Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. АЛЬГО-БАКТЕРИАЛЬНЫЕ СООБЩЕСТВА НА ОСНОВЕ ЦИАНОБАКТЕРИИ В ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ЭКОСИСТЕМАХ 13
1.1. Экологические и физиологические особенности цианобактерий 13
1.2. Альго-бактериальные сообщества на основе цианобактерий в природных экосистемах 27
1.3. Альго-бактериальные сообщества на основе цианобактерий в техногенных экосистемах 36
1.4. Нефтяные углеводороды и роль цианобактерий в их деградации... 58
1.4.1. Специфика загрязнения природной среды нефтяными углеводородами 58
1.4.2. Биодеградация нефтяных углеводородов в окружающей среде... 69
1.4.3. Роль цианобактерий в деградации нефтяных углеводородов 80
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 92
2.1. Объекты исследований 92
2.2. Методы исследований 92
2.2.1. Химические методы исследований 92
2.2.2. Микробиологические методы исследований 94
2.2.3. Экспериментальные исследования по определению роли циано-
бактериальных сообществ в деградации загрязняющих веществ 100
ГЛАВА 3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЙОНОВ ЛОКАЛИЗАЦИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ ПРИКАСПИЙСКОЙ НИЗМЕННОСТИ 104
3.1. Характеристика и экологические особенности АГКМ 104
3.1.1. Экологическая характеристика очистных сооружений АГХК 108
3.1.1.1 Гидрологическая и гидрохимическая характеристика очистных сооружений 108
3.1.1.2. Гидробиологическая характеристика очистных сооружений 115
3.1.2. Особенности состава твердых производственных отходов (нефтешламов) 122
3.1.2.1. Химические показатели нефтешламов 123
3.1.2.2. Микробиологическая характеристика нефтешламов 130
3.2. Экологические особенности нефтяного месторождения «Баирское» Республики Калмыкия 136
3.2.1. Физико-химическая характеристика нефтезагрязненных почв 138
3.2.2. Микробиологическая характеристика нефтезагрязненных почв... 141
3.3. Экологические особенности экосистемы Северного Каспия в районе разведочного бурения месторождений углеводородного сырья.. 144
3.3.1. Гидрохимическая характеристика вод Северного Каспия 147
3.3.2. Микробиологические показатели вод Северного Каспия 149
ГЛАВА 4. АЛЬГО-БАКТЕРИАЛЬНЫЕ СООБЩЕСТВА ТЕХНОГЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ ПРИКАСПИЙСКОЙ НИЗМЕННОСТИ 153
4.1. Альго-бактериальные сообщества очистных сооружений АГХК... 153
4.1.1. Циано-бактериальных сообщества, выделенные методом отстаивания сточных вод 153
4.1.2. Циано-бактериальные сообщества, выделенные методом накопительной культуры 167
4.2. Альго-бактериальные сообщества акватории разведочного бурения Северного Каспия 177
4.2.1. Циано-бактериальные сообщества, выделенные из вод Северного Каспия методом накопительной культуры 177
4.2.2. Циано-бактериальные сообщества, адаптированные к нефти и нефтепродуктам 179
4.3. Альго-бактериальные сообщества почвенных экосистем и нефтешламов 191
4.4. Особенности состава циано-бактериальных сообществ 193
ГЛАВА 5. АЛЬГО-БАКТЕРИАЛЬНЫЕ СООБЩЕСТВА В БИОДЕГРАДАЦИИ НЕФТЯНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ В ВОДНЫХ СРЕДАХ 200
5.1. Циано-бактериальные сообщества в биодеградации нефтяных углеводородов серосодержащих сточных вод АГХК 200
5.1.1. Динамика гидрохимических условий в ходе биодеградации нефтяных углеводородов 200
5.1.2. Особенности формирования циано-бактериального сообщества в процессе биодеградации нефтяных углеводородов в микрокосмах на сточных водах 204
5.2. Циано-бактериальные сообщества в биодеградации нефтяных углеводородов в природных морских водах 208
5.2.1. Особенности процесса биодеградации нефтяных углеводородов в природных морских водах 208
5.2.2. Особенности формирования циано-бактериальных сообществ в ходе биодеградации нефтяных углеводородов 222
ГЛАВА 6. АЛЬГО-БАКТЕРИАЛЬНЫЕ СООБЩЕСТВА В БИОДЕГРАДАЦИИ НЕФТЯНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ И НЕФТЕШЛАМОВ 232
6.1. Биодеградация нефтяных углеводородов в почвах при интродукции циано-бактериального сообщества 232
6.1.1. Особенности химических параметров почв в ходе биодеградации нефтяных углеводородов 233
