Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Литературный обзор 11
1. Микробиологические исследования в водной токсикологии
2. Микробиологическая характеристика грунтов водоемов ., 22
3. Микробиологическая характеристика донных отложений Саратовского и Волгоградского водохранилищ
Глава II. Материал и методы исследования . 38
1. Физико-географическая и гидрологическая характеристика района работ.
2. Отбор проб грунта и их химический и микробиологический анализ
3. Характернотика донных отложений, воды и токсикантов, использованных в опытах.
4. Постановка токсикологических опытов с грунтом 51
5. Математическая обработка полевых и экспериментальных данных.
Глава III. Характеристика микрофлоры грунтов саратовского и волгоградского водохранилищ, подверженных действию токсикантов 56
1. Микрофлора грунтов участков стоянок судов маломерного флота 56
2. Микрофлора грунтов Сызранского плеса С ратовского водохранилища, загрязненного сточной водой Сызранского нефтеперерабатывающего завода 83
3, Микрофлора грунтов Волгоградского водохранилища, загрязненного сточной водой Увекской перевалочной нефтебазы 91
4, Микрофлора грунтов Волгоградского водохранилища в районе влияния сточной воды Саратовского метизного завода 93
5, Выводы по результатам полевых исследований.. 94
Глава IV. Экспериментальные исследования изменения микрофлоры водоемов под воздействиид токсикантов 97
1. Влияние солей металлов на микрофлору водоемов. 97
2. Влияние углеводородов на микрофлору водоемов 119
3 Влияние сточных вод промышленных предприятий на микрофлору водоеїлов..
4. Выводы по результатам экспериментальных исследований
Заключение.
Выводы... 146
Практические рекомендации
Литература.
- Микробиологическая характеристика грунтов водоемов
- Отбор проб грунта и их химический и микробиологический анализ
- Микрофлора грунтов Сызранского плеса С ратовского водохранилища, загрязненного сточной водой Сызранского нефтеперерабатывающего завода
- Влияние углеводородов на микрофлору водоемов
Введение к работе
Среди природных богатств большое значение имеют водные ресурсы, о необходимости охраны которых говорится в Основах водного законодательства СССР и союзных республик (IS70), в Водном кодексе РСФСР (1972), в Постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 13 марта 1972 г. "О мерах по предотвращению загрязнения бассейнов Волги и Урала неочищенными сточными водами", в Правилах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами (1975).
Посторонние вещества, оказывающие определенное влияние на гидробионтов и гидрохимический резким, поступают в рыбохозяйст-венные водоемы в связи с бурным ростом и развитием промышленности, сельского хозяйства, транспортных перевозок. В число этих веществ входят соли металлов и нефтепродукты.
Нефть и нефтепродукты - распространенные и устойчивые виды загрязнения водоемов. Основные источники их поступления в водоемы - сточные воды промышленных предприятий, особенно нефтеперерабатывающих заводов, нефтебазы и аварии нефтеналивных судов (Гусев, 1957, Гурьев,ДЬЯЧКОВ,1970, Guillermo, Olvido, Purificacion, Alfonso, 1978).
Существенная роль в загрязнении водоемов нефтепродуктами принадлежит судам флота, в том числе лодкам с подвесными моторами (Князев, I960, Никаноров, Турунина, 1977, Полякова, IS62, Турунина, 1977).
Соли металлов поступают в водоемы со сточными водами предприятий различных отраслей промышленности (Ваггаман, 1963, Ко-шечков, 1964, Лозин, 1963).
Имеются различные пути предотвращения загрязнения водоемов.
К ним относятся разработка и внедрение новых прогрессивных технологий, производство с меньшим водопотреблением или исключающим его, усовершенствование системы очистки сточных вод, регулирование сброса сточных вод и других загрязнителей на основе нормирования качества природных вод.
Нормирование осуществляется посредством определения качества воды и установления предельно допустимых концентраций (ЦЦК) вредных веществ в воде и проводится с учетом санитарно-гигиенического и рыбохозяйственного видов водопользования. Последнее должно способствовать нормальному ходу круговорота веществ в водоеме с целью сохранения высокой биологической продукции и процессов самоочищения воды от загрязнителей (Гусев,1975).
Рыбохозяйственные ВДК вредных веществ в воде являются основой правовой охраны водоемов.
Однако, в настоящее время становится очевидным, что имеющихся мер по охране водоемов от загрязнений недостаточно, так как они касаются практически только воды. По этой причине охрана донных биоценозов обеспечивается путем оценки влияния растворенного вещества на организмы бентоса, без учета воздействия загрязненного грунта на бентофауиу, в том числе на микрофлору.
В то же время известно, что одним из признаков загрязнения водоемов является аккумуляция загрязняющих веществ на дне (Гусев, 1975, Драчев, 1964 ).
