Геология и Геофизика Юга России

2221-3198

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный научный центр "Владикавказский научный центр Российской академии наук"

1052

10.46698/r7153-0875-2724-n

Геоэкология

Биотрансформация углеводородов в составе нефтешлама (на примере объекта исторического загрязнения в Чеченской Республике)

Маркарова

М.Ю.

Махмудова

Л.Ш.

Мамадиев

Н.А.

Грозненский государственный нефтяной технический университет им. акад. М.Д. Миллионщикова, Россия, 364051, Чеченская Республика, г. Грозный, пр. Х.А. Исаева, 100

30092024

3204216

2024

Геология и геофизика Юга России

Актуальность работы. Проблема рекультивации земель и ликвидации шламонакопителей в Чеченской республике стоит остро из-за отсутствия фактического опыта таких работ и малочисленности исследований в этом направлении. Состав нефти на объектах истоических загрязнений и нефтеотходов в амбарах и шламонакопителях сильно варьирует, что предполагает и разные подходы в методах переработки. Целью исследования было изучение разных способов биодеструкции нефтяных углеводородов в составе нефтешламов бывшего Новогрозненского нефтеперерабатывающего завода (НПЗ) по показателям изменения состава остаточной нефти в полевых и лабораторных опытах. Методы исследования. В полевом и лабораторно-вегетационном опытах проведено исследование методов детоксикации нефтешлама объекта накопленного экологического ущерба прошлых лет в Чеченской Республике. Оценку опытных грунтов проводили по изменению концентрации нефтепродуктов, структуры фракции нормальных парафинов и изоалканов, активности микробиоты. Результаты работы. Изучено влияние на скорость и качество биодеструкции нефтеуглеводородов комплекса методов биоремедиации с примением нефтеокисляющих аборигенных микроорганизмов, структураторов и сидератов в аэробных и частично анаэробных условиях. Показано, что на первом этапе ремедиации (обработка почвы) происходит активная детоксикация нефти, снижение в 2‒4 раза концентрации ПАУ. Наиболее эффектино разрушению ПАУ подвергаются при использовании комплекса приемов: биопрепарата, структуратора и укрывного материала. На стадии фиторемедиации почвогрунт очищается наиболее быстро (до 85‒90% от начального уровня загрязнения) при предварительной подготовке путем ремедиации со структуратором и биопрепаратом в аэробных условиях. В этом случае концентрация алкановой фракции заметно снижается. При фиторемедиации почвогрунта, подготовленного в частично анаэробных условиях, концентрация н-алканов возрастает наряду со снижением общей концентрации нефти. Перспективность использования методов частично анаэробного нефтеокисления при использовании укрывного материала определяется, в первую очередь, возможностью глубокой трансформации нефтепродуктов в почвенный углерод с перспективой повышения показателей почвенного плодородия и увеличением эффекта декарбонизации после нефтяных загрязнений.

oil wastepetroleum productsalkanesbiodegradationremediation

нефтеотходынефтепродуктыалканыбиодеструкцияремедиация

Введение В период с конца 90-х и до начала 2000-х годов для Чеченской Республики было характерно резкое ухудшение состояния почв. Наибольший вред приносило нефтя- ное загрязнение, происходящее по причине высокой изношенности нефтяной ин- фраструктуры (в первую очередь нефтепроводов и нефтехранилищ), а также из-за уничтожения нефтяной инфраструктуры в ходе проведения первой (1994–1996) и второй (1999–2009) военных чеченских кампаний [Вобликов и др., 2011; Экологи- чески нестабильные ..., 2013]. Впоследствии в связи с интенсивной нефтедобычей наблюдалось локальное за- грязнение нефтепродуктами в результате переливов из скважин, а также отчужде- ния земель под отстойники нефтяных вод и испарителей. Общая площадь отчуж- денных земель составила более тысячи га [Государственный доклад …, 2014], в 2013 году общая площадь загрязненных земель региона составляла около 12 тыс. га. Химическое загрязнение (нефть и нефтепродукты) имело очаговый характер. Очаги загрязнения приурочены к местам расположения скважин, наливным эстака- дам, линейным сооружениям (нефтепроводы) и местам, где ранее использовались установки по кустарной переработке нефти. Один из таких очагов – территория промзоны г. Грозного (Заводской район), то есть территория бывшего НПО «Гроз- нефтеоргсинтез» (ныне правопреемник – ФГУП «Чеченнефтехимпром» Минэнер- го РФ). Площадь загрязнения по разным оценкам составляет 150‒350 га. При зна- чительных загрязнениях земель имеет место и загрязнение геологической среды, особенно подземных вод [Государственный доклад …, 2014, 2020; Чеченская ре- спублика в цифрах ..., 2019]. В Заводском районе г. Грозного сбор и хранение отходов нефтепереработки в шламовых амбарах привели к накоплению экологического ущерба углеводородами, относящимися к I – III классам опасности. Из органических соединений в почво- грунтах зафиксированы повышенные содержания бензапирена и нефтепродуктов. При фильтрации через грунт шламовый углеводородный загрязнитель мигрирует в поземные воды, загрязняя большие участки. Общий объем накопленных углево- дородов Заводского района, оценивался в разные годы и разными исследователями от нескольких сотен тысяч до 2 млн кубометров. В соответствии с определением ГОСТ Р 54003-2010 [ГОСТ …, 2011] пункт 3.21, исторические загрязнения – по- следствия хозяйственной деятельности людей в местах дислокации предприятий и организаций, которая осуществлялась в прошлом и обусловила нынешнее загрязне- ние территорий, наносящих вред окружающей среде и препятствующих использо- ванию их в коммерческих и хозяйственных целях. В этой связи вопросы восстанов- ления земель после нефтяных загрязнений в республике остаются актуальными. Нефти, добываемые на территории Чеченской Республики обладают низкой плотностью, чрезвычайно подвижны в природной среде, при этом характеризуют- ся как низкосернистые, слабообводненные, с незначительным выходом этил- и ме- тилмеркаптанов. Это определяет с одной стороны высокий потенциал миграции в сопредельные среды и выраженную токсичность, с другой – достаточно короткий период стадии физического самоочищения и, соответственно, быстрое снижение токсичности после попадания в почву. В легких фракциях преобладают парафиновые углеводороды (алканы), цикло- алканы и ароматические углеводороды. Это наиболее подвижная часть нефти, ко- Geology and Geophysics of Russian South 14 (3) 2024 Геология и геофизика Юга России 207 <img width="567" height="4" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_462.png" /> торая может оказывать наркотическое и токсическое действие на живые организ- мы. Легкая фракция хорошо мигрирует по почвенному профилю и водоносным горизонтам, расширяя ареал первоначального загрязнения. На поверхности именно она, в первую очередь, подвергается физико-химическим процессам разложения. По данным Ю.И. Пиковского значительная часть этой фракции (от 20 до 40 %) раз- лагается и улетучивается из почвы уже в первые месяцы после загрязнения [Пиков- ский и др., 2015]. Скорость разрушения углеводородов во многом определяется концентрацией нефтяного загрязнения. Устойчивость индивидуальных углеводородов и различных компонентов сырой нефти к микробному воздействию в значительной степени обу- словлена их структурой. Скорость биодеградации углеводородов микроорганизмами изменяется в порядке: парафины>ароматические углеводороды>циклопарафины. В составе нефтей, подвергающихся микробному разложению, возрастает доля смолисто-асфальтеновых компонентов, последовательно исчезают углеводороды: н-алканы>изо-, антеизоалканы>изопреноиды>моноциклические нафтены>прочие углеводороды [Пиковский и др., 2015]. Почвенные микроорганизмы играют главную роль в разложении не только не- фтяных углеводородов, таких как алканы, ароматические углеводороды, но и смоли- сто-асфальтеновых компонентов, битумоидных соединений. Последние разлагают- ся крайне медленно, разные фракции различаются стабильностью и подвижностью в природных средах. Как правило, основными компонентами остаточной нефти после стадии самоочищения являются полярные вещества – смолы и асфальтены. Они сохраняются в течение многих лет либо в виде подвижной фракции, либо вхо- дят в состав гумусового комплекса почв [Гузев, Левин, 1991; Seo et al., 2009]. Микробиологические процессы ведут к частичному окислению и минерализа- ции. Сырая нефть ингибирует биологическую активность, хотя численность ми- кроорганизмов, особенно нефтеокисляющих, может быть достаточно высокой. Ре- акцией микробного сообщества на нефтяное загрязнение является его перестройка, происходит активизация групп, отвечающих за нефтеокисление, сопутствующих групп, участвующих в разрушении продуктов распада нефти [Гузев, Левин, 1991; Пиковский и др., 2015; Koshlaf, Ball, 2017; Nasreen, Kalsoom, 2018]. Для очищения почв от нефти различными авторами предлагается использовать методы биоремедиации, такие как использование биопрепаратов, минеральных и органических удобрений, зеленых удобрений, компостов, разрыхлителей. В част- ности, для очистки почв от нефти предлагают использовать растительные компо- сты [Youse et al., 2021], иммобилизовать бактериальные консорциумы на поглоща- ющие носители, например на биоуголь [Zhang et al., 2019]. Для оценки токсичности углеводородов и определения эффективности биоремедиации применяют методы, основанные на определении концентрации нефти и отдельных углеводородных со- единений, реакции микробиоты и растений [Bioremediation and phytoremediation ..., 2022]. В 2022‒2023 гг. мы проводили исследования по изучению изменения концен- трации полиароматических соединений в составе нефтешлама Новогрозненского НПЗ имени Н. Анисимова и НПЗ имени А. Шерипова в полевом опыте [Марка- рова и др., 2022, 2023]. Исследование продолжено в 2024 году, изучено последей- ствие испытанных методов на этапе фиторемедиации, в том числе по эффективно- 208 Geology and Geophysics of Russian South 14 (3) 2024 Геология и геофизика Юга России <img width="567" height="4" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_463.png" /> сти очищения почвы и изменению концентрации отдельных алканов в остаточной нефти. Целью исследования было изучение биодеструкции нефтяных углеводородов в составе нефтешламов Новогрозненского НПЗ имени Н. Анисимова и НПЗ имени А. Шерипова с применением разных способов ремедиации. Объекты и методы исследования В 2022 году заложен полевой эксперимент на участке нефтяного амбара Ново- грозненского НПЗ имени Н. Анисимова и НПЗ имени А. Шерипова [Маркарова и др., 2022]. Цель опыта – детоксикация нефтешлама и подготовка почвогрунта к за- селению высшими растениями. Опыт включал пять вариантов: 1 – контроль; 2 – обработка нефтешлама биопре- паратом нефтеокисляющего действия МБК-А; 3 – внесение в почву измельченной соломы, целлюлозолитического консорциума ТД и МБК-А; 4 – обработка нефтеш- лама биопрепаратом нефтеокисляющего действия МБК-А и укрывание участка пленкой П; 5 – внесение в почву измельченной соломы С, обработанной целлюло- золитическим консорциумом и МБК-А, укрывание участка пленкой (спанбондом). МБК-А – это экспериментальный консорциум бактерий углеводородокисляю- щего действия, относящихся к родам Pseudomonas, Bacillus, Rhodococcus, выделен- ных непосредственно из проб нефтешлама экспериментального участка. Для опыта бактерии выращивали на жидких полусинтетических средах, содержащих стериль- ный нефтешлам с экспериментального участка, в условиях интенсивной аэрации. Титр живых клеток в рабочем растворе составлял не менее 2–4x109/1 мл. Расход 1 литр на 4 м2. Целлюлозолитический консорциум ТД представляет собой споровую форму природного гриба Trichoderma lignorum, для опыта его выращивали на субстрате из пропаренной пшеницы в условиях твердофазной ферментации. Использование ТД было обусловлено необходимостью разрушения целлюлозы в составе соломы, использованной в вариантах 3 и 5. Внесение соломы в опытный субстрат является одним из предложенных авторами элементов технологии переработки нефтешла- мов, роль которого состоит в разрыхлении нефтешламовых отходов и увеличении их гидрофильности и аэрофильности. В грунт всех вариантов при закладке опыта внесено минеральное удобрение азофоска N16P16К16 из расчета 60 кг действующего вещества на 1 га. Выбор удобре- ния нитроаммофоска с концентрацией действующих веществ по азоту, фосфору и калию по 16 % обусловлен активизацией биологического окисления нефти почвен- ными микроорганизмами. Известно [Пиковский и др., 2015; Гузев, Левин 1991], что для разложения углеводородов требуется присутствие азота, фосфора и калия, которые участвуют в процессах клеточного метаболизма в том числе и нефтеокис- ляющих бактерий при потреблении ими углеводородов нефти. Доза удобрения 60 кг действующего вещества на 1 га была давно принята в работах по рекультивации земель и считается рекомендованной при проведении рекультивации загрязненных нефтью земель, включена в нормативные документы (например, ГОСТ Р 57447—2017 «Наилучшие доступные технологии. Рекультива- ция земель и земельных участков, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Ос- новные положения»). Geology and Geophysics of Russian South 14 (3) 2024 Геология и геофизика Юга России 209 <img width="567" height="4" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_464.png" /> Через год после закладки опыта пробы анализировали по показателям концен- трации нефти и нефтепродуктов, ПАУ и численности микофлоры отдельных тро- фических групп [Маркарова и др., 2023]. В 2024 году проведена оценка структуры фракции нормальных алканов и изоалканов в составе остаточной нефти. Наблю- дения продолжили в лабораторно-вегетационном опыте, провели высев тестовых трав (использовали горчицу красную), состав алкановой фракции оценили через 4 месяца после высева растений. Определение содержания нефтеуглеводородов в почве осуществляли гравиме- трическим методом в соответствии с ПНДФ 16.1.41-04 (ПНДФ 16.1.41-04 Методи- ка выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах почв гравиметрическим методом), массовую долю ПАУ по М76 ПНД Ф 16.1:2.2:2.3:3.62- 09. Определение структуры алкановой фракции проводили хроматографическим методом [Груздев, 2022]. Численность группы углеводородокисляющей микрофлоры (УОМ) определе- на в соответствии с методами почвенной микробиологии [Методы почвенной …, 1991]. Результаты и обсуждение В 2023 году провели оценку эффективности примененных методов биоремеди- ации по снижению массовой доли ПАУ и нефтепродуктов в полевом опыте. Было показано [Маркарова и др., 2023], что наиболее эффективная очистка почвогрунтов и снижение массовой доли различных ПАУ были в вариантах с соломой и био- препаратом. За 10 месяцев при однократной обработке почвогрунтов концентрация загрязнения снижалась на 50‒70%, доля высокотоксичных ПАУ, в том числе бенз(а) пирена, в 2 раза. Это закономерно снижало и показатели фитотоксичности. В 2024 году в опытные почво-грунты высеяли семена горчицы красной. Горчица красная широко применяется в практике сельскохозяйственного производства как зеленое удобрение (сидерат). В нашем опыте она использована с целью улучшения водно-физических и агрохимических свойств загрязненного грунта, а также для ак- тивизации комплекса микробиоты, участвующей в разрушении сложных высоко- молекулярных соединений в составе остаточной нефти. Считается, что именно они могут включаться в процессы почвообразования и переходить в гуминовые соеди- нения, что позволяет сохранить углерод нефти в почве, но уже в качестве почвенно- го органического вещества. При проведении работ по рекультивации загрязненных нефтью земель этап фиторемедиации является важным элементом ускорения очи- щения и восстановления природных свойств почвы. Как было показано ранее [Мар- карова и др., 2023], уровень фитотоксичности почвы после проведения ремедиации снизился до значений, приемлемых для развития растений. Считается, что алкановая фракция в составе нефти наиболее доступна для ми- кробной атаки и первой подвергается разрушению при биоремедиации. Оценка структуры алкановой фракции в опыте до высева трав и через 4 месяца показа- ла следующее. Если до высева трав наибольшая концентрация алканов с длиной цепи от 14 до 26 атомов углерода характеризовала контрольную пробу (рис. 1), а наименьшая их концентрация была в варианте с укрывным материалом, соломой и биопрепаратом, то через 4 месяца выращивания растений картина сильно измени- лась. 210 Geology and Geophysics of Russian South 14 (3) 2024 Геология и геофизика Юга России <img width="567" height="4" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_465.png" /> <img width="385" height="182" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_466.png" /> 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 Н - С 14Н 30 Н - С 15Н 32 Н - С 16Н 34 Н - С 17Н 36 Н - С 18Н 38 Н - С 19Н 40 Н - С 20Н 42 Н - С 21Н 44 Н - С 22Н 46 Н - С 23Н 48 Н - С 24Н 50 Н - С 25Н 52 Н - С 26Н 54 0,00 <img width="19" height="6" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_467.png" /> <img width="19" height="6" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_468.png" /> <img width="19" height="6" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_469.png" /> <img width="19" height="6" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_470.png" /> <img width="19" height="6" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_471.png" /> 2 1 3 4 5 Рис. 1. Структура алкановой фракции (мкг/г) в составе нефти через год после начала биоремедиации: 1 – контроль; 2 – МБК-А; 3 – Солома+МБК-А; 4 – МБК-А + пленка; 5 – Солома+МБК-А+пленка / Fig. 1. Structure of the alkane fraction (μкg/g) in the l oil one year after the start of bioremediation: 1 – control; 2 – MBK-A; 3 – Straw+MBK-A; 4 – MBK-A + spunbond; 5 – Straw+MBK-A+spunbond Бактериальный консорциум в составе биопрепарата МБК-А продуцирует био- сурфактанты, которые, как отмечает ряд авторов, стимулируют разрушение многих соединений нефти за счет поверхностно-активного эффекта, усиливающего до- ступность сложных углеводородов нефтеокисляющему консорциуму почв [Jorfi et al., 2013; Lv et al., 2022; Sar et al., 2023]. Ряд авторов в своих исследованиях отмечают, что анаэробное разложение парафи- нов происходит с полной их трансформацией в метан [Liu et al., 2020]. В нашем опы- те в частично анаэробных стартовых условиях в варианте с укрывным материалом, соломой и биопрепаратом массовая доля парафинов с длиной цепи С14-С20 выросла в 1,5–2,0 раза (рис. 2, 3), в варианте почвы, ранее рекультивированной под спанбон- дом с биопрепаратом концентрация снизилась в 4 раза, особенно в ряду С15-С20. <img width="357" height="172" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_472.png" /> 1200,00 1000,00 800,00 600,00 400,00 200,00 н-С15Н32 н-С16Н34 н-С17Н36 н-С18Н38 н-С19Н40 н-С20Н42 н-С21Н44 н-С22Н46 н-С23Н48 н-С24Н50 н-С25Н52 н-С26Н54 0,00 <img width="22" height="5" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_473.png" /> <img width="22" height="5" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_474.png" /> <img width="22" height="5" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_475.png" /> <img width="22" height="5" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_476.png" /> <img width="22" height="5" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_477.png" /> 1 2 3 4 5 Рис. 2. Структура алкановой фракции (мкг/г) через 4 месяца после высева трав: 1 – контроль; 2 – МБК-А; 3 – Солома+МБК-А; 4 – МБК-А + пленка; 5 – Солома+МБК-А+пленка / Fig. 2. Structure of the alkane fraction (μкg/g) 4 months after sowing grasses: 1 – control; 2 – MBK-A; 3 – Straw+MBK-A; 4 – MBK-A + spunbond; 5 – Straw+MBK-A+spunbond Geology and Geophysics of Russian South 14 (3) 2024 Геология и геофизика Юга России 211 <img width="567" height="4" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_478.png" /> В контрольной пробе было незначительное, на 25‒30%, снижение массвой доли алканов с длиной цепи С20-С22. В почве опыта без укрывного материала с соломой и биопрепаратом произошло снижение доли алканов с длиной цепи С21-С26 (рис. 3). <img width="420" height="242" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_479.png" /> 150,00 100,00 50,00 61 76,55 73,18 33 82, 37 85, 84,56 84, 62,55 48,85 53,03 60,44 53,89 59,58 0,00 -50,00 С15 С16 С17 С18 С19 С20 С21 С22 С23 С24 С25 С26 -100,00 -150,00 -200,00 -250,00 1 2 3 4 5 Рис. 3. Изменение концентрации н-алканов (%) в составе остаточной нефти через 4 месяца после высева трав: 1 – контроль; 2 – МБК-А; 3 – Солома+МБК-А; 4 – МБК-А + пленка; 5 – Солома+МБК-А+пленка / Fig. 3. Change in n-alkanes concentration (%) in residual oil 4 months after sowing grasses: 1 – control; 2 – MBK-A; 3 –Straw+MBK-A; 4 – MBK-A + spunbond; 5 – Straw+MBK-A+spunbond Аналогичная картина наблюдалась и при трансформации изопреноидов (рис. 4). В контрольном варианте их концентрация осталась почти неизменной, во всех остальных за 4 месяца опыта выросла от 2-х до 6 раз. <img width="437" height="216" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_480.png" /> 700 600 500 400 300 200 100 0 147 383 316 129 286 531 651 127 500 573 июнь октябрь июнь октябрь июнь октябрь июнь октябрь июнь октябрь 1 2 3 4 5 <img width="7" height="7" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_481.png" /> <img width="7" height="7" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_482.png" /> <img width="7" height="7" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_483.png" /> иsо-С18Н38/i иsо-С19Н40 иsо-С20Н42 Рис. 4. Трансформация изопреноидов (мкг/г) в опыте через 4 месяца после высева трав: 1 – контроль; 2 – МБК-А; 3 – Солома+МБК-А; 4 – МБК-А + пленка; 5 – Солома+МБК-А+пленка / Fig. 4. Transformation of isoprenoids (μкg/g) in the experiment 4 months after sowing grasses: 1 – control; 2 – MBK-A; 3 – Straw+MBK-A; 4 – MBK-A + spunbond; 5 – Straw+MBK-A+spunbond Снижение массовой доли алкановой фракции обычно расценивают как резуль- тат активной жизнедеятельности микробиоты, отвечающей за разрушение легких 212 Geology and Geophysics of Russian South 14 (3) 2024 Геология и геофизика Юга России <img width="567" height="4" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_484.png" /> нефтеуглеводородов. А с учетом ранее полученных эффектов от примененных ме- тодов ремедиации такие данные нелогичны. Однако результаты становятся понятными после оценки изменения концентра- ции остаточной нефти (табл. 1) и активности нефтеокисляющей микробиоты (рис. 5) во время вегетационного опыта. В частично анаэробных условиях в проведенном нами опыте показано, что при- менение укрывного материала и структуратора, наряду с биопрепаратом нефтео- кисляющего действия и на фоне развития растительности в наибольшей степени ускорило разрушение тяжелых соединений нефти, что в свою очередь привело к образованию новых промежуточных легких соединений. Таблица 1 / Table 1 <h2 style="padding-top: 6pt;padding-left: 51pt;text-indent: 0pt;text-align: center;">Концентрация нефтеуглеводородов в почвогрунте опытных вариантов / Concentration of petroleum hydrocarbons in soil and ground</h2> <h2 style="padding-left: 6pt;text-indent: 0pt;text-align: center;">of experimental variants</h2> <table> <tr> <td> № </td> <td> Наименование варианта / Name of variant </td> <td style="width:57pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> Октябрь / October 2023 г. </td> <td style="width:48pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> Июнь / June 2024 г. </td> <td style="width:91pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> Эффективность очистки почвы от нефти / Efficiency of soil cleaning from oil </td> <td style="width:85pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> Эффективность от контроля / Efficiency from control </td> </tr> <tr> <td> мг/г </td> <td style="width:91pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> % </td> <td style="width:85pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> кратность </td> </tr> <tr> <td style="width:28pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 1 </td> <td style="width:116pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> контроль без обработки / untreated control </td> <td style="width:57pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 300 </td> <td style="width:48pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 240 </td> <td style="width:91pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 20 </td> <td style="width:85pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 0 </td> </tr> <tr> <td style="width:28pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 2 </td> <td style="width:116pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> обработка почвы МБК «А» / MBK «A» soil treatment </td> <td style="width:57pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 150 </td> <td style="width:48pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 70 </td> <td style="width:91pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 53 </td> <td style="width:85pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 1,67 </td> </tr> <tr> <td style="width:28pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 3 </td> <td style="width:116pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> внесение в почву соломы и МБК «А» / application of straw, MBK «A» </td> <td style="width:57pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 120 </td> <td style="width:48pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 15 </td> <td style="width:91pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 88 </td> <td style="width:85pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 3,38 </td> </tr> <tr> <td style="width:28pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 4 </td> <td style="width:116pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> обработка почвы МБК «А» и укрывание площадки пленкой / application of straw and MBK «A» to the soil </td> <td style="width:57pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 125 </td> <td style="width:48pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 48 </td> <td style="width:91pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 62 </td> <td style="width:85pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 2,08 </td> </tr> <tr> <td style="width:28pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 5 </td> <td style="width:116pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> внесение в почву соломы, МБК «А» и укрывание площадки пленкой / application of straw, MBK «A» into the soil and covering the site with film </td> <td style="width:57pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 110 </td> <td style="width:48pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 23 </td> <td style="width:91pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 79 </td> <td style="width:85pt;border-top-style:solid;border-top-width:1pt;border-top-color:#231F20;border-left-style:solid;border-left-width:1pt;border-left-color:#231F20;border-bottom-style:solid;border-bottom-width:1pt;border-bottom-color:#231F20;border-right-style:solid;border-right-width:1pt;border-right-color:#231F20"> 2,95 </td> </tr> </table> Наибольшая стартовая активизация микробиоты в опыте была характерна для вариата без укрывного материала с биопрепаратом и соломой, поскольку почва была в лучших условиях по аэрации (рис. 5). Именно в данном варианте прошло максимально эффективное разрушение парафиновой фракции (рис. 3). Geology and Geophysics of Russian South 14 (3) 2024 Геология и геофизика Юга России 213 <img width="567" height="4" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_485.png" /> <img width="414" height="133" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_486.png" /> 1200 1000 800 600 400 200 0 Июль/July Август/August Сентябрь/September Октябрь/October <img width="21" height="6" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_487.png" /> <img width="21" height="6" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_488.png" /> <img width="21" height="6" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_489.png" /> <img width="21" height="6" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_490.png" /> <img width="21" height="6" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_491.png" /> 1 2 3 4 5 Рис. 5. Динамика численности нефтеокисляющих микроорганизмов в почве опыта (тыс. КОЕ/1 г в.с.п). 1 – контроль; 2 – МБК-А; 3 – Солома+МБК-А; 4 – МБК-А + пленка; 5 – Солома+МБК-А+пленка / Fig. 5. Dynamics of oil-oxidizing microorganisms in the experimental soil (thousand colonies/1 g of air-dry soil): 1 – control; 2 – MBK-A; 3 – Straw+MBK-A; 4 – MBK-A + spunbond; 5 – Straw+MBK-A+spunbond С точки зрения полного очищения почвы от нефти этот способ очищения почвы и почвогрунта из нефтешламохранилищ более эффективен для ремедиации. С по- зиций декарбонизации и сохранения углерода в почве, перехода его в почвенную составляющую более предпочтительным будет использование укрывного матери- ала, поскольку он создает условия для более глубокой трансформации тяжелых и трудноразрушаемых фракций нефти, а значит и возрастают шансы на более каче- ственную очистку почвы с эффектом улучшения ее плодородия. Выводы Проведеный опыт показал, что биологические методы активизации нефтео- кисления в составе нефтеотходов объектов исторических загрязнений могут быть эффективными при использовании таких приемов, как обработка биопрепаратами нефтеокисляющего действия наряду со структураторами с последующей фиторе- медиацией. В аэробных условиях доля легких парафинов, в том числе высвобож- дающихся при биодеструкции тяжелых фракций, достаточно быстро потребляется почвенными нефтеокисляющими микроорганизмами и удаляется из почвы путем вымывания или испарения. Эффективность этого приема на стадии фиторемеди- ации может достигать 85‒90% очистки почвогрунтов от нефти. С учетом высокой плотности и гидрофобности нефтешлама использование структураторов и разрых- лителей является необходимым условием активизации почвенного нефтеокисляю- щего пула. Разница в эффективности нефтеокисления с соломой и без нее была в наших опытах двукратной. При разложении тяжелых углеводородов в ограниченно аэробных условиях за счет активизации биологического нефтеокисления происходит временное увели- чение доли легких парафинов в составе остаточной нефти. Перспективность ис- пользования методов частично анаэробного нефтеокисления при использовании укрывного материала, определяется в первую очередь возможностью глубокой трансформации нефтепродуктов в почвенный углерод с перспективой повышения показателей почвенного плодородия и увеличения эффекта декарбонизации после нефтяных загрязнений. 214 Geology and Geophysics of Russian South 14 (3) 2024 Геология и геофизика Юга России <img width="567" height="4" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_492.png" />

Вобликов Б.Г., Калашник Ж.В., Усманов А.Х., Корнилов Ю.В. Проблемы экологической безопасности и способы рекультивации земель, загрязненных нефтепродуктами в Чеченской республике. // Вестник АГТУ. – 2011. – Т. 52. No 2 – С. 73–77.

ГОСТ Р 54003-2010. Экологический менеджмент. Оценка прошлого накопленного в местах дислокации организаций экологического ущерба. Общие положения. М.: Стандартинформ, 2011. – 25 с.

Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Чеченской Республики в 2021 году». Грозный: МИНПРИРОДЫ ЧР, 2020. – 205 с.

Государственный доклад «О состоянии окружающей среды Чеченской Республики в 2013 году» составлен под руководством Заместителя министра природных ресурсов и охраны окружающей среды ЧР А.М. Джайрханова». Грозный, 2014.

Груздев И.В. Анализ объектов окружающей среды хроматографическими методами. Практикум: учебное пособие. Сыктывкар: СГУ им. Питирима Сорокина, 2022. – 65 с.

Гузев В.С., Левин С.В. Перспективы эколого-микробиологической экспертизы состояния почв при антропогенном воздействии. // Почвоведение. – 1991. – No 9. – С. 50–62.

Маркарова М.Ю., Махмудова Л.Ш., Керимов И.А. Анализ парниковых газов на нефтезагрязненных территориях и разработка методов их биорекультивации (на примере г. Грозный). // Геология и геофизика Юга России. – 2022. – Т. 12. No 4. – С. 153–168.

Маркарова М.Ю., Махмудова Л.Ш., Мамадиев Н.А., Дускаев М.З., Гагаева З.Ш. Детоксикация углеводородов в составе нефтешлама на объектах исторических загрязнений Чеченской республики. // Грозненский естественнонаучный бюллетень. – 2023. – Т. 8. No 4 (34). – С. 65–70.

Методы почвенной микробиологии и биохимии. / Под редакцией Д.Г. Звягинцева, М.: МГУ, 1991. – 304 с.

10.

Пиковский Ю.И., Исмаилов Н.М., Дорохова М.Ф. Основы нефтегазовой геоэкологии. / Под редакцией А.Н. Геннадиева. – М.: ИНФРА-М, 2015. – 399 с.

11.

Чеченская Республика в цифрах. Краткий статистический сборник. / Под редакцией Р.Д. Дигаев, А.Х. Магомадова, Х.С. Абушева, Л.Э. Шагидаева, Л.А.-С. Магомадова, С.А-А. Чуликова. Грозный: Чеченстат, 2019. – 168 с.

12.

Экологически нестабильные территории Чеченской Республики должны быть ликвидированы. // Промышленная и экологическая безопасность и охрана труда. – 2013. –Т. 85. No 11. – С. 14–17.

13.

Bioremediation and phytoremediation technologies in sustainable soil management. Vol. 3: Inventive Techniques, Research Methods, and Case Studies. / Eds. J.A. Malik, M.R. Goyal. – New York: Academic Press, 2022. – 550 р.

14.

Zhang B., Zhang L., Zhang X. Bioremediation of petroleum hydrocarbon contaminated soil by petroleum-degrading bacteria immobilized on biochar. // The Royal Society of Chemistry. – 2019. – No 9. – рр. 35304–35311.

15.

Koshlaf Е., Ball A.S. Soil bioremediation approaches for petroleum hydrocarbon polluted environments. // AIMS Microbiology. – 2017. – Vol. 3. No. 1. – pp. 25–49.

16.

Youse K., Mohebb A., Pichtel J. Biodegradation of weathered petroleum hydrocarbons usingorganic waste amendments. // Applied and Environmental Soil Science. – 2021. – Vol. – рр. 1–12.

17.

Liu Y.F., Chen J., Liu Z.L., Shou L.B., Lin D.D., Zhou L., Yang S.Z., Liu J.F., Li W., Gu J.D., Mu B.Z. Anaerobic degradation of paraffins by thermophilic actinobacteria under methanogenic conditions. // Environ Science & Technology. – 2020. – Vol. 54. Issue 17. – pp. 10610–10620. DOI: 10.1021/acs.est.0c02071.

18.

Nasreen Z., Kalsoom S. Biodegradation of petroleum industry oily sludge and its application in land farming: a review. // International Journal of Environment and Waste Management. – 2018. – Vol. 21. No.1. – pp. 37–57.

19.

Sar P., Kundu S., Ghosh A., Saha B. Natural surfactant mediated bioremediation approaches for contaminated soil. // RSC Advances. – 2023. – Vol. 44. No. 13. – pp. 30586–30605.

20.

Jorfi S., Rezaee A., Mobeh-ali G.-A., Jaafarzadeh N.A. Application of biosurfactants produced by pseudomonas aeruginosa sp4 for bioremediation of soils contaminated by pyrene. // Soil and Sediment Contamination. – 2013. – Vol. 22. No. 8. – pp. 890–911.

21.

Seo J.S., Keum Y.S., Li Q.X. Bacterial degradation of aromatic compounds. International Journal of Environmental Research and Public Health. – 2009. – Vol. 6. – pp. 278–309.

22.

Lv Y., Bao J., Zhu L. A comprehensive review of recent and perspective technologies and challenges for the remediation of oil-contaminated sites. // Energy Reports. – 2022 – Vol. 8. – pp. 7976–7988.