RU2604788C1

RU2604788C1 - Method of cleaning freshwater ecosystems from oil and oil products at high latitudes

Info

Publication number: RU2604788C1
Application number: RU2015137602/10A
Authority: RU
Inventors: Мария Юрьевна Маркарова; Татьяна Николаевна Щемелинина; Игорь Алексеевич Заикин; Марина Анатольевна Чиковани; Валерий Валентинович Кравченко
Original assignee: Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "ЛУКОЙЛ"
Priority date: 2015-09-03
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2016-12-10

Abstract

FIELD: biotechnology.

SUBSTANCE: invention relates to biotechnology. Method of cleaning freshwater ecosystems from oil and oil products is proposed. Method comprises contacting oil hydrocarbons to be decomposed with a biopreparation, consisting of a mixture of oil-oxidising Microbacterium species VKM Ac-2614D, Pseudomonas migulae BKM B-2761D, Rhodococcus erythropolis VKM Ac-2612D, Rhodococcus erythropolis VKM Ac-2611D strains, taken in ratio of 1:1: 1:1. Cell titre in the ready preparation is, at least, 10¹⁰ cells per 1 g.

EFFECT: method provides high rate of biodegradation of oil in aqueous media in temperature range from 0 to +25 °C, including ice conditions.

5 cl, 4 dwg, 7 tbl, 6 ex

Description

Изобретение относится к биотехнологии, методам очистки нефтезагрязненных водных экосистем и может быть использовано для ликвидации последствий нефтяных разливов, очистки от нефтяных загрязнений пресноводных объектов в широком диапазоне температур (от 0 до +25°С), в том числе в ледовых условиях, а именно очистки поверхности льда, ледяной шуги, воды от плавающей нефти, толщи воды от растворенных углеводородов, донных отложений и береговой зоны водных объектов от осажденной нефти.The invention relates to biotechnology, methods for cleaning oil-contaminated water ecosystems and can be used to eliminate the effects of oil spills, cleaning oil pollution of freshwater objects in a wide temperature range (from 0 to + 25 ° C), including in ice conditions, namely cleaning the surface of ice, ice sludge, water from floating oil, water column from dissolved hydrocarbons, bottom sediments and the coastal zone of water bodies from precipitated oil.

Известен гидрофобный органоминеральный нефтяной биосорбент на сорбенте "СОРБОНАФТ" (патент РФ №2318736). Биосорбент включает нефтеокисляющие микроорганизмы, а именно биомассу штамма бактерий Rhodococcus erythropolis HK-16 или Arthrobacter sp.HK-15 или дрожжевого гриба Candida lipolytica КБП-3308 или Candida guilliermondii КБП-3175, или Pichia guilliermondii КБП-3205, или их бактериально-дрожжевого консорциума, иммобилизованного в гидрофобный сорбент нефти на основе торфа путем обрастания сорбента бактериями и/или грибами. Недостатком изобретения является необходимость уборки сорбированной массы после завершения сорбции нефти, а также снижение эффективной биодеструкции нефти в толще сорбента при температуре ниже +15°С.Known hydrophobic organomineral oil biosorbent on the sorbent "SORBONAFT" (RF patent No. 2318736). The biosorbent includes oil-oxidizing microorganisms, namely the biomass of the bacterial strain Rhodococcus erythropolis HK-16 or Arthrobacter sp.HK-15 or the yeast Candida lipolytica KBP-3308 or Candida guilliermondii KBP-3175, or Pichia guilliermondii or immobilized in a hydrophobic sorbent of oil based on peat by fouling of the sorbent by bacteria and / or fungi. The disadvantage of the invention is the need for cleaning the sorbed mass after the completion of oil sorption, as well as reducing the effective biodegradation of oil in the thickness of the sorbent at a temperature below + 15 ° C.

Известен комплексный биосорбент для очистки водоемов от нефти и нефтепродуктов, включающий в качестве носителя гидрофобный нефтяной сорбент на основе торфа и нефтеокисляющие микроорганизмы, иммобилизованные на носителе в эффективном количестве (патент РФ №2422587). Иммобилизирование на носителе микроорганизмов осуществляют адсорбционным способом с получением индивидуальных сорбентов: бактериального с культурой Rhodococcus eqvi Р-72-00, дрожжевого с культурой Rhodotorula glutinis 2-4 М и грибного с мицелиальным грибом Trichoderma lignorum F-98, при этом комплексный биосорбент для очистки содержит композицию индивидуальных сорбентов, при следующем соотношении компонентов, мас.%: бактериальный с культурой Rhodococcus eqvi Р-72-00 45-55; дрожжевой с культурой Rhodotorula glutinis 2-4 М 45-55, или бактериальный с культурой Rhodococcus eqvi Р-72-00 45-55; грибной с мицелиальным грибом Trichoderma lignorum F-98 45-55, или бактериальный с культурой Rhodococcus eqvi Р-72-00 40-50; дрожжевой с культурой Rhodotorula glutinis 2-4 М 20-35; грибной с мицелиальным грибом Trichoderma lignorum F-98 25-35. Биосорбент применяют совместно с концентрированной культурой микроводорослей Chlorella vulgaris Beijer при соотношении компонентов по сухому веществу, мас.%: биосорбент 90-97, биомасса микроводорослей Chlorella vulgaris Beijer 3-10. Преимуществом предложенного биосорбента является то, что он эффективно осуществляет одновременно сорбцию и разложение нефти в водной толще и в массе сорбента, а именно при загрязнении нефтью водного субстрата до 15 г/л и более 50% массы сорбента при исходном весовом соотношении 1:1 нефти и биосорбента, а также деструкцию токсичных нефтепродуктов ДТ при концентрации около 40% или 7 г/л, бензиновых и керосиновых фракций в массе загрязненной воды шламонакопителя при исходном весовом соотношении нефтепродуктов и биосорбента 1:2. Эффективность очистки субстратов от нефти достигается за счет применения иммобилизованных на гидрофобном сорбенте штаммов бактериального, дрожжевого и грибного консорциума в присутствии зеленых микроводорослей рода Chlorella и состоит в снижении содержания нефтепродуктов в сорбенте за 60 суток на 70-89%. Недостатком способа является необходимость уборки отработанного сорбента с водной поверхности после сорбции нефти, слабая эффективность при низкой (менее 15-20°С) температуре среды, а также трудоемкость и неудобство применения, поскольку необходимо готовить конкретные виды сорбентов в зависимости от условий применения.Known integrated biosorbent for cleaning water from oil and oil products, including as a carrier a hydrophobic oil sorbent based on peat and oil-oxidizing microorganisms immobilized on a carrier in an effective amount (RF patent No. 2422587). Immobilization on a carrier of microorganisms is carried out by the adsorption method to obtain individual sorbents: bacterial with a culture of Rhodococcus eqvi P-72-00, yeast with a culture of Rhodotorula glutinis 2-4 M and fungal with a mycelial fungus Trichoderma lignorum F-98, while the complex biosorbent for cleaning contains the composition of individual sorbents, in the following ratio of components, wt.%: bacterial with a culture of Rhodococcus eqvi P-72-00 45-55; yeast with a culture of Rhodotorula glutinis 2-4 M 45-55, or bacterial with a culture of Rhodococcus eqvi P-72-00 45-55; fungal with mycelial fungus Trichoderma lignorum F-98 45-55, or bacterial with a culture of Rhodococcus eqvi P-72-00 40-50; yeast with a culture of Rhodotorula glutinis 2-4 M 20-35; mushroom with mycelial fungus Trichoderma lignorum F-98 25-35. The biosorbent is used in conjunction with a concentrated culture of Chlorella vulgaris Beijer microalgae in the ratio of components by dry matter, wt.%: Biosorbent 90-97, microalgae biomass Chlorella vulgaris Beijer 3-10. The advantage of the proposed biosorbent is that it effectively simultaneously sorbs and decomposes oil in the water column and in the mass of the sorbent, namely, when oil contaminates the water substrate to 15 g / l and more than 50% of the mass of the sorbent with an initial weight ratio of 1: 1 oil and biosorbent, as well as the destruction of toxic diesel oil products at a concentration of about 40% or 7 g / l, gasoline and kerosene fractions in the mass of contaminated sludge collector water at an initial weight ratio of oil products and biosorbent of 1: 2. The efficiency of cleaning the substrates from oil is achieved through the use of bacterial, yeast, and fungal consortium strains immobilized on a hydrophobic sorbent in the presence of green microalgae of the genus Chlorella and consists in reducing the oil content in the sorbent by 60-89% over 60 days. The disadvantage of this method is the need to clean the spent sorbent from the water surface after oil sorption, poor efficiency at low (less than 15-20 ° C) ambient temperature, as well as the complexity and inconvenience of use, since it is necessary to prepare specific types of sorbents depending on the application.

