Содержание к диссертации
Введение
1 Литературный обзор Очистка водных сред от нефти и нефтепродуктов
1.1 Ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов на акватории 8
1.2 Использование гибридных материалов для очистки водных сред от нефти и нефтепродуктов 19
2 Экспериментальная часть
2.1 Реактивы, используемые в работе 28
2.2 Объекты исследования 29
2.3 Исследование синтезированных материалов 31
2.4 Исследование сорбционных свойств синтезированных материалов 31
2.4.1 Методика определения нефтеемкости и водопоглощения синтезированных материалов 31
2.5 Исследование токсичности НПМ биолюминесцентным методом 33
2.5.1 Методика определения токсичности НПМ биолюминесцентным методом 33
2.6 Исследование биодеградации углеводородов в водных средах
2.6.1 Методика исследования биодеградации углеводородов в модельной смеси (МС) и сточной воде маслозавода (СВМ) 36
2.6.2 Анализ содержания остаточных углеводородов в водном растворе и СВМ методом ГХ-МС 37
2.7 Исследование биодеградации углеводородов в смеси «нефть-морская вода» в присутствии БГМ 39
2.7.1 Методика эксперимента по биодеградации углеводородов нефти в смеси «нефть-морская вода» 39
2.7.2 Анализ содержания остаточных углеводородов в смеси «нефть-морская вода» 39
2.8 Оценка погрешности экспериментов 39
3 Обсуждение результатов
3.1 Исследование сорбционных характеристик синтезированных материалов 42
3.2 Исследование токсичности полимерных материалов биолюминесцентным методом 46
3.3 Исследование функциональных свойств созданных БГМ 69
Выводы 80
Список литературы
- Использование гибридных материалов для очистки водных сред от нефти и нефтепродуктов
- Исследование сорбционных свойств синтезированных материалов
- Анализ содержания остаточных углеводородов в водном растворе и СВМ методом ГХ-МС
- Исследование токсичности полимерных материалов биолюминесцентным методом
Использование гибридных материалов для очистки водных сред от нефти и нефтепродуктов
Одним из наиболее интенсивных источников загрязнения окружающей среды является нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая отрасли. Серьезной экологической проблемой, возникающей в результате деятельности НГК, является ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов (Н и НП), в результате которых происходит интенсивное загрязнение природной среды. Особое место занимает ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов.
Нефть можно определить как жидкое горючее полезное ископаемое (каустобиолит) [5]. Основной частью нефти являются углеводороды со средним содержание 80% [6]. В нефтях идентифицировано до 1000 индивидуальных углеводородов, которые различаются по молекулярной массе в ряду от СH4 до С40H82.
Углеводородный состав нефти варьируется в достаточно широких пределах в зависимости от месторождения. Алканы являются преобладающим классом углеводородных соединений нефти. Их содержание составляет от 30 до 86%. Циклоалканов в нефти - 40-70%, аренов – 15-35% [7-13].
Углеводороды нефти являются основными загрязнителями внутренних водоемов и морей, создавая такие формы загрязнения, как плавающие на воде нефтяные пятна, осевшие на дно тяжелые фракции [14]. По степени вредного влияния на экосистемы нефть и нефтепродукты занимают второе место после радиоактивного загрязнения [15]. Легкие фракции обладают наибольшей токсичностью по отношению к живым организмам, однако влияние их кратковременно вследствие быстрого испарения, биодеградации и рассеивания. Тяжелые фракции менее токсичны, но компоненты данных фракций, опускаясь на дно акваторий, сохраняются там продолжительное время, затрудняя водо- и газообмен [16].
В соответствии с принятой мировой практикой нефтедобывающие компании должны планировать и осуществлять мероприятия по снижению риска возникновения аварийных разливов Н и НП, а также обеспечить готовность к ликвидации возможных аварийных разливов и восстановление загрязненных территорий [17].
Правительство Российской Федерации в целях предупреждения и организации работ по ликвидации последствий разливов Н и НП, защиты населения и окружающей природной среды от их вредного воздействия приняло ряд постановлений [1, 19].
Структура и порядок разработки и введения в действие Плана по предупреждению и ликвидации разливов Н и НП определены приказом МЧС России от 28.12.2004 г. № 621 [20].
Несмотря на то, что в РФ действует законодательная база в области предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера и охраны окружающей среды [18-20], анализ нормативно-правовых документов показал, что в нашей стране пока не создана целостная система, регулирующая планирование мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов Н и НП. Особо остро эта проблема стоит на региональном и федеральном уровне [21, 22].
