close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

конкурс Лях 2

код для вставки
Департамент среднего профессионального и начального профессионального образования Томской области Областное государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
ТОМСКИЙ ПРОМЫШЛЕННО-ГУМАНИТАРНЫЙ КОЛЛЕДЖ Специальность 240308 "Аналитический контроль качества химических соединений" ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА Тема: Ликвидация нефтяных загрязнений
нефтеразрушающими микроорганизмами Авторы:
студентка 2 курса Лях Мария студентка 3курса Аплекаева Анна
Руководитель: преподаватель Говор Е.И.
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ3
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР3
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ5
ВЫВОД7
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ8
ПРИЛОЖЕНИЯ9
ВВЕДЕНИЕ
В последнее десятилетие обострились вопросы, связанные с влиянием нефтяного производства на экологическую ситуацию в различных регионах, поскольку масштабы использования нефти постоянно возрастают. Нефть и нефтепродукты являются одним из основных и крупномасштабных загрязнителей окружающей среды. Только по официальным данным, в России потери нефти и нефтепродуктов достигают почти 5 млн. т в год; а в мире при добыче, транспортировке, хранении и использовании теряется около 50 млн. т нефти и нефтепродуктов ежегодно [1].
Для России проблема очистки почв от нефти и нефтепродуктов особенно важна, поскольку на ее территории в настоящее время эксплуатируется более 550 тыс. км трубопроводов [2].
Для борьбы с последствиями загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами наиболее перспективным считается биологический метод, опирающийся на способность микроорганизмов к активному разложению веществ.
Поэтому обработка нефтезагрязненных почв активными штаммами нефтеокисляющих микроорганизмов (МО) считается наиболее перспективным методом борьбы с нефтяными загрязнениями. [3].
Актуальность исследования: Широкий спектр рынка биопрепаратов-нефтедеструкторов создает необходимость изучения их свойств, скорости и эффективности деструкции, детального анализа остаточных углеводородов и продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.
Цель работы: Исследовать биодиструкцию нефраса углеводородокисляющими микроорганизмами. Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
1. Изучить литературные данные по борьбе с нефтяными разливами и продуктами нефтепереработки.
2. Подобрать условия проведения эксперимента.
3. Провести эксперимент.
4. Сделать выводы.
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
В настоящее время используется ряд методов ликвидации нефтяных загрязнений почвы, включающие механические, физико-химические и биологические методы (таблица 1) [4].
Таблица 1. Методы ликвидации нефтяных загрязнений почвы
МетодыСпособы ликвидации Особенности применения МеханическиеОбвалка загрязнения, откачка нефти в ёмкостиПервичные мероприятия при крупных разливах при наличии соответствующей техники и резервуаров (проблема очистки почвы при просачивании нефти в грунт не решается) Замена почвыВывоз почвы на свалку для естественного разложенияТермическиеВыжигание нефтиДостаточная толщина слоя и сразу же после загрязнения, до образования эмульсий с водой Физико-химическиеСжиганиеЭкстренная мера при угрозе прорыва нефти в водные источники. В зависимости от типа нефти и нефтепродукта уничтожается от 50 до 70% разлива, остальная часть просачивается в почву. Из-за недостаточно высокой температуры в атмосферу попадают продукты возгонки и неполного окисления нефти; землю после сжигания необходимо вывозить на свалку Предотвращение возгоранияПри разливе легковоспламеняющихся продуктов в цехах, жилых кварталах, на автомагистралях, где возгорание опаснее загрязнения почвы; изолируют разлив сверху противопожарными пенами или засыпают сорбентами Промывка почвыПроводится в промывных барабанах с применением ПАВ, промывные воды отстаиваются в гидроизолированных прудах или ёмкостях, где впоследствии проводятся их разделение и очистка Дренирование почвыРазновидность промывки почвы на месте с помощью дренажных систем; может сочетаться с использованием нефтеразлагающих бактерий Экстракция растворителямиОбычно проводится в промывных барабанах летучими растворителями с последующей отгонкой их остатков паром СорбцияРазливы на сравнительно твёрдой поверхности (асфальт, бетон, утрамбованный грунт) засыпают сорбентами для поглощения нефтепродукта и снижения пожароопасности при разливе легковоспламеняющихся продуктов Термическая десорбцияПроводится редко при наличии соответствующего оборудования, позволяет получать полезные продукты вплоть до мазутных фракций БиологическиеБиоремедиацияПрименяют нефтеразрушающие микроорганизмы. Необходима запашка культуры в почву. Периодические подкормки растворами удобрений, ограничение по глубине обработки, температуре почвы (выше 15оС), процесс занимает 2-3 сезона ФиторемедиацияУстранение остатков нефти путём высева нефтестойких трав (клевер ползучий, щавель, осока и др.), активизирующих почвенную микрофлору, является окончательной стадией рекультивации загрязнённых почв Из всех представленных методов (таблица 1) наиболее перспективным, экологически чистым и часто единственно возможным способом решения данных экологических проблем является применение биологических технологий, основанных на использовании микробных биопрепаратов. Биологическая очистка - очистка воды или почвогрунтов с применением специальных бактерий, простейших и некоторых высших организмов (растений).