Чистые грунты из-за содержания тонкодисперсных частиц обладают очистительной способностью по отношению к веществам различной природы. Они, в частности, поглощают ионы тяжелых металлов (Акамсин, 1961). Загрязненные грунты оказывают отрицательное воздействие на бентосные организмы (Драчев, 1964, Константинов, 1967). ~ 6 -
Сильно загрязненные донные отложения самії являются источниками загрязнения (Денисов, Нахшина, Паламарчук, 1975). Они могут вызвать повторное загрязнение воды веществами, осевшими на дно, но не претерпевшим! при этом химических превращений, или вторичное загрязнение ее, представляющее собой новый цикл загрязнения на базе первичного.
Значительная роль в ускорении процессов обмена между грунтом и водой принадлежит организмам. С участием микроорганизмов осуществляются важнейшие звенья круговорота веществ в водоемах: деструкция органического вещества, фиксация молекулярного азота, хемосинтез и еще многие процессы ( Драбкова, Чеботарева, 1974, Кузнецов, 1970, Саралов, 1975 ).
Кроме участия в круговороте веществ, бактерии воды и донных отложений способствуют самоочищению водоемов, активно разрушая попадающие в них токсиканты ( Миронов, 1970, 1971,6, Atlas, Horwitz, Budosk, 1978 ). При этом изменяется численность бактериопланктона и бактериобентоса.
Из вышесказанного следует, что при изучении влияния токсикантов на водоемы важна микробиологическая характеристика донных отложений.
Цель данного исследования - определить участие донных микроорганизмов в процессах биологического самоочищения и круговорота веществ в грунтах Саратовского и Волгоградского водохранилищ на лодочных стоянках, в районах влияния сточных вод Сызранского нефтеперерабатывающего завода ( НПЗ ) и Увекской перевалочной нефтебазы, подверженных нефтяному загрязнению, а также на участках действия сточной воды Саратовского метизного завода, содержащей сульфат железа.
Цель работы включает в себя исследование влияния солей металлов, углеводородов, сточных вод предприятий на функциональ- ~ 7 - ную активность бактериобентоса и его отдельные физиологические группы для отработки методики по установлению ЕЩК вредных веществ для микрофлоры грунтов водоемов. Одновременно рассматривалось действие токсикантов на бактериопланктон. В работе был поставлен ряд задач.
В донных отложениях Саратовского и Волгоградского водохранилищ на участках лодочных стоянок, в районах влияния сточных вод Сызранского НПЗ, Увекской перевалочной нефтебазы, подверженных нефтяному загрязнению, определить величину следующих химических показателей: нефтепродуктов, органического углерода, общего азота, общего фосфора.
Определить в грунтах водохранилищ, подверженных нефтяному загрязнению и действию сточной воды Саратовского метизного завода, содержащей сульфат железа, общее содержание бактерий и количество микроорганизмов различных физиологических групп, участвующих в круговороте веществ, биологическом самочищении водоемов.
Установить в грунтах лодочных стоянок Волгоградского водохранилища родовой состав доминирующих форм углеводородокисляю-щих бактерий, использующих как субстрат соляровое масло.
4. Изучить в районах загрязнения нефтепродуктами функцио нальную активность грунтов водохранилищ по величинам аэробной и анаэробной деструкции органического вещества, продукции бактериобентоса, в результате изменения которых может произойти нарушение условий обитания донных гидробионтов, круговорота веществ в водоемах.
5. Изучить экспериментально влияние нефти и сточной воды НПЗ на сапрофитные, в том числе сапрофитные спорообразующие, фе- нолразрушающие, тионовые, углеводородокисляющие, сулъфатредуци- рующие, денитрифицирующие, метанобразующие микроорганизмы, бакте- рий, выделяющие сероводород из белковых веществ, воды и грунта.
Изучить экспериментально влияние квасцов алюмо-калие-вых, кальция фосфорнокислого однозамещенного, олова четыреххло-ристого, солярового масла, сточной воды метизного завода на сапрофитную микрофлору воды и грунта.
Изучить экспериментально влияние железа сернокислого закисного на сапрофитные микроорганизмы воды и грунта, железобактерии воды, морфологический состав бактериопланктона и бакте-риобентоса.
Изучить экспериментально изменение величины аэробной деструкции органического вещества донных отложений под влиянием квасцов алюмо-калиевых, железа сернокислого закисного, кальция фосфорнокислого однозамещенного, олова четыреххлористого, нефти, солярового масла.
Для отработки методики по установлению 11ДК вредных веществ для бактериобентоса водоемов оценить чувствительность исследуемых микробиологических показателей к действию солей металлов и нефтепродуктов. Определить, в каких вариантах опытов, с песком, заиленным песком или илом, при внесении в воду или грунт, раньше начинает проявляться действие токсикантов на численность бактерий грунта и величину аэробной деструкции органического вещества донных отложений.
На основании проведенных исследований впервые получены сведения об общем числе бактерий, количестве микроорганизмов различных физиологических групп в донных отложениях Саратовского и Волгоградского водохранилищ в районах лодочных стоянок, на участках воздействия сточных вод Сызранского НГІЗ, Увекской нефтебазы, Саратовского метизного завода; исследована функциональная активность бактериобентоса в пунктах, подверженных нефтяному загрязнению. Впервые определены экспершлентально не действующие на бак- териобентос концентрации квасцов алюмо-калиевых, железа сернокислого закисного, кальция фосфорнокислого однозамещенного, олова четыреххлористого, нефти, солярового масла, сточных вод НПЗ, метизного завода.
Исследование выявило закономерности воздействия солей металлов и нефтепродуктов на микрофлору донных отложений водоемов.
В грунтах Саратовского и Волгоградского водохранилищ в районах нефтяных загрязнений обнаружено большое количество органического вещества, в том числе нефтепродуктов, а также бактерий, способствующих превращению углеводородов, отмечена высокая функциональная активность бактериобентоса. На участках Саратовского водохранилища, подверженных действию сточной воды метизного завода, содержащей сульфат железа, общее число бактерий и количество сапрофитных микроорганизмов в донных отложениях низкое.
В экспериментальных исследованиях выявлено, что нефть, соляровое масло, сточная вода НПЗ в концентрациях, превышающих не действующие, стимулируют, а квасцы алюмо-калиевые, железо сернокислое закисное угнетают развитие бактериопланктона и бактериобентоса. Кальций фосфорнокислый однозамещенный, олово четырех-хлористое в незначительных количествах увеличивают, а в больших концентрациях уменьшают численность микрофлоры грунта и величину аэробной деструкции органического вещества донных отложений.
На основании опытных данных показано, что к действию солей металлов и нефтепродуктов из испытуемых микробиологических показателей более чувствительна сапрофитная микрофлора. Воздействие на нее, а также на численность бактерий других физиологических групп и интенсивность деструкции органического вещества донных отложений проявляется при внесении токсикантов в песок раньше, чем при помещении их в воду, заиленный песок, ил. "Это позволяет рекомендовать при установлении ЦДК вредных веществ для бактериобентоса вносить токсиканты в песок модельных водоемов, в качестве тест-объекта использовать сапрофитную группу микроорганизмов.
Изучение нами функциональной активности бактериобентоса и физиологических групп микроорганизмов грунтов в районах лодоч-ных стоянок Саратовского и Волгоградского водохранилищ учтено в "Рекомендациях по снижению вредного воздействия маломерных судов и их стоянок на окружающую среду", утвержденных МРХ СССР в мае 1984 г., которые используются органами рыбохраны в практической деятельности по охране рыбохозяйственных водоемов от загрязнения.
Результаты исследований по бактериопланктону и бактериобен-тосу, изложенные в данной работе, использованы для комплексной оценки степени загрязнения, составления заключений и подсчета ущербов, нанесенных рыбным запасам Волгоградского водохранилища сточными водами Увекской нефтебазы (1982), Саратовского метизного завода (1980,1983), Саратовского ШЗ (1983), и разработки мероприятий по предотвращению загрязнения.
Наши данные, полученные при рассмотрении влияния квасцов алюмо-калиевых, железа сернокислого закисного, кальция фосфорнокислого однозамещенного, олова четыреххлористого на бактерио-планктон и бактериобентос водоемов, представляют собой часть комплексных исследований при экспериментальном обосновании ЦДК ' этих веществ для рыбохозяйственных водоемов, утвержденных Главрыбводом СССР и вошедших в "Дополнительные перечни ЦДК вредных веществ" № I и В 2 от 30 июня и от 7 июля 1983 г-, и используемых в практике охраны поверхностных вод от загрязнения.
Выражаю глубокую благодарность научному руководителю Л.А. Лесникову за помощь в выполнении диссертационной работы. - II -
Микробиологическая характеристика грунтов водоемов
Численность бактерий грунта и их функциональная активность учитывались исследователями во все сезоны, в донных отложениях различных типов, на чистых и загрязненных участках.
Наличие общего числа бактерий в морях, озерах, водохранилищах, каналах показано на таблице I.
Из данных, приведенных в таблице 1; следует, что илы различных водоемов содержат большое общее число бактерий, 0,40 -9,97 млрд/г.
В значительном количестве в донных отложениях данного типа обнаружены также бактерии различных физиологических групп ( табл. 2 ).