6.1.2. Микробиологический состав почв в ходе биодеградации нефтяных углеводородов 253
6.2. Биодеградация компонентов буровых растворов при интродукциициано-бактериального сообщества 255
6.3. Биодеградация нефтяных углеводородов нефтешламов при интродукции циано-бактериального сообщества 262
6.3.1. Особенности физико-химических параметров нефтешламов при биодеградации нефтяных углеводородов 264
6.3.2. Микробиологический состав нефтешламов в ходе биодеградации нефтяных углеводородов 275
6.3.2.1. Биоразнообразие и физиологические группы микроорганизмов 276
6.3.2.2. Активность микробиоценозов нефтешламов 281
6.3.2.3. Функциональное состояние микробиоценозов нефтешламов... 285
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 292
ВЫВОДЫ 296
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 299
ПРИЛОЖЕНИЯ 353
- Экологические и физиологические особенности цианобактерий
- Характеристика и экологические особенности АГКМ
- Циано-бактериальных сообщества, выделенные методом отстаивания сточных вод
Введение к работе
Актуальность проблемы. Производственная деятельность человека, усиление эксплуатации природных ресурсов и в связи с этим увеличение количества отходов, появление новых технологических производств (в том числе и токсичных веществ) нарушает экологическое равновесие в природных экосистемах вследствие химического загрязнения воздуха, воды, почв, что приводит к перестройке всех компонентов биосферы и ее преобразованию. Возникающие или значительно изменяющиеся под влиянием техногенных факторов экосистемы, называемые природно-техногенными комплексами (Моторина, 1985), техногенными ландшафтами (Капелькина, 1993) или техногенными экосистемами (Реймерс, 1990; Дзержинская и др., 1997, 2000), отличаются от природных более интенсивным метаболизмом на единицу площади, большими потребностями в поступлении веществ извне и огромным потоком различных многокомпонентных отходов (Одум, 1986). Изучение биоразнообразия и специфики взаимоотношений сообществ и окружаю-' щей геохимической среды функционирования в таких экосистемах является актуальной задачей современной экологии, т.к. позволяет не только оценить экологическое состояние и изучить процессы вовлечения загрязняющих веществ в круговороты биогенных элементов, но и выработать способы реабилитации нарушенных человеком экосистем.
Одним из «приоритетных» загрязнителей в настоящее время, наряду с ксенобиотиками, являются нефть и нефтепродукты. Ежегодно в мире в окружающую среду попадает около 50 млн. тонн нефти. Наиболее перспективными и эффективными методами очистки вод и почв от широкого круга загрязняющих веществ, в том числе и нефтяных углеводородов, являются приемы биоремедиации, основанные на использовании биохимического потенциала биологических объектов, прежде всего, микроорганизмов: моно-или поликультур бактерий, грибов и дрожжей (Бельков, 1995; Коронелли, 1996). Несмотря на колоссальную роль микроорганизмов в трансформации
7 органических веществ, способы биоремедиации, базирующиеся на их использовании, не лишены недостатков, так как селектированные культуры гетеротрофных микроорганизмов, применяемые в экологической биотехнологии, обладают относительно узким спектром биогеохимических функций. Природные сообщества, включающие в себя представителей различных трофических уровней, в том числе фотосинтетиков: эукариотических водорослей, цианобактерий, высших растений, обладают более широким набором этих функций. Именно в природных системах, где отмечается превалирование автотрофных организмов, происходят процессы очистки воды и почвы, формируется климат, и создаются условия, необходимые для жизнеобеспечения человека (Одум, 1986), т.к. реализуется важнейшая закономерность функционирования биосферы - существенное превышение продукционных процессов над деструкционными (Шварц, 1976). Автотрофные организмы являются важным компонентов биоценозов и участвуют в различных биологических процессах, являясь начальным звеном многих микробиологических: цепей, обеспечивают нормальное функционирование всей биоты в целом.
Использование потенциальных возможностей альго-бактериальных сообществ представлено в ряде работ, затрагивающих вопросы участия циано-бактериальных сообществ в активизации очистки водных сред (Дзержинская, 1993, Саинов, 2000; Янкевич, 2002, Райская, 2003; Al-Hasan et al., 1994; Cohen, 2002). Исследования, касающиеся роли цианобактерий в биодеградации нефти, рассматривали вопросы возможной адаптации цианобактерий к нефти и нефтепродуктам (Миронов, 1980; Гапочка, 1981), вероятности перехода к фотогетеротрофному образу жизни (Кабиров, 1982), способности увеличения количества углеводородокисляющих микроорганизмов в ассоциациях (Гусев и др., 1981, 1982а, 19826; Линькова, 1982). Однако, не исследованы такие вопросы, как характер распределения микроорганизмов в альго-бактериальных сообществах техногенных экосистем; их структура; типы
8 взаимодействия; особенности экологической ниши, которую занимают альго-бактериальные сообщества.
В связи с этим, изучение роли цианобактерий в микробных сообществах техногенных экосистем и определение их роли в процессах биодеградации загрязняющих веществ представляют значительный научный и практический интерес.
Цель и задачи исследований. Целью работы являлось на основе изучения структуры, функций и микробного разнообразия альго-бактериальных сообществ техногенных и модельных экосистем определить их роль в процессах деградации загрязняющих веществ для разработки эффективных способов биоремедиации окружающей среды.
В соответствии с намеченной целью были поставлены следующие основные задачи:
выделение из техногенных экосистем циано-бактериальных сообществ;
изучение характера распределения микроорганизмов в матрице цианобактерий;
исследование взаимосвязи физико-химических факторов среды и состава сообществ в техногенных и модельных экосистемах (микрокосмах);
получение циано-бактериальных сообществ, способных к жизнедеятельности в экосистемах с различной антропогенной нагрузкой;
изучение роли циано-бактериальных сообществ в процессах биодеградации загрязняющих веществ;
определение возможности использования циано-бактериальных сообществ для биоремедиации загрязненных нефтью и нефтепродуктами вод и почв.
Основные положения, выносимые на защиту:
- В техногенных экосистемах, характеризующихся измененными усло
виями геохимической среды, цианобактерий формируют альго-
9 бактериальные сообщества, являющиеся началом биологического оздоровления загрязненных экосистем.
Нитчатые и одноклеточные цианобактерии являются матрицей для развития сообществ, деградирующих загрязняющие вещества. В результате взаимодействия физико-химических условий среды с продуктами метаболизма населяющих его организмов цианобактерии способствуют формированию новых функциональных сообществ в зависимости от конкретного места обитания. При этом, селекция микроорганизмов-деструкторов в составе сообщества осуществляется по принципу наиболее полного использования пищевых и энергетических источников конкретных экосистем, что влияет на видовой состав и физиологические группы микроорганизмов-спутников цианобактерии. Это повышает экологические возможности цианобактерии и их партнеров, и делает сообщество устойчивым ко многим экстремальным условиям техногенных экосистем.
Циано-бактериальные сообщества перспективны для разработки способов биоремедиации (биологического оздоровления) техногенных экосистем, т.к. интродукция циано-бактериальных сообществ в экосистемы, подверженные антропогенному воздействию, создает условия для развития кооперативных полифункциональных сообществ, способствуя активизации де-струкционных процессов.
Научная новизна исследований. Впервые проведено изучение структуры, функций, микробного разнообразия сообществ на основе цианобактерии, выделенных из техногенных водных и почвенных экосистем аридной зоны, подверженных нефтяному загрязнению.