Наиболее близким, по существу, к предлагаемому является способ биовосстановления для ускоренного биологического разложения углеводородов нефти в полярных регионах, покрытых морским льдом, и смесь бактерий и ферментов в качестве средства для осуществления способа (Патент RU №2426698). Способ биологического разложения углеводородов нефти в полярных регионах, покрытых морским льдом, включает контактирование подлежащих разложению углеводородов нефти с инокулятом. Причем инокулят содержит смесь адаптированных к холоду бактерий, состоящую из по меньшей мере следующих штаммов: Rhodococcus GH-1 (DSM 18943, DSMZ 22.12.2006), Dietzia GH-2 (DSM 18944, DSMZ 22.12.2006), Shewanella GH-4 (DSM 18946, DSMZ 22.12.2006), Marinobacter GH-9 (DSM 18951, DSMZ 22.12.2006), Pseudomonas GH-10 (DSM 18952, DSMZ 22.12.2006), Oleispira GH-11 (DSM 18953, DSMZ 22.12.2006), а также питательных веществ и по меньшей мере одного благоприятного для окружающей среды носителя, на котором иммобилизованы по меньшей мере указанные, предназначенные для использования, штаммы бактерий. Изобретение позволяет повысить эффективность разложения углеводородов нефти в полярных регионах, покрытых морским льдом. В предложенном способе биовосстановления используют смесь из нескольких адаптированных к холоду аутохтонных штаммов бактерий. При этом использованные адаптированные к холоду штаммы бактерий варьируют по их областям температуры и солености, чтобы способ биовосстановления был эффективен при всех температурах, наступающих в природных условиях. Но все штаммы бактерий в смеси объединяет то, что они также еще проявляют активность (разложение или образование эмульгаторов) при -3°С. Контактирование подлежащих разложению углеводородов нефти осуществляют с инокулятом, находящимся в жидком виде, путем заливания или разбрызгивания на морской лед и/или внесения или накачивания в столб воды под морским льдом. Могут быть использованы носители для микроорганизмов в виде: неорганических питательных веществ, окруженных оболочкой жирной кислоты, шариков из арамидного полимера и активированного угля с мембранной оболочкой, белков, образующих волокна, рыбной муки, окруженной полисорбатом 80, или опилок. Недостатком способа является высокая степень рассеивания активной биомассы в среде, а также ограничение пространства активной деструкции нефтяного загрязнения непосредственной зоной аккумуляции аутохтонных нефтеокисляющих бактерий на носителе, также медленная утилизируемость в водной среде носителя.The closest, in essence, to the proposed is a bioremediation method for accelerated biological decomposition of oil hydrocarbons in polar regions covered with sea ice, and a mixture of bacteria and enzymes as a means for implementing the method (Patent RU No. 2426698). A method for the biological decomposition of oil hydrocarbons in polar regions covered with sea ice involves contacting the oil hydrocarbons to be decomposed with an inoculum. Moreover, the inoculum contains a mixture of bacteria adapted to cold, consisting of at least the following strains: Rhodococcus GH-1 (DSM 18943, DSMZ 12/22/2006), Dietzia GH-2 (DSM 18944, DSMZ 12/22/2006), Shewanella GH-4 ( DSM 18946, DSMZ 12/22/2006), Marinobacter GH-9 (DSM 18951, DSMZ 12/22/2006), Pseudomonas GH-10 (DSM 18952, DSMZ 12/22/2006), Oleispira GH-11 (DSM 18953, DSMZ 12/22/2006) as well as nutrients and at least one environmentally friendly carrier on which at least the indicated bacterial strains are immobilized. The invention improves the efficiency of decomposition of oil hydrocarbons in the polar regions covered with sea ice. In the proposed bioremediation method, a mixture of several autochthonous bacterial strains adapted to cold is used. At the same time, the bacterial strains used adapted for cold vary in their temperature and salinity regions so that the bioremediation method is effective at all temperatures occurring in natural conditions. But all strains of bacteria in the mixture are united by the fact that they also still exhibit activity (decomposition or the formation of emulsifiers) at -3 ° C. The oil hydrocarbons to be decomposed are contacted with the inoculum in liquid form by pouring or spraying on sea ice and / or adding or pumping water under sea ice into a column of water. Carriers for microorganisms can be used in the form of: inorganic nutrients surrounded by a shell of fatty acid, balls of aramid polymer and activated carbon with a membrane shell, proteins forming fibers, fish meal surrounded by polysorbate 80, or sawdust. The disadvantage of this method is the high degree of dispersion of active biomass in the medium, as well as the limitation of the space of active destruction of oil pollution by the direct accumulation zone of autochthonous oil-oxidizing bacteria on the carrier, as well as the slow utilizability in the aqueous medium of the carrier.