Проблему создания системы по предупреждению и ликвидации разливов Н и НП российские нефтяные компании решают посредством разработки соответствующих корпоративных документов при их обязательном согласовании с органами государственной власти. Например, в ОАО «ЛУКОЙЛ» была разработана, согласована с МЧС России и утверждена на правлении компании «Концепция совершенствования системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций, обусловленных аварийными разливами Н и НП, в ОАО «ЛУКОЙЛ» и организациях Группы «ЛУКОЙЛ», осуществляющих свою деятельность на территории Российской Федерации» [21].
Организация и проведение мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов Н и НП осуществляется в рамках единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС).
Министерство транспорта Российской Федерации через Госморспасслужбу России выполняет организацию и проведение операций по ликвидации разливов Н и НП на море осуществляется и его региональные подразделения [17].
Авторы [23] весь комплекс мероприятий, направленных на защиту окружающей среды при аварийных разливах Н и НП, условно разделяют на технические и организационно-правовые. Технические мероприятия непосредственно обеспечивают ликвидацию нефтяного разлива. Организационно-правовые мероприятия способствуют такой административной и юридической организации процесса добычи и транспортировки Н и НП, при которых утечки нефти на всех этапах рассматриваемого процесса минимальны.
Современный арсенал методов, имеющихся в распоряжении служб по борьбе с разливами Н и НП, весьма разнообразен и включает механический, термический, физико-химический и биологический методы [14, 17, 23, 24]. Автор [14] отмечает, что трудно подобрать универсальные и экологически безопасные средства реагирования на разливы.
Механический сбор нефти является первоочередной мерой при ликвидации аварийных разливов Н и НП. Наибольшая эффективность этого метода достигается в первые часы после разлива, пока толщина нефтяного слоя остается еще достаточно большой. При малой толщине нефтяного слоя, большой площади его распространения и постоянном движении поверхностного слоя под воздействием ветра и течения процесс отделения нефти от воды достаточно затруднен [25].
Исследование сорбционных свойств синтезированных материалов
На сегодняшний день все больше уделяется внимание созданию функциональных гибридных материалов (ГМ). Гибридные материалы применяются для производства гетероповерхностных сорбентов для хроматографии, сенсоров, гетерогенных катализаторов, магнитных жидкостей, подложек для иммобилизации ферментов, а также сорбентов тяжёлых металлов и органических загрязнителей.
Гибридные материалы, в широком смысле, представляют собой смесь двух или более материалов с новыми «гибридными» свойствами [75]. Под ГМ также понимают материалы, полученные за счет взаимодействия химически различных составляющих компонентов, чаще всего органических и неорганических, формирующих определенную (кристаллическую, пространственную) структуру, отличающуюся от структур исходных реагентов, но часто наследующую определенные мотивы и функции исходных. В результате комбинации материалов получают ГМ с суперфункциями или новыми функциями, которыми составляющие компоненты не обладали [75-77].
Отличительной чертой ГМ является то, что их свойства основываются не только на химической природе неорганического и органического компонентов, но в значительной степени основываются на их синергизме. Поэтому поверхность раздела фаз между органическим и неорганическим компонентами имеет первостепенное значение. Ключевым является контроль этого раздела фаз – гибридного раздела фаз. В зависимости от природы связей и взаимодействий, существующих в гибридном разделе фаз, ГМ разделяют на два основных класса.
ГМ I класса включает все системы, в которых не существует ковалентных или ионно-ковалентных связей между органическими и неорганическими компонентами. Присутствуют только Ван-дер-Ваальсовы, водородные или электростатические силы между компонентами. Напротив, в ГМ II класса, по крайней мере, часть компонентов ковалентными или йонно-ковалентными связями [77].
В последние 10-15 лет все чаще создаются ГМ с биологической составляющей, в частности, биогибридные материалы (БГМ) для биоремедиации загрязненных токсичными поллютантами объектов окружающей среды, а также продуктов химической промышленности при экологических загрязнениях акваторий, суши и очистке промышленных и бытовых сточных вод.
Биологическим «инструментом» БГМ являются иммобилизованные микроорганизмы (ИМ), для которых созданы искусственные ограничения подвижности во внешней среде, а материальный посредник, обеспечивающий эти ограничения подвижности, считается носителем [79, 80].