Впервые в ходе исследований из сточных вод с повышенным содержанием сероводорода и нефтяных углеводородов выделены циано-бактериальные сообщества в виде пленок, сохраняющие свою структуру в лабораторных условиях. Эдификаторами сообщества в техногенной экосистеме являются цианобактерии Phormidium angustissimum, в лабораторной
10 культуре - Ph. tenuissimum, Synechocystis minuscula и Synechococcus elongatus. В составе минорных компонентов сообщества присутствуют физиологические группы микроорганизмов, активизирующие процессы очистки загрязняющих веществ (углеводородокисляющие, сульфатредуцирующие и др.).
Впервые из вод Северного Каспия выделены циано-бактериальные сообщества в виде тяжей, эдификаторами которых являются нитчатые циано-бактерии Phormidium gelatinosum Ph. tenue, Oscillatoria pseudogeminata, Osc. tambi, Osc. amphibia. Показано, что наиболее устойчивыми к присутствию в среде нефти и нефтепродуктов являются Osc. pseudogeminata, в гликокаликсе которых присутствуют бактериальные и грибные ассоцианты, обладающие способностью окислять нефтяные углеводороды.
Выявлены особенности формирования циано-бактериальных сообществ в виде тяжей в водных средах в присутствии нефти и нефтепродуктов -'
Впервые из почв газо-конденсатного и нефтяного месторождений выделены альго-бактериальные сообщества, эдификаторами которых являютсяІГ цианобактерии: нитчатые Phormidium tenuissimum и Ph. inundatum и одноклеточные Synechocystis sp..
Впервые циано-бактериальное сообщество использовано для активизации очистки нефтезагрязненных почв и нефтешламов в виде высушенной биомассы.
Показано, что интродукция циано-бактериальных сообществ в загрязненные экосистемы создает условия для развития полифункционального сообщества (цианобактерии, микроводоросли, бактерии, грибы), осуществляющего деградацию загрязняющих веществ, что повышает эффективность очистки и способствует биологическому оздоровлению загрязненных сред.
Практическая значимость работы. На основе выделенных из очистных сооружений, природных морских вод, нефтезагрязненных почв циано-бактериальных сообществ созданы биоценозы, адаптированные к широкому кругу загрязняющих веществ и апробированные в качестве агентов активиза-
ции деградации нефтяных углеводородов. Проведены лабораторные испытания по активизации биологической очистки реальных сточных вод АГХК, природных морских вод Северного Каспия, нефтезагрязненных почв Республики Калмыкия, нефтешламов АГХК, подтвержденные актами лабораторных испытаний. Методические приемы выделения резистентных циано-бактериальных сообществ и формирование на их основе биопрепаратов могут служить материалом для совершенствования биологической очистки природных и сточных вод и почв.
Результаты исследований являлись частью хоздоговорных работ «Разработка технологии утилизации отходов биопрепаратами на основе микробиологических штаммов» с ООО «Астраханьгазпром», «Разработка биологического способа защиты экосистемы Северного Каспия от разливов нефтяных углеводородов при их поиске, добыче и транспортировке компанией ОАО «ЛУКОЙЛ» и научно-исследовательской работы по гранту РФФИ 05-04-96507 «Перспективные биотехнологии очистки вод и почв от нефтяных углеводородов». Инновационный проект «Перспективные технологии очистки вод и почв от нефтепродуктов» удостоен золотой медали 4-го Московского Международного салона инноваций и инвестиций (Москва, 2004).
Материалы исследований используются в учебном процессе - для подготовки студентов, дипломников и аспирантов института биологии и природопользования и являются составной частью фундаментальной исследовательской темы «Исследование возможности восстановления техногенных экосистем для использования в народном хозяйстве» кафедры "Прикладная биология и микробиология" Астраханского государственного технического университета.