В грунтах других типов бактериобентос беднее. Так, в озерах Латвии микроорганизмов, мобилизующих фосфор, в песке насчитывается 10 - 10 кл/г, в илистом песке - 10 - І07 кл/г, Methanobacterium ruminantium u Methanosarcina bacteri в песчаных и илистых отложениях озера Эри - I06 - 10 кл/г, сульфатредуцирукщих бактерий в песке Куяльнипкого лимана -I - Ю3 кл/г (Гак,1963, Рубенчик, Гойхерман, 1935, Ward, Frea ,1980). В песке Чебоксарского водохранилища сапрофитных бактерий обнаружено 0,88 млн/г, в глине - 1,60 млн/г, в заиленном песке - 2,89 млн/г, органического вещества - соответственно 0,1, 1,8 - 3,8, 0,0 - 3,4% сухого веса грунта, тогда как в иле количество последнего-3,2 - 12,9%, численность - 25 -сапрофитных микроорганизмов - 6,18 млн/г (Романенко,1966,б).
От наличия органического вещества в грунте зависит также биомасса бактериобентоса.- Так, в песке Северного Каспия, содержащем органического вещества 0,4$ от сухого веса грунта, биомасса бактерий была 5,8 г/м2 , в иле, где органическое вещество составляло 2,4% от сухого веса грунта, - 9,7 гДг(Жукова,1955)
Содержание органического вещества, наряду с температурой, условиями аэрации, окислительно-восстановительным потенциалом определяют интенсивность развития микроорганизмов в различное время года. Так, в 1965 г. в илах озера Красного отмечалось три резко выраженных подъема численности микроорганизмов (Драбкова, 1975)v Первый из них был в мае, когда после вскрытия льда повысилась температура донных отложений, улучшилась аэрация, увеличился окислительно-восстановительный потенциалу Последние два явления привели к окислению и удалению продуктов метаболизма бактерий. Микроорганизмы стали активно развиваться и количество их возросло со 180 до 600 млн/г. Потом произошло снижение численности бактерий, связанное с уменьшением количества органического вещества в донных отложениях в июле В августе в результате отмирания планктона возросло в иле содержание питательных элементов - произошло второе увеличение количества микроорганизмов. Третий подъем численности бактерий в декабре наблюдался вслед за обогащением иловых отложений питательными веществами за счет осеннего отмирания планктона.
В донных отложениях Южного Байкала выявлено два максимуми в развитии микроорганизмов: весенний подо льдом (март, в среднем 2 млрд/г) и летне-осенний (август - сентябрь", в среднем 3,2 млрд/г) (Максимова, Еретенко, Гребенкина, 1982). Развитие сапрофитных бактерий также сопровождается здесь летним (июль, в среднем 120 тыс/г) и осенним (октябрь, в среднем до 400 тыс/г) максимумами.: Аналогичный ход развития зафиксирован у фенолокис-лящих микроорганизмов, с максимумами 42 тыс/г в летний период и 75 тыс/г в осенний» Численность и активность клетчатковых микроорганизмов в течение года изменяется незначительно и в среднем составляет 2,5 тыс/г.,
В донных отложениях Рыбинского водохранилища в течение вегетационного периода 1969 г. общее число бактерий изменялось не более, чем в 2,0 - 2,5 раза при максимуме в период обогащения иловых отложений органическим веществом после отмирания водорослей в августе - сентябре (Романенко, Романенко, 1971).
В 1971 - 1972 гг. в Рыбинском водохранилище насчитывалось 0,4 - 3,2 млрд бактерий на г при минимуме зимой и осенью (Романенко, Романенко, 1975), В середине лета общее число микроорганизмов было максимально. На численность бактерий в илах главное влияние оказывала температура.
Зимой общее число микроорганизмов в илах Рыбинского водохранилища составляет 2-3 млрд/г, количество бактерий, окисляю Т 3 щих соляровое масло, - 10 - 10 кл/г (Дзюбан, 1980). Сапрофитных микроорганизмов в донных отложениях водохранилища в этот сезон насчитывается 40 - 380 тыс/г. Споровые бактерии составляют 10 - 50% от них. Число анаэробных микроорганизмов варьирует: сульфатредупирующие бактерии обнаруживаются в количестве 0-40 ТЫС/г, Clostridium pasterianum - ОД - 10,0 тыс/г.!
Зимой отмечено слабое развитие аэробных бактерий в поверхностном слое ила озера Красного (Драбкова, 1968).
В ремя года и тип грунта определяют не только численность бактериобентоса, но и интенсивность потребления кислорода донными отложениями. Так, в средней части озера Красного в июне-августе потребление кислорода донными отложениями составляло 0,7 г 0?/м сутки при средней численности бактерий в слое ила О -2 см 180 млн/г в 1970 г, и соответственно - 0,52 г Ор/м2 сутки и 160 млн/г в 1971 г В сентябре - ноябре эти величины снижались: в 1970 г.-до 0,5 г 02/м сутки, в 1971 iv - до 0,35 г Оо/м2 сутки ( Драбкова, 1981).
Донные отложения литоральных станций озера Красного представлены в основном песчаными грунтами со слабым наилком. Здесь поглощение кислорода было значительно слабее, чем в илах центральной части озера и составляло в июне - августе 1970 г. в среднем по двум литоральным станциям 0,45, а в 1971 г. - 0,28 г OQ/ w сутки. В сентябре - октябре эти величины уменьшились до 0,25 в 1970 г. и до 0,12 г 02/м сутки в 1971 г. Общая численность бактерий на этих станциях также была незначительной: в 1970 г. она уменьшилась с 55 млн/г в июне - августе до 35 млн/г в сентябре - ноябре, в 1971 г. соответственно - с 50 млн/г до 10 млн/ г (Драбкова, 1973,6, 1981);
Потребление кислорода илами Рыбинского водохранилища зимой было незначительно, 20 - 45 мг 02/ыг сутки; при этом на I г донных отложений деструкции подвергалось 10 - 20 мг С (Дзюбан, 1980). Среднесуточное потребление кислорода летом 1967 г. в илах данного водоема было 380 мг 09Лгсутки, в малозаиленных почвах 2 2 200-290 мг 02/м сутки, в песках - 20 - 100 мг 02/м сутки (Рома ненко, Романенко, 1969). Что касается продукции бактериобентоса, то в грунтах Южного Байкала она колебалась от 0,02 мкг зимой до 5 мкг С/г сутки летом (Максимова, Еретенко, Гребенкина, 1982). На численность и функциональную активность бактериобентоса влияет наличие в водоемах посторонних веществ, поступающих туда со сточными водами промышленных предприятий, нефтебаз, судов флота, при авариях нефтеналивных судов ( Ваггаман, 1963, Гурь
Отбор проб грунта и их химический и микробиологический анализ
Полевой материал, образцы донных отложений, отбирались дночерпателем Петерсена на Саратовском водохранилище в следующих пунктах: I. в устье р. Сок; 2. на лодочной стоянке в Рож дественской воложке, правый берег водохранилища, напротив Куйбышева; 3? ниже пункта 2 на I км; 4? на лодочной стоянке в устье р? Самары, в районе Куйбышева; 57 выше Сызрани в районе о? Бат-ракский; 6? на лодочной стоянке на р? Сызранке, район Сызрани; 7.1 в месте сброса сточных вод Сызранского НПЗ; 8-111 ниже пункта 7 на I, 5, 10, 20 км по разрезам в трех точках - на русле и у берегов водохранилища (рисі5 1)у
На Волгоградском водохранилище пробы грунта отбирались в следущих пунктах: 12? на лодочной стоянке у пассажирского причала Вольска; 13« на лодочной стоянке у Маркса; 14; у Пристайного; 15? на лодочной стоянке на of Зеленом у Саратова; 16? на лодочной стоянке "Абхазия" в районе Саратова; 17-19.« в трех местах райна действия сточных вод Саратовского метизного завода им? Ленина, в устье оврага Крутенький, в 50 м ниже оврага Мутный ключ и выше оврага Залетаевский; 20-24.1 в трех точках залива, где находится Увекская перевалочная нефтебаза, выше выхода из залива на 200 м и ниже на 300 м; 25. у Нижней Добринки; 26? на лодочной стоянке у Камышина (рис1? 2)?
Донные отложения в изучаемых пунктах везде представлены илом и заиленным песком пунктах 2,3.
Всего осуществлено 12 съемок и отобрано на Саратовском водохранилище 148 проб, на Волгоградском - 174 пробы; Во всех пробах проведены микробиологические анализы, химические анализы сделаны нами в 122 пробах;
Примененные методы исследования полевого материала касаются изучения донных отложений водоема как среды обитания, в которой происходит рост и развитие бактериобентоса, характеристики количественного и качественного состава микрофлоры грунтов иоценки степени участия донной микрофлоры в деструкции органического вещества. Подготовка образцов к химическим анализам включала очищение от крупных примесей, высушивание при помощи вентилятора, измельчение комков и просеивание через сито с диаметром отверстий 0,25 мм? Размер отверстий сита имеет принципиальное значение для соблюдения точности анализа, Он зависит от величины навески Чем меньшая берется навеска для анализа, тем мельче должен быть диаметр отверстий (Воробьева, 1978),!
Химический анализ образцов донных отложений включал в себя определение органического углерода методом Тюрина, общего азота методом Кьельдаля, общего фосфора колориметрически в модификации Уоррена и Пью (Ильковская,1975) Нефтепродукты учитывались экстракцией хлороформом из воздушно-сухих образцов грунта; Дня построения колибровочной кривой, необходимой для их пересчета, использовались углеводороды, выделенные из природных грунтов (Аринушкина,1970, Ильковская, 1975, Семенов, 1977)f Для пересчета показателей на сухую навеску определяли гигроскопическую влагу донных отложений (Аринушкина, 1970, Воробьева, 1978)1 Микробиологический анализ проводился в тех же пробах, что и химический;8 Часть односантиметрового слоя грунта, извлеченного дночерпателем, помещалась в стерильную стеклянную посуду, из которой велись дальнейшие определения:.
Приготовлялась болтушка грунта в пропорции I г грунта на 100 мл стерильной воды, из которой выполнялся микробиологический анализ по "Методическим рекомендациям по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоемах, Бактериопланктон и его продукция", предложенным ГосШОРХ и ШН АН СССР в 1982 гї Определялось общее число бактерий, сапрофитные, епорообразупцие, фенолразрушаЕщие, метаноб разующие, дештрифищругащие, сульфатредуїщрующие микроорганизмы, бактерии, мобилизующие фосфор, освобождающие фосфор из органических соединений, образующие сероводород из белковых веществ, тиобактерии, углеводородокисляющие микроорганизмы, использующие в качестве субстратов соляровое масло, нефть, керосин .1 Выделялись доминирующие формы углеводородокисляющих бактерий, субстратом которым служило соляровое масло,1 Исследовалась функциональная активность бактериобентоса по величине аэробной, анаэробной деструкции органического вещества донных отложений, продукции донной микрофлоры-;1
Общее число бактерий подсчитывалось методом ультрафильтрации (Разумов,І932) Болтушка грунта пропускалась через мембранные фильтры Л2 Мытищинской фабрики или марки "Сынпор" с диаметром пор 0,2 ммку Окраска фильтров производилась 5 % растворомэритрозина в 5 % карболовой кислоте; Подсчет числа микроорганиз в мов осуществлялся 20-25 полях зрения сетчатого окуляр-микрометрапри увеличении 10x90 под световым микроскопом МБИ-3;,;
Углеводородокисляющие бактерии определялись методом титра на среде Ворошиловой-Диановой Для роста метанобразующих микроорганизмов на агаризованной среде Романенко, денитрифицирующих -на среде Гильтая без аспарагина с добавлением к ней 1,5$ агар-агара, сульфатредуцирующих - на среде Кравцова-Сорокина были созданы анаэробные условия Остальные физиологические группы бактерий учитывались глубинным посевом." Количество сапрофитных микроорганизмов определялось на рыбо-пептонном агаре (РИА);5 Спорообразуицие бактерии учитывались на этой же среде из болтушек грунта, которые держали в маленьких пробирках в воде с температурой 80С в течение 10 минут. При выполнении посевов для подсчета микроорганизмов,
Микрофлора грунтов Сызранского плеса С ратовского водохранилища, загрязненного сточной водой Сызранского нефтеперерабатывающего завода
Состав сточных вод нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) чрезвычайно разнообразен. Согласно одним источникам в них содержится 7 углеводородов, 21 органическая кислота и их соли, 8 фенольних соединений, 6 детергентов, различные меркаптаны (Карелин, Жуков, Денисов,и др;,1970).
По другим данным в них присутствуют минеральные кислоты, соли, сернистая щелочь, сероводород, нафтеновые и жирные кислоты, многоатомные спирты, смолы, фенолы (Хаскин,Карш,1973).
В сточных водах НПЗ обнаружены крезолы, нафталин, ксилол, толуол, бензол, этилен, сернистый газ, сероуглерод, тиофен, аммиак, хинолин (wiiber, 1969).! Указывают на присутствие в таких стоках соединений серы, трудноокисляемых органических веществ, в том числе ароматических и алифатических углеводородов,органического углерода, органических кислот, спиртов, альдегидов, фенолов, нефтепродуктов; из неорганических соединений называютаммиак, минеральные КИСЛОТЫ, щеЛОЧИ, ХЛОРИДЫ (Chakravarty,Mule-handani,1973» Ford,Eller,Gloyna,1971, Guigues,1972,Nemerou,1963).
Кроме того, в сточных водах ШЗ обнаружены цианиды, каустическая сода, поверхностно-активные вещества, многочисленные сернистые соединения, а также канцерогенные вещества (Ершова, Минц,1969, Faust, Hunter, 1971).
Сточная вода Сызранского НПЗ, пройдя все стадии очистки, включая биологическую, содержит значительное количество взвешена ных веществ-. Механические примеси придают воде коричневый оттенок и составляют по объему около 10%.- Вода имеет неприятный запах, исчезающий при разведении I : 10 ;з По данным Куйбышевского СКВ "Химнефтеавтоматика" сточная вода завода содержит следующие вещества: органические (ХПК до 115 мг О/л, БПК5 До 12 мг 02/ л, фенолы до 0,36 мг/л, эфироизвлекаемые до 18,3 мг/л), азот аммонийных солей до 21 мг/л, механические примеси до 27 мг/л, сухой остаток до 2 350 мг/л, нитриты до 3,2 мг/л, нитраты до 10,1 мг/л, фосфаты до 2,4 мг/л. Колебания в содержании растворенного кислорода составляют 2,6 - 8,6 мг 02/л (Котляр, 1981);
Таким образом, в водоемы со сточными водами НПЗ поступают различные загрязнители, основную долю которых составляют нефтепродукты. Нефть расплывается по поверхности воды и окисляется аэробно бактериями. За счет обилия микроорганизмов и испарения легких фракций плотность нефти увеличивается, и она погружается на дно. Часть нефти разлагается там, часть всплывает на поверхность реки вместе с газом, поднимающимся со дна. Последнее явление четко прослеживается в 18 км от НПЗ (Ворошилова, Дианова,1950).
Миграция по такой схеме нефти в водоеме объясняет выявленное нами загрязнение нефтепродуктами грунта не только в месте сброса сточных вод Сызранского НПЗ, но и в 1-ом, 5-ти, 10-ти км ниже по течению.
В донных отложениях района, расположенного выше выхода коллектора завода, и в 20-ти км ниже по течению количество нефтепродуктов, органического углерода, сульфатредуцирующих, ме-танобразующих, мобилизующих фосфор бактерий, углеводородокисляю-щих микроорганизмов, использующих как субстраты керосин, соляровое масло, нефть, а также интенсивность аэробной и анаэробной деструкции органического вещества ниже, чем в грунтах остальных обследованных участков Сызранского плеса Саратовского водохранилища ( рис. 7, 8, 9, 10, II ).
В 1-ом, 5-ти, 10-ти км от места сброса сточной воды НПЗ в донных отложениях повышены количества сапрофитных, фенолразру-шающих микроорганизмов, общее число бактерий.
В районах действия сточной воды Сызранского НПЗ не выявлены з закономерности в распределении тиобактерий, спорообразующих микроорганизмов, бактерий, освобождающих фосфор из органических соединений, а также общего фосфора.
Что касается общего азота, то в районе о. Батракский его содержание - 1,58 % сухого веса грунта, в остальных обследованных пунктах Сызранского плеса Саратовского водохранилища - 0,35-0,83 %.
В донных отложениях Сызранского плеса Саратовского водохранилища выявлены положительные корреляции общего числа бактерий и количества органического углерода, общего азота, интенсивности аэробной деструкции органического вещества. Коэффициент корреляции в первом случае равен 0,86, во втором - 0,55, в третьем-0,90.
Обнаружена прямая зависимость между содержанием в грунтах органического углерода и сапрофитных бактерий ( r = 0,72 ), количеством общего фосфора и микроорганизмов, освобождающих фосфор из органических соединений ( г = 0,76 ). Общий фосфор и ( 2 ). мг/г Пункты отбора проб те же, что на рис. 7,
В районе воздействия сточной воды Увекской перевалочной нефтебазы в грунтах Волгоградского водохранилища значительно увеличен уровень загрязнения нефтепродуктами, 1,60 - 10,40 мг/г (табл.1 18). Велико здесь и количество бактерий различных физиологических групп, особенно углеводородокисляющих микроорганизмов, использующих как субстрат соляровое масло, 10 кл/г, во всех обследованных пунктах.
У причала залива, где расположена нефтебаза, большое общее число бактерий,8,7 млрд/г, фате количество сапрофитных, I 800,00 тыс/г, и фенолразрушащих микроорганизмов, 900,00 тыс/г.
На участке, расположенном между причалом и отстойником нефтебазы, особенно много сульфатредуїщрующих бактерий, 11,90 тыс/г. Что касается выхода из залива, в котором находится нефтебаза, то/здесь наиболее ярко выражено для бактериобентоса число углеводородокисляющих микроорганизмов, использующих в качествеQсубстрата нефть, 10 кл/г, и количество бактерий, освобождающих фосфор из органических соединений, 127,00 тыс/г.1В 300 м ниже выхода из залива в донных отложениях обнаружено большое число сапрофитных, 2 500,00 тыс/г, денитрифицирующих, 3,20 тыс/г, микроорганизмов, а также бактерий, использующих как субстрат керосин, 10 кл/г.
Влияние углеводородов на микрофлору водоемов
При проведении экспериментов по влиянию на микрофлору водоемов загрязнящих веществ из углеводородов использованы нефть и соляровое масло.