Задачей изобретения является разработка способа эффективной очистки от нефти и нефтепродуктов поверхности воды, льда, ледяной шуги, толщи воды, донных отложений и береговой зоны пресноводных экосистем в диапазоне температур от 0 до +25°С для применения в промышленных масштабах с учетом особенностей загрязненных объектов.The objective of the invention is to develop a method for effectively cleaning oil and oil products from the surface of water, ice, ice slush, water column, bottom sediments and the coastal zone of freshwater ecosystems in the temperature range from 0 to + 25 ° C for industrial use, taking into account the characteristics of contaminated objects.

Технический результат состоит в оптимизации очистки от нефти водных объектов, в том числе в условиях низких и нормальных температур за счет использования комплекса природных психрофильных нефтеокисляющих микроорганизмов, продуцирующих биосурфактанты, снижающие вязкость нефти и способствующие усилению сорбции нефти в частично гидрофобный торфяной сорбент, используемый как носитель для нефтеокисляющих микроорганизмов и их продуцентов (биосурфактантов), в котором задан периодом плавучести, и разрушающийся после завершения процесса деструкции нефти до безопасных для живых организмов простых веществ, вследствие чего после обработки загрязненных нефтью объектов не остается необходимости проводить уборку и последующую утилизацию сорбента и нефти.The technical result consists in optimizing the purification of oil from water bodies, including at low and normal temperatures due to the use of a complex of natural psychrophilic oil-oxidizing microorganisms that produce biosurfactants that reduce the viscosity of oil and enhance oil sorption into a partially hydrophobic peat sorbent used as a carrier for oil-oxidizing microorganisms and their producers (biosurfactants), in which a buoyancy period is set, and which collapses after completion of the process oil production to simple substances that are safe for living organisms, as a result of which after treatment of oil-contaminated objects there is no need to clean and subsequently dispose of the sorbent and oil.

Преимущество применения природных психрофильных нефтеокисляющих микроорганизмов, продуцирующих биосурфактанты, как отдельно, так и на природном сорбенте для очистки нефтезагрязненных водных экосистем состоит в том, что происходит ускоренная деструкция нефти в широком натуральном (естественном) температурном диапазоне. При применении носителя (сорбента) наличие продуцированных микорорганизмами биосурфактантов в составе биосорбентов обеспечивает ускоренную сорбцию нефти в толщу сорбента в тот период, когда сорбент еще «на плаву». В зависимости от условий применения (поверхность воды, льда, толща воды, донные отложения, загрязненные участки суши и береговой зоны пресноводных экосистем) на стадии изготовления биосорбента подбирают соответствующий консорциум для инокуляции сорбента.The advantage of using natural psychrophilic oil-oxidizing microorganisms producing biosurfactants, both separately and on a natural sorbent for the purification of oil-contaminated aquatic ecosystems, is that accelerated destruction of oil occurs in a wide natural (natural) temperature range. When using a carrier (sorbent), the presence of biosurfactants produced by microorganisms as part of biosorbents provides accelerated sorption of oil in the thickness of the sorbent at a time when the sorbent is still “afloat”. Depending on the conditions of use (surface of water, ice, water column, bottom sediments, contaminated land and coastal areas of freshwater ecosystems), at the stage of biosorbent production, an appropriate consortium is selected for inoculation of the sorbent.

Для очистки пресноводных экосистем используется биопрепарат Soilin-P, в состав которого входит консорциум психрофильных штаммов следующих нефтеокисляющих микроорганизмов:Soilin-P biological product is used to clean freshwater ecosystems, which includes a consortium of psychrophilic strains of the following oil-oxidizing microorganisms:

- Microbacterium species КР-216O_1 (депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов Института биохимии и физиологии микроорганизмов, номер VKM Ас-2614D), работающий в температурном диапазоне от +2 до +25°С, активизирует снижение в воде растворенных нефтепродуктов и очистку донных отложений от нефтяных углеводородов при низкой концентрации в воде кислорода и при температуре среды от +2 до 25°С. Синтезирует природные биосурфактанты группы гликолипидов тригазолипиды в ответ на присутствие н-алканов в среде, способствующие снижению вязкости нефти;- Microbacterium species KR-216O_1 (deposited in the All-Russian collection of microorganisms of the Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms, number VKM Ac-2614D), operating in the temperature range from +2 to + 25 ° С, activates the reduction of dissolved oil products in water and the cleaning of bottom sediments from oil hydrocarbons at a low concentration of oxygen in water and at an ambient temperature of +2 to 25 ° C. Synthesizes natural biosurfactants of the group of glycolipids trigazolipids in response to the presence of n-alkanes in the medium, contributing to a decrease in the viscosity of oil;

- Pseudomonas migulae KP-24СО (депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов Института биохимии и физиологии микроорганизмов, номер VKM В-2761D), обладает высокой нефтеокисляющей активностью в отношении нафтеновых углеводородов, способен эффективно снижать концентрацию растворенных в воде углеводородов и ускоряет разрушение нефти в почвах и донных отложениях водоемов при температуре от +1 до +20 градусов Цельсия. Синтезирует природный биосурфактант группы липопептидов вискозин в ответ на присутствие в среде нефти, способствуя тем самым снижению ее вязкости;- Pseudomonas migulae KP-24CO (deposited in the All-Russian Collection of Microorganisms of the Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms, number VKM B-2761D), has a high oil-oxidizing activity against naphthenic hydrocarbons, is able to effectively reduce the concentration of hydrocarbons dissolved in water and accelerates the destruction of oil in soils and bottom sediments of water bodies at temperatures from +1 to +20 degrees Celsius. Synthesizes a natural biosurfactant of the viscosine lipopeptide group in response to the presence of oil in the medium, thereby contributing to a decrease in its viscosity;

- Rhodococcus erythropolis KP-718CO.2 (депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов Института биохимии и физиологии микроорганизмов, номер VKM Ас-2612D) эффективен в температурном диапазоне от +4 до +25°С для разрушения нафтеновых и полиароматических углеводородов, снижает концентрацию бензо(а)пирена в среде, в связи с чем перспективен для очистки береговой зоны водных объектов, нефтезагрязненных участков, подвергавшихся выжиганию, воды пресноводных объектов и обладает выраженной способностью к образованию биосурфактантов - синтезирует природные биосурфактанты группы гликолипидов тригазолипиды в ответ на присутствие н-алканов в среде, способствующие снижению вязкости нефти;- Rhodococcus erythropolis KP-718CO.2 (deposited in the All-Russian collection of microorganisms of the Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms, number VKM Ac-2612D) is effective in the temperature range from +4 to + 25 ° C for the destruction of naphthenic and polyaromatic hydrocarbons, reduces the concentration of benzo (a ) pyrene in the environment, in connection with which it is promising for cleaning the coastal zone of water bodies, oil-contaminated areas subjected to burning, fresh-water water objects and has a pronounced ability to form biosurfactants - it synthesizes natural biosurfactants of the group of glycolipids trigazolipids in response to the presence of n-alkanes in the medium, contributing to a decrease in oil viscosity;

- Rhodococcus erythropolis KP-216O_2 (депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов Института биохимии и физиологии микроорганизмов, номер VKM Ас-2611D) проявляет нефтеокисляющую активность в отношении нафтеновой, ароматической и полиароматических фракций нефти в температурном диапазоне от 0 до +25°С и может быть использован для очистки и водных и наземных экосистем от нефти и нефтепродуктов. Синтезирует природные биосурфактанты группы гликолипидов тригазолипиды в ответ на присутствие н-алканов в среде, способствующие снижению вязкости нефти.- Rhodococcus erythropolis KP-216O_2 (deposited in the All-Russian collection of microorganisms of the Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms, number VKM Ac-2611D) exhibits oil-oxidizing activity against naphthenic, aromatic and polyaromatic fractions of oil in the temperature range from 0 to + 25 ° C and can be used for cleaning both water and land ecosystems from oil and oil products. Synthesizes natural biosurfactants of the group of glycolipids trigazolipids in response to the presence of n-alkanes in the medium, contributing to a decrease in the viscosity of oil.

В составе комплексного биопрепарата Soilin-P соотношение штаммов равное по высушенной биомассе 1:1:1:1. Титр клеток в готовом препарате не менее 10¹⁰ клеток на 1 г. In the composition of the Soilin-P complex biological product, the ratio of strains is equal to 1: 1: 1: 1 in dried biomass. The titer of cells in the finished product is not less than 10 ¹⁰ cells per 1 g.

В зависимости от условий применения биопрепараты применяют отдельно или на носителе в виде биосорбента, содержащего частично гидрофобный носитель с заданным периодом плавучести с иммобилизированными в нем штаммами. Отдельно использование биопрепаратов оптимально для очистки от нефти и растворенных углеводородов небольших закрытых водоемов, а на сорбенте для удаления нефтяного загрязнения с поверхности льда, почвы береговой зоны, очистки ледяной шуги, для удаления плавающей нефти с поверхности водных объектов, очистки толщи воды от растворенных углеводородов и обеспечения разрушения углеводородов в массе донных отложений.Depending on the conditions of use, biological products are used separately or on a carrier in the form of a biosorbent containing a partially hydrophobic carrier with a given buoyancy period with strains immobilized in it. Separately, the use of biological products is optimal for purification of oil and dissolved hydrocarbons from small enclosed water bodies, and on a sorbent to remove oil pollution from the surface of ice, soil of the coastal zone, clean ice ice, to remove floating oil from the surface of water bodies, to purify the water column from dissolved hydrocarbons and ensuring the destruction of hydrocarbons in the mass of bottom sediments.

В качестве носителя используют торфяной сорбент с заданным периодом плавучести от одного до 48 ч. Используется готовый торфяной сорбент, технология приготовления которого основана на безреагентной гидрофобизации верхового торфа путем селективного удаления гидрофильных групп органических молекул и надмолекулярных ассоциатов, происходящего в результате пиролиза (ООО "Техносорб", г. Кирово-Чепецк). Вследствие заданной температуры и времени пиролиза сорбент приобретает частичную гидрофобность и способность удерживаться на поверхности водного объекта необходимое для эффективной очистки от плавающей на поверхности водоема нефти время (заданный период плавучести от 1 часа до 2 суток). Использование именно торфяного сорбента было обусловлено его способностью разрушатся в природной среде до компонентов, безопасных для природной среды и включающихся в дальнейший нормальный круговорот веществ экосистемы.A peat sorbent with a predetermined buoyancy period of one to 48 hours is used as a carrier. A ready-made peat sorbent is used, the preparation technology of which is based on the reagentless hydrophobization of peat by selective removal of hydrophilic groups of organic molecules and supramolecular associates resulting from pyrolysis (Technosorb LLC , the city of Kirov-Chepetsk). Owing to a predetermined temperature and pyrolysis time, the sorbent acquires partial hydrophobicity and the ability to stay on the surface of a water body, which is necessary for effective cleaning of oil floating on the surface of a water body (specified buoyancy period from 1 hour to 2 days). The use of peat sorbent was due to its ability to collapse in the natural environment to components that are safe for the natural environment and are included in the further normal circulation of ecosystem substances.

Биосорбент контактируют со средой загрязнения. На поверхности, загрязненные нефтью (лед, почву, воду), биосорбент распыляют одним из двух известных способов - в сухом виде из ранцевого распылителя или в направленной струе воды из мотопомпы. После контакта нефти с биосорбентом, содержащим психрофильные нефтеокисляющие микроорганизмы и биосурфактанты, сразу начинается процесс сорбции нефти, в толще сорбента происходит процесс биодеструкции, который продолжается до полного разрушения углеводородов в толще сорбента на дне водоема. Сорбированная нефть теряет способность налипать на твердые предметы, что актуально для снижения риска попадания нефтяного загрязнения на кожные покровы водных обитателей и птиц как на поверхности воды, так и на береговой территории загрязненных объектов. После распыления биосорбента в водную среду часть микроорганизмов выходит в водную фазу и способствует снижению массовой доли растворенных в воде углеводородов, а после опускания биосорбента на дно водоема продолжается процесс их размножения, приводящий к окислению нефти в массе донных отложений, что дает возможность использовать его для очистки донных отложений от ранее попавшей в них нефти. По окончании процесса деструкции нефти масса нефтеокисляющих микроорганизмов снижается до фоновых величин, а сам сорбент разрушается до простых соединений.The biosorbent is in contact with the pollution medium. On a surface contaminated with oil (ice, soil, water), the biosorbent is sprayed in one of two known ways - in dry form from a backpack sprayer or in a directed stream of water from a motor pump. After oil comes into contact with a biosorbent containing psychrophilic oil-oxidizing microorganisms and biosurfactants, the process of oil sorption immediately begins, a biodegradation process takes place in the thickness of the sorbent, which continues until hydrocarbons are completely destroyed in the thickness of the sorbent at the bottom of the reservoir. Sorbed oil loses its ability to adhere to solid objects, which is important to reduce the risk of oil pollution getting onto the skin of water inhabitants and birds both on the water surface and on the coastal territory of contaminated objects. After spraying the biosorbent in the aquatic environment, part of the microorganisms enter the aqueous phase and help to reduce the mass fraction of hydrocarbons dissolved in the water, and after lowering the biosorbent to the bottom of the reservoir, the process of their multiplication continues, leading to the oxidation of oil in the mass of bottom sediments, which makes it possible to use it for cleaning bottom sediments from oil that had previously entered them. At the end of the process of oil destruction, the mass of oil-oxidizing microorganisms is reduced to background values, and the sorbent is destroyed to simple compounds.