12 Список принятых сокращений
АГКМ - Астраханское газоконденсатное месторождение
АГХК - Астраханский газо-химический комплекс
ЦБС - циано-бактериальные сообщества
КОС - комплексные очистные сооружения
ЕСР - емкости сезонного регулирования
ЗПО - земледельческие поля орошения
СНУ - суммарные нефтяные углеводороды
АУВ - алифатические углеводороды
ПАУ - полиароматические углеводороды
КССБ - конденсированная сульфатспиртовая барда
Т-80 - диметилдиоксан
КМЦ - карбоксиметилцеллюлоза
ГКЖ - гидрофобные кремнийорганические жидкости - метил- или этил-
силиканат натрия
ГХ/МС - газовая хроматография масс-спектрометрия
ПОС - потенциальная окислительная способность
КОЕ - колониеобразующие единицы
НВЧ - наиболее вероятное число микроорганизмов
Автор выражает благодарность научному консультанту доктору биологических наук, профессору О.Ф. Филенко за помощь в осмыслении результатов моей работы. Искренне признательна А.Г. Дмитриевой, сотрудникам кафедры гидробиологии МГУ им. М.В. Ломоносова за создание атмосферы творчества и доброжелательности. За помощь в обработке проб выражаю свою искреннюю благодарность сотрудникам, аспирантам, студентам кафедры «Прикладная биология и микробиология» АГТУ. Выражаю свою особую благодарность своему учителю, заведующему кафедрой «Прикладная биология и микробиология» АГТУ, профессору И.С. Дзержинской за поддержку и ценные советы.
Экологические и физиологические особенности цианобактерий
Все организмы, живущие на Земле, занимают определенное и уникальное место в составе биоценозов и являются незаменимыми составляющими при функционировании природных экосистем. Роль некоторых групп в эволюции и существования биосферы является особенно значительной. По данным современной науки такой группой являются цианобактерии (Громов, 1996). Биоценозы, сформированные на основе цианобактерии и бактерий, обладают исключительной устойчивостью на протяжении всей истории Земли с характерной постоянной сменой биоценозов (Заварзин, Крылов, 1983), где каждая экосистема уступает свое место последующей и ведущим процессом в таких изменениях оказывается замена доминирующего продуцента - группы фототрофных организмов. Но важно то, что «все эти замены происходят не при полном уничтожении предшественников, а путем мозаичного вкрапления новых организмов в уже существующие микроэкосистемы» (Заварзин., Крылов, 1983, стр. 62). До сих пор прокариотная экосистема служит той основой, на которой возникают надстройки высокоорганизованных групп, а микроорганизмы являются связующим звеном всех круговоротов органического вещества и их деструкционные функции имеют первостепенное значение.
Цианобактерии занимают особое положение в системе микромира. Систематика цианобактерии была составлена в начале 20-х годов прошлого столетия Л.Гейтлером, а в России - А.А.Еленкиным на основе микроскопических наблюдений природного материала. В дальнейшем на основе изучения чистых культур в соответствии с Бактериологическим кодексом она была изменена. В России коллекция культур цианобактерий была создана Б.В.Громовым. Однако, чистые культуры цианобактерий неустойчивы при хранении, и они, как правило, поддерживаются в смешанной культуре. «Цианобактерий располагаются у корня ствола филогенетического дерева разнообразия живых организмов и в основании всех биогеохимических превращений, послуживших «коридором обитаемости» для высших организмов» (За-варзин, 2003, с. 120).
Строение и ряд метаболических особенностей существенно отличают Cyanophyta как от других отделов водорослей, так и бактерий, что послужило основанием для выделения их в особую группу (Smith, 1975). О близости цианобактерий к бактериям свидетельствуют организация генетического материала, фотосинтетического и дыхательного аппаратов, наличие альдолаз, особенности клеточной структуры (Nisisawa, 1972). Вместе с тем, набор пигментов (водорастворимые фиколибиновые пигменты: голубые - фикоциани-ны, красные - фикоэритрины) и способность к осуществлению фотосинтеза с -. выделением кислорода свидетельствует о существенных различиях между цианобактериями и фотосинтезирующими бактериями. Цианобактерий по: содержанию липидов, характеру строения пигментной системы, осуществления фотосинтеза и включения НАДФ-Н2 как восстановителя при ассимиляции СО2 сходны с эукариотами (Smith, 1975).
