]. Аз уақыт ингибирленгеннен
соң ластану әсеріне жауап ретінде топырақтың микроорганизмдер кешенінің
тез көбеюі мен белсенділігінің артуы байқалады. Ең алғаш көмірсутекті
тотықтырғыш бактериялар саны ластанбаған топыраққа қарағанда тез көбейеді.
Көмірсутектерді залалсыздандыру процесіне қатысатын арнайы топтар
пайда болады. Микроорганизмдердің максимум мәні ферменттер санымен
байланысты. Микроорганизмдердің ең көп мәнге жетуі негізінен мұнайдың
табиғи деградациялануының екінші сатысында байқалады. 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 топырақты биотехнологиялық
әдіспен тазалау микроорганизмдердің мұнай және мұнай өнімдерін қарапайым
қосылыстарға айналдыру, органикалық заттарды жинау және оларды көміртек
айналымына қосу қабілетіне негізделген. Экологиялық қауіпсіздік, топырақтың
құрылымын толық сақтай отырып, ластайтын заттарды зиянсыз аралық өнімге
дейін деградациялау мүмкіндігі биотазалаудың ерекшеліктері болып табылады.
Биоыдырау мұнай және мұнай өнімдерінің құрамды компоненттерінің тотығу
энергиясын өзінің дамуы үшін қолданатын аэробты микрофлорамен жүзеге
асырады. Мұнайгаз алатын және мұнай өңдейтін өнеркәсіптердің негізгі
проблемаларының бірі – қамба мұнайларын және шлам жинағыштардағы жиналған
сұйық және қатты мұнай қалдықтарын пайдалану болып табылады. Оларды сақтау
үлкен төлемдермен, сондай-ақ олардың топыраққа және жерасты суларына түсіп
кету қаупімен байланысты. Сонымен қатар, жинағыш-тоғандардың ашық
беттерінен булану процестері ауаны көмірсутектермен және күкіртсутектермен
ластайды, ол табиғаттағы экологиялық тепе-теңдікті бұзады. Қазіргі таңда
жаңа экологиялық таза технология ретінде топыраққа биопрепарат түрінде
активті микроорганизмдер штаммдары – мұнай деструкторларын интродукциялау
ұсынылады. Мұндай микроорганизмдерді тұщы және теңіз суларынан, ластанған
қойма суларынан, мұнай кен орындарының қатпарлы суларынан, мұнаймен
ластанған топырақтардан бөліп алады. Ортаның оңтайлы жағдайларына
байланысты таңдап алынған дақыл немесе микробты консорциум мұнай
көмірсутектерін пайдалануға қабілетті және оларды көмірқышқыл газы мен
қоршаған ортаға зиянсыз өнімдерге ыдыратады. Биологиялық тотықтырудың
негізінде табиғатта кең таралған мұнай тотықтырғыш микроорганизмдердің
биохимиялық қызметі жатыр. Тазарту процесі нәтижелі болу үшін мұнай
тотықтырғыш микроорганизмдердің жылдам көбейетін штамдарын пайдаланады.
Топырақтың ластанудан өздігінен тазарудың табиғи механизмдерінің ішінде
микроорганиздердің орасан зор маңызы бар, олар үшін көмірсутектері жалғыз
ғана энергия көзі болып табылады. Қазіргі уақытта мұнайды тотықтырғыш
микроорганизмдердің 67 штамдары айқындалған. Талдау қорытындысында бір ғана
көміртегіне ассимиляцияланған топырақ үлгілерінен алынған бактериялардың
қасиеті анықталған: октан-16%, нафтендер-75,1%, парафиндер-64,2%, толуол-
58,3%, гексан-50,8%, бензол-41,2%, асфальтен-67,7%. Көмірсутекті қайта
қалпына келтіретін бактериялар әсерінен топырақтағы мұнайдың бұзылу шамасы
31,3-73,9% болды. Қазіргі кезде мұнаймен ластануға қарсы күресте
микробиологиялық әдістерді ойлап табу барысында биоценатты кешендер шығару
үшін мұнай тотықтырушы микроорганизмдердің аборигенді штамдарын сұрыптап
алу мүмкіндігі бар. Қазақстанның микробиологтары бүгінгі күнде қолданысқа
енгізуге бірнеше мұнай тотықтырғыш микроағзалар штамдарын бөліп алып,
олардан биопрепараттар жасауда. Аталған микроағзалар шикі мұнайды 84-98%
тазалау қарқындылығын көрсеткен. Жаңа препараттар Мунайбак, Бакойл,
Экобак, Перойл, Микотрих т.б. бөлініп алып, мұнай өнімдерін тазалап
қана қоймай, табиғи қалпына келтіруге септігін тигізеді. Көмірсутегі
тотықтырғыш микроорганизмдер экологиялы-трофикалық микроорганизмдер
топтарының ішіндегі ең маңыздыларының бірі, себебі әртүрлі биотоптарда
толық тотықсызданған көмірсутегі молекулаларын зат алмасу процесіне
қатыстырады. Дәлірек, олардың мұнай және мұнай өнімдерін ыдыратуда маңызды
рөл атқарады. Сондықтан, көмірсутектерді тотықтырғыш микроағзалар
функционалды белсенділігінің интенсивтілігі биотоптарда маңызды практикалық
мәнге ие және мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған топырақтың қайта
қалпына келуіне тікелей байланысты. Кейбір микробиологиялық зерттеулердегі
мәліметтер бойынша, көмірсутектерді тотықтырғыш бактериялар ластанған
топырақта бірінші жарты жылдық ішінде максималды мәнге дейін жетеді. Соған
байланысты топырақты тазарту шараларында метаболиттік белсенділігі жоғары,
мұнай және мұнай өнімдерін жақсы ыдырата алатын сол топырақтың құрамындағы
микроорганизмдер штамын бөліп алу шараларының тәжірибелік маңызы зор.
Қазіргі заман өндірісінің ең басты мәселесінің бірі-қоршаған ортаны қорғау,
жер асты кен байлықтарын рационал тәсілдерімен пайдалану. Сол себепті мұнай-
газ өндірісінің іздеу, барлау жұмысының негізгі бір мақсаты қазіргі заман
табиғатын қорғау, қоршаған ортаны ластамай, адамзат денсаулығына зиянсыз
өндіріс өнімдерін өндіру, әрбір өндірістің келешек экологиялық
проблемаларын зерттеу және перспективалық жоспарлар дайындау. Мұнай мен
газды өндіру және өңдеу кезінде табиғатты қорғау бойынша маңызды бағыттар
экологиялық таза процестерді игеру және қалдықтарды азайту, мұнай химиялық
өндірістердің газды қалдықтарын тазарту, лас суларды тазарту, қоршаған
ортаның мұнаймен және мұнай өнімдерімен ластанбауын қадағалау және т.б.
болып табылады. Мұнай және газ құбырларын салу кезіндегі қоршаған ортаның
ластану мәселесінің жағдайын зерттеу барысында, өнім өндіру кезінде
мұнаймен мұнай өнімдерінен және мұнай газдарымен олардың жанғаннан кейінгі
өнімдерімен, күкіртсутегі, күкірттотығы, ағынды судың минералдануы
салдарынан ластанудың жиі-жиі болып тұратыны анықталды. Ластануда бұрғылау
ерітінділері және бұрғылау кезінде түзілген қалдықтар, түрлі беттік
әрекетті заттар (БӘЗ), фенолдар, альдегидтер және бұрғылауды
интенсификациялау үшін қолданылатын басқа реагенттер. Сол себепті қоршаған
ортаны ластанудан қорғауға бағытталған іс-шараларды одан әрі жетілдіру
керек. Аймақтық-өндірістік мұнайгаз кешендері мен магистралды мұнай-газ
тасымалдаушы құбырларын қоршаған ортаны ластайтын ірі орындарға жатқызамыз.
Топырақ қабатының мұнай және олардың қоспаларымен ластануы және ағын сулары
мен жер асты суларының жоғары минералдануы мұнай-газ шикізатын қайта
өңдеуге дайындау кезінде түзіледі. Осыған байланысты мұнай қоспалары,
ілеспе мұнай газы және оның жанғаннан кейінгі өнімдері атмосфераға кең
көлемде тарайды. Жан-жаққа жұқа қабықша қалыптастырып тарайтын қабілеті
болғандықтан мұнай су бетіне түскенде ерекше күшті әсер етеді. Мұнаймен
ластану концентрациясы 800 мгм3 болғанда фитопланктонның тіршілік қабілеті
жойылады, су өсімдіктерінің өттегін бөлуі азаяды. Тіпті аз мөлшердің өзінде
мұнай тірі организмдердің нерв жүйесінің ферментативтік аппаратының жұмысын
бұзады, жануарлардың әртүрлі ткандерінде патологиялық өзгерістер туғызады,
су өсімдіктерінің өсуі мен қалыпты дамуын төмендетеді, оларды жояды.
Қазіргі кезеңде мұнай өндіруші объектілері тазалау қондырғыларымен, алдын-
ала жабдықталып барын іске қосылғанымен жаңа техника, жетілген технология
да құбырларды бұрғылау, мұнайды өндіру және тасымалдау кезінде орын алатын
қоршаған ортаға кері әсерін тигізетін заттардан, іс-әрекеттерден толық
арыла алмай отыр. Сондықтан, табиғи жағдай үшін шығыны аз, тиімді технико-
технологиялық шешімдерді іздестіру қажет. Скважинадан алынған мұнайды және
газды өндіріп, тасымалдау, сұйық көмірсутегі қалдықтарының апат салдарынан
төгілуінің алдын-алу және қоршаған ортаға тараған мұнай-газ қалдықтарын тез
арада жинап, тазарту қажет. Топырақтың тірі организмдеріне мұнай
өнімдерінің әсері оның концентрациясына байланысты. Төмен концентрацияда
мұнай өнімдері топырақ биотасына стимулдеуші әсер етеді, себебі ол көптеген
микроорганизмдер тобына энергетикалық субстрет болып табылады және
құрамында өсімдіктің өсуі мен дамуын стимулдеуші заттар болады [2]. Бірақ
мұнайдың апаты төгінділері кезінде топырақтың ластануы, әсіресе ластанудың
алғашқы кезінде тірі органимдерге құртушы әсер етеді. Көмірсутектерді
асимиляциялау қабілеттілігі тек микроорганизмдермен ғана шектелмейтін
табиғи құбылыс. Бірақ көмірсутектердің микробтық колданылуы көбірек
қызығушылық тудырады, себебі микроорганизмдерде зат алмасу процесі белсенді
жүреді, соған сәйкес уақыт бірлігінде қолданған көмірсутектердің саны көп
болады.Көптеген микроорганизмдерге көміртектік қоректенудің жалғыз көзі
ретінде көмірсутектерді қолдану қабілеттілігі тән. Табиғатта мұнай
көмірсутектерін сіңіретін микроорганизмдер кең тараған. Олар көптеген
таксономиялық топтарға жатады да қалыпты микробтың қауымдастықтың мүшесі
болып табылады[3]. Топырақтың тоқтаусыз мұнаймен ластанатын жерлерінде
көмірсутек тотықтыратын микроорганизмдер дамуына қолайлы жағдай туады да,
микробтың жалпы санының көп пайызы белсенді болып табылады [4]. Бірақ,
көмірсутек тотықтыратын микроорганизмдердің көп болуы көмірсутекпен ластану
дәрежесінің көрсеткіші емес, табиғи экожүйенің өзін өзі тазалау процесінің
қарқындылығын көрсетеді. Мысалы, мұнай өнімдерімен көп ластанатын
аудандарда көмірсутек тотықтыратын микроорганизмдердің саны таза аудандарға
қарағанда төмен болуы мүмкін [5]. Мұнайдың барлық көмірсутектері топырақ
микроорганизмдерімен сіңіріле алады: тік және тармақты тізбекті алкандар,
нафтенді және полициклді ароматикалық көмірсутектер [6]. Көмірсутектер
микроорганизмдермен әртүрлі деңгейде ыдыратылады. Бактериялар к-
парафиндерді жақсы, ал циклдік көмірсутектерді әлсіз ыдырататыны
анықталған, ең нашар сіңірілетіндер полициклді ароматикалық көмірсутектер
болып саналады.Топырақта сұйық парафиндерді тотықтыруға қабілетті
микроорганизмдер кездеседі. Микроорганизмдердің сұйық көмірсутектерде
өсуінің кинетикалық моделі ұсынылған. Бұл модель мынадай болжауға
негізделеген: көміртек көзі ретінде н-алкандарды қолданатын клеткалар өсу
процесінде көмірсутектің ортада ерігіштігін жоғарылататын метаболиттерді
синтездейді. Ұшқыш көмірсутектерді қолданатын микроорганизмдер сирек
кездеседі. Метанды тотықтыратын бактериялар пропанды қолдануға қабілетсіз
және керісінше пропанды тотықтыратындар метанды ыдырата алмауы мүмкін.
Кейбір көмірсутектер арнайы емес бактериялармен де ыдыратылады. Мысалы,
Bact.fluorescens пентанды, гександы және бірқатар жағарғы парафиндерді
тотықтырады. Жеңіл парафиндердің биологиялық тотығуы аз зерттелген. Оларды
сіңіретін бактерияларға Pseudomonas және Nocardіa туысының өкілдері жатады.
Кейбір авторлар төмен қайнатылатын н-алкандар цитоплазмалық мембраналардың
қабыршақтануын тудыратындығын көрсеткен. Бұл құбылысты егер сұйық жеңіл
қайнатылатын көмірсутектер бактериялық клеткалардың липидтерін
ерітетіндігімен байланыстырады [7]. Көміртек көзі ретінде ароматтық
көмірсутектерді қолданатын микроорганизмдердің таралуын көптеген
зерттеушілер зерттеген [8, 9, 10, 11]. Топырақтан бензолды, толуолды және
ксилолды активті тотықтыратын Bacterіum benzolіcum штамы бөлініп алған.
Нафталин тотықтырушы бактерияларды зерттеу бойынша жұмыстарды Таусон
жүргізген. Ол нафталин кристалын ыдыратып, оны қолданатын бактериялардың 3
түрін (Bac.naphtalіnіcus lіguefacіens, Bac.naphtalіnіcus nonlіguefacіens,
Bac.Naphtalіnіcus)бөліп алған. Фенантрен және көптеген басқа циклді
қосылыстарды тотықтыратын бактериялар сипатталған [8, 10]. Қазіргі кезде,
көптеген зерттеушілер осы бағытта жұмыстарын жалғастыруда. В.М. Саксон
мазуттың құрамына кіретін бициклді ароматикалық қосылыстарды 84,9 - 93,6%,
полициклді ароматикалық қосылыстарды 90,1 - 93,2% ыдырататын Trіcoderma
lіgnorum штамын бөліп алған [11]. Полициклді ароматикалық көмірсутектер
тірі организмге улы болып табылады. Бірқатар микрорганизмдер сондай
қосылыстарды көміртек және энергияның жалғыз көзі ретінде қолдануға немесе
оларды трансформациялауға қабілетті. Ең кең тараған биодеструкторлардың
бірі – полициклді ароматикалық қосылыстардың биодеградациясына қабілетті.
Pseudomonas putіda штамы болып табылады [8, 12]. Циклоалкандардың есебінен
микроорганизмдердің өсуін тек кейбір авторлар ғана байқаған. Pseudomonas
және Mycobacterіum туыстарына жататын бактериялар дақылдарының декалинды
тотықтыруы сипатталған. Циклді көмірсутектерде тек қана аралас дақылдар
дамиды. Көміртек пен энергияның жалғыз көзі ретінде циклді көмірсутектерде
дамитын микроорганизмдерді бөліп алу жөніндегі авторлардың әрекеттері
сәтсіз аяқталды [13]. Сонда да, циклді көмірсутектер микробтық метаболизм
мен кометаболизм процесінде активті ыдырайды. Экологиялық жағдайдың
өзгерісі өсімдік организмдерінің фотосинтездеу белсенділігін тежейді. Ең
бірінші топырақ балдырларының өсуіне әсерін тигізеді. Сондай тежегіштердің
бірі болып шикі мұнай және минералды сулар болып табылады. Жоғары
өсімдіктердің фотосинтездеу функциясының өзгерісі, соның ішінде дәнді-
дақылдар. Кейбір жұмыстар ластанған топырақта көп ферменттер
белсенділігінің төмендегенін көрсетті. Ластану нәтижесінде каталаза,
уреаза, гидролаза, протеаза, нитратредуктаза, ферменттерінің белсенділігі
төмендейді. Дегидрогеназа белсенділігі артады. Топырақ қабатының ластануы
оның тұрақты функцияларын бұзады: физикохимиялық қасиетін өзгертеді,
биохимиялық процестердің сипаттамасын, микробиотаның белсенділігін
төмендетеді. Осыған байланысты топырақтың мұнай және мұнай өнімдерімен
ластану өзекті проблемасы қарастырылып, топырақ қабатының жағдайына
экологиялық баға беріліп, оны шешу жолы келтіріледі [3]. 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. Мұнай өнімдерін топырақтан тазартудың
әлемдік тәжірибеде қолданылатын әдістері экстракция, физикалық адсорбция,
пиролиз, өртеу және т.б әдістер экономикалық және экологиялық жағынан
тиімсіз болып келеді. 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 микроағзалар көмегімен тазарту болып болып табылады. Қазіргі
кезде әртүрлі систематикалық топтағы микроорганизмдердің көмірсутектерді
ыдырату есебінен даму қабілеттігі жөніндегі көзқарастар кеңейді. Әртүрлі
құрылымдық көмірсутектерді сіңіруге қабілетті микробтық әлемнің жаңа
өкілдері ашылуда. Микроорганиздер қолданатын қосылыстардың спектрі
микроорганизмдердің өсуін қамтамасыз ететін және өсуіне қажет емес
субстраттар болып табылатын көмірсутектердің метаболизмге енуі арқасында
кеңейеді. Белгілі көмірсутектерді қолданатын топырақ микрофлорасына
мұнайдың селекциялық әсері бірдей емес. Сонымен қатар бұрын микробтық
клеткалардың әсеріне төзімді деп саналатын көмірсутектер қолайлы жағдайда
бірге тотығу процесінде қолдануы мүмкін. Бірге тотығу процесінде полициклді
көмірсутектер бұзылуы мүмкін. Бұнда бұл көмірсутектердің әлсіз
деградациясының себебі олардың суда ерігіштігі төмен болуынан. Әдетте
табиғатта топырақтың 5 және одан да көп сақиналы полициклді ароматикалық
көмірсутектерден өзін-өзі тазалау процесі өте баяу жүреді. Полициклді
ароматикалық көмірсутектерді тиімді деградациялауға қабілетті микробтық
ассоциациялар белгілі [14, 15, 16]. Мұнай көмірсутектерін тотықтыратын
ашытқыларға көп зерттеулер арналған. Бұл жұмыстардың дамуы белоктық заттар
мен витаминдердің синтезі үшін н-парафиндері қолданатын микробиологиялық
өнеркәсіптің сұраныстарына байланысты дамыған. Кейбір авторлардың
мәліметтері бойынша Candіda, Torulopsіs ашытқылары көміртек пен энергияның
жалғыз көзі ретінде н-парафиндерді қолданып, ароматикалық көмірсутектерде
өспейді. Бірақ соңғы уақыттың зерттеулері бұл ашытқылардың ароматикалық
көмірсутектер қатысында катаболиттік активтілігін байқаған [17, 18]. Кейбір
жұмыстарда мұнай өнімдері сіңген субстратта саңырауқұлақтар аз
кездесетіндігі айтылғанымен, мұнаймен ластанған топырақтан мұнай өнімдерін
ыдыратуға активті Aspergіllus, Penіcіllum, Fusarіum, Trіchoderma
туыстарының саңырауқұлақтары бөлініп алынған. Мұнаймен ластанған топырақтан
С2 - С4 н-алкандарды қолдануға қабілетті Aspergіllus amstebodamі,
Penіcіllum funіculosum көмірсутек тотықтыратын саңырауқұлақтар бөлініп
алынған [19]. Бактериялық клетка өнеркәсіптің дамуының нәтижесінде
жиналатын улы химиялық заттардың утилизациясына әкелетін әртүрлі химиялық
реакцияларды қамтитын ферментті жүйелердің жиынтығы мен барлық белгілі
микроорганизмдерден ерекшеленеді. Үнемі мұнай өнімдерімен ластанатын
экожүйелерде Pseudomonas және Rhodococcus туысына жататын бактериялар кең
тараған. Родококктар мен псевдомонадалар көмірсутектердің активті
деструкторларына жатады [20].
Pseudomonas өкілдері жете зерттелген. Олардың арасында мұнай сіңген
топырақта өмір сүретін әртүрлі түрлері кездеседі, бірақ олардың
кейбіреулері ластанбаған жерлерден бөлінген, олар да мұнайды қолдануға
қабілетті. Квасников Е.И. [21] батыс-украинды мұнайлы кәсіпшіліктің
топырағынан нафталинді активті тотықтыратын Pseudomonas туысының бірнеше
дақылдарын бөліп алған. Басқа зерттеушілер Урал-Поволжье, солтүстік
Предкавказье, Грузия, Литва және Украинаның мұнай-газ қабатты аудандарының
жер асты суларынан нафталин тотықтырушы Pseudomonas centrіfugans және
boreopolіs штамдарын бөліп алған. Метанның Ps. Flurescens, гептанның
Pseudomonas-тың алты түрімен, нафтендердің - Ps. aerugіnosa штамдарымен
тотығулары жөнінде, Pseudomonas туысының өкілдерімен каучук, резеңке,
майлайтын материалдардың ыдырауы жөнінде мәліметтер бар. Pseudomonas
туысының қандай да бір түрінің бактериялармен ыдырамайтын органикалық
қосылыс жер бетінде жоқ [22].
Родококктар көміртек пен энергияның жалғыз көзі ретінде әртүрлі
органикалық заттарды, соның ішінде мұнайдың көмірсутектерін қолданады.
Родококктардың мұнай көмірсутектері бар ортада көбеюі pH пен температураның
кең интервалында жүреді. Су мен топырақты тазалау үшін қолданылатын
көптеген биопрепараттардың құрамына Rhodococcus туысының бактериялары
кіреді. Тазалау аяқталғаннан кейін топыраққа енгізілген микроорганизмдердің
артақ мөлшері тіршілігін жойып, өсімдіктер оңай қабылдайтын органикалық
заттарға айналады. Яғни, родококк негізіндей биопрепараттар мұнай және
мұнай өнімдермен ластанған қоршаған ортаны тазалау үшін тиімді және
экологиялық қауіпсіз болып табылады [23].
Мұнаймен ластанған топырақтан 45-65 0С температурада өсетін термофильді
аэробты спора түзуші Bacіllus subtіlіs, Bas.brevіs, Bas.сoagulans,
бактериялары бөлініп алынған, олар С11 - С22-ге дейінгі н-алкандарды
утилизациялауға қабілетті, С11 – С16 және С6 – С10 н-алкандары болып
табылады. 600С кезінде н-нонан Bac. cіrculans thermophіlu штамдарының
өсуіне кері әсер етеді. Авторлардың айтуынша, бұл температура жоғарылағанда
алкандар буларының қысымының көтерілуіне байланысты. Бірақ кейбір
термофилді бактериялар С6-С10 көмірсутектерді 500С температурасында да
қолдана алады, сондықтан бұндай түсініктемені негізді деп есептеуге
болмайды [7, 24].
Кейбір микрококктар 12 және одан да көп көміртек атомды н-алканы бар
орталарда дамуға қабілетті Mіcrococcus туысының кейбір түрлері С13 – С22 н-
алкандарды активті пайдаланады. Қолайлы жағдайда оларды СО2 және Н2О дейін
трансформациялайды. Көмірсутектерді микроорганизмдер клетка ішінде
пайдаланады. Клетка мұнай көмірсутегін сіңіру үшін қолданатын субстрат пен
микроорганизмдердің клетка қабырғасының арасында тікелей байланыс болуы
керек. Гидрофобтық затты сіңіру үшін клеткада липофилді клетка қабырғасы
болуы керек. Бірқатар мұнай тотықтыратын микроорганизмдердің клетка
қабырғасының гидрофобтық айнағы болады. Гидрофобтық аймақтың құрамына
липидтер, жоғары молекулалы микол қышқылы кіреді. Родококк клеткалары н-
алкандарды пассифті диффузия арқылы сіңіреді. Микол қышқылының ұзын
алифатикалық тізбектері барлық штамдарының липидтерінің негізі құрамы болып
табылады, олар клеткаға н-алкандарды ортадан пассивті диффузия арқылы
сіңіруге мүмкіндік береді. Цитоплазмалық мембрана арқылы клетка ішіне
енетін көмірсутек клеткалық құрылымдармен байланысып, клетка бұзылғанда
ғана жойылады. Мұнайдың активті деструкторлары көмірсутектерді пессивті
диффузия жолымен сіңіретіндіктен, олар тек қана көнмірсутекпен қаныққан
ортада өсе алады. Көмірсутектің төмен концентрациясында көмірсутектің
шектеулі түсуінен бұл микроорганизмдер нашар өседі. Бұндай жағдайда
биодеградацияда көмірсутек қатысында хемотаксиске не қозғалғыш
микроорганизмдер маңызды рол атқарады [25]. Бұл жағдайда мұнай өнімдерін
тотықтыруда негізгі рөлді Pseudomonas бактериалары атқарады. Бұл
бактериялардың алифатикалық көмірсутектерді ыдыратуы микробактериялар мен
артробактерияларға қарағанда әлсіздеу. Бірақ, ароматикалық көмірсутектердің
клеткаға түсу механизмдері толық зерттелмеген болса да, оларды ыдыратуда
Pseudomonas рөлі маңызды [5].
Микробактериялармен аралас дақылда Pseudomonas aerugіnosa жақсы өседі.
Бұл былай түсіндіріледі: липофилді беті бар микробактериялар дамыған кезде
ортада көмірсутектін эмульгирленуі жүреді. Липофильді қабырғасы жоқ
псевдомондалар үшін бұл жағдай өте маңызды, себебі гидрофилді субстратпен
байланысуын жеңілдетеді [25] Ps. аerugіnosa клеткалары көмірсутек
молекулаларымен комплекске байланысатын, сыртқы мембрана арқылы, одан кейін
клетка қабырғасы арқылы өтетін пептидогликолипид түзіп, оны сыртқа бөледі.
Псевдомонадалардың клеткасының ішінде көмірсутектің қоры жиналмайды, себебі
сіңірілген көмірсутектің тез тотығуы жүреді [26].
Аралас дақылды таза дақылға қарағанда тотығу дәрежесінің жоғарғы болуы,
әртүрлі қосылыстардың бірге тотығуымен түсіндіріледі. Канетабенизм
процесінің көмегімен тотығатын көмірсутектердің тобы көбейді.
Бірақ мұнайдың көмірсутектерін бірге қолдану табиғи жағдайда
деструкциясын зерттегенде қиындықтар тудырады. Осылайша, топырақта
көмірсутектің деградация процесі бөлек түрлермен емес, компоненттері бір-
бірімен күрделі әрекеттесулерге түсетін микроорганизмдер ассоциациясымен
жүзеге асады. Олардың ішінде ең активтілері күрделі қосылыстарды ыдыратып,
қалғандарына мұнайдың деструкция процесін жалғастыруға мүмкіндік береді.
Мұнай тотықтырушы микроорганизмдердің мұнай өнімдерінің жоғары
концентрациясына бейімделуін жаңа қоректік ортаға жиі егулер арқылы
жүргізіледі. Бұны қоректік ортада улы метаболиттердің жиналуы жүрмеу үшін
және мұнай тотықтырушы микроорганизмдердің төзімділерін алу үшін жүргізеді,
себебі әлсіз клеткалар тіршілігін жояды немесе нашар өседі, тек қана
физиологиялық активті клеткалар қарқынды өсуге ие. Осылайша, активті
клеткалардың іріктеуін жүргізіп, консорциум алады [24].
Адаптация жайлы айтқанда мыңдаған жылдар жүретін эволюциялық адаптация
мен бірнеше күндер, апталар немесе айларға созылатын тәжірибелік
адаптацияны ажыратып айту керек. Микробтық генотипі эволюциялық адаптация
процесінде қалыптасты. Микробтық популяцияның жаңа химиялық затпен бірнеше
байланасы кезінде ортаның өзгеруіне физиологиялық адаптация жүреді – бұл
фенотиптік аккомодация. Ол кейін мутациялық өзгергіштікке алып келіп,
жағымды қасиеті тұқым қуалауы мүмкін. Көптеген зерттеушілер, соның ішінде
Ван-Ниль, адаптацияны тұқым қуалаушылық өзгеріс ретінде қарастырмай, тек
адаптацияға қабілеттілігі ғана тұқым қуалай алатындығын айтқан. Станияр да
физиологиялық адаптация бір тұрақты геномфонында жүреді деген қорытындыға
келген. Оның айтуы бойынша, бұл кезде ядрода өзгерістер жүрмейді. Ал
Бертлайн, керісінше адаптациялық өзгергіштікті мутациялық ретінде
қарастырған. Бұл мәселе қазіргі кезде де пікірленеді. Еске сақтар жәйт,
мұнай құрамында да клеткада мутациялық өзгергіштіктерді тудыратын бірқатар
жоғары токсикалық органикалық заттар болады. Мутацияның сапасы белгілі
мөлшерде қолданылатын мутагендердің сапасымен анықталады, мутагеннің
әсерінен микроорганизмдерде табиғатта кездеспейтін формалары пайда болады.
Бұл бірқатар улы қосылыстарды ыдыратуға қабілетті микроорганимдер штамын
алуға мүмкіндік береді [27].
Микроорганизмдердің әртүрлі химиялық қосылыстарға, өнеркәсіптік және
тұрмыстық химияның қалдықтарына адаптациясы патогенді бактериялардың
дәрілік заттарға адаптациясы сияқты жыл сайын үлкен мәнге ие болып келуде.
Екеуінің айырмашылығы, микробтардың дәрілік препараттарға бейімделуі теріс
құбылыс, ал гетеротрофты сапрофитті микробтардың топырақты ластаушы улы
химиялық қосылыстарды ыдыратуға адаптациясы зор маңызы бар құбылыс.
Әлемде қоршаған ортаны мұнай жə не мұнай өнімдерінен тазалауда
мұнай көміpсутектеpін қолдану қабілеті ба жоғаpы белсенді
микpооpганизм-дестpуктоpлаpға негізделген биотехнологиялық тазалау
әлістеpі қолданылуда. Көміpсутек тотықтыpушы микpооpганизмдеp топырақ
және су биоценозының негізгі компоненті болғандықтан, ол аpдың
катоболиттік белсенділігі мұнаймен ластанған табиғи субстpаттаpды
тазалауда әдеттегі жағдай болып табылады. Топырақта негізінен
бактериялар , актиномицеттер, ашытқы саңырауқұлақтары , балдырлар,
қарапайым ағзалармен бірге бактериофагтар да кездеседі. Жоғарыда айтып
өткендей, микроорганизмдердің топырақта таралуына ортадағы қоректік
заттардың, сонымен бірге температураның да маңызы зор. Сонымен қатар,
отын энергетикалық өндіріс кешенінің негізгі экологиялық
мәселелерінің бірі – мұнай және мұнай өнімдерінің тасымалы немесе
оларды өндіру барысында түрлі келеңсіз жағдайлардың орын алуы болып
табылады. Мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған топырақтарды
микроорганизмдер көмегімен 3 жол арқылы жылдамдатуға болады екен.
Олар:
1. Топырақ немесе су микрофлорасының метоболиттік активтілігіне
сәйкес, ортаның физико – химиялық жағдайларын өзгерту арқылы ;
2. Ластанған топырақ немесе суға арнайы таңдалынып алынған
мұнай тотықтырушы микроорганизмдерді енгізу арқылы ;
3. Аралас микроорганизмдердің активті штамдарын және олардың
өсуі үшін қажет активаторларды қосу арқылы.
Аталған соңғы екі әдіс , қазіргі таңда өте перспективті және
тиімді болып отыр. Себебі активті мұнай тотықтырушы микроағзалар
негізінде жасалған биопрепаратор көмегімен мұнаймен ластанған топырағы
бар аумақтарды кең көлемде тазалауға мүмкіндік бар.
Қоршаған ортада мұнай көмірсутектерін деструкциялау үшін
микроорганизмдердің көптеген түрлері қолданылады , солардың қатарында :
Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus, Arthrobacter, Flavobacterium,
Rhodacoccus, Acinetobacter, Alcaligenes, Mycobacterium, Nocardia, Candida
ашытқы туыстары және т.б. туыстары бар . Мұнай өндірісінің
қалдықтарымен ластанған топырақ пен су қоймаларын тазалау экологияның
өзекті мәселелеріне айналуда. Мұнай көмірсутектері биологиялық
активтілігіне байланысты жоғары токсинді, қауіпті ластаушы заттарға
жатады. Дүние жүзінде жыл сайын 50 млн тоннадай мұнай қоршаған ортаға
түсіп отырады. Қазақстанда жыл сайын 50 мың тоннадан астам мұнай
қалдықтары және 200 мың гектардан астам мұнаймен ластанған топырақ
түзіліп отырады.
Биоремедиацияның негізгі 2 түрі бар:
– биостимулдеу ( биогенді элементтерді , оттегіні, т.б. қосу
нәтижесінде жергілікті микрофлораның деградациялық қабілеттіліктерін
белсендіру ) ;
– биоқосу ( табиғи немесе ген-инженерлік штамм – деструкторларды
қосу).
Биостимулдеу өз кезегінде екіге бөлінеді:
1) Табиғи микрофлораны биостимулдеу. Бұл әдіс ластанған су
қоймалары мен топырақта кездесетін , ластаушы заттарды ыдырата алатын
, бірақ негізгі биогенді элементтердің ( азот,фосфор,калий, т.б.
қосылыстары) жетіспеушілігінен белсенділіктері төмен табиғи
микрофлораның өсуін белсендіруге негізделген;
2)Активті штаммдарды қосу негізіндегі биостимулдеу. Бұл әдістің
ерекшелігі бар, ластанған су қоймалары мен топырақтың табиғи
микрофлорасын биостисулдеуі алдымен зертханалық немесе өндірістік
жағдайларда жүргізіледі. Мұнда ластаушы затты тиімді ыдырата алатын
микроағзаларды сұрыптап алады.
Белсендірілген микрофлораны т.б. ластаушыларды ыдырату деңгейін
жоғарылататын қосымша заттармен бірге ластанған обьектіге қосады.
Мұнай өнімдерінің көп компоненттен тұруы микроағзалар
көмегімен биодеструкциялау қиындығын тудырады. Сондықтан әртүрлі
деградацияға қабілеті бар микроорганизмдер ассоциациясын құру
ластанған экожүйелер биоремедиациясында перспективалы бағыт болып
табылады. Бұл факктор көптеген ғалымдардың мұнаймен ластанған су
және топырақтарды тазалауда кеңінен қолданылатын биопрепараттарды
жасау барысында дәлелденген. Қолайсыз климаттық жағдай кезінде
ластанған ортада мұнай деструкциялаушы микроағзалар интродукциясы өте
қажет болып табылады. Мәселен, Деворойл биопрепаратында Pseudomonas-
Rhodococcus ассоциациясы қолданылады. Бұл биопрепараттар қазіргі кезде кең
көлемде қолдануда. Соңғы он жыл ішінде бірнеше препараттар –
Путидойл , Олеворин , Нафтокс , Микромицет , Родобел секілді
препараттар өндіріске енді . Бұл препараттар құрамына жиырмадан
аса түрлі мұнай тотықтырушы микроорганизмдер, бактериялар,
саңырауқұлақтар, ашытқылардан тұратын монокультуралар немесе
ассоциациялар кіреді. Шет елдерде мұнай компаниялары мұнаймен ластанған
топырақтарды өңдеу үшін биопрепараттарды қолданады. Мәселен Еуропа мен
АҚШ елдерінде мұнай өндіру зауыттарының ағынды суларын тазалау үшін
табиғи штамдардың бейімделушілік жолы арқылы алынған Phenobac атты
бактериалдық биопрепараттарды қолданған. Олар ортаның түрлі жағдайына
өз қасиеттерін сақтай алатын көмірсутек – тотықтырушы бактериялардың
аралас культураларынан тұрады. Қазіргі таңда, мұнаймен ластанған
топырақтарды тазалау барысында Pseudomonas туысының бактерияларының
қатысымен бірнеше препараттар жасалынып, әлем бойынша қолданыс
табуда. Мысалы, Эконадин биопрепараты қоңыр түсті ұнтақ , дисперсті ,
гидрофобты болып табылады. Бұл препарат органикалық субстрат – шымда
иммобилизденген Pseudomonas fluorescens-тің екі штамм ассоциациясынан
құралған. Препарат құрамында деструктор – микроорганизмнің мөлшері
1:109жасуша г құрайды. Сорбциялық тығыздығы мұнай өнімінің түріне
байланысты 1:10 – 1: 50 аралығында. Эконадин препараты Ресей
Федерациясының және Украинаның патенттерімен қорғалған, ТМД елдерінде
мұнаймен ластанған аумақтарды тазалауға арналған алдыңғы қатарлы
бактериалдық препарат болып табылады. Препарат негізі ретінде
Pseudomonas fluorescens-тің таңдап алыну себебі өте көп . Ең алдымен
олардың түрлі қасиеттері зерттелді, әсіресе , мұнай көмірсутектерін
жақсы тотықтыру қабілеті. Штамдардың адам өміріне, өсімдіктерге,
гидробионаттарға қатысты патогенді еместігі бойынша таңдалынып
алынды. Табиғатта барлық мұнай тотықтырушы микроорганизмдер арасында
кең таралғандары Pseudomonas туысының бактериялары . Олар әлемдік
мұхиттың, су қоймалардың, топырақтың әдеттегі микфлорасының бірі. Бұл
туыстың 50-ден астам түрлері қоршаған ортадағы мұнайды ыдырату
процесіне белсенді қатысады. Олар: Pseudomonas aerugenoza, Ps. putida,
Ps. fluorescens жəне т.б. Ps. Fluorescens штамын топырақтан су
қоймаларынан бөлініп алынған. Ең қызықтысы, осы түрдің 66 штамының
Трускавецкая минералды суынан бөлініп алынуы. Псевдомонадалардың
аэробты жəне оттегінің аз жағдайынд а да жоғары көмірсутек тотықтыру шықабі
летінің болуы мұнаймен ластанған топырақ жəне суларды тазалауда
қолдануға көп мүмкіндік береді. Эконадин препаратының артықшылығы , оның
қарапайымдылығы жəне де тек мұнай өнімдерін ғана емес, түрлі
биорезистентті поллютанттардан та залау қабілетінің болуы. Сонымен
қатар, бірқатар өзіндік ерекшелігіне буфер лік қасиеті, ортаның pH 7,0-
7,2 аралығында ұстап тұру қабілеті жатады. Препаратты қолдану барысы нда
оның фитопатогенді микроағзаларға антогонистік белсенділік
көрсететіндігі дәлелденген.
Azospirillum туысының бірлестік ризобактериялары кейбір штамдарында
мұнайды дегадациялау қабілеттіліктері анықталды.
Мұнай деградацияға əр түрлі төз імділік деңгейлері бар көмірсуте ктерді
ң қоспасынан тұрады, сондықтан бірқатар бактериялар, ашытқылар мен
микробалдырлардан тұратын микроағзалар қауымдастығын қолдану тиімді
болып саналады. Штамдарды бөліп алу объектісі табиғ и орта немесе мұнай
өнімдерінің өзі болып табылады. Кей əдебиеттер қатарына сүйенер
болсақ,мұнай көмірсутектерінің активті деструкторларына псевдомонадалар
және родококктар жатады. Олар мұнаймен ластанған экожүйелер
микробиоценозының негізгі компонентінің басым бөлігін құрайды.
Сондықтан мұнаймен ластанған объектілердің биоремедиация және
биомониторинг жүйесі үшін Pseudomonas жəне Rhodococcus туыста рының
белгілі штамдарын қолдану қажеттігі туындайды. Мәселен, Грищенков В.Г.
әріптестерімен мазутпен ластанған топырақтан оның биодеструкциясына
қабілетті бактерия штаммдарын бөліп алды.Штамдардың көбі Pseudomonas
туысына жатқызылды.Идентификация нәтижесінде кей культуралар Rhodococcus
жəне Xantomonas туыстастарының өкіл дері екені анықталды. Ғалымдар мұнай
концентрациясы жоғары ортадан бағытталған селекция жолымен10-14 тәулік
ішінде 3000 мгл концентрацияда мұнай және бензинді 50%-ға дейін жоғары
ыдырату қабілеті бар Pseudomonas-Rhodococcus туыстарының микробтық
культуралаын бөліп алды.Сонымен қатар, Pseudomonas жəне Bacillus
штаммдарында мұнай деградациясын 2,1-4,3есе күшейту үшін газ
тасымалдаушы функциясы бар препараттарды қолдануды
ұсынды. Жоғарыда айтылған мəлімет терге сай, ғалымдардың ойынша жасанды
мұнай-деструкторлар ассоциациясын құруда әрбір штамның экологиялық,
сонымен бірге трофикалық ерекшелігін ескерген жөн,оның себебі,
ассоциация қасиеттері жеке штаммдардың қарапайым қосылысы еместігінде
болуы және де сол қосылысқа сай келмеуінде.
Мұнай жəне мұнай өнімдерінің бе лсенді деструкторларының бірі
Pseudomonas туыстасы Тюмень облысының мұнаймен ластанған топырағынан
бөлініп алынған. Селекция 2 %-тік шикі мұнайы бар сұйық минералды
ортада жүргізілді. 10 тəуліктен соң, мұнай құрамы 3 5-40 %-ға
төмендеді, тіпті ыдырау қабілеті төмен мұнайдың мазут жəне асф альтен
секілді компоненттері де деструк цияға ұшырады. Белоусова Н.В. және
бірнеше ғалымдар жұмыстарында төмен темературадағы мұнай
көмірсутектерінің деструкциясы процесінде Pseudomonas-Rhodococcus
туыстары бактерияларының қызметі көрсетілген. Отыз культураның ішінде 4-
6° С температурада мұнай көмірсутектерін тотықтырушы 4 штамм бөлінді.
Дәл осы температурада мазут,бензол және этонол-бензолды шайыр,түрлі мұнай
өнімдерінің деструкциясы қарастырылды. Зерттелген штамдарды
биопрепарат жасауда және климаты суық аудандардың мұнаймен ластанған
топырағының биоремедиациясы үшін қолдануға болады. Arthrobacter,
Pseudomonas, Rhodococcus, Citophoga туыстарының сихрофильді бактериялары
Коми Pеспубликасының топырағынан бөлініп алынған.
Ең белсенді штамдарда алифатты көмірсутегілер деструкциясы 10-14
тәулікте 80 %-ға дейін, ароматты көмірсутегілер-15% жетті. Шайырды
деградациялауда псевдомонадалардың үлесі зор болады(31 %).
Pseudomonas туысының бактериялары биосинтетикалық және катоболиттік
реакцияларының түрлілігінің арқасында түрлі субстраттарда өсу
жылдамдылығының жоғарылығына қарай, генетикалық ерекшелігіне байланысты
қарапайым және күрделі көмірсутегілер қатарын деградациялау қабілеті
жоғары екені белгілі. Мысалы, бірқатар ғалымдар топтары фенолды,
полициклді ароматты көмірсутегілерді, дизельді отынды, мазут және
мұнайды ыдырататын Ps.stutreri MEV-S1 штамын бөліп алды. Бұл штамм
ауыр металл ионына төзімді,биологиялық беткі белсенді заттарды
(биосурфоктанттарды) бөліп шығарады. Бөлінген штамды мұнай және мұнай
өнімдерінің көмірсутегілерімен, сонымен қатар, металлдармен ластанған
суларды, топырақтарды тазалау үшін препарат жасауда қолданылады.
Сонымен бірге, Ps.alcaligenes MEV штамы мұнай, мазут, дизельді отын,
антрацен, фенантрен, нафтамин секілді 2-ден 4 бензол сақинасынан
полициклді ароматты көмірсутегілерді белсенді ыдыратады және де ауыр
металл иондарына төзімді, биосурфактанттарды бөліп шығарады. Аталған
белсенді биодеструкторларды мұнаймен ластанған топырақ және су
қоймаларын тазалау үшін қолдану ұсынылған. Пунтус И.Ф. әріптестерімен
бірге Ps. putida, Pseudomonas sp. Штамдарын бөліп алды. Бактерия
культуралары коксохимиялық және мұнай өндіруші өндірістегі
компоненттер – нафталин, фенантрен, м-крезолды жылдам деградацияға
ұшыратады. Сонымен қатар, бөлінген культуралар қоршаған ортаны ПАК
ластануынан қолдануға болатыны дәлелденген. Мұнай және мұнай
өнімдерімен ластанған аумақтарды тазалау үшін Ps. Putida 9,
Mycobacterium flavenscens EX91 жəне Acinetobacter sp.НБ-1 штамдар
негізінде жасалған Экойл биопрепаратын қолдану ұсынылады. Бұл препаратты
мұнаймен ластанған су қоймаларын тазалауда ПО
Нижневолжскнефть қолданды, қолдану мерзімінен бастап 2 айдан соң , су
қоймасының ластану деңгейі 0,06 % болды. Ps. Putida негізінде жасалған
Экогеос-1 биопрепараты мұнай көмірсутегілеріне бейімделген. Препарат
құрамында Ps. putida микроорганизмі және биогенді қоспалары (азот және
фосфор) бар. Қолданылатын иммобилизатор – гидрофобизирленген шым. Ол тек
бактерия клеткасының тасымалдаушысы ғана емес , мұнай өнімдерінің
биодеструкция процесін жылдамдату үшін, мұнай қабатын бұзу арқылы
ауаның көптеп берілуін қамтамасыз етеді. Биоремедиация барысында
Псевдомин биопрепараты қолданылады. Бұл препарат мұнай
деструкциялаушы активті ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
1 ӘДЕБИЕТКЕ
ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ..5
1.1 Көмірсутек тотықтыратын
микроорганизмдер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .5
1.2 Мұнай және мұнай өнімдері көмірсутектерінің
биодеструкциясы ... ...12
2. МАТЕРИАЛДАР ЖӘНЕ ЗЕРТТЕУ
ӘДІСТЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .19
2.1 Зерттеу материалдар
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... .19
2.2 Қоректік
орталар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ...19
2.3 Зерттеу
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ..21
3 НӘТИЖЕЛЕР МЕН
ТАЛДАУЛАР ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..24
ҚОРЫТЫНДЫ
РЕФЕРАТ
Бітіру жұмысы 29 беттен, 4 кестеден және 34 аталған әдебиеттер тізімін
қосқанда тұрады.
Кілт сөздер: топырақ, микрофлора, мұнай, мұнай өнімдері, бактериялар,
көмірсутек тотықтыратын микроорганиздер, морфология, идентификациялау,
псевдомонадалар.
Бұл жұмыста мұнай өнімдері қалдықтарымен ластанған топырақтан
көмірсутегін тотықтырушы белсенді бес штамм бөлініп алынды. Бұл штамдардың
морфолого-дақылдық, физиолого-биохимиялық қасиеттерін зерттей келе,
олардың мұнай жəне мұнай өнімдерін ыдырататын бірден бір микроорганизмдер
екені қарастырылған.
Жұмыстың зерттеу мақсаты. Техногенді ластанған әртүрлі субстраттардан
бөлініп алынған активті микроорганизмдерді іріктеу, зерттеу және
идентификациялау болып табылады.
Жұмыста Алматы қаласының Төле би көшесінің автокөліктердің май ауыстыру
бекеттеріндегі ластанған топырақтан бөлініп алынған микроорганизмдердің
морфологиялық-дақылдық, физиология-биохимиялық қасиеттері зерттелді.
Алынған нәтижелерге байланысты бөлініп алынған микроорганизмдердің
индентификациясы жүргізілді.
Осылайша морфологиялық культуралдық және физиологиялық-биохимиялық
белгілерді зерттеуде алынған мұнай деструкторлар бактериялары Pseudomonas
sp. туысына жатқызылды.
КІРІСПЕ
Қазақстан дүние жүзі бойынша мұнай державасы болып саналатын елдердің
қатарында. 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].Қазіргі
таңда мұнай жəне мұнай өнімдерін кең көлемде өндіру, тасымалдау, өңдеу
барысы қоршаған ортаның ластануына əкеліп соғуда [1]. Мұнай мен газ
өндірудегі жұмыстардың дамуы экономикалық пайдалылығымен қатар, қоректік
ортаға жағымсыз әсер ететін бірқатар зардаптарға әкеледі. Апаттық
төгінділер кезінде топырақ пен судың жалпы массалық ластануы жүреді де,
мұнай тірі организмдерге улы әсер етеді. Сондықтан табиғаттың мұнай және
мұнай өңдеу өнімдерімен ластануы қоректік ортаның қиын және көп жоспарлы
мәселелерінің бірі болып табылады.
Жылына мұнай және мұнай өнімдерін қолдану және тасымалдау кезінде
шамамен 50 млн. т. жоғалады [1]. Ластану себептері бұрғылау, шығару,
тасымалдау және өңдеу кездеріндегі технологиялық процесстердің бұзылуы
болуы мүмкін. Қазақстан үшін мұнай және мұнай өнімдері табиғи ортаның кең
тараған ластаушылары болып табылады, сонымен бірге мұнай шығаруға,
тасымалдауға және өңдеуге байланысты қоршаған ортаға экологиялық зардабы
өсе түседі. Қоршаған ортаға түскен мұнай көмірсутектері табиғи
ландшафтардың биологиялық түрлілігін өзгертеді. 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. Сонымен қатар, техногенді аумақтардың ұлғаюына, өсімді
қабаттың тежелуіне, топырақтың беткі қабатының микрорельефін, гидрологиялық
режимін жəне аэрацияның бұзылуына душар етеді. Мұнаймен ластанған
топырақтарды тазалау процесі экологиялық таза, əрі экономикалық жағынан
тиімді, ауыл шарушылық жерлердің құнарлығын арттыру үшін, қалпына
келтіретін жəне көмірсутектердің интенсификациясына бағытталған əдістерді
талап етеді. Қазіргі таңда ең тиімді əдіс болып биоремедиация саналады.
Биоремедиация – минералды тұздардан, қант, ферменттерден тұратын
биогенді қоспасымен қатар, көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдерден
құралған препараттарды қолдану арқылы мұнаймен ластанған топырақ жəне
суларды тазалау болып табылады. Сондықтан осындай мəселелерді шешу
барысында, мұнай тотықтырушы микроорганизмдерді таза күйінде бөліп, олардың
көмірсутек көздерін ыдырату қасиеттерін зерттеудің маңызы өте зор, əрі
қазіргі таңдағы ғаламдық мəселелердің бірі болып отыр [3-5].Сол себепті,
мұнайы бар ластанған топырақтарды, суды және басқа да объектілерді тазалау
үшін биоремедиация жұмыстары жүргізіледі. Бұл өз кезегінде мұнаймен
ластанған топырақтардан белсенді микроорганизмдер штамдарын бөліп алу үшін
әртүрлі микробиологиялық, биотехнологиялық және физика-химиялық зерттеу
процестері жүргізілуі керек. Микроорганизмдердің өзіндік ерекшелігі –
клетканы түзу үшін энергия көзі ретінде мұнай көмірсутектерін пайдаланады.
Сонымен қатар микробты ферменттердің қатысында мұнайдың биохимиялық ыдырау
заңдылықтарын зерттеу де өте маңызды.
Мұнаймен ластанған экожүйенің қайта қалпына келу процесі ұзақ уақыт
жүреді және бұзылған территорияның рекультивациясының жаңа технологияларын
құру мен енгізу мәселелерін тудырады. Осындай жұмыстардың тиімділігінің
негізгі белгісі аз экономикалық шығынмен ластаудың компоненттерінің ыдырау
жылдамдығы. Негізгі өңдеулер мұнайлы ластануды жоюдың физикалық,
механикалық және биохимиялық әдістерін қолдануға негізделеді.
Топырақты әртүрлі күйдегі, құрамдағы мұнай өнімдерінен тазалаудың
перспективті әдісі жердің рекультивациясы болып табылады, оның негізінде
жерлердің өзін-өзі тазалау қабілеттілігі жатады.
Мұнай көмірсутектерінің биодеградация процесін тездету ауаны көбейту
арқылы, минералды және органикалық тыңайтқыштарды енгізу, арнайы іріктелген
астық және бұршақ дақылдар қоспасын топырақты өңдеудің қажетті
агротехникалық тәсілдерімен егу арқылы жүзеге асады. Мұнай өнімдерімен
ластанған топырақтың рекультивациясы үшін ұсынылатын және қолданылатын
бактериялық препараттардың құрамына монокультуралар немесе
микроорганизмдердің арнайы қосылыстары кіруі мүмкін.
Осыған байланысты қазіргі зерттеулердің мақсаты мұнай өнімдерімен
ластанған әртүрлі субстраттардан бөлініп алынған активті микроорганизмдерді
іріктеу, зерттеу және идентификациялау болып табылады.
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.1 Көмірсутек тотықтыратын микроорганизмдер
Қазақстан Республикасының энергетикалық жоспары алдағы 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. Топырақ қабаты болып жатқан
процестер мен өзгерістер туралы ақпаратты жинап, қоршаған ортаның өзіндік
индикаторы болып табылады. Топырақтың антропогендік деградациялануы
негізінен мұнай өндіретін, тасымалдайтын және өңдейтін аймақтардың мұнай
және мұнай өнімдерімен ластануымен байланысты. Мұнай және мұнай өнімдері
биосфераны ластайтын заттар ішіндегі негізгілерінің бірі болып табылады.
Осындай мұнай өнімдерімен ластану жаңа экологиялық жағдай тудырады, табиғи
биоценоздың терең өзгерісіне және толық трансформациясына әкеледі.
Ластанған топырақ жалпы ерекшелігі: топырақ мезо және микрофаунасының
түрлік және сандық шектелуі. Топырақтық мезофаунаның жаппай жойылуы:
апаттан соң үш күн аралығында топырақ жануарларының көп түрлері өліп,
немесе ластанбаған топырақпен салыстырғанда 1% ғана құрайды. Оларға ең улы
әсерді мұнайдың жеңіл фракциясы тигізеді [1, 2]. Аз уақыт ингибирленгеннен
соң ластану әсеріне жауап ретінде топырақтың микроорганизмдер кешенінің
тез көбеюі мен белсенділігінің артуы байқалады. Ең алғаш көмірсутекті
тотықтырғыш бактериялар саны ластанбаған топыраққа қарағанда тез көбейеді.
Көмірсутектерді залалсыздандыру процесіне қатысатын арнайы топтар
пайда болады. Микроорганизмдердің максимум мәні ферменттер санымен
байланысты. Микроорганизмдердің ең көп мәнге жетуі негізінен мұнайдың
табиғи деградациялануының екінші сатысында байқалады. 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 топырақты биотехнологиялық
әдіспен тазалау микроорганизмдердің мұнай және мұнай өнімдерін қарапайым
қосылыстарға айналдыру, органикалық заттарды жинау және оларды көміртек
айналымына қосу қабілетіне негізделген. Экологиялық қауіпсіздік, топырақтың
құрылымын толық сақтай отырып, ластайтын заттарды зиянсыз аралық өнімге
дейін деградациялау мүмкіндігі биотазалаудың ерекшеліктері болып табылады.
Биоыдырау мұнай және мұнай өнімдерінің құрамды компоненттерінің тотығу
энергиясын өзінің дамуы үшін қолданатын аэробты микрофлорамен жүзеге
асырады. Мұнайгаз алатын және мұнай өңдейтін өнеркәсіптердің негізгі
проблемаларының бірі – қамба мұнайларын және шлам жинағыштардағы жиналған
сұйық және қатты мұнай қалдықтарын пайдалану болып табылады. Оларды сақтау
үлкен төлемдермен, сондай-ақ олардың топыраққа және жерасты суларына түсіп
кету қаупімен байланысты. Сонымен қатар, жинағыш-тоғандардың ашық
беттерінен булану процестері ауаны көмірсутектермен және күкіртсутектермен
ластайды, ол табиғаттағы экологиялық тепе-теңдікті бұзады. Қазіргі таңда
жаңа экологиялық таза технология ретінде топыраққа биопрепарат түрінде
активті микроорганизмдер штаммдары – мұнай деструкторларын интродукциялау
ұсынылады. Мұндай микроорганизмдерді тұщы және теңіз суларынан, ластанған
қойма суларынан, мұнай кен орындарының қатпарлы суларынан, мұнаймен
ластанған топырақтардан бөліп алады. Ортаның оңтайлы жағдайларына
байланысты таңдап алынған дақыл немесе микробты консорциум мұнай
көмірсутектерін пайдалануға қабілетті және оларды көмірқышқыл газы мен
қоршаған ортаға зиянсыз өнімдерге ыдыратады. Биологиялық тотықтырудың
негізінде табиғатта кең таралған мұнай тотықтырғыш микроорганизмдердің
биохимиялық қызметі жатыр. Тазарту процесі нәтижелі болу үшін мұнай
тотықтырғыш микроорганизмдердің жылдам көбейетін штамдарын пайдаланады.
Топырақтың ластанудан өздігінен тазарудың табиғи механизмдерінің ішінде
микроорганиздердің орасан зор маңызы бар, олар үшін көмірсутектері жалғыз
ғана энергия көзі болып табылады. Қазіргі уақытта мұнайды тотықтырғыш
микроорганизмдердің 67 штамдары айқындалған. Талдау қорытындысында бір ғана
көміртегіне ассимиляцияланған топырақ үлгілерінен алынған бактериялардың
қасиеті анықталған: октан-16%, нафтендер-75,1%, парафиндер-64,2%, толуол-
58,3%, гексан-50,8%, бензол-41,2%, асфальтен-67,7%. Көмірсутекті қайта
қалпына келтіретін бактериялар әсерінен топырақтағы мұнайдың бұзылу шамасы
31,3-73,9% болды. Қазіргі кезде мұнаймен ластануға қарсы күресте
микробиологиялық әдістерді ойлап табу барысында биоценатты кешендер шығару
үшін мұнай тотықтырушы микроорганизмдердің аборигенді штамдарын сұрыптап
алу мүмкіндігі бар. Қазақстанның микробиологтары бүгінгі күнде қолданысқа
енгізуге бірнеше мұнай тотықтырғыш микроағзалар штамдарын бөліп алып,
олардан биопрепараттар жасауда. Аталған микроағзалар шикі мұнайды 84-98%
тазалау қарқындылығын көрсеткен. Жаңа препараттар Мунайбак, Бакойл,
Экобак, Перойл, Микотрих т.б. бөлініп алып, мұнай өнімдерін тазалап
қана қоймай, табиғи қалпына келтіруге септігін тигізеді. Көмірсутегі
тотықтырғыш микроорганизмдер экологиялы-трофикалық микроорганизмдер
топтарының ішіндегі ең маңыздыларының бірі, себебі әртүрлі биотоптарда
толық тотықсызданған көмірсутегі молекулаларын зат алмасу процесіне
қатыстырады. Дәлірек, олардың мұнай және мұнай өнімдерін ыдыратуда маңызды
рөл атқарады. Сондықтан, көмірсутектерді тотықтырғыш микроағзалар
функционалды белсенділігінің интенсивтілігі биотоптарда маңызды практикалық
мәнге ие және мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған топырақтың қайта
қалпына келуіне тікелей байланысты. Кейбір микробиологиялық зерттеулердегі
мәліметтер бойынша, көмірсутектерді тотықтырғыш бактериялар ластанған
топырақта бірінші жарты жылдық ішінде максималды мәнге дейін жетеді. Соған
байланысты топырақты тазарту шараларында метаболиттік белсенділігі жоғары,
мұнай және мұнай өнімдерін жақсы ыдырата алатын сол топырақтың құрамындағы
микроорганизмдер штамын бөліп алу шараларының тәжірибелік маңызы зор.
Қазіргі заман өндірісінің ең басты мәселесінің бірі-қоршаған ортаны қорғау,
жер асты кен байлықтарын рационал тәсілдерімен пайдалану. Сол себепті мұнай-
газ өндірісінің іздеу, барлау жұмысының негізгі бір мақсаты қазіргі заман
табиғатын қорғау, қоршаған ортаны ластамай, адамзат денсаулығына зиянсыз
өндіріс өнімдерін өндіру, әрбір өндірістің келешек экологиялық
проблемаларын зерттеу және перспективалық жоспарлар дайындау. Мұнай мен
газды өндіру және өңдеу кезінде табиғатты қорғау бойынша маңызды бағыттар
экологиялық таза процестерді игеру және қалдықтарды азайту, мұнай химиялық
өндірістердің газды қалдықтарын тазарту, лас суларды тазарту, қоршаған
ортаның мұнаймен және мұнай өнімдерімен ластанбауын қадағалау және т.б.
болып табылады. Мұнай және газ құбырларын салу кезіндегі қоршаған ортаның
ластану мәселесінің жағдайын зерттеу барысында, өнім өндіру кезінде
мұнаймен мұнай өнімдерінен және мұнай газдарымен олардың жанғаннан кейінгі
өнімдерімен, күкіртсутегі, күкірттотығы, ағынды судың минералдануы
салдарынан ластанудың жиі-жиі болып тұратыны анықталды. Ластануда бұрғылау
ерітінділері және бұрғылау кезінде түзілген қалдықтар, түрлі беттік
әрекетті заттар (БӘЗ), фенолдар, альдегидтер және бұрғылауды
интенсификациялау үшін қолданылатын басқа реагенттер. Сол себепті қоршаған
ортаны ластанудан қорғауға бағытталған іс-шараларды одан әрі жетілдіру
керек. Аймақтық-өндірістік мұнайгаз кешендері мен магистралды мұнай-газ
тасымалдаушы құбырларын қоршаған ортаны ластайтын ірі орындарға жатқызамыз.
Топырақ қабатының мұнай және олардың қоспаларымен ластануы және ағын сулары
мен жер асты суларының жоғары минералдануы мұнай-газ шикізатын қайта
өңдеуге дайындау кезінде түзіледі. Осыған байланысты мұнай қоспалары,
ілеспе мұнай газы және оның жанғаннан кейінгі өнімдері атмосфераға кең
көлемде тарайды. Жан-жаққа жұқа қабықша қалыптастырып тарайтын қабілеті
болғандықтан мұнай су бетіне түскенде ерекше күшті әсер етеді. Мұнаймен
ластану концентрациясы 800 мгм3 болғанда фитопланктонның тіршілік қабілеті
жойылады, су өсімдіктерінің өттегін бөлуі азаяды. Тіпті аз мөлшердің өзінде
мұнай тірі организмдердің нерв жүйесінің ферментативтік аппаратының жұмысын
бұзады, жануарлардың әртүрлі ткандерінде патологиялық өзгерістер туғызады,
су өсімдіктерінің өсуі мен қалыпты дамуын төмендетеді, оларды жояды.
Қазіргі кезеңде мұнай өндіруші объектілері тазалау қондырғыларымен, алдын-
ала жабдықталып барын іске қосылғанымен жаңа техника, жетілген технология
да құбырларды бұрғылау, мұнайды өндіру және тасымалдау кезінде орын алатын
қоршаған ортаға кері әсерін тигізетін заттардан, іс-әрекеттерден толық
арыла алмай отыр. Сондықтан, табиғи жағдай үшін шығыны аз, тиімді технико-
технологиялық шешімдерді іздестіру қажет. Скважинадан алынған мұнайды және
газды өндіріп, тасымалдау, сұйық көмірсутегі қалдықтарының апат салдарынан
төгілуінің алдын-алу және қоршаған ортаға тараған мұнай-газ қалдықтарын тез
арада жинап, тазарту қажет. Топырақтың тірі организмдеріне мұнай
өнімдерінің әсері оның концентрациясына байланысты. Төмен концентрацияда
мұнай өнімдері топырақ биотасына стимулдеуші әсер етеді, себебі ол көптеген
микроорганизмдер тобына энергетикалық субстрет болып табылады және
құрамында өсімдіктің өсуі мен дамуын стимулдеуші заттар болады [2]. Бірақ
мұнайдың апаты төгінділері кезінде топырақтың ластануы, әсіресе ластанудың
алғашқы кезінде тірі органимдерге құртушы әсер етеді. Көмірсутектерді
асимиляциялау қабілеттілігі тек микроорганизмдермен ғана шектелмейтін
табиғи құбылыс. Бірақ көмірсутектердің микробтық колданылуы көбірек
қызығушылық тудырады, себебі микроорганизмдерде зат алмасу процесі белсенді
жүреді, соған сәйкес уақыт бірлігінде қолданған көмірсутектердің саны көп
болады.Көптеген микроорганизмдерге көміртектік қоректенудің жалғыз көзі
ретінде көмірсутектерді қолдану қабілеттілігі тән. Табиғатта мұнай
көмірсутектерін сіңіретін микроорганизмдер кең тараған. Олар көптеген
таксономиялық топтарға жатады да қалыпты микробтың қауымдастықтың мүшесі
болып табылады[3]. Топырақтың тоқтаусыз мұнаймен ластанатын жерлерінде
көмірсутек тотықтыратын микроорганизмдер дамуына қолайлы жағдай туады да,
микробтың жалпы санының көп пайызы белсенді болып табылады [4]. Бірақ,
көмірсутек тотықтыратын микроорганизмдердің көп болуы көмірсутекпен ластану
дәрежесінің көрсеткіші емес, табиғи экожүйенің өзін өзі тазалау процесінің
қарқындылығын көрсетеді. Мысалы, мұнай өнімдерімен көп ластанатын
аудандарда көмірсутек тотықтыратын микроорганизмдердің саны таза аудандарға
қарағанда төмен болуы мүмкін [5]. Мұнайдың барлық көмірсутектері топырақ
микроорганизмдерімен сіңіріле алады: тік және тармақты тізбекті алкандар,
нафтенді және полициклді ароматикалық көмірсутектер [6]. Көмірсутектер
микроорганизмдермен әртүрлі деңгейде ыдыратылады. Бактериялар к-
парафиндерді жақсы, ал циклдік көмірсутектерді әлсіз ыдырататыны
анықталған, ең нашар сіңірілетіндер полициклді ароматикалық көмірсутектер
болып саналады.Топырақта сұйық парафиндерді тотықтыруға қабілетті
микроорганизмдер кездеседі. Микроорганизмдердің сұйық көмірсутектерде
өсуінің кинетикалық моделі ұсынылған. Бұл модель мынадай болжауға
негізделеген: көміртек көзі ретінде н-алкандарды қолданатын клеткалар өсу
процесінде көмірсутектің ортада ерігіштігін жоғарылататын метаболиттерді
синтездейді. Ұшқыш көмірсутектерді қолданатын микроорганизмдер сирек
кездеседі. Метанды тотықтыратын бактериялар пропанды қолдануға қабілетсіз
және керісінше пропанды тотықтыратындар метанды ыдырата алмауы мүмкін.
Кейбір көмірсутектер арнайы емес бактериялармен де ыдыратылады. Мысалы,
Bact.fluorescens пентанды, гександы және бірқатар жағарғы парафиндерді
тотықтырады. Жеңіл парафиндердің биологиялық тотығуы аз зерттелген. Оларды
сіңіретін бактерияларға Pseudomonas және Nocardіa туысының өкілдері жатады.
Кейбір авторлар төмен қайнатылатын н-алкандар цитоплазмалық мембраналардың
қабыршақтануын тудыратындығын көрсеткен. Бұл құбылысты егер сұйық жеңіл
қайнатылатын көмірсутектер бактериялық клеткалардың липидтерін
ерітетіндігімен байланыстырады [7]. Көміртек көзі ретінде ароматтық
көмірсутектерді қолданатын микроорганизмдердің таралуын көптеген
зерттеушілер зерттеген [8, 9, 10, 11]. Топырақтан бензолды, толуолды және
ксилолды активті тотықтыратын Bacterіum benzolіcum штамы бөлініп алған.
Нафталин тотықтырушы бактерияларды зерттеу бойынша жұмыстарды Таусон
жүргізген. Ол нафталин кристалын ыдыратып, оны қолданатын бактериялардың 3
түрін (Bac.naphtalіnіcus lіguefacіens, Bac.naphtalіnіcus nonlіguefacіens,
Bac.Naphtalіnіcus)бөліп алған. Фенантрен және көптеген басқа циклді
қосылыстарды тотықтыратын бактериялар сипатталған [8, 10]. Қазіргі кезде,
көптеген зерттеушілер осы бағытта жұмыстарын жалғастыруда. В.М. Саксон
мазуттың құрамына кіретін бициклді ароматикалық қосылыстарды 84,9 - 93,6%,
полициклді ароматикалық қосылыстарды 90,1 - 93,2% ыдырататын Trіcoderma
lіgnorum штамын бөліп алған [11]. Полициклді ароматикалық көмірсутектер
тірі организмге улы болып табылады. Бірқатар микрорганизмдер сондай
қосылыстарды көміртек және энергияның жалғыз көзі ретінде қолдануға немесе
оларды трансформациялауға қабілетті. Ең кең тараған биодеструкторлардың
бірі – полициклді ароматикалық қосылыстардың биодеградациясына қабілетті.
Pseudomonas putіda штамы болып табылады [8, 12]. Циклоалкандардың есебінен
микроорганизмдердің өсуін тек кейбір авторлар ғана байқаған. Pseudomonas
және Mycobacterіum туыстарына жататын бактериялар дақылдарының декалинды
тотықтыруы сипатталған. Циклді көмірсутектерде тек қана аралас дақылдар
дамиды. Көміртек пен энергияның жалғыз көзі ретінде циклді көмірсутектерде
дамитын микроорганизмдерді бөліп алу жөніндегі авторлардың әрекеттері
сәтсіз аяқталды [13]. Сонда да, циклді көмірсутектер микробтық метаболизм
мен кометаболизм процесінде активті ыдырайды. Экологиялық жағдайдың
өзгерісі өсімдік организмдерінің фотосинтездеу белсенділігін тежейді. Ең
бірінші топырақ балдырларының өсуіне әсерін тигізеді. Сондай тежегіштердің
бірі болып шикі мұнай және минералды сулар болып табылады. Жоғары
өсімдіктердің фотосинтездеу функциясының өзгерісі, соның ішінде дәнді-
дақылдар. Кейбір жұмыстар ластанған топырақта көп ферменттер
белсенділігінің төмендегенін көрсетті. Ластану нәтижесінде каталаза,
уреаза, гидролаза, протеаза, нитратредуктаза, ферменттерінің белсенділігі
төмендейді. Дегидрогеназа белсенділігі артады. Топырақ қабатының ластануы
оның тұрақты функцияларын бұзады: физикохимиялық қасиетін өзгертеді,
биохимиялық процестердің сипаттамасын, микробиотаның белсенділігін
төмендетеді. Осыған байланысты топырақтың мұнай және мұнай өнімдерімен
ластану өзекті проблемасы қарастырылып, топырақ қабатының жағдайына
экологиялық баға беріліп, оны шешу жолы келтіріледі [3]. 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. Мұнай өнімдерін топырақтан тазартудың
әлемдік тәжірибеде қолданылатын әдістері экстракция, физикалық адсорбция,
пиролиз, өртеу және т.б әдістер экономикалық және экологиялық жағынан
тиімсіз болып келеді. 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 микроағзалар көмегімен тазарту болып болып табылады. Қазіргі
кезде әртүрлі систематикалық топтағы микроорганизмдердің көмірсутектерді
ыдырату есебінен даму қабілеттігі жөніндегі көзқарастар кеңейді. Әртүрлі
құрылымдық көмірсутектерді сіңіруге қабілетті микробтық әлемнің жаңа
өкілдері ашылуда. Микроорганиздер қолданатын қосылыстардың спектрі
микроорганизмдердің өсуін қамтамасыз ететін және өсуіне қажет емес
субстраттар болып табылатын көмірсутектердің метаболизмге енуі арқасында
кеңейеді. Белгілі көмірсутектерді қолданатын топырақ микрофлорасына
мұнайдың селекциялық әсері бірдей емес. Сонымен қатар бұрын микробтық
клеткалардың әсеріне төзімді деп саналатын көмірсутектер қолайлы жағдайда
бірге тотығу процесінде қолдануы мүмкін. Бірге тотығу процесінде полициклді
көмірсутектер бұзылуы мүмкін. Бұнда бұл көмірсутектердің әлсіз
деградациясының себебі олардың суда ерігіштігі төмен болуынан. Әдетте
табиғатта топырақтың 5 және одан да көп сақиналы полициклді ароматикалық
көмірсутектерден өзін-өзі тазалау процесі өте баяу жүреді. Полициклді
ароматикалық көмірсутектерді тиімді деградациялауға қабілетті микробтық
ассоциациялар белгілі [14, 15, 16]. Мұнай көмірсутектерін тотықтыратын
ашытқыларға көп зерттеулер арналған. Бұл жұмыстардың дамуы белоктық заттар
мен витаминдердің синтезі үшін н-парафиндері қолданатын микробиологиялық
өнеркәсіптің сұраныстарына байланысты дамыған. Кейбір авторлардың
мәліметтері бойынша Candіda, Torulopsіs ашытқылары көміртек пен энергияның
жалғыз көзі ретінде н-парафиндерді қолданып, ароматикалық көмірсутектерде
өспейді. Бірақ соңғы уақыттың зерттеулері бұл ашытқылардың ароматикалық
көмірсутектер қатысында катаболиттік активтілігін байқаған [17, 18]. Кейбір
жұмыстарда мұнай өнімдері сіңген субстратта саңырауқұлақтар аз
кездесетіндігі айтылғанымен, мұнаймен ластанған топырақтан мұнай өнімдерін
ыдыратуға активті Aspergіllus, Penіcіllum, Fusarіum, Trіchoderma
туыстарының саңырауқұлақтары бөлініп алынған. Мұнаймен ластанған топырақтан
С2 - С4 н-алкандарды қолдануға қабілетті Aspergіllus amstebodamі,
Penіcіllum funіculosum көмірсутек тотықтыратын саңырауқұлақтар бөлініп
алынған [19]. Бактериялық клетка өнеркәсіптің дамуының нәтижесінде
жиналатын улы химиялық заттардың утилизациясына әкелетін әртүрлі химиялық
реакцияларды қамтитын ферментті жүйелердің жиынтығы мен барлық белгілі
микроорганизмдерден ерекшеленеді. Үнемі мұнай өнімдерімен ластанатын
экожүйелерде Pseudomonas және Rhodococcus туысына жататын бактериялар кең
тараған. Родококктар мен псевдомонадалар көмірсутектердің активті
деструкторларына жатады [20].
Pseudomonas өкілдері жете зерттелген. Олардың арасында мұнай сіңген
топырақта өмір сүретін әртүрлі түрлері кездеседі, бірақ олардың
кейбіреулері ластанбаған жерлерден бөлінген, олар да мұнайды қолдануға
қабілетті. Квасников Е.И. [21] батыс-украинды мұнайлы кәсіпшіліктің
топырағынан нафталинді активті тотықтыратын Pseudomonas туысының бірнеше
дақылдарын бөліп алған. Басқа зерттеушілер Урал-Поволжье, солтүстік
Предкавказье, Грузия, Литва және Украинаның мұнай-газ қабатты аудандарының
жер асты суларынан нафталин тотықтырушы Pseudomonas centrіfugans және
boreopolіs штамдарын бөліп алған. Метанның Ps. Flurescens, гептанның
Pseudomonas-тың алты түрімен, нафтендердің - Ps. aerugіnosa штамдарымен
тотығулары жөнінде, Pseudomonas туысының өкілдерімен каучук, резеңке,
майлайтын материалдардың ыдырауы жөнінде мәліметтер бар. Pseudomonas
туысының қандай да бір түрінің бактериялармен ыдырамайтын органикалық
қосылыс жер бетінде жоқ [22].
Родококктар көміртек пен энергияның жалғыз көзі ретінде әртүрлі
органикалық заттарды, соның ішінде мұнайдың көмірсутектерін қолданады.
Родококктардың мұнай көмірсутектері бар ортада көбеюі pH пен температураның
кең интервалында жүреді. Су мен топырақты тазалау үшін қолданылатын
көптеген биопрепараттардың құрамына Rhodococcus туысының бактериялары
кіреді. Тазалау аяқталғаннан кейін топыраққа енгізілген микроорганизмдердің
артақ мөлшері тіршілігін жойып, өсімдіктер оңай қабылдайтын органикалық
заттарға айналады. Яғни, родококк негізіндей биопрепараттар мұнай және
мұнай өнімдермен ластанған қоршаған ортаны тазалау үшін тиімді және
экологиялық қауіпсіз болып табылады [23].
Мұнаймен ластанған топырақтан 45-65 0С температурада өсетін термофильді
аэробты спора түзуші Bacіllus subtіlіs, Bas.brevіs, Bas.сoagulans,
бактериялары бөлініп алынған, олар С11 - С22-ге дейінгі н-алкандарды
утилизациялауға қабілетті, С11 – С16 және С6 – С10 н-алкандары болып
табылады. 600С кезінде н-нонан Bac. cіrculans thermophіlu штамдарының
өсуіне кері әсер етеді. Авторлардың айтуынша, бұл температура жоғарылағанда
алкандар буларының қысымының көтерілуіне байланысты. Бірақ кейбір
термофилді бактериялар С6-С10 көмірсутектерді 500С температурасында да
қолдана алады, сондықтан бұндай түсініктемені негізді деп есептеуге
болмайды [7, 24].
Кейбір микрококктар 12 және одан да көп көміртек атомды н-алканы бар
орталарда дамуға қабілетті Mіcrococcus туысының кейбір түрлері С13 – С22 н-
алкандарды активті пайдаланады. Қолайлы жағдайда оларды СО2 және Н2О дейін
трансформациялайды. Көмірсутектерді микроорганизмдер клетка ішінде
пайдаланады. Клетка мұнай көмірсутегін сіңіру үшін қолданатын субстрат пен
микроорганизмдердің клетка қабырғасының арасында тікелей байланыс болуы
керек. Гидрофобтық затты сіңіру үшін клеткада липофилді клетка қабырғасы
болуы керек. Бірқатар мұнай тотықтыратын микроорганизмдердің клетка
қабырғасының гидрофобтық айнағы болады. Гидрофобтық аймақтың құрамына
липидтер, жоғары молекулалы микол қышқылы кіреді. Родококк клеткалары н-
алкандарды пассифті диффузия арқылы сіңіреді. Микол қышқылының ұзын
алифатикалық тізбектері барлық штамдарының липидтерінің негізі құрамы болып
табылады, олар клеткаға н-алкандарды ортадан пассивті диффузия арқылы
сіңіруге мүмкіндік береді. Цитоплазмалық мембрана арқылы клетка ішіне
енетін көмірсутек клеткалық құрылымдармен байланысып, клетка бұзылғанда
ғана жойылады. Мұнайдың активті деструкторлары көмірсутектерді пессивті
диффузия жолымен сіңіретіндіктен, олар тек қана көнмірсутекпен қаныққан
ортада өсе алады. Көмірсутектің төмен концентрациясында көмірсутектің
шектеулі түсуінен бұл микроорганизмдер нашар өседі. Бұндай жағдайда
биодеградацияда көмірсутек қатысында хемотаксиске не қозғалғыш
микроорганизмдер маңызды рол атқарады [25]. Бұл жағдайда мұнай өнімдерін
тотықтыруда негізгі рөлді Pseudomonas бактериалары атқарады. Бұл
бактериялардың алифатикалық көмірсутектерді ыдыратуы микробактериялар мен
артробактерияларға қарағанда әлсіздеу. Бірақ, ароматикалық көмірсутектердің
клеткаға түсу механизмдері толық зерттелмеген болса да, оларды ыдыратуда
Pseudomonas рөлі маңызды [5].
Микробактериялармен аралас дақылда Pseudomonas aerugіnosa жақсы өседі.
Бұл былай түсіндіріледі: липофилді беті бар микробактериялар дамыған кезде
ортада көмірсутектін эмульгирленуі жүреді. Липофильді қабырғасы жоқ
псевдомондалар үшін бұл жағдай өте маңызды, себебі гидрофилді субстратпен
байланысуын жеңілдетеді [25] Ps. аerugіnosa клеткалары көмірсутек
молекулаларымен комплекске байланысатын, сыртқы мембрана арқылы, одан кейін
клетка қабырғасы арқылы өтетін пептидогликолипид түзіп, оны сыртқа бөледі.
Псевдомонадалардың клеткасының ішінде көмірсутектің қоры жиналмайды, себебі
сіңірілген көмірсутектің тез тотығуы жүреді [26].
Аралас дақылды таза дақылға қарағанда тотығу дәрежесінің жоғарғы болуы,
әртүрлі қосылыстардың бірге тотығуымен түсіндіріледі. Канетабенизм
процесінің көмегімен тотығатын көмірсутектердің тобы көбейді.
Бірақ мұнайдың көмірсутектерін бірге қолдану табиғи жағдайда
деструкциясын зерттегенде қиындықтар тудырады. Осылайша, топырақта
көмірсутектің деградация процесі бөлек түрлермен емес, компоненттері бір-
бірімен күрделі әрекеттесулерге түсетін микроорганизмдер ассоциациясымен
жүзеге асады. Олардың ішінде ең активтілері күрделі қосылыстарды ыдыратып,
қалғандарына мұнайдың деструкция процесін жалғастыруға мүмкіндік береді.
Мұнай тотықтырушы микроорганизмдердің мұнай өнімдерінің жоғары
концентрациясына бейімделуін жаңа қоректік ортаға жиі егулер арқылы
жүргізіледі. Бұны қоректік ортада улы метаболиттердің жиналуы жүрмеу үшін
және мұнай тотықтырушы микроорганизмдердің төзімділерін алу үшін жүргізеді,
себебі әлсіз клеткалар тіршілігін жояды немесе нашар өседі, тек қана
физиологиялық активті клеткалар қарқынды өсуге ие. Осылайша, активті
клеткалардың іріктеуін жүргізіп, консорциум алады [24].
Адаптация жайлы айтқанда мыңдаған жылдар жүретін эволюциялық адаптация
мен бірнеше күндер, апталар немесе айларға созылатын тәжірибелік
адаптацияны ажыратып айту керек. Микробтық генотипі эволюциялық адаптация
процесінде қалыптасты. Микробтық популяцияның жаңа химиялық затпен бірнеше
байланасы кезінде ортаның өзгеруіне физиологиялық адаптация жүреді – бұл
фенотиптік аккомодация. Ол кейін мутациялық өзгергіштікке алып келіп,
жағымды қасиеті тұқым қуалауы мүмкін. Көптеген зерттеушілер, соның ішінде
Ван-Ниль, адаптацияны тұқым қуалаушылық өзгеріс ретінде қарастырмай, тек
адаптацияға қабілеттілігі ғана тұқым қуалай алатындығын айтқан. Станияр да
физиологиялық адаптация бір тұрақты геномфонында жүреді деген қорытындыға
келген. Оның айтуы бойынша, бұл кезде ядрода өзгерістер жүрмейді. Ал
Бертлайн, керісінше адаптациялық өзгергіштікті мутациялық ретінде
қарастырған. Бұл мәселе қазіргі кезде де пікірленеді. Еске сақтар жәйт,
мұнай құрамында да клеткада мутациялық өзгергіштіктерді тудыратын бірқатар
жоғары токсикалық органикалық заттар болады. Мутацияның сапасы белгілі
мөлшерде қолданылатын мутагендердің сапасымен анықталады, мутагеннің
әсерінен микроорганизмдерде табиғатта кездеспейтін формалары пайда болады.
Бұл бірқатар улы қосылыстарды ыдыратуға қабілетті микроорганимдер штамын
алуға мүмкіндік береді [27].
Микроорганизмдердің әртүрлі химиялық қосылыстарға, өнеркәсіптік және
тұрмыстық химияның қалдықтарына адаптациясы патогенді бактериялардың
дәрілік заттарға адаптациясы сияқты жыл сайын үлкен мәнге ие болып келуде.
Екеуінің айырмашылығы, микробтардың дәрілік препараттарға бейімделуі теріс
құбылыс, ал гетеротрофты сапрофитті микробтардың топырақты ластаушы улы
химиялық қосылыстарды ыдыратуға адаптациясы зор маңызы бар құбылыс.
Әлемде қоршаған ортаны мұнай жə не мұнай өнімдерінен тазалауда
мұнай көміpсутектеpін қолдану қабілеті ба жоғаpы белсенді
микpооpганизм-дестpуктоpлаpға негізделген биотехнологиялық тазалау
әлістеpі қолданылуда. Көміpсутек тотықтыpушы микpооpганизмдеp топырақ
және су биоценозының негізгі компоненті болғандықтан, ол аpдың
катоболиттік белсенділігі мұнаймен ластанған табиғи субстpаттаpды
тазалауда әдеттегі жағдай болып табылады. Топырақта негізінен
бактериялар , актиномицеттер, ашытқы саңырауқұлақтары , балдырлар,
қарапайым ағзалармен бірге бактериофагтар да кездеседі. Жоғарыда айтып
өткендей, микроорганизмдердің топырақта таралуына ортадағы қоректік
заттардың, сонымен бірге температураның да маңызы зор. Сонымен қатар,
отын энергетикалық өндіріс кешенінің негізгі экологиялық
мәселелерінің бірі – мұнай және мұнай өнімдерінің тасымалы немесе
оларды өндіру барысында түрлі келеңсіз жағдайлардың орын алуы болып
табылады. Мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған топырақтарды
микроорганизмдер көмегімен 3 жол арқылы жылдамдатуға болады екен.
Олар:
1. Топырақ немесе су микрофлорасының метоболиттік активтілігіне
сәйкес, ортаның физико – химиялық жағдайларын өзгерту арқылы ;
2. Ластанған топырақ немесе суға арнайы таңдалынып алынған
мұнай тотықтырушы микроорганизмдерді енгізу арқылы ;
3. Аралас микроорганизмдердің активті штамдарын және олардың
өсуі үшін қажет активаторларды қосу арқылы.
Аталған соңғы екі әдіс , қазіргі таңда өте перспективті және
тиімді болып отыр. Себебі активті мұнай тотықтырушы микроағзалар
негізінде жасалған биопрепаратор көмегімен мұнаймен ластанған топырағы
бар аумақтарды кең көлемде тазалауға мүмкіндік бар.
Қоршаған ортада мұнай көмірсутектерін деструкциялау үшін
микроорганизмдердің көптеген түрлері қолданылады , солардың қатарында :
Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus, Arthrobacter, Flavobacterium,
Rhodacoccus, Acinetobacter, Alcaligenes, Mycobacterium, Nocardia, Candida
ашытқы туыстары және т.б. туыстары бар . Мұнай өндірісінің
қалдықтарымен ластанған топырақ пен су қоймаларын тазалау экологияның
өзекті мәселелеріне айналуда. Мұнай көмірсутектері биологиялық
активтілігіне байланысты жоғары токсинді, қауіпті ластаушы заттарға
жатады. Дүние жүзінде жыл сайын 50 млн тоннадай мұнай қоршаған ортаға
түсіп отырады. Қазақстанда жыл сайын 50 мың тоннадан астам мұнай
қалдықтары және 200 мың гектардан астам мұнаймен ластанған топырақ
түзіліп отырады.
Биоремедиацияның негізгі 2 түрі бар:
– биостимулдеу ( биогенді элементтерді , оттегіні, т.б. қосу
нәтижесінде жергілікті микрофлораның деградациялық қабілеттіліктерін
белсендіру ) ;
– биоқосу ( табиғи немесе ген-инженерлік штамм – деструкторларды
қосу).
Биостимулдеу өз кезегінде екіге бөлінеді:
1) Табиғи микрофлораны биостимулдеу. Бұл әдіс ластанған су
қоймалары мен топырақта кездесетін , ластаушы заттарды ыдырата алатын
, бірақ негізгі биогенді элементтердің ( азот,фосфор,калий, т.б.
қосылыстары) жетіспеушілігінен белсенділіктері төмен табиғи
микрофлораның өсуін белсендіруге негізделген;
2)Активті штаммдарды қосу негізіндегі биостимулдеу. Бұл әдістің
ерекшелігі бар, ластанған су қоймалары мен топырақтың табиғи
микрофлорасын биостисулдеуі алдымен зертханалық немесе өндірістік
жағдайларда жүргізіледі. Мұнда ластаушы затты тиімді ыдырата алатын
микроағзаларды сұрыптап алады.
Белсендірілген микрофлораны т.б. ластаушыларды ыдырату деңгейін
жоғарылататын қосымша заттармен бірге ластанған обьектіге қосады.
Мұнай өнімдерінің көп компоненттен тұруы микроағзалар
көмегімен биодеструкциялау қиындығын тудырады. Сондықтан әртүрлі
деградацияға қабілеті бар микроорганизмдер ассоциациясын құру
ластанған экожүйелер биоремедиациясында перспективалы бағыт болып
табылады. Бұл факктор көптеген ғалымдардың мұнаймен ластанған су
және топырақтарды тазалауда кеңінен қолданылатын биопрепараттарды
жасау барысында дәлелденген. Қолайсыз климаттық жағдай кезінде
ластанған ортада мұнай деструкциялаушы микроағзалар интродукциясы өте
қажет болып табылады. Мәселен, Деворойл биопрепаратында Pseudomonas-
Rhodococcus ассоциациясы қолданылады. Бұл биопрепараттар қазіргі кезде кең
көлемде қолдануда. Соңғы он жыл ішінде бірнеше препараттар –
Путидойл , Олеворин , Нафтокс , Микромицет , Родобел секілді
препараттар өндіріске енді . Бұл препараттар құрамына жиырмадан
аса түрлі мұнай тотықтырушы микроорганизмдер, бактериялар,
саңырауқұлақтар, ашытқылардан тұратын монокультуралар немесе
ассоциациялар кіреді. Шет елдерде мұнай компаниялары мұнаймен ластанған
топырақтарды өңдеу үшін биопрепараттарды қолданады. Мәселен Еуропа мен
АҚШ елдерінде мұнай өндіру зауыттарының ағынды суларын тазалау үшін
табиғи штамдардың бейімделушілік жолы арқылы алынған Phenobac атты
бактериалдық биопрепараттарды қолданған. Олар ортаның түрлі жағдайына
өз қасиеттерін сақтай алатын көмірсутек – тотықтырушы бактериялардың
аралас культураларынан тұрады. Қазіргі таңда, мұнаймен ластанған
топырақтарды тазалау барысында Pseudomonas туысының бактерияларының
қатысымен бірнеше препараттар жасалынып, әлем бойынша қолданыс
табуда. Мысалы, Эконадин биопрепараты қоңыр түсті ұнтақ , дисперсті ,
гидрофобты болып табылады. Бұл препарат органикалық субстрат – шымда
иммобилизденген Pseudomonas fluorescens-тің екі штамм ассоциациясынан
құралған. Препарат құрамында деструктор – микроорганизмнің мөлшері
1:109жасуша г құрайды. Сорбциялық тығыздығы мұнай өнімінің түріне
байланысты 1:10 – 1: 50 аралығында. Эконадин препараты Ресей
Федерациясының және Украинаның патенттерімен қорғалған, ТМД елдерінде
мұнаймен ластанған аумақтарды тазалауға арналған алдыңғы қатарлы
бактериалдық препарат болып табылады. Препарат негізі ретінде
Pseudomonas fluorescens-тің таңдап алыну себебі өте көп . Ең алдымен
олардың түрлі қасиеттері зерттелді, әсіресе , мұнай көмірсутектерін
жақсы тотықтыру қабілеті. Штамдардың адам өміріне, өсімдіктерге,
гидробионаттарға қатысты патогенді еместігі бойынша таңдалынып
алынды. Табиғатта барлық мұнай тотықтырушы микроорганизмдер арасында
кең таралғандары Pseudomonas туысының бактериялары . Олар әлемдік
мұхиттың, су қоймалардың, топырақтың әдеттегі микфлорасының бірі. Бұл
туыстың 50-ден астам түрлері қоршаған ортадағы мұнайды ыдырату
процесіне белсенді қатысады. Олар: Pseudomonas aerugenoza, Ps. putida,
Ps. fluorescens жəне т.б. Ps. Fluorescens штамын топырақтан су
қоймаларынан бөлініп алынған. Ең қызықтысы, осы түрдің 66 штамының
Трускавецкая минералды суынан бөлініп алынуы. Псевдомонадалардың
аэробты жəне оттегінің аз жағдайынд а да жоғары көмірсутек тотықтыру шықабі
летінің болуы мұнаймен ластанған топырақ жəне суларды тазалауда
қолдануға көп мүмкіндік береді. Эконадин препаратының артықшылығы , оның
қарапайымдылығы жəне де тек мұнай өнімдерін ғана емес, түрлі
биорезистентті поллютанттардан та залау қабілетінің болуы. Сонымен
қатар, бірқатар өзіндік ерекшелігіне буфер лік қасиеті, ортаның pH 7,0-
7,2 аралығында ұстап тұру қабілеті жатады. Препаратты қолдану барысы нда
оның фитопатогенді микроағзаларға антогонистік белсенділік
көрсететіндігі дәлелденген.
Azospirillum туысының бірлестік ризобактериялары кейбір штамдарында
мұнайды дегадациялау қабілеттіліктері анықталды.
Мұнай деградацияға əр түрлі төз імділік деңгейлері бар көмірсуте ктерді
ң қоспасынан тұрады, сондықтан бірқатар бактериялар, ашытқылар мен
микробалдырлардан тұратын микроағзалар қауымдастығын қолдану тиімді
болып саналады. Штамдарды бөліп алу объектісі табиғ и орта немесе мұнай
өнімдерінің өзі болып табылады. Кей əдебиеттер қатарына сүйенер
болсақ,мұнай көмірсутектерінің активті деструкторларына псевдомонадалар
және родококктар жатады. Олар мұнаймен ластанған экожүйелер
микробиоценозының негізгі компонентінің басым бөлігін құрайды.
Сондықтан мұнаймен ластанған объектілердің биоремедиация және
биомониторинг жүйесі үшін Pseudomonas жəне Rhodococcus туыста рының
белгілі штамдарын қолдану қажеттігі туындайды. Мәселен, Грищенков В.Г.
әріптестерімен мазутпен ластанған топырақтан оның биодеструкциясына
қабілетті бактерия штаммдарын бөліп алды.Штамдардың көбі Pseudomonas
туысына жатқызылды.Идентификация нәтижесінде кей культуралар Rhodococcus
жəне Xantomonas туыстастарының өкіл дері екені анықталды. Ғалымдар мұнай
концентрациясы жоғары ортадан бағытталған селекция жолымен10-14 тәулік
ішінде 3000 мгл концентрацияда мұнай және бензинді 50%-ға дейін жоғары
ыдырату қабілеті бар Pseudomonas-Rhodococcus туыстарының микробтық
культуралаын бөліп алды.Сонымен қатар, Pseudomonas жəне Bacillus
штаммдарында мұнай деградациясын 2,1-4,3есе күшейту үшін газ
тасымалдаушы функциясы бар препараттарды қолдануды
ұсынды. Жоғарыда айтылған мəлімет терге сай, ғалымдардың ойынша жасанды
мұнай-деструкторлар ассоциациясын құруда әрбір штамның экологиялық,
сонымен бірге трофикалық ерекшелігін ескерген жөн,оның себебі,
ассоциация қасиеттері жеке штаммдардың қарапайым қосылысы еместігінде
болуы және де сол қосылысқа сай келмеуінде.
Мұнай жəне мұнай өнімдерінің бе лсенді деструкторларының бірі
Pseudomonas туыстасы Тюмень облысының мұнаймен ластанған топырағынан
бөлініп алынған. Селекция 2 %-тік шикі мұнайы бар сұйық минералды
ортада жүргізілді. 10 тəуліктен соң, мұнай құрамы 3 5-40 %-ға
төмендеді, тіпті ыдырау қабілеті төмен мұнайдың мазут жəне асф альтен
секілді компоненттері де деструк цияға ұшырады. Белоусова Н.В. және
бірнеше ғалымдар жұмыстарында төмен темературадағы мұнай
көмірсутектерінің деструкциясы процесінде Pseudomonas-Rhodococcus
туыстары бактерияларының қызметі көрсетілген. Отыз культураның ішінде 4-
6° С температурада мұнай көмірсутектерін тотықтырушы 4 штамм бөлінді.
Дәл осы температурада мазут,бензол және этонол-бензолды шайыр,түрлі мұнай
өнімдерінің деструкциясы қарастырылды. Зерттелген штамдарды
биопрепарат жасауда және климаты суық аудандардың мұнаймен ластанған
топырағының биоремедиациясы үшін қолдануға болады. Arthrobacter,
Pseudomonas, Rhodococcus, Citophoga туыстарының сихрофильді бактериялары
Коми Pеспубликасының топырағынан бөлініп алынған.
Ең белсенді штамдарда алифатты көмірсутегілер деструкциясы 10-14
тәулікте 80 %-ға дейін, ароматты көмірсутегілер-15% жетті. Шайырды
деградациялауда псевдомонадалардың үлесі зор болады(31 %).
Pseudomonas туысының бактериялары биосинтетикалық және катоболиттік
реакцияларының түрлілігінің арқасында түрлі субстраттарда өсу
жылдамдылығының жоғарылығына қарай, генетикалық ерекшелігіне байланысты
қарапайым және күрделі көмірсутегілер қатарын деградациялау қабілеті
жоғары екені белгілі. Мысалы, бірқатар ғалымдар топтары фенолды,
полициклді ароматты көмірсутегілерді, дизельді отынды, мазут және
мұнайды ыдырататын Ps.stutreri MEV-S1 штамын бөліп алды. Бұл штамм
ауыр металл ионына төзімді,биологиялық беткі белсенді заттарды
(биосурфоктанттарды) бөліп шығарады. Бөлінген штамды мұнай және мұнай
өнімдерінің көмірсутегілерімен, сонымен қатар, металлдармен ластанған
суларды, топырақтарды тазалау үшін препарат жасауда қолданылады.
Сонымен бірге, Ps.alcaligenes MEV штамы мұнай, мазут, дизельді отын,
антрацен, фенантрен, нафтамин секілді 2-ден 4 бензол сақинасынан
полициклді ароматты көмірсутегілерді белсенді ыдыратады және де ауыр
металл иондарына төзімді, биосурфактанттарды бөліп шығарады. Аталған
белсенді биодеструкторларды мұнаймен ластанған топырақ және су
қоймаларын тазалау үшін қолдану ұсынылған. Пунтус И.Ф. әріптестерімен
бірге Ps. putida, Pseudomonas sp. Штамдарын бөліп алды. Бактерия
культуралары коксохимиялық және мұнай өндіруші өндірістегі
компоненттер – нафталин, фенантрен, м-крезолды жылдам деградацияға
ұшыратады. Сонымен қатар, бөлінген культуралар қоршаған ортаны ПАК
ластануынан қолдануға болатыны дәлелденген. Мұнай және мұнай
өнімдерімен ластанған аумақтарды тазалау үшін Ps. Putida 9,
Mycobacterium flavenscens EX91 жəне Acinetobacter sp.НБ-1 штамдар
негізінде жасалған Экойл биопрепаратын қолдану ұсынылады. Бұл препаратты
мұнаймен ластанған су қоймаларын тазалауда ПО
Нижневолжскнефть қолданды, қолдану мерзімінен бастап 2 айдан соң , су
қоймасының ластану деңгейі 0,06 % болды. Ps. Putida негізінде жасалған
Экогеос-1 биопрепараты мұнай көмірсутегілеріне бейімделген. Препарат
құрамында Ps. putida микроорганизмі және биогенді қоспалары (азот және
фосфор) бар. Қолданылатын иммобилизатор – гидрофобизирленген шым. Ол тек
бактерия клеткасының тасымалдаушысы ғана емес , мұнай өнімдерінің
биодеструкция процесін жылдамдату үшін, мұнай қабатын бұзу арқылы
ауаның көптеп берілуін қамтамасыз етеді. Биоремедиация барысында
Псевдомин биопрепараты қолданылады. Бұл препарат мұнай
деструкциялаушы активті ... 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