Таким образом, задача очистки закрытых небольших водоемов от нефти и нефтезагрязнений решается использованием биопрепаратов и биопрепаратов на носителе, частично гидрофобном биосорбенте с заданным периодом плавучести, где для улучшения эффективности очистки водных сред от плавающей нефти в зависимости от температуры среды используется фактор времени сорбции и плавучести биосорбентов, а усилению сорбции нефти в толщу биосорбента способствуют снижающие вязкость нефти природные биосурфактанты, выделяемые микроорганизмами в составе биопрепаратов, которые, в свою очередь, обеспечивают биодеструкцию нефти в диапазоне температур от 0 до +25°С как в толще сорбента, так и вне его. После сорбции нефти биосорбент не нуждается в уборке, осаждается на дно водоема, где происходит завершение процесса биоразрущения углеводородов и разрушается до соединений, безопасных для природной среды, сам сорбент.Thus, the task of cleaning closed small bodies of water from oil and oil pollution is solved using biologics and biologics on a carrier, partially hydrophobic biosorbent with a predetermined buoyancy period, where the factor of sorption and buoyancy of biosorbents is used to improve the efficiency of purification of aqueous media from floating oil depending on the temperature of the environment , and natural biosurfactants released by microorganisms in the composition contribute to enhancing oil sorption into the thickness of the biosorbent. iopreparatov, which in turn provide biodegradation of oil in the temperature range from 0 to + 25 ° C as in the sorbent column, and out of it. After oil sorption, the biosorbent does not need to be cleaned; it is deposited on the bottom of the reservoir, where the process of biodegradation of hydrocarbons is completed and is destroyed to compounds that are safe for the environment, the sorbent itself.

Примеры осуществления способа.Examples of the method.

Пример 1. Изготовление биопрепаратов и биосорбентов.Example 1. The manufacture of biological products and biosorbents.

На стадии изготовления биосорбентов отдельно методом глубиной ферментации готовят биопрепараты с использованием жидких питательных сред.At the stage of production of biosorbents, biopreparations using liquid nutrient media are prepared separately by the method of deep fermentation.

Для штаммов препарата Soilin-P используют питательную среду на 1000 мл воды - берут, г, NaNO₃ - 3,0; KH₂PO₄ - 1,0; KCl - 0,5; MgSO₄5H₂O - 0,5; FeSO₄ - 0,01; NaCl - 1,5; пептон ферментативный - 20,0; дрожжевой экстракт (дрожжевой автолизат) - 1,0; алканы (или дизельное топливо) - 10,0. Каждый штамм нарабатывают по отдельности, и в зависимости от требуемого объема могут быть одна, две или три стадии наработки биомассы. Первая стадия - наработка биомассы штамма из пробирки путем высева микробиологической петли в колбы со стерильной средой, культивирование на шейкере при 15-25°С, 180-220 об/мин, 3-5 суток. Вторая - инокулятом из колб заражают миниферментеры (объем 100 л) с готовой стерильной питательной средой - 3 суток. Третья - из миниферментеров заражают промышленные ферментеры объемом до 60 м³ с готовой стерильной питательной средой - 3 суток. Для приготовления препаратов без носителя после изготовления жидкой формы производят высушивание отдельно выращенных штаммов в режиме распылительной сушки при температуре не более +70°С, готовую массу осаждают на диаммонифосфате и фасуют в полиэтиленовые пакеты по 1-10 кг. Титр клеток в сухих препаратах составляет 1-5 млрд/кл на 1 г. Влажность готового высушенного препарата не должна превышать 20%. В таком виде препараты при условии отсутствия прямого солнечного света могут храниться при температуре +4 - +30°С с сохранением своих свойств не менее 3-х лет. Перед использованием биопрепаратов по назначению в зависимости от условий их применения производят смешивание в равных количествах сухой биомассы отдельных штаммов и растворяют необходимое для объема очищаемого объекта количество готовых препаратов в воде из расчета 1 кг сухой биомассы на 100 л воды. В виде раствора препараты вносят в загрязненный водоем из расчета 1 кг сухой биомассы для очистки от растворенных углеводородов 100 м³ воды.For strains of the Soilin-P preparation, a nutrient medium is used per 1000 ml of water - take, g, NaNO ₃ - 3.0; KH ₂ PO ₄ - 1.0; KCl - 0.5; MgSO ₄ 5H ₂ O - 0,5; FeSO ₄ - 0.01; NaCl - 1.5; enzymatic peptone - 20.0; yeast extract (yeast autolysate) - 1.0; alkanes (or diesel) - 10.0. Each strain is produced separately, and depending on the required volume there can be one, two or three stages of biomass production. The first stage is the production of the biomass of the strain from the test tube by seeding the microbiological loop in flasks with a sterile medium, cultivation on a shaker at 15-25 ° C, 180-220 rpm, 3-5 days. The second - inoculum from flasks infect minifermenters (volume 100 l) with a ready-made sterile growth medium - 3 days. The third - from mini-fermenters infect industrial fermenters with a volume of up to 60 m ³ with ready-made sterile nutrient medium - 3 days. To prepare preparations without a carrier, after the preparation of a liquid form, separately grown strains are dried in the spray drying mode at a temperature of no more than + 70 ° С, the finished mass is precipitated on diammoniphosphate and Packed in plastic bags of 1-10 kg. The titer of cells in dry preparations is 1-5 billion / cell per 1 g. The moisture content of the finished dried preparation should not exceed 20%. In this form, the preparations, provided there is no direct sunlight, can be stored at a temperature of +4 - + 30 ° С with preservation of their properties for at least 3 years. Before using the biological products for their intended purpose, depending on the conditions of their use, equal amounts of dry biomass of individual strains are mixed and the amount of finished preparations necessary for the volume of the cleaned object is dissolved in water at the rate of 1 kg of dry biomass per 100 l of water. In the form of a solution, the preparations are introduced into a polluted reservoir at the rate of 1 kg of dry biomass for the purification of 100 m ^{3 of} water from dissolved hydrocarbons.