Функции организмов того или иного вида или их популяций определяет экологическая ниша (Одум, 1975; Шлегель, 1987), которая возникает как результат взаимодействия физико-химических условий среды с продуктами метаболизма населяющих эту нишу организмов, делая среду обитания для них наиболее оптимальной, лишь с появлением в геохимических нишах про-кариотных организмов (Костяев, 2001). Таким образом, организмы, населяющие экологическую нишу, осуществляют метаболический контроль среды обитания, т.е. «жизнь создает в окружающей среде условия, благоприятные для своего существования» (Вернадский, 1940, с.20), а организмы, населяющие экологическую нишу, осуществляют метаболический контроль среды обитания. Эта идея, хотя и без ссылки на труды В.И.Вернадского, положена в основу гипотезы Геи, основоположниками которой являются Д.Лавлок и Л.Маргулис (Одум, 1986).
Успешное развитие цианобактерий в тех или иных условиях окружающей среды определяется тем, что различные виды цианобактерий обладают разнообразными адаптационными механизмами. Так, например, некоторые формы Scytonema образуют пигмент, концентрирующийся на поверхности клетки и эффективно защищающий ее от ультрафиолетовых лучей, что определяет возможность развития этих цианобактерий при прямом солнечном освещении (Громов, 1996). Известны цианобактерий, синтезирующие сидеро-форы - вещества, связывающие ионы железа и делающие их доступными для бактерий. Некоторые цианобактерий, развивающиеся в прибрежной зоне водоемов, синтезируют биосурфактанты - поверхностно- активные соединения, способствующие слипанию частичек песка и детрита и их оседанию на дно, что приводит к тому, что вода становится прозрачной и цианобактерий получают достаточно света (Mufioz et al., 2003). Многие цианобактерий синтезируют биологически активные вещества (Громов, 1996). Это могут быть антибиотики с гербицидной активностью, препятствующие росту других цианобактерий, водорослей и высших растений, стимуляторы и модуляторы роста растений, ингибиторы, токсины. Цианобактерий образуют антибиотики, активные против грибов, патогенных и гетеротрофных бактерий (Zaccaro, 1991; Kulik, 1995).
Характеристика и экологические особенности АГКМ
Астраханское газоконденсатное месторождение (АГКМ) открыто в 1976 году, в опытно-промышленную эксплуатацию введено в декабре 1986 года. АГКМ является уникальным как по запасам, так и по составу пластового газа: наличию агрессивных компонентов - сероводорода (H2S), среднее содержание которого составляет 24-30 %, сероокиси углерода - около 1000 мг/м3, серы меркаптановой - около 2000 мг/м3. Кроме того, в пластовом газе содержится 12-16 % диоксида углерода (СОг), что по запасам составляет более 1 млрд. тонн. В углеводородной части содержится примерно 130 млн. тонн этана и столько же пропан-бутановой фракции (Андрианов, 2002). Первоначально созданный на базе месторождения газоперерабатывающий завод (АГПЗ) был ориентирован на выпуск серы, но в последние годы предприятие переориентировано на выпуск моторного топлива. В настоящее время Астраханский газо-химический комплекс (АГХК) выпускает очищенный газ, газовую серу, автомобильный бензин (А76, А-92, А-95), дизельное топливо (марка ЛО 5-4), котельное топливо - мазут (марка 100), сжиженные газы (пропан-бутановая фракция).
Район АГКМ, на территории которого построен газо-химический комплекс, находится в северо-западной части Прикаспийской низменности, которая располагается в полупустынной природно-климатической зоне (рис. 1). Важными элементами климата являются осадки (среднегодовое количество -164 мм), режим ветров, влажность воздуха (относительная влажность воздуха в зимние сезоны - 80-90 %, в летние - 40-50 %), повторяемость туманов (в основном в осенне-зимний сезоны - 33-49 дней в году) и метелей. Все это определяет условия застоя-рассеяния вредных веществ в атмосфере не только АГКМ, но и прилегающих территорий. Существенной особенностью является близость АГХК к Волго-Ахтубинской пойме и дельте реки Волги, уни кальным районом с богатой и своеобразной флорой и фауной.
Техногенный рельеф АГКМ представлен выемками и насыпями дорог, карьеров, дамбами, обваловками берегов водотоков, свалками промышленных отходов. Элементы техногенной гидросети включают трассы водотоков, выемки каналов оросительных систем, емкости сезонного регулирования (ЕСР), ильмени, отстойники (Андрианов, 2002).
Воздействие АГКМ на окружающую среду связано с выносом токсичных веществ при добыче, транспортировке сырья и продуктов переработки. При этом, в природную среду попадают не только нефть и газ, но и побочные примеси. Так, при бурении появляется значительный объем буровых растворов, шлама, различных реагентов. Буровые шламы содержат в своем составе
106 различные химические реагенты 4-2 класса опасности: барит (BaSQ ), крахмал, каустическую соду, битум, нефть, лигносульфонаты (КССБ, ФХЛС), поглотитель сероводорода (ЖС-7), карбоксиметилцеллюлозу - простой эфир целлюлозы и гликолевой кислоты (КМЦ), побочный продукт производства диметилдиоксана из изобутилена и формальдегида (Т-80), этилсиликат натрия - C2H5Na02Si (ГКЖ). В настоящее время на территории АГКМ находится более 160 амбаров, где захоронено около 300 тыс. тонн твердых отходов (Андрианов, 2002).
При переработке сырья дополнительно образуются диоксид серы (48916,6 т/год), оксид углерода (89198,6 т/год), окислы азота (2910,4 т/год), сероводород (45,1 т/год), углеводороды (13647,9 т/год), серная пыль (144,3 т/год). Кроме этого в выбросах присутствуют полициклические ароматические углеводороды, в том числе 3,4-бенз(а)пирен (16,1 т/год). Валовые проектные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу составляют 150 тыс м3/год (Андрианов, 2002).
Важной особенностью функционирования АГХК является то, что проектная схема переработки сырья исключает сброс сточных вод напрямую в водные объекты. Их утилизация проводится на территории комплекса. Пройдя предварительную очистку, сточные воды поступают на биологическую очистку, после чего откачиваются в искусственное озеро - емкость сезонного регулирования (ЕСР) объемом 8,5 млн. м . В вегетационный период эти воды утилизируются на земледельческих полях орошения (ЗПО) площадью 700 га, расположенных в пустынном районе, что приводит к непосредственному загрязнению поверхностных вод, почвенного покрова, растительности и подземных вод опосредовано через атмосферный перенос и осаждение на подстилающую поверхность.
Циано-бактериальных сообщества, выделенные методом отстаивания сточных вод
Для выделения альго-бактериальных сообществ в лабораторную накопительную культуру методом отстаивания были поставлены микроэкосистемы (Одум, 1986) на основе сточных вод очистных сооружений АГХК. Точки отбора проб определялись в соответствии с технологической цепочкой процесса очистки. Для изучения оптимальных условий формирования и жизнедеятельности сообществ создавались следующие условия: 1-ый вариант был открыт для свободного газообмена (аэробные условия) при естественном освещении; 2-ой вариант - без доступа воздуха (анаэробные условия) при естественном освещении; 3-й вариант - при свободном газообмене и искусственном освещении (освещенность люминостата 700-800 Лк); 4-й вариант - без доступа воздуха при искусственном освещении.
При постановке сточных вод на отстаивание в промстоке растворенного в воде кислорода не обнаружено. В сточной воде нефтеловушек и первичных отстойников его содержание незначительно (0,62-0,63 мг Ог/дм3), в камере смешения, аэротенке, ЕСР несколько выше (от 2,32 до 3,72 мг Ог/дм ) (рис. 7). В воде промстока деятельность микрофлоры полностью ингибиро-вана вследствие отсутствия кислорода. В воде нефтеловушек и первичных отстойников в результате дефицита кислорода (0,61 и 0,63 мг Ог/дм3 соответственно) отмечалась слабая деструкционная способность, оцениваемая по БПК5 (0,21 мг 02/дм3) .