Основным преимуществом биологического метода очистки от разливов нефти и нефтепродуктов является относительно небольшие затраты на единицу обрабатываемого объекта либо поверхности в отличие от других методов.
Применение этого метода способствует росту численности и активности микроорганизмов (МО), участвующих в разложении углеводородов нефти, которые после нанесения их на очищаемую поверхность прикрепляются к пленке нефти на разделе фаз нефть-вода и включаются в процесс биодеградации углеводородов до полного исчезновения компонентов нефти. Поэтому обработка нефтезагрязненных почв активными штаммами нефтеокисляющих МО считается наиболее перспективным методом борьбы с нефтяными загрязнениями.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Объект исследования: Нефрас - это прозрачная маслянистая жидкость являющаяся продуктом перегонки нефти и предназначенная для промывки деталей и снятия консервирующих покрытий, применяемая в качестве растворителя в лакокрасочной промышленности. (Приложение А). Нефрас - это сложная многокомпонентная система, включающая в себя 98 индивидуальных компонентов всех классов углеводородов (парафинов, нафтенов, аренов), но по сравнению с нефтью обладает меньшей вязкостью.
Для исследования биодеструкции нефраса использовался биопрепарат "МД" произведенный ООО "ЭКОЙЛ" (г. Томск). Комплексные биопрепараты "МД" основаны на способности микроорганизмов-деструкторов использовать в качестве источника питания нефть и нефтепродукты. Препарат "МД" (жидкая форма) представляет собой маточную культуру с плотностью микроорганизмов не менее 108 колонии образующих единиц (КОЕ). В состав биопрепаратов "МД" входят четыре штамма микроорганизмов, которые способны утилизировать все углеводороды, входящие в состав нефти. Исходя из поставленной цели, была выбрана методика проведения анализа по методу Коха с использованием агаризированных сред [6]. (Приложение Б) Сущность метода Коха заключается в высеве клеток на плотные питательные среды, причем каждая колония является потомством одной клетки. Это позволяет на основании числа колоний, выросших после посева на плотную питательную среду определенного объема исследуемой суспензии, судить об исходном содержании в ней клеток микроорганизмов. Результаты количественного определения микроорганизмов, проведенного по методу Коха, часто выражают не в числе клеток, а в условных колониеобразующих единицах или КОЕ.
Определение числа микроорганизмов этим способом включает три этапа:
* приготовление разведений;
* посев на плотную среду в чашки Петри;
* подсчет выросших колоний.
В ходе исследования деструкции нефраса углеводородокисляющими микроорганизмами следили за численностью микроорганизмов через каждые 24 часа. Численность микроорганизмов изменилась от 2,5·108 до 5,1·106 КОЕ/мл. На графике 1 (Приложение В) отображена динамика изменения численности микроорганизмов в процессе биодеструкции в виде логарифмической кривой роста микроорганизмов.
На полученной кривой роста бактерий можно выделить фазу (24-264 часа), соответствующую периоду физиологического приспособления. Именно в этой фазе происходит деструкция углеводородов. Далее в системе образуются кислородсодержащие органические соединения, что соответствует экспоненциальной фазе роста бактерий (264-312 часов), характеризующейся максимальной скоростью клеточного деления. После 456 часов наступает фаза отмирания, причиной которой являются накопление токсичных метаболитов и разрушение под действием собственных ферментов.
Таким образом, можно говорить о том, что биопрепарат "МД" жидкий эффективен в течение 264 часа.
Качественный анализ углеводородов проводили с помощью метода газовой хроматографии на хроматографе "Хроматэк-Кристалл 5000" с пламенно-ионизационным детектором [5]. Динамика деструкции нафтенов и парафинов изображена на графике 2 (Приложение Г).
Как видно из графика 2, в первые сутки происходит значительное снижение количества парафинов в смеси, их концентрация через 24 часа снизилась на 49%. Минимальное содержание парафинов в анализируемом нефтепродукте наблюдается после 96 часов воздействия микроорганизмов. Концентрация нафтеновых углеводородов спустя 72 часа биодеструкции сводится к нулю.
При отслеживании деструкция общего числа компонентов в системе выяснено, что из 98 изначально содержащихся в нефтепродукте углеводородов, через 216 часов биодеструкции в системе их осталось 4. Таким образом, общее число компонентов уменьшилось в 25 раз, что показано на графике 3 (Приложение Д). ВЫВОД
В результате проделанной работы исследован процесс биодеструкции нефраса микроорганизмами биопрепарата МД. Показано, что комплексный состав биопрепарата способствует полной деструкции всех классов углеводородов входящих в состав нефтепродукта. Доказано, что быстрее всего биодеструкции подвергаются парафины и нафтены, их концентрация через 48 часов снижается на 80%. Через 216 часов биодеструкции концентрация изопарафинов уменьшается на 100%, происходит полное исчезновение данного класса углеводородов. Полная деструкция ароматических углеводородов наступает спустя 216 часов воздействия биопрепарата. Таким образом, полученные в ходе эксперимента данные могут быть использованы для изучения других микроорганизмов и при их подборе для конкретных факторов загрязнения.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1 Фомин Г.С. Коррозия и защита от коррозии. Энциклопедия международных стандартов. М.: Изд-во стандартов, 1999. 520 с.
2 Каюкова Г.П., Гарейшина А.З., Егорова К.В. и др. Нефть и нефтепродукты - загрязнители почвы // Химия и технология топлив и масел.1999. №5. С. 37-43.
3 Исмайлов Н.И.Современное состояние методов рекультивации нефтезагрязненных земель / Н.И. Исмайлов, Ю.И. Пиковский //Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем.- М.: Наука, 1988.-С. 222-236.
4 Колесниченко А.В. Процессы биодеградации в нефтезагрязненных почвах / А.В. Колесниченко, А.И. Марченко, Т.П. Побежимова, В.В. Зыкова.- Москва: "Промэкобезопасность", 2004. - 194 с.
5 Новак И. Количественный анализ методом газовой хроматографии. М.: Мир, 1978. 102 с.
6 Леонов К.А., Асташкина А.П. Изучение деструкции нефти и нефтепродуктов углеводородокисляющими микроорганизмами. Материалы Всероссийской научно - практической конференции имени Л.П. Кулева с международным участием "Химияи химическая технология в ХХI веке" - Томск: Томский политехнический университет, 2013 - 325с.
ПРИЛОЖЕНИЕ А (рекомендуемое) Объект исследования - нефрасПРИЛОЖЕНИЕ Б (рекомендуемое) Процесс розлива агаризированной среды
ПРИЛОЖЕНИЕ В (обязательное)
График 1. Логарифмическая кривая роста микроорганизмов
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
(обязательное)
График 2. Динамика деструкции нафтенов и парафинов
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
(обязательное)
График 3. Динамика снижения числа индивидуальных компонентов в смеси.
2
Автор
LysovaTN
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
180
Размер файла
1 210 Кб
Теги
конкурс, лях
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа