Заманауи биоремедиациялық технологиялар

Топырақ пен суды уақтылы, тиімді және үлкен материалдық салымдарды қажет ет-пейтін тазарту, сондай-ақ органикалық қалдықтарды утилизациялау жаңа жоғары экологиялық технологияларды дамытуды талап етеді. Осыған байланысты биореме-диация технологиясы бүгінде кеңінен та-ралды.
Биоремедиация (bio — өмір, remedio — емдеу) ластанған экожүйеге белсенді микроорганизмдер-деструкторларды енгі-зуге негізделген. Топырақ пен суды био-ремедиациялау үшін негізін органикалық ластанудың табиғи ыдырау процесін жеделдетуге қабілетті арнайы іріктелген микроорганизмдер (бактериялар), фер-менттер мен биосурфактанттар (беттік-белсенді заттар) құрайтын биологиялық препараттар пайдаланылады. Бактерия-лар-ластаушы затты тұтынатын тірі орга-низмдер және оны қоршаған орта үшін қа-уіпсіз өз метаболизмінің өнімдеріне — көмірқышқыл газына, суға және мине-ралды тұздарға өңдейді. Ферменттер мен биосурфактанттар биологиялық процестің катализаторы ретінде қызмет етеді: олар органикалық молекулаларды тез ыдыра-тады, осылайша бактериялардың ластау-шы заттарды сіңіруін айтарлықтай жеңіл-детеді.
Тазартылған ортаға немесе утилизация-ланатын қалдықтарға топырақтан бұрын бөлінген, селекцияланған және көбейтіл-ген бактерия штаммдарының жоғары кон-центрациясы препаратты қолдану үшін ұялы түрінде енгізіледі.
Олардың қызметінің нәтижесі топырақ пен судың биологиялық өзін-өзі тазар-тудың табиғи процестеріне ластаушы заттардың жағымсыз әсерін толығымен бейтараптандыру болады. Fischer Engineering Holding V. компаниясы өндір-ген "Oil-Eaters" & Emergency Liquid Spill Control (бұдан әрі "Oil-Eaters")-био-деструктор-препараты көмірсутекті қыш-қылдандыратын бактериялармен ластау-шы заттардың қарқынды жойылуына, деградациясына және сіңірілуіне ықпал етіп қана қоймай, сонымен қатар авари-ялық төгілулер жағдайында мұнай мен мұнай өнімдерінің жануына жол бермей-ді. Беттік белсенді заттар мен фермент-термен әр түрлі өмір сүру жағдайларына бейімделген бактериялардың штаммдар-ының ерекше үйлесімі бұл препаратты о-рганикалық шыққан көптеген ластаушы заттарға қолдануда әмбебап етеді, мысалы:

• 
  мұнай өнімдері, мысалы, бензин, дизель отыны, авиациялық отынның әртүрлі түрлері және мотор майлары;
  
• 
  гликольдер (антифриз компоненттері);
  
• 
  триметилбутилді эфир;
  
• 
  полиароматикалық көмірсутектер, метанол, метил спирті негізіндегі отын;
  
• 
  толуол және ацетон;
  
• 
  полиуретан қалдықтары;
  
• 
  мұнай құбырының конденсаты;
  
• 
  майлар мен майлар сияқты органикалық қалдықтар;
  
• 
  қоғамдық тамақтандыру кәсіпорындар-ының дренаждық жүйелеріндегі орга-никалық жиналу (майлы шөгінділер, целлюлоза қалдықтары);
  
• 
  AFFF (су негізіндегі үлдір түзетін көбік концентраттары) және т. б.
  

"Oil-Eaters" препаратымен көмірсутекті немесе органикалық ластануларды өңдеу процесінде алдымен беттік-белсенді заттар әрекет етеді. Олар көмірсутек —су шекарасындағы фазалық беттік керілуді азайтады және мұнай өнімінің қабатын ең кішкентай тамшыларға бөледі, ал ластаушы заттар қарапайым молеку-лаларға ыдырайды, бұл бактериялармен ластанудың тиімді сіңуіне ықпал етеді. Содан кейін ферменттер (оларды биокатализаторлар деп те атайды) бакте-риялардың көбеюі мен көбею процесін күшейтеді. Бактериялар, өз кезегінде, ластаушы заттарды толығымен сіңіреді және оларды экологиялық таза, улы емес метаболизм өнімдеріне — су, көмірқыш-қыл газы, микробтардың биомассасы жә-не минералды субстратқа айналдырады.

"Oil-Eaters" препаратының негізіне мик-роорганизмдердің мутациясына ұшыра-майтын патогенді емес Bacillus тектес бактериялардың бірнеше штаммдарының қауымдастығы кіреді. Әдетте препарат концентрацияланған түрде жеткізіледі, қажетті пропорцияда сумен дереу аралас-тыруға және одан әрі қолдануға дайын. Ластануды жойғаннан кейін препарат табиғи аборигендік микрофлораның бел-сенділенуіне қарай толық ассими-ляцияланады. Препараттың сақтау мерзімі -10 жыл.

Препараттың негізі ретінде Bacillus тектес бактерияларды таңдау алдында олардың биологиялық төзімді ластаушы заттардың деструкторлары ретіндегі ерекшеліктерін ұзақ зерттеу жүргізілді. Табиғатта бар басқа көмір сутегі тотықтыратын микроорганизмдермен қатар, олар кең таралған.
1990-2000 жылдар аралығында Fischer Engineering Holding компаниясының ғалымдары ластанған топырақ үлгілерінен "Oil-Eaters" құрамына кірген ластануды барынша агрессивті және тиімді сіңіретін бактериялардың штаммдарын іріктеді.
Көмірқышқылды микроорганизмдердің таза немесе аралас микробтық культурасы негізінде жасалған препараттардан айырмашылығы, "Oil-Eaters" препарат-ының топырақтың микробтық культурасы - бұл топырақ пен судың нақты ластану-ына және физика-химиялық жағдай-ларына бейімделген әр түрлі, бір-бірін толықтыратын топырақ микроорганизм-дерінің қауымдастығы.
Препараттың құрамына кіретін Bacillus spores факультативті бактериялар болып табылады. Олар аэробты және анаэробты жағдайда ластануды жоюға және сіңіруге қабілетті.
Сондай-ақ, ластаушы зат немесе су болмаған кезде "ұйықтау" сияқты спора тәрізді күйге оралудың ерекше қабілетін атап өткен жөн. Қоршаған орта ылғалды болғаннан кейін (жаңбыр немесе қайта ылғалдандыру) бактериялар қайта тіріліп, белсенділікке дайын болады. Вегетативті бактериялары бар препараттарға келетін болсақ, ылғал жоғалғаннан кейін бірден осы микроорганизмдердің өмірлік циклі үзіледі. Препараттың артықшылығы сонымен қатар Bacillus spores-тің қышқыл-негіз балансының ауытқуы 4,5-тен 11,5-ке дейін қалыпты жұмыс істеу қабілеті, ал вегетативті бактериялар осы көрсеткіштің ауытқуы 6,0-ден 9,0-ге дейін өмір сүре алады.
"Oil-Eaters" препараты ұнтақ аналог-тарынан айырмашылығы өте қарапайым және топырақ пен суға мұнай мен мұнай өнімдерінің апаттық төгілуі кезінде тез әрекет ету құралы ретінде пайдаланылуы мүмкін. Ұнтақты биопрепараттарды қолданар алдында сумен араластырып, 24 сағатқа дейін қалдыру керек, ал "Oil Eaters" сұйық концентрацияланған құра-мы сумен араластырғаннан кейін дереу қолдануға дайын.
Препаратты дозалау және қолдану бойынша келесі ұсыныстарға назар аудару қажет. Сығылмайтын немесе дерлік сығылмайтын сұйықтықтар төгіл-ген жағдайда ластану көлемін төгілу көлемі бойынша анықтау керек. Препараттың қажетті мөлшері ластаушы зат көлемінің 10% - на тең болады. Ластану параметрлерін басшылыққа ала отырып (ластану түрі, төгілу уақыты, ластағыштың тұтқырлығы мен құбыл-малылығы дәрежесі және т.б.), препаратты ұсынылған пайыздық қатынаста сұйылту керек. Әдетте Мотор майлары мен жұмыс сұйықтықтары сияқты ауыр көмірсутектер үшін препараттың 3% ерітіндісі қолданылады (97 бөлік суға 3 бөлік концентрат).
Ластанудың ыдырау процесін тездету үшін препаратты поллютантпен мұқият араластыру үшін ерітіндіні қысыммен жағу керек. Топырақ ластанған жағдайда биодеструктордың қажетті мөлшерін дәл есептеу ластану түріне, оның ену тереңдігіне, топырақтың ылғал сыйым-дылығы мен кеуектілігіне, беткі қабаттың тығыздығына және қоршаған орта температурасына байланысты болады. Ластану орны дайындалған композици-ямен Мұқият суарылуы керек. Био-ремедиацияның максималды қарқынды-лығына қол жеткізу үшін топырақтың ылғал деңгейін үнемі ұстап тұру керек. Қатты ластанған топырақ пен топырақты ұзақ уақыт қалпына келтіру кезінде (мер-зімі 30 күннен астам) арнайы биоката-лизаторды қолдану қажет болуы мүмкін.
Әлемдік тәжірибеде мұнаймен ластанған топырақты тазарту мен қалпына келтірудің әртүрлі әдістері қолданылады. Тазарту технологиясына сәйкес оларды екі топқа бөлуге болады. Бірінші топқа "ех situ" (лат. - "орыннан тыс"), ластанған топырақты алуды және ластануды жою бойынша кейінгі іс-шараларды көздеу.
Ластанған топырақ пен топырақты биореакторға орналастыру. Алдымен топырақтан үлкен тастар алынып тасталады, ал топырақ араластырылады, бұл олардың консистенциясын біркелкі етеді. Содан кейін сазды суспензия пайда болғанға дейін су қосылады және суспензияға микроорганизмдермен ком-позиция енгізіледі, олар үшін реакторда оңтайлы жағдайлар жасалады. Тазарту процесі аяқталғаннан кейін топырақ пен топырақ кептіріліп, қоршаған ортаға қайтарылады. Ластанған топырақты немесе топырақты қазып алу және арнайы дайындалған жерлерге шығару — дала төсектері. Бұл әдіс қазылған топырақты арнайы дайындалған жерге бөлуді, топырақты бірнеше рет қопсыту және мәжбүрлі желдету арқылы аэрацияны, суару мен қоректік заттар мен микроорганизмдерді енгізуді қамтиды.
Қоқысқа шығару. Мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған топырақ пен қатты материалдар қалалық полигондардағы қалдықтарға қалдықтардың жалпы санының 1-2% мөлшерінде қосылады. Мұнай өнімдері мен қалдықтардың мұндай қатынасы толығымен экологиялық негізделген және қауіпсіз болып табылады.
Кагаттарда тазарту, ол ластанған топырақты қазып, оны биіктігі 0,4-2,0 м болатын кагат түрінде салуды қарас-тырады, содан кейін кагат микроорга-низмдер мен қоректік заттардың биомасса суспензиясымен суарылады. Эрозияның алдын алу үшін қағатты эвентуалды көгалдандыру жүргізіледі.
Мұнаймен ластанған топырақты стаци-онарлық жағдайда дөрекі және ұсақ тазалаудың екі-үш блоктық желісінде өңдеу, бұл топырақтағы мұнай құрамын барынша алуға және оңтайлы деңгейге жеткізуге мүмкіндік береді. Мұнай өнімдерінің концентрациясы 15 г/кг аспайтын топырақ ол алынған учаскеге қайтарылады. Одан кейін аумақты рекультивациялау кезеңі ("ГенЭКО" AO технологиялары, Ресей; LRS-технология, АҚШ және т.б.) жүргізіледі.
Екінші топқа "in situ" (лат. - "орнында"), тікелей ластану учаскесінде топырақты тазарту жөніндегі іс-шараларды жүргізуді қамтиды.
Биоагментация - ластанған топырақты мұнай қышқылды микроорганизмдермен (оның ішінде генетикалық түрлен-дірілген) минералды тыңайтқыштар кешенін енгізумен бірге өңдеу.
Биостимуляция-ластануды емдеу, оның барысында жергілікті микрофлораның бактерияларын қоректік заттармен қамта-масыз ету үшін топырақты аэрациялау және тамақтандыру жүзеге асырылады.
Бұл жағдайда биоремедиация әдісі тазалау әдістерінің екі тобының артықшылық-тарын біріктіреді.
Биоремедиацияны "ех situ" және "in situ"сияқты жүргізуге болады. Бірінші нұсқада ластаушы зат бар топырақ одан әрі тазарту үшін арнайы жабдықталған қондырғыға орналастырылады (биоре-актордағы тазарту әдісі, ландфарминг және т.б.). "Oil-Eaters" препаратын қолданған кезде топырақты алдын-ала сұйылту қажет емес, сондықтан тазарту әлдеқайда аз уақытты алады. Екінші нұсқада тазарту процесі топырақты қазу мүмкін емес жерде жүзеге асырылады (автомобиль жолдары, ғимараттар, ұшу-қону жолақтары және т.б.). Бұл жағдайда биоремедиацияның артықшылығы-топы-рақ пен жер асты суларын бір уақытта тазарту.
Сонымен қатар, биоремедиацияның тиімділігі "in situ" басқа әдістеріне қажетті жағдайларға байланысты емес. Сондай-ақ, өзіндік құны салыстырмалы түрде төмен болған кезде бұл тазарту әдісі органика-лық қалдықтарды көму кезіндегідей ластануды жою жөніндегі ұзақ мерзімді міндеттемелерден арылтатынын атап өткен жөн, өйткені ластаушы зат бактериялармен залалсыздандырылып, толық сіңеді.
Биоремедиация әдісі топырақ, топырақ және жер үсті суларын қамтитын деңгейде де, жер асты сулары мен жер асты суларын қамтитын терең деңгейде де тиімді. Бұл тазарту әдісінің артықшылығы оны дұрыс жерде және уақытында мақсатты пайдалану мүмкіндігі, қоршаған ортаға зиянсыз бактериялардың қалдық-тарына, экологиялық және гигиеналық қауіпсіздікке ластаушы заттарды ассими-ляциялау мен өңдеудің жоғары жылдамдығы. "Oil-Eaters" биодеструктор препаратын қолданудың негізгі салаларының бірі топырақ пен топырақты мұнай мен мұнай өнімдерінен тазарту болып табылады, бірақ оны басқа салаларда да қолдану тиімді:

• 
  мұнай резервуарларын тазарту, гудрон тәрізді мұнай қалдықтарын кәдеге жарату және залалсыздандыру;
  
• 
  қайта өңдеу, технологиялық қондырғыларда, құю станцияларында; жолдар мен тұрақтарда; ТҚС аумақтарының айналасында, майлар мен майлау материалдарын сақтау аймақтарында және т. б. кездейсоқ төгілулерді жою.;
  
• 
  су қоймаларын мұнай өнімдерімен ластанудан тазарту. Су бетіндегі жұқа Мұнай және бензин қабықтарын жою;
  
• 
  су айдындарының беткі сулары мен түптік шөгінділерін қарқынды ластанудан биологиялық тазарту (органикалық қоқыс, нашар тазартылған сарқынды сулар, нанос, тыңайтқыштар, балық пен суда жүзетін құстардың нәжісі және т. б.);
  
• 
  тамақ және жеңіл өнеркәсіп кәсіпорындарының ағынды суларын биологиялық тазарту: фенол компонент-терінің, цианидтер мен тиоцианидтердің, майлардың, май қышқылдарының және майлардың ыдырауы;
  
• 
  шикізатты өңдеу, Ағынды суларды тазарту, қалдықтарды өңдеу немесе сақтау және т. б. процесінде пайда болатын меркаптандардың, фенолдардың, күкірт-сутектің және аммиактың ұшпа органикалық қосылыстары көзі болып табылатын ауыр жағымсыз иістерді бейтараптандыру.;
  
• 
  қоғамдық тамақтандыру кәсіпорындар-ының кәріз коммуникацияларын (кәріз құбырлары, ағынды құдықтар, тұндыр-ғыштар) органикалық шөгінділерден тазарту және бітелудің алдын алу. Май ұстағыштардың құрамындағы майларды, майларды, ақуыздарды, жуғыш заттарды және басқа да органикалық қалдықтарды азайту арқылы тазарту.
  

Автор мақаланы жариялауға дайындауға көмектескені үшін К.М. Ревеге алғыс білдіреді.