При изготовлении биосорбента для заданных условий биомассой микроорганизмов по окончании любой из требуемых по объему продукта стадий ферментации заражают нанесением в виде распыления заранее приготовленный сорбент с заданным периодом плавучести из расчета 10 л биомассы с титром клеток 10 млрд/мл на 1 м³ сорбента и высушивают в токе теплого (не выше +40°С) воздуха до воздушно-сухого состояния. Титр живых клеток в сухом биосорбенте составляет не менее 100 млн. клеток на 1 г. In the manufacture of a biosorbent for the given conditions, the biomass of microorganisms at the end of any of the fermentation stages required by the product volume is infected by spraying a pre-prepared sorbent with a predetermined buoyancy period at the rate of 10 l of biomass with a cell titer of 10 billion / ml per 1 m ^{3 of} sorbent and dried flow of warm (not higher than + 40 ° C) air to an air-dry state. The titer of living cells in dry biosorbent is at least 100 million cells per 1 g.

Использование биосорбентов осуществляют при решении следующих задач очистки от нефти экосистем: очистка поверхности воды, и/или очистка поверхности льда, и/или очистка воды при образовании ледяной шуги, и/или очистка береговой зоны загрязненных объектов, и/или очистка донных отложений.The use of biosorbents is carried out in solving the following tasks of cleaning oil from ecosystems: cleaning the surface of water, and / or cleaning the surface of ice, and / or cleaning water when ice is formed, and / or cleaning the coastal zone of contaminated objects, and / or cleaning bottom sediments.

Пример 2. Нефтеемкость биосорбентов и влияние биопрепаратов на скорость сорбции.Example 2. The oil intensity of biosorbents and the influence of biological products on the rate of sorption.

Сорбент можно наносить на водную поверхность двумя способами: в сухом виде при незначительной (до 100 м²) площади разлива с использованием ранцевого распылителя и в струе воды с применением пожарного оборудования при значительной площади нефтяного загрязнения. При этом расход биосорбента зависит от площади и толщины нефтяной пленки на поверхности. Нефтеемкость биосорбента составляет 400-700%, расход сорбента зависит от вязкости нефти (табл. 1).The sorbent can be applied to the water surface in two ways: in dry form with a small (up to 100 m ² ) spill area using a knapsack spray and in a water stream using fire equipment with a significant area of oil pollution. The consumption of biosorbent depends on the area and thickness of the oil film on the surface. The oil intensity of the biosorbent is 400-700%, the consumption of the sorbent depends on the viscosity of the oil (table. 1).

Время образования конгломерата от 1 минуты до 10 минут, период плавучести задается в зависимости от температурных условий от 1 часа до 2 суток.The conglomerate formation time is from 1 minute to 10 minutes, the buoyancy period is set depending on temperature conditions from 1 hour to 2 days.

Время сорбции нефти в зависимости от температуры среды при использовании биосорбентов с препаратом Soilin-P для пресных вод в 5-7 раз короче, чем для сорбентов без препаратов. Вязкость нефти при попадании на нее биопрепаратов снижается при температуре +5 - +10°С от 150 до 30-50 сСт.The time of oil sorption depending on the temperature of the environment when using biosorbents with the Soilin-P preparation for fresh water is 5-7 times shorter than for sorbents without drugs. The viscosity of oil when it comes to biological products decreases at a temperature of +5 - + 10 ° C from 150 to 30-50 cSt.

Пример 3. Оценка скорости очистки водных сред при отличающейся температуре среды в присутствии биопрепарата Soilin-P и инокулированными ими биосорбентами.Example 3. Evaluation of the rate of purification of aqueous media at different ambient temperatures in the presence of Soilin-P biological product and biosorbents inoculated with them.

Были проведены лабораторные испытания (табл. 2) нескольких модификаций разработанного биосорбента, отличающиеся периодом плавучести (1 ч, 12 ч, 24 ч, 48 ч). В качестве контрольного варианта рассматривали сорбент без микробной массы. Нулевым контролем был вариант без использования сорбентов и микроорганизмов. Также испытывали скорость разложения нефти в вариантах без сорбента в индивидуальных препаратах. Опыт проведен при температурах +10, +5, 0 градусов Цельсия. Пресноводный биопрепарат Soilin-P испытан на дистиллированной воде. В составе испытанных биопрепаратов присутствовали все рекомендованные штаммы.Laboratory tests were carried out (Table 2) of several modifications of the developed biosorbent, characterized by a buoyancy period (1 h, 12 h, 24 h, 48 h). As a control option, a sorbent without microbial mass was considered. Zero control was the option without the use of sorbents and microorganisms. The rate of oil decomposition in variants without sorbent in individual preparations was also tested. The experiment was carried out at temperatures of +10, +5, 0 degrees Celsius. Soilin-P freshwater biological product tested on distilled water. The tested biologics included all recommended strains.

Таким образом, в опыте испытано 15 вариантов, каждый из них при трех видах температур (таблица 3). В опыте оценивали скорость полной сорбции нефти в вариантах с сорбентами (с), время утопления сорбента в вариантах с сорбентами (ч), динамику растворенных в воде углеводородов во всех вариантах (мг/дм³), скорость деструкции нефти в массе утопленного сорбента и в массе нефти в вариантах без сорбента (мг/кг).Thus, 15 options were tested in the experiment, each of them at three types of temperatures (table 3). In the experiment, the rate of complete oil sorption in variants with sorbents (s), the time of sinking of the sorbent in variants with sorbents (h), the dynamics of hydrocarbons dissolved in water in all variants (mg / dm ³ ), the rate of oil destruction in the mass of the recessed sorbent and in the mass of oil in versions without sorbent (mg / kg).

Заметного поглощения растворенных углеводородов стерильными сорбентами (варианты 0-15) не происходит (Фиг. 1 сорбент без микроорганизмов), в то время как биосорбенты, обогащенные микробными ассоциациями (варианты 28-39) проявляют и высокую скорость выделения растворенных углеводородов в субстрат, и последующую деструкцию нефти в сорбенте и в воде (Фиг. 1 биосорбент пресный, таблицы 4, 5). Самой высокой степенью разрушения растворенных углеводородов отличались варианты с применением микробной массы без сорбентов (варианты 43-45). При этом исходно концентрация растворенных углеводородов существенно высокая, что обусловлено наиболее сильным поверхностно-активным эффектом, оказываемым на нефтяной субстрат биосурфактантами препаратов. Отчасти это может быть связано и с исходно более щелочной реакцией среды в морской воде в сравнении с дистиллятом. Это следует иметь в виду и учитывать при проведении работ по очистке неглубоких и непроточных водоемов от нефти, где наиболее оптимальный вариант - простая обработка биопрепаратами.Significant absorption of dissolved hydrocarbons by sterile sorbents (options 0-15) does not occur (Fig. 1 sorbent without microorganisms), while biosorbents enriched with microbial associations (options 28-39) show a high rate of release of dissolved hydrocarbons in the substrate, and the subsequent oil degradation in the sorbent and in water (Fig. 1 fresh biosorbent, tables 4, 5). The highest degree of destruction of dissolved hydrocarbons differed options using microbial mass without sorbents (options 43-45). In this case, the initial concentration of dissolved hydrocarbons is significantly high, which is due to the strongest surface-active effect exerted on the oil substrate by biosurfactants of the preparations. In part, this may also be due to the initially more alkaline reaction of the medium in seawater in comparison with the distillate. This should be borne in mind and taken into account when carrying out work on cleaning shallow and stagnant water bodies from oil, where the most optimal option is a simple treatment with biological products.

Этот же прием может быть полезен при очистке от растворенных углеводородов вод амбаров и шламонакопителей, а также при доочистке от растворенных углеводородов воды в пожарных картах буровых площадок.The same technique can be useful when cleaning water from barns and sludge collectors from dissolved hydrocarbons, as well as after purifying water from dissolved hydrocarbons in fire maps of drilling sites.

При массированных нефтяных разливах характер и скорость выделения и последующего разложения углеводородов будет другим, но общая картина сохранится. В природных водоемах, особенно проточного типа, удаление и рассеивание растворенных нефтепродуктов происходит гораздо быстрее, при этом микробная деструкция нефти в толще сорбента или на поверхности воды без сорбента определит и интенсивность снижения концентрации их в воде.In case of massive oil spills, the nature and speed of the release and subsequent decomposition of hydrocarbons will be different, but the overall picture will remain. In natural reservoirs, especially flow type, the removal and dispersion of dissolved oil products is much faster, while the microbial destruction of oil in the thickness of the sorbent or on the surface of the water without a sorbent will determine the intensity of their decrease in water concentration.

Исследование скорости разложения непосредственно нефти в опытных вариантах особенно важно, поскольку именно эта сторона для целесообразности разработки и дальнейшего использования технологии является основной.The study of the decomposition rate of oil directly in experimental versions is especially important, since this is the main aspect for the feasibility of developing and further using the technology.

Для опыта использованы равные концентрации нефти в вариантах. Это позволяет оценивать более реально поведение нефтяного загрязнения в зависимости от способа обработки, чем если бы приводили массу нефти к равным значениям в зависимости от ее концентрации только в сорбированной массе. Оценка идет по общей массе загрязнения на единицу объема материала. В данном опыте на 1 г сорбента использовали 5 г нефти (средняя величина сорбирующей способности испытанных сорбентов).For the experiment, equal concentrations of oil in the options were used. This allows you to evaluate more realistically the behavior of oil pollution depending on the processing method than if the mass of oil were brought to equal values depending on its concentration only in the sorbed mass. The assessment is based on the total mass of pollution per unit volume of material. In this experiment, 5 g of oil was used per 1 g of sorbent (the average sorbing capacity of the tested sorbents).

В стерильных вариантах (нулевой контроль, сорбенты без микроорганизмов) деструкция нефтяной массы не должна происходить, можно говорить только о процессах физического очищения среды - вымывание растворенных соединений, а также о выделении из массы нефти летучих компонентов. Но последние будут малозначимы из-за низкой температуры среды.In sterile variants (zero control, sorbents without microorganisms), the destruction of the oil mass should not occur, we can only talk about the processes of physical purification of the medium - leaching of dissolved compounds, as well as the release of volatile components from the oil mass. But the latter will be of little importance due to the low temperature of the environment.

Результаты оценки скорости разрушения нефти в вариантах опыта представлены в таблице 5 и на Фиг. 2-4. Первое, что обращает на себя внимание, температура воды определяет скорость процессов физического очищения водных субстратов от нефти, однако она очень мала в стерильных средах (нулевой контроль) и сорбенты без микробной массы. Скорость поглощения нефти сорбентами без микроорганизмов и их утопления прямо влияет на интенсивность физического очищения субстратов: чем ниже скорость поглощения, тем ниже интенсивность физического очищения водных сред от углеводородов.The results of evaluating the rate of oil destruction in the experimental variants are presented in table 5 and in FIG. 2-4. The first thing that attracts attention is that the water temperature determines the rate of the physical cleansing of water substrates from oil, but it is very small in sterile environments (zero control) and sorbents without microbial mass. The rate of oil absorption by sorbents without microorganisms and their drowning directly affects the intensity of physical purification of substrates: the lower the absorption rate, the lower the intensity of physical purification of aqueous media from hydrocarbons.

Проведенные испытания позволили сделать следующие выводы для обоснования элементов разработанной технологии в конкретных условиях применения.The tests conducted allowed us to draw the following conclusions to substantiate the elements of the developed technology in specific application conditions.

1. Скорость утопления биосорбентов влияет на глубину первичной деструкции нефти и, чем дольше сорбент находится на поверхности воды, тем более существенно происходит разложение нефти.1. The rate of drowning of biosorbents affects the depth of the primary degradation of oil and, the longer the sorbent is on the surface of the water, the more significant is the decomposition of oil.

2. Скорость утопления сорбентов влияет на интенсивность образования и последующего разложения растворенных углеводородов - чем выше скорость адсорбции нефти в массу сорбента, и последующее утопление, тем быстрее происходит поглощение и растворенной в воде составляющей нефти.2. The rate of sorbent drowning affects the rate of formation and subsequent decomposition of dissolved hydrocarbons - the higher the rate of oil adsorption into the sorbent mass and subsequent drowning, the faster the absorption of the oil component dissolved in water.

3. В температурном ряду от 0 до +10°С интенсивность разложения нефти возрастает.3. In the temperature range from 0 to + 10 ° С, the rate of oil decomposition increases.

4. Разрушение нефтяной массы испытанными биопрепаратами в непроточной среде без применения сорбентов более высока, чем с их применением.4. The destruction of the oil mass by tested biologics in a non-flowing medium without the use of sorbents is higher than with their use.

5. Разложение нефти при использовании биосорбентов в пресноводной среде происходит в первые сутки в среднем на 55-60% при температуре 0°С, на 60-70% при температуре до +5 °С и на 70-75% при температуре до +10°С. После утопления в течение 40 суток с момента адсорбции нефтяной массы очистка сорбентов от нефти может происходить под водой на 90-95%.5. The decomposition of oil when using biosorbents in a freshwater environment occurs on the first day by an average of 55-60% at a temperature of 0 ° C, 60-70% at a temperature of up to +5 ° C and 70-75% at a temperature of up to +10 ° C. After drowning within 40 days from the adsorption of the oil mass, the cleaning of sorbents from oil can occur under water by 90-95%.

6. Окисление нефти микробной массой в непроточной системе позволяет снизить концентрацию углеводородов в среде до 96-99% в течение 1,5 месяцев.6. The oxidation of oil by microbial mass in a non-flow system allows to reduce the concentration of hydrocarbons in the medium to 96-99% for 1.5 months.

Пример 4. Оценка эффективности очистки воды и донных отложений от нефти в условиях полевого опыта.Example 4. Evaluation of the effectiveness of water purification and bottom sediments from oil in the field experience.

Испытание биосорбентов проведены для пресного водоема в летний период. Использованы биосорбенты с периодом плавучести 1 ч. На опытных участках с глубиной до 1,5 м разместили жестко установленные садки, в которые разлили нефть слоем 1 см. Затем садки были обработаны биосорбентами с соответствующими биопрепаратами - для пресноводного объекта использовали препарат Soilin-P.The test of biosorbents was carried out for fresh water in the summer. Biosorbents with a buoyancy period of 1 hour were used. Rigid cages were placed in experimental plots with a depth of 1.5 m, into which oil was poured with a layer of 1 cm. Then, the cages were treated with biosorbents with the appropriate biological products - Soilin-P was used for a freshwater object.

Оценка изменения параметров загрязнения воды и донных отложений в экспериментальном пресноводном водоеме приведена в таблице 6. Сразу после начала опыта уровень растворенных в воде углеводородов в воде внутри садков возрос от 5 до 10 раз от исходных значений. Однако уже через сутки показатели изменились и стали снижаться. Загрязнение донных отложений произошло в незначительной мере. Так же, как и в воде, разрушение остаточного загрязнения завершилось на третьи сутки опыта.The change in the parameters of water pollution and bottom sediments in the experimental freshwater reservoir is estimated in Table 6. Immediately after the start of the experiment, the level of hydrocarbons dissolved in water in the water inside the cages increased from 5 to 10 times from the initial values. However, after a day, the indicators changed and began to decline. Contamination of bottom sediments occurred to a small extent. As in water, the destruction of residual pollution was completed on the third day of the experiment.

Оценка структуры н-алканов в пробах донных отложении показала (Фиг. 3), что за 3 месяца опыта произошло существенное изменение состава этой фракции в пробах донных отложений и снижение общей массовой доли н-алканов.Assessment of the structure of n-alkanes in samples of bottom sediments showed (Fig. 3) that over the 3 months of the experiment, there was a significant change in the composition of this fraction in samples of bottom sediments and a decrease in the total mass fraction of n-alkanes.

Площадь каждого садка составила 7 м², внутрь каждого из них вылили по 7 л нефти. Слой пленки на поверхности воды внутри садков составил 1 см. Температура воды +5 - +10°С.The area of each cage was 7 m ² , 7 l of oil was poured into each of them. The film layer on the surface of the water inside the cages was 1 cm. Water temperature +5 - + 10 ° C.

Здесь мы смогли визуально и в динамике отследить внешние параметры технологии очистки поверхности воды с помощью сорбентов достаточно быстро (в течение нескольких часов). В первую очередь, обратило внимание то, что сразу после загрязнения во всех садках также, как и за их пределами образовались устойчивые радужные пленки. После обработки загрязненной нефтью поверхности воды биосорбентами радужные пленки стали "рваться" и через 3 ч исчезли. Повторный отбор проб воды и донных отложений провели через 4 дня после опыта. Как можно видеть из представленных данных, загрязнение растворенными углеводородами отмечено в воде сразу после закладки опыта, концентрация в воде внутри садков возросла в среднем в 10 раз. Однако через 4 суток параметры пришли в норму к исходным значениям. Через 4 суток уровень загрязненности донных отложений также снизился до исходных значений и не превышал фоновых величин.Here we were able to visually and dynamically track the external parameters of the technology for cleaning the surface of the water with the help of sorbents quickly enough (within a few hours). First of all, attention was drawn to the fact that immediately after pollution in all cages, as well as outside them, stable rainbow films formed. After treating the water-contaminated surface of water with biosorbents, the iris films began to “tear” and disappeared after 3 hours. Re-sampling of water and bottom sediments was carried out 4 days after the experiment. As can be seen from the data presented, contamination with dissolved hydrocarbons was noted in water immediately after laying the experiment, the concentration in water inside the cages increased by an average of 10 times. However, after 4 days, the parameters returned to normal. After 4 days, the level of contamination of the bottom sediments also decreased to the initial values and did not exceed the background values.

Анализ структуры алкановой фракции в пробах донных отложений солоноватоводного водоема показал, что за 2 месяца опыта общая концентрация н-алканов снизилась в 9,5 раз, при этом структура этой фракции претерпела существенные изменения, которые характеризовались резким снижением в составе фракции концентрации углеводородов с длиной цепи С₁₇-С₂₁ и С₂₃-С₃₃ (Фиг. 4).An analysis of the structure of the alkane fraction in the samples of bottom sediments of the brackish-water reservoir showed that after 2 months of the experiment, the total concentration of n-alkanes decreased by 9.5 times, while the structure of this fraction underwent significant changes, which were characterized by a sharp decrease in the composition of the fraction of hydrocarbon concentration with a chain length C ₁₇ -C ₂₁ and C ₂₃ -C ₃₃ (Fig. 4).

До опыта и после него была проведена оценка состояния водной фауны в опытных водоемах. В видовом составе пресноводного объекта до опыта (в мае), через месяц после испытаний (в июле) и через 3 месяца (в сентябре) доминировали малощетинковые черви - олигохