Көмірсутегі тотықтырғыш микроорганизмдер
Қазақстандағы мұнай-газ өндірісі және топыраққа түсетін жүктеме
Қазақстан мұнай қоры бойынша әлемде 13-орында, ал мұнай өндіру көлемі бойынша 18-орында. Еуропа және Азия елдері ішінде Қазақстан Ресей, Ұлыбритания, Норвегиядан кейін төртінші орынға орналасады. Ел аумағының шамамен 1,7 млн шаршы шақырымын мұнай-газ қоры қамтиды. Қазіргі уақытта 208-ден астам мұнай-газ кен орындары анықталған, олардың басым бөлігі Батыс Қазақстан өңірінде шоғырланған.
Мұнай және мұнай өнімдерін өндіру, өңдеу және тасымалдау топырақтың құнарлылығына кері әсер етеді. Ал құнарлы топырақ — ауыл шаруашылығы өнімділігінің негізі ғана емес, биосфера тұрақтылығы үшін де маңызды буын: топырақтың гумустық қабатында тірі организмдер мен олардың биогендік энергиясының елеулі бөлігі жинақталған.
Ұзақ мерзімді энергетикалық жоспарлар мұнай өндіру көлемін арттыруды көздейді. Бұл құбыр желілерінің кеңеюіне және тасымал көлемінің өсуіне әкеледі. Сәйкесінше, апаттық төгінділер тәуекелі де сақталады. Топырақ қабаты қоршаған ортадағы өзгерістердің «индикаторы» ретінде көптеген процестер мен ауытқулар туралы ақпаратты жинақтайды.
Мұнаймен ластанудың экологиялық салдары
Мұнай және мұнай өнімдері биосфераны ластаушылардың ең маңызды топтарының бірі. Мұндай ластану жаңа экологиялық жағдай қалыптастырып, табиғи биоценоздың терең өзгеруіне, тіпті толық трансформациясына дейін апарады.
Топырақ фаунасына әсері
Ластанған топырақта мезо және микрофауна түрлік әрі сандық тұрғыдан шектеледі. Апаттан кейін алғашқы үш күн ішінде топырақ жануарлары жаппай қырылады немесе ластанбаған топырақтағы деңгейдің шамамен 1%-ына дейін төмендейді. Ең улы әсерді мұнайдың жеңіл фракциялары береді.
Өсімдіктер мен ферменттер
Экологиялық жағдайдың өзгеруі фотосинтез белсенділігін тежейді: алдымен топырақ балдырлары зардап шегеді. Кейбір деректер бойынша, ластану нәтижесінде каталаза, уреаза, гидролаза, протеаза, нитратредуктаза белсенділігі төмендейді, ал дегидрогеназа белсенділігі артуы мүмкін.
Топырақтың тұрақты функциялары қалай бұзылады?
- Физика-химиялық қасиеттері өзгереді.
- Биохимиялық процестердің сипаты бұзылады.
- Микробиота белсенділігі төмендейді.
Тазарту әдістері және биологиялық тәсілдің артықшылығы
Мұнаймен ластанған топырақтың өзіндік тазаруы мен қайта қалпына келуі өте баяу жүреді және көптеген бағалаулар бойынша 20–25 жылға созылуы ықтимал. Әлемдік тәжірибеде қолданылатын экстракция, физикалық адсорбция, пиролиз, өртеу сияқты әдістердің бірқатары экономикалық немесе экологиялық тұрғыдан тиімсіз болуы мүмкін. Сондықтан аймақтың табиғи-климаттық ерекшеліктерін ескеретін тиімді шешім қажет.
Тиімді бағыт: көмірсутектерді тотықтырғыш микроағзалар
Қазіргі таңда перспективалы тәсілдердің бірі — көмірсутектерді тотықтырғыш микроағзалар көмегімен ластануды азайту. Бұл әдіс мұнай компоненттерін биологиялық жолмен ыдыратып, топырақтың қалпына келуін жеделдетуге бағытталған.
Зерттеу нысаны: Қаражанбас кен орны
Зерттеудің мақсаты — Қаражанбас кен орнының мұнайымен ластанған топырағын көмірсутектерді тотықтырғыш микроағзалар көмегімен тазарту. Қаражанбас кен орны Маңғыстау облысында, Бозащы түбегінде, Ақтау қаласынан шамамен 200 км солтүстікте орналасқан. Кен орны 1974 жылы, шамамен 303 м тереңдікте мұнай кені табылғаннан кейін ашылған. Аймақ биоклиматтық сипаттамасы бойынша сұр-қоңыр топырақты шөл зонасына жатады.
Мұнай сипаттамасы (шикізат)
- Тығыздығы (20°C)
- 0,949
- Күкірт, масс.%
- 1,68
- Шайыр, масс.%
- 21,6
- Асфальтендер, масс.%
- 5,3
Көмірсутек құрамы, масс.%
- Парафиндік 71
- Нафтендік 15,1
- Ароматтық 13,9
Мұнайдың салқындау температурасы: −20…−25°C.
Әдістеме: ластануды өлшеу және биобелсенділікті бағалау
Топырақтағы мұнай және мұнай өнімдерінің мөлшері гравиметриялық әдіспен анықталды: мұнай хлороформмен экстракцияланып, кейін хлороформ сығындысынан гексанмен қайта экстракция жүргізілді. Сынамаларды алу мен зертханаға жеткізу аралығы 2–3 күнді құрады.
Топырақтың биологиялық белсенділігі мен өзіндік тазаруы қалдық мұнайдың болуына, ферменттік белсенділікке, тыныс алу қарқындылығына, микроорганизмдердің негізгі физиологиялық топтарының санына және химиялық құрамына қарай бағаланды. Мұнай өнімдерінің массалық концентрациясы ФЛЮОРАТ-02 сұйықтық анализаторында өлшенді.
Мұнай мөлшері: өлшеу нәтижелері
| Сынама | Гравиметрия, мг/кг | ФЛЮОРАТ-02, мг/г |
|---|---|---|
| 1 | 34,4 | 0,0367 |
| 2 | 23,3 | 0,0244 |
| 3 | 20,5 | 0,0217 |
| 4 | 4,2 | 0,00425 |
Дегидрогеназа белсенділігі
24 сағат ішінде 1 г топыраққа, ТТХ (мг)
Уреаза белсенділігі
24 сағат ішінде 5 г топыраққа, NH3 (мг)
Көмірсутек тотықтырғыш микроорганизмдерді бөліп алу және өсіру
Мұнаймен ластанған топырақтан көмірсутектерді тотықтырғыш микроағзалар дақылдарын бөліп алу жинақтау (enrichment) тәсілі арқылы жүргізілді. Энергия және көміртек көзі ретінде Қаражанбас кен орнының шикі мұнайы қолданылды.
Жинақтау тәжірибесінің қысқаша протоколы
- 1 250 мл колбаға 100 мл Ворошилова–Дианова (В–Д) қоректік ортасы құйылады.
- 2 Ортаға 3 мл шикі мұнай қосылады.
- 3 Ластанған топырақтан 5 г енгізіліп, 27–29°C-та 170 айн/мин араластырғышта шамамен 7 күн ұсталады.
- 4 7 күннен кейін алынған топырақтық суспензия тығыз В–Д қоректік ортаға егіледі.
Ортада көмірсутек қосылыстары жалғыз қорек көзі болғандықтан, бұл жағдай көмірсутек тотықтырғыш микроорганизмдердің таңдамалы түрде жақсы өсуіне мүмкіндік береді.
Нәтиже және талқылау
Көмірсутек тотықтырғыш микроорганизмдер эколого-трофикалық топтардың ішіндегі ең маңыздысының бірі: олар әртүрлі биотоптарда толық тотықсызданған көмірсутек молекулаларын зат алмасу процестеріне қосады, яғни мұнай және мұнай өнімдерін ыдыратуда шешуші рөл атқарады. Сондықтан олардың функционалдық белсенділігі мұнаймен ластанған топырақтың қалпына келу қарқынымен тікелей байланысты.
Бақылау дерегі
Кейбір микробиологиялық зерттеулерде көмірсутек тотықтырғыш бактериялар ластанған топырақта алғашқы жарты жыл ішінде максималды мәнге жақындайтыны көрсетілген. Осы зерттеу барысында ластанған сынамада 1 г топыраққа шаққанда 1,89 × 105 колония түзуші бірлік анықталды. Бұл көрсеткіш басқа сынамалардан бір тәртіпке жоғары болуы ластану деңгейінің едәуір екенін және табиғи жағдайда өзіндік тазару процесі белсенді басталғанын меңзейді.
Қорытынды
- Мұнаймен ластану топырақтың физика-химиялық және биологиялық функцияларын бұзып, биоценоз құрылымын өзгертуі мүмкін.
- Өзіндік қалпына келу ұзаққа созылады, сондықтан мақсатты тазарту шаралары қажет.
- Жергілікті топырақтан бөлінген көмірсутек тотықтырғыш микроағзаларға негізделген биоремедиация практикалық тұрғыдан перспективалы бағыт.
Пайдаланылған әдебиеттер
- 1. Қазақстанның мұнай және газ кен орындары анықтамалығы. Алматы, 2005. 55 б.
- 2. Орлов Д.С., Амосова Я.М. Мұнаймен ластанған топырақты бағалау әдістері. «Қоршаған ортаны қорғаудың биотехнологиялық әдістері» конференция тезистері. Самарқанд, 1988. 57 б.
- 3. Халимов Э.М., Левин С.В., Гузев В.С. Мұнайдың топырақ қасиеттеріне зақымдаушы әсерінің экологиялық және микробиологиялық аспектілері. Мәскеу ун-ты хабаршысы, «Топырақтану» сериясы, 1996, №2, 59 б.
Автор туралы
М.Н. Кадеева, Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің студенті (Астана). Ғылыми жетекші: Жаманқара А.К.
Байланыс: Maral-bt89@mail