Сорбент различной химической природы является матрицей БГМ. Он выполняет функцию доставки и концентрирования растворенных и эмульгированных углеводородов нефти. Иммобилизованные в структуру сорбента углеводородокисляющие микроорганизмы, в свою очередь, способны биодеградировать углеводороды Н и НП как при контакте материала с загрязнителем, так и в составе сорбента. В результате исключается необходимость отделения нефти и нефтепродуктов от материала, а также последующая утилизация отработанных материалов.
ИМ обладают рядом преимуществ по сравнению со свободными. К преимуществам, прежде всего, относится то, что носитель защищает клетки от прямого воздействия токсичных веществ и неблагоприятных инактивирующих внешних факторов (температура, кислотность, концентрация электролитов) [80, 81]. Ряд авторов показали [82, 83], что для ИМ характерна повышенная резистентность к действию высоких концентраций солей тяжелых металлов, органических веществ, токсичных соединений, антибиотиков. ИМ в течение длительного времени сохраняют жизнеспособность и метаболическую активность [81]. Кроме того, благодаря иммобилизации концентрируется большое количество биомассы, увеличивается время пребывания и предотвращается ее вынос при поступлении большого объемы воды [84]. Также использование иммобилизованных микроорганизмов является часто выгодным, так как они могут быть использованы неоднократно без существенной потери активности [85].
На протяжении многих лет изучение процессов деструкции нефти и нефтепродуктов иммобилизованными ассоциациями УОБ на носителях различной природы ведут исследовательские коллективы, как в нашей стране, так и за рубежом.
Многочисленные исследования показали, что иммобилизация ассоциаций УОБ способствует повышению эффективности процессов деструкции нефти и нефтепродуктов в очистке и доочистке технологических нефтесодержащих сточных вод, а также загрязненных нефтью и нефтепродуктами акваторий.
Авторами [86, 87] были разработаны устойчивые «полифункциональные биокатализаторы» на основе клеток родококков (Rhodococcus sp.), иммобилизованных в криогеле поливинилового спирта [88] и на поверхности гидрофобизированного древесного опила [89] для биоремедиации экосистем от Н и НП. Также получены новые сведения о разнообразных функциях биосуфрактантов [90], синтеризуемых родококками (Rhodococcus sp)., от внесения вклада в процесс окисления жидких углеводородов до формирования устойчивости бактериальных клеток к неблагоприятным условиям окружающей среды.
В [87, 89, 91] было показано, что значительное снижение концентрации углеводородов в колоночном биореакторе с псевдоожиженным слоем происходило при использовании иммобилизованных родококков на гидрофобизированных опилках. Биодеградацию исследовали в воде с добавлением 2% об. синтетической углеводородной смеси, которая представляет собой модифицированную модель нефти следующего состава: н-декан, н-ундекан, н-додекан, н-тетрадекан, н-гексадекан, н-гептадекан, н-нонадекан, пристан, нафталин, фенантрен, антрацен, Авторы обращают внимание, что степень биодеградации н-алканов С10-С17 составила 80-100%, в то время как снижение н-нонадекана и пристана не превышает 75%. Сравнительно летучий нафталин отсутствовал в загрязненной воде в течение первой недели, что авторы в большей степени связывают с испарением, чем с биоокислением. В тоже время, степень биодеградации антрацена составила 30% от исходной концентрации в течение 3 недель. Важно отметить, что биодеградация полиароматических углеводородов, таких как фенантрен и антрацен, составила 66 и 68% соответственно в течение 3 недель. В работе [92] в качестве химической матрицы исследовали поливиниловый спирт (ПВС). На матрицы иммобилизовали Rhodococcus ruber IEGM 231. Степень биодеградации С16H34 (3% об.) за 10 дней составила 51%.
Авторы [93-96] исследовали процесс извлечения н-додекан из водной эмульсии и очистку сточной воды автомойки (СВА) на различных материалах с иммобилизованными клетками нефтеокисляющих микроорганизмов.
Были проведены исследования сорбции н-додекан из водной эмульсии на углях марок СКТ-3, ФАС, нетканом материале (НПМ) на основе полипропилена (ПП) [94], вермикулитом[95]. Сорбционные свойства данных материалов изучали на модельной эмульсии додекана с исходной концентрацией 100 мг/л и 643 мг/л в течение 24 часов.
Анализ содержания остаточных углеводородов в водном растворе и СВМ методом ГХ-МС
Включение в состав полимерных матриц на основе СПАН наполнителей -клеточно-структурированных материалов (КСМ), таких как, растения семейства Lemnaceae (Wolffia arrhiza и Lemnaminu sсula) и рода Сфагнум (Sphagnum), способствовало повышению коэффициента сорбционной емкости по сравнению с материалом без наполнителей. Коэффициент сорбционной емкости НПМ-3 (СПАН без наполнителей) по нефти и мазуту равен 11 и 15 г/г соответственно. Так, коэффициент сорбционной емкости по нефти НПМ-5 (СПАН/мох) и НПМ-6 (СПАН/ряска) увеличился до 28 и 19 г/г, соответственно, а коэффициент по мазуту материала НПМ-5 составил 70 г/г.
Исследование динамической нефтеемкости Важным параметром, определяющим возможность применения синтезированных материалов в реальных условиях нефтеразлива на акватории, является динамическая нефтеемкость [117].
Оценка избирательной сорбции нефти материалами из водной среды проводилась на основании визуальных наблюдений согласно стандарту ASTM. Степень сорбции выражалась в баллах от 1 до 5. Увеличение балла с 1 до 5 соответствует улучшению степени очистки.
Параллельно визуальной оценке был проведен хромато-масс спектрометрический анализ остаточного содержания углеводородов нефти в исследуемой смеси. Результаты исследования представлены в таблице 4. Образцы на основе СПАН с наполнителями показали наилучшую сорбцию нефти из водной смеси среди испытуемых образцов.
Как видно из полученных данных, остаточное содержание нефти в среде после использования образцов НПМ-4 и НПМ-6 составило менее 0,1 %, что соответствует концентрации нефти менее чем 0,8 мг/л. Отметим, что это значение меньше, чем нормативные показатели сброса производственных сточных вод, содержащих Н и НП. При сбросе в систему городской хозбытовой канализации ПДК Н и НП не должна превышать 4 мг/л [121], для морских сбросов – не более 20 мг/л [122]. Таблица 4 - Сорбция нефти синтезированными материалами из модельной водно-органической среды в динамических условиях (TC = 20±2C)
Исследование коэффициента водопоглощения (Kв) синтезированных материалов Основным эксплуатационным характеристикам НПМ относятся также плавучесть и водопоглощение [117]. В таблице 5 показано, что материал на основе ПП обладает наименьшим водопоглощением (Kв = 6,7 г/г) в отличие от материала на основе ПЭ (Kв = 21,8 г/г). Волокно на основе ПП характеризуется большой величиной краевого угла смачивания, то есть оно обладает гидрофобными свойствами.
Образцы на основе СПАН одинаково хорошо поглощают воду, что объясняется наличием гидрофильного компонента – метилметакрилата (CH2=C(CH3)-COOCH3) - в составе материала [123].
Нетканые полимерные матрицы, обладающие низкой плавучестью могут быть использованы в качестве химической основы БГМ для очистки сточных вод, а также для очистки дна акваторий от нефти и нефтепродуктов. Таблица 5 - Коэффициент водопоглощения (Kв) исследованных материалов, г/г (TC = 20±2C)
По динамическому водопоглощению все матрицы прошли тест на основании высокой степени плавучести. НПМ на основе ПЭ в ходе эксперимента погружался в толщу воды, но не тонул. Такое же поведение характерно для образца на основе СПАН/ряска.
На основании проведенных исследований можно сделать вывод о том, что исследованные материалы на основе ПЭ, СПАН с наполнителями и ПП обладают достаточно высокой сорбционной емкостью по отношению к Н и НП, плавучестью и низким водопоглощением. Все материалы были выбраны для испытаний в качестве химических матриц при создании БГМ для очистки сточных вод и акваторий от Н и НП.
Кроме того, важным свойством полимерных материалов, используемых в качестве нефтесорбентов, является способность к утилизации Н и НП. Результаты представлены в таблице. Таблица 6 - Сорбционные свойства материалов при различных циклах регенерации
Для полимерного материала на основе ПЭ было проведено 6 циклов регенерации. В результате отжима образца на основе ПЭ отмечено снижение нефтеемкости с 28 г/г до 8 г/г. Таким образом, из материала на основе ПЭ удалось отжать до 88% сорбированной нефти. В результате проведенных исследований был получен новый сорбент Н и НП на основе полимерного материала СПАН и наполнителя, представляющего собой растение рода Сфагнум (Sphagnum). Коэффициент нефтеемкости равен 28 г/г сорбента, коэффициент сорбционной емкости по мазуту достигает 70 г/г. Разработанный сорбент превосходит известные аналоги.
Как отмечалось в литературном обзоре, для повышения сорбционной емкости и скорости сорбции полимерных материалов используют обработку поверхности волокон веществами, обладающими выраженными олеофильными и гидрофобными свойствами [124], которые, в свою очередь, могут оказаться токсичными для бактерий.
В качестве одного из широко применяемых методов анализа токсичности различных сред и материалов используется биолюминесцентный метод с использованием в качестве тест-объекта люминесцирующих бактерий. Показана высокая эффективность использования люминесцирующих бактерий для определения токсичности отдельных химических соединений, различных материалов, изделий и упаковок, включая полимеры и полимерсодержашие строительные материалы, применяемые в водоснабжении и в качестве материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, а также для определения токсичности наноматериалов [125-129]. Биотесты с использованием люминесцирующих бактерий по своей чувствительности, точности, быстродействию и простоте обычно превосходят существующие аналоги, в том числе и традиционные методы определения токсичности, позволяя в режиме реального времени проводить токсикологический анализ значительного количества проб.
Кроме этого, актуальной задачей является изучение заселения НПМ морской микрофлорой при эксплуатации их в акватории, так как адгезия люминесцирующих бактерий на поверхность волокон НПМ может привести к изменению сорбционных свойств. Использование в качестве объекта для изучения колонизации НПМ люминесцирующими бактериями связано прежде всего с тем, что данный объект относится к типичным морским бактериям, и, что является особым преимуществом для них - эмиссионная активность той или иной НПМ служит прямым индикатором заселения матрицы бактериями.
Исследование токсичности полимерных материалов биолюминесцентным методом
Видно, что на 7 сутки эксперимента биодеградации подверглись 82% насыщенных алканов. Степень биодеградации производных нафталина составила 83 %. Самая низкая степень биодеградации у флуорена (74%).
Степень биодеградации триароматических углеводородов составила 76,8%. Важно отметить, что наблюдается 69 и 94% деградация антрацена и фенантрена соответственно. Это можно объяснить тем, что антрацен является менее доступным для биоокисления субстратом, несмотря на одинаковое число конденсированных ароматических колец в молекулах фенантрена и антрацена. Его растворимость ниже, чем у других ПАУ с тремя конденсированными кольцами, и сорбционная способность в отношении твердых поверхностей выше [74].
Концентрация 2-метилнафталина резко снизилась, что, может быть, в большей степени связано с его более высокой летучестью, чем биодеградацией [87,88].
Таким образом, УОБ в структуре БГМ способны деградировать не только алканы, но и наиболее токсические углеводородные компоненты, такие как ароматические и полиароматические соединения.
Исследование биодеградации углеводородов в смеси «нефть-морская вода» Аварийные разливы нефти представляют собой серьезную опасность, поскольку Н и НП являются высокотоксичными соединениями для живых организмов. Кроме этого, нефть покрывает поверхность акваторий пленкой, которая препятствует доступу воздуха и света, а как, следствие этого, нарушаются естественные процессы и пищевые связи в экосистемах. Поэтому важен быстрый сбор и утилизация нефтеразлива.
Проведен анализ содержания остаточной нефти в морской воде после очистки в присутствии БГМ.
Как видно из рисунка 22 применение БГМ-1 и БГМ-2 способствовало 94% и 96%-ному удалению нефтяных углеводородов из воды уже на 5 сутки эксперимента. В то время как свободные клетки биодеградировали всего лишь 3% за это же время. На 25 сутки эксперимента степень биодеградации нефти свободной ассоциацией углеводородокисляющих бактерий составила 32%, а удаление нефтяных углеводородов в присутствии БГМ - 99%. Низкая степень биодеградации свободными УОБ связана с недостатком биогенных элементов, прежде всего азота и фосфора, для развития самой ассоциации. Рисунок 22 – Изменение содержания углеводородов нефти в морской за 25 дней эксперимента в присутствии БГМ (метод анализа - ГХ-MC; время эксперимента, условия – 25 суток, Т = 22±2С).
Параллельно с этим, была проведена экстракция остаточных углеводородов нефти из БГМ и проведен анализ экстракта. Результаты представлены на рисунке 23.
Анализ экстракта показал, что снижение концентрации углеводородов нефти в морской воде происходит как в результате сорбции химической матрицей, так и в результате ферментативного окисления сорбированных углеводородов клетками УОБ. Наилучший результат был достигнут при применении БГМ-7 (БГМ на основе СПАН, модифицированный КСМ растений семейства Lemnaceae (Wolffia arrhiza и Lemnaminu sсula), углем и иммобилизованной ассоциацией УОБ). Степень биодеградации углеводородов нефти составила 92 % на 25 сутки эксперимента.
На рисунке 24 видно, что все группы углеводородов, входящие в состав анализируемой нефти, были подвержены биодеградации. Рисунок 23 – Изменение содержания углеводородов нефти в составе БГМ за 25 дней эксперимента (метод анализа – ГХ-МС; время эксперимента – 7 суток, Т = 22±2С).
Рисунок 24 – Изменение содержания углеводородов нефти в морской воде в присутствии БГМ-7 (метод анализа – ГХ-МС; время эксперимента – 7 суток, Т = 22±2С). На рисунке 25 показаны степени биодеградации нефти в морской воде в присутствии БГМ-3 (химическая матрица – СПАН) и БГМ-7 (химическая матрица СПАН, модифицированная КСМ растений семейства Lemnaceae (Wolffia arrhiza и Lemnaminu sсula) и углем). Видно, что степень биодеградации в присутствии БГМ-7 на 20 сутки эксперимента превышает в 2 раза степень биодеградации нефти в присутствии БГМ-3. Это может быть связано с наличием достаточного количества биогенных элементов для роста и развития ассоциации бактерий, а также высокоразвитой пористой поверхности за счет инкорпорированных КСМ и угля, что позволят большему числу УОБ заселить матрицу. Что также подтверждается литературными данными [80,81].
Для исследования процесса нефтедеструкции УОБ в составе БГМ использовали метод сканирующей электронной микроскопии. На рисунке 26 видно, что на 1 сутки культивирования с нефтью значительная часть нефти толстым плотным слоем адсорбировалась на поверхности матрицы. На пленке нефти обнаруживаются единичные клетки УОБ.
Рисунок 26 – Адсорбция нефти на поверхности БГМ-6 (1 сутки культивирования с нефтью) (верхний слой): а) увеличение в 200 раз; б) увеличение в 4000 раз. Сканирующая электронная микроскопия.
Рисунок 27 свидетельствует о том, что на 3 сутки на матрице адсорбировались крупные капли эмульгированной нефти, на поверхности которых обнаруживаются многочисленные скопления УОБ. На рисунке 28 показано, что на 3 сутки на поверхности матрицы и в её внутренних слоях нефтяная пленка подвергается частичной биодеградации.
На 10 сутки культивирования с нефтью картина существенно меняется. На поверхности матрицы обнаруживаются многочисленные капли эмульгированной с помощью клеток углеводородокисляющих бактерий нефти (рисунок 29).
Бактериальная деструкция нефти на БГМ-6 на 10 сутки культивирования с нефтью: а) адсорбция капель нефти на поверхности БНД, увеличение в 37000 раз; б) поверхность матрицы, увеличение в 19000 раз. Сканирующая электронная микроскопия. Размер капель нефти не сильно отличаются: самые мелкие капли на порядок меньше размеров бактериальных клеток. Известно, что бактерии рода Rhodococcus имеют мощную липофильную стенку, обладающую высоким сродством к гидрофобному субстрату [66]. Благодаря этому они поглощают и удерживают на поверхности н-алканы.
Согласно литературным данным, окисление гидрофобного субстрата непосредственно связано с образование поверхностно-активных веществ (ПАВ) в клетках [65,67]. Углеводородокисляющие бактерии содержат в клетках или выделяют в среду ПАВ, которые могут эмульгировать углеводороды в воде и предотвращать образование нефтяных эмульсий типа «вода в масле», устойчивых к микробилогическому воздействию. ПАВ, выделяемые бактериями рода Rhodococcus при контакте с углеводородами нефти дают эмульсии типа «масло в воде. Эмульгирующий эффект бактерий рода Rhodococcus, как полагают [89], связан с наличием в стенках этих бактерий специфических гликолипидов: мономиколата и димиколата. Определенный вклад вносят также пептидогликолипиды, которые содержаться в клеточных стенках бактерий рода Rhodococcus. В [67] отмечают, что активность биологических ПАВ стабильна при разных температурах, рН, солености среды, они легче разрушаются и меньше загрязняют окружающую среду.
В результате проведенных исследований был создан БГМ для сорбции и деградации нефти и нефтепродуктов на основе НПМ – СПАН - с наполнителями (клеточные стенки водных растений семейства Рясковые (Lemnaceae) и уголь) и ассоциацией углеводородокисляющих бактерий родов Rhodococcus и Leucobacter. Степень биодеградации углеводородов в морской воде составила за 25 суток 98% [138].