Нефть, внесенная в грунт, не действует на микрофлору песка и воды над ним в концентрациях до 200 мг/100 г, заиленного песка и воды над ним - до 400 мг/100 г, ила и воды над ним - до 700 мг/100 г (рис, 26)v В больших количествах вещество увеличивает по сравнению с контрольным вариантом численность бактерио-планктона и бактериобентоса.Нефть оказывает такое же воздействие на фенолразрушащие, денитрифицирующие, метанобразуодие, спороо бразующие бактерии песка, метанобразугащие и денитрифицирукщие микроорганизмы заиленного песка в концентрациях, превышающих не влияющие на сапрофитный бактериобентос на 100 мг/100 г (рис. 27,28).
В количествах, в 10 раз больших, чем последние, вещество стимулирует развитие тиобактерий, фенолразрушающих, спорообра-зуодих, денитрифипдрущих, метанобразуодих, сульфатредуцирую-щих микроорганизмов грунтов всех трех изучаемых типов (рис.29, см.1 рис. 27,28). Во всех испытуемых концентрациях нефть не влияет на донные бактерии, выделякщие сероводород из белковых веществ. В концентрациях, предельно допустимых для бактериобентоса, превышающих их на 100 мг/100 г, и больших, чем последние в 10 раз, нефть, внесенная в воду над грунтом, в 1-ые сутки опыта действует нейтрально на водные сапрофитные бактерии, а с 5-ых суток стимулирует их развитие (рис.30).
Токсикант оказывает такое же положительное влияние на микроорганизмы грунта с 5-ых суток опыта в самых больших из изу чаемых концентраций (рис. ЗІ). В количествах, меньших последних в 10 раз, вещество увеличивает по сравнению с контрольным вариантом численность сапрофитных бактерий песка с 10-ых суток эксперимента, заиленного песка - с 20-ых суток, ила - с 25-ых суток. По мере течения опыта эффект воздействия усиливается.
Нефть, внесенная в грунт, стимулирует аэробную дест рук-цию органического вещества песка в концентрациях, превышащих 100 мг/100 г, заиленного песка - 400 мг/ЮО г, ила - 700 мг/ 100 г (рис; 32)v
Таким образом, самой чувствительной к действию нефти оказалась аэробная деструкция органического вещества пескау Токсикант не действует на ее величину в количествах до 100 мг/100 г ; Соляровое масло, внесенное в грунт, не действует на микрофлору песка и воды над ним в количествах до 10 мг/100 г, заиленного песка и воды над ним - до 70 мг/100 г, ила и воды над ним - до 300 мг/100 г (рис. 33, У. В больших концентрациях вещество стимулирует развитие бактериопланктона и бактериобен-тоса. На сапрофитные микроорганизмы грунта влияние существеннее. По мере роста содержания токсиканта эффект его положительного воздействия на микрофлору усиливается;
Соляровое масло увеличивает по сравнению с контрольным вариантом деструкцию органического вещества песка в количествах, превышащих 30 мг/ЮОг, заиленного песка - 200 мг/100 г, ила -300 мг/100 г (рис. 34).
Таким образом, самая чувствительная к действию солярового масла-численностъ бактерий в песке и воде над ним.; Вещество не влияет на величину этих показателей в количествах до 10 мг/100
Исследовано влияние на микрофлору водоемов сточных вод метизного и нефтеперерабатыващего заводов г;; Саратова,
Установлено, что сточная вода Саратовского метизного завода, разбавленная природной водой в 100, 10, 5, 2 и 1,25 раза, не влияет на сапрофитную микрофлору ила, воды над ним и над заиленным песком (рис. 35). Будучи разбавлена в 2 и 1,25 раза, она токсична для микроорганизмов модельных водоемов с одной природной водой и для бактериобентоса песка. В последнем разведении сточная вода завода угнетает микрофлору заиленного песка и воды над песком. Эффект воздействия незначителен.
Таким образом, самая чувствительная к влиянию сточной воды метизного завода-водная микрофлора модельных водоемов без грунта и бактериобентос песка, Сточная вода не действует на их численность в разведениях 100 - 5 разг
Сточная вода Саратовского НПЗ, разбавленная в 100, 10 и 5 раз, не влияет на бактериопланктон и бактериобентос модельных водоемов с заиленным песком и илом. В первом разведении она не вызывает отклонения от контрольного варианта численности сапрофитных микроорганизмов песка, воды над ним, а также бактериоп-ланктона сосудов без грунта (рис, 36), В больших концентрациях сточная вода НПЗ токсична для микрофлоры воды и грунта этих модельных водоемов в I-2-ые сутки опыта, действует на нее нейтрально в 3-ьи сутки,- (рис, 37,38), Последний эффект воздействия прослеживается по отношению к бактериобентосу на протяжении всего эксперимента. Что касается бактериопланктона, то сточная вода НПЗ стимулирует его развитие в 5-20-ые сутки опыта.Смену токсического влияния в течение шести часов на угле
