Повышение эффективности ремедиации нефтезагрязненных почв в природно-климатических условиях севера Томской области и сопредельных регионов с применением аборигенных микроорганизмов

Abstract

Актуальность исследования. Наибольшая антропогенная нагрузка, связанная с эксплуатацией природных ресурсов в Томской области, приходится на нефтегазодобывающую промышленность. Геоэкологический анализ территории показал, что наиболее уязвимыми участками являются северные административные районы, при этом основной фактор нефтяного загрязнения почв - аварии на трубопроводах. Биоремедиация является низкозатратным и экологичным методом восстановления нарушенных территорий. Эффективный подход к биоремедиации нефтезагрязненных почв заключается в выделении аборигенных микроорганизмов-деструкторов углеводородов и создании биопрепаратов на их основе. Цель: разработать промышленный консорциум на основе аборигенных углеводородокисляющих бактерий из почв Севера Томской области и оценить его эффективность для биоремедиации нефтезагрязненных почв. Объекты и методы. Культуры аборигенных глеводородокисляющих микроорганизмов получены в селективных условиях из образца почвы Советского месторождения нефти Томской области, загрязненной сырой нефтью. Выделенные штаммы идентифицировали с использованием молекулярно-генетических методов на основе анализа последовательностей гена 16S рРНК. Изучение физиологических и биохимических свойств изолятов выполняли стандартными методами, морфологию клеток изучали микроскопически. Для оценки эффективности биопрепарата на основе выделенных штаммов проводили полевые испытания на нефтезагрязненных участках. Количественный химический анализ на суммарное содержание нефтепродуктов в почве выполняли флуориметрическим методом. Результаты. В ходе исследования из нефтезагрязненных почв в Томской области выделены и охарактеризованы 3 новых штамма углеводородокисляющих бактерий, принадлежащие к родам Acinetobacter и Oleomonas. Аборигенные микроорганизмы характеризуются сниженными оптимумами температуры и рН по сравнению с типовыми штаммами. На основе выделенных микроорганизмов разработан коммерческий биопрепарат «Абориген», предназначенный для биоремедиации нефтезагрязненных почв и ветландов. Экспериментальное восстановление нефтезагрязненных почв с помощью препарата аборигенных микроорганизмов-биодеструкторов позволило значительно сократить сроки по сравнению с самостоятельным восстановлением почвенного покрова в ходе естественных процессов. Полевые испытания показали высокую эффективность деструкции нефти под действием биопрепарата - в среднем по восьми опытным участкам суммарное содержание нефтепродуктов в почве было снижено в 12,4 раз за три месяца.

The relevance of the study. The largest anthropogenic pressure associated with the exploitation of natural resources in the Tomsk region falls on the oil and gas industry. Geoecological analysis of the territory showed that the northern administrative regions are the most vulnerable areas, while the main factor in oil pollution of the soil is pipeline accidents. Bioremediation is a low-cost and environmentally friendly method of restoring contaminated areas. An effective approach to the bioremediation of oil-contaminated soils is isolation indigenous hydrocarbon-degrading microorganisms and creation biological products based on the strains. The main aim of the study is developing an industrial consortium based on indigenous hydrocarbon-oxidizing bacteria from soils of the North Tomsk Region and evaluating its effectiveness for bioremediation of oil-contaminated soils. Objects and methods. Cultures of indigenous hydrocarbon-oxidizing microorganisms were obtained under selective conditions from the crude oil contaminated soil sample, Soviet oil field, Tomsk Region. Isolated strains were identified using molecular genetic methods based on the analysis of 16S rRNA gene sequences. The physiological and biochemical properties of the isolates were studied by standard methods, and the morphology of the cells was studied microscopically. To assess the effectiveness of a biological product based on the selected strain, field tests were carried out in oil-contaminated areas. Quantitative chemical analysis for the total content of petroleum products in the soil was performed by fluorimetric method. Results. During the study, three novel strains of hydrocarbon-oxidizing bacteria belonging to the genera Acinetobacter and Oleomonas were isolated from oil-contaminated soils in the Tomsk Region and characterized. Indigenous microorganisms are characterized by reduced optimums of temperature and pH in comparison with type strains. Based on the identified microorganisms, a commercial biological product "Aborigen" was developed for bioremediation of oil-contaminated soils and wetlands. The experimental restoration of oilcontaminated soils with the help of a preparation of indigenous microorganisms-destructors has significantly reduced the time compared to self-restoration of soil cover during natural processes. Field tests showed high efficiency of oil destruction under the influence of a biological product - on average, in eight experimental sites, the total content of oil products in the soil was reduced 12,4 times in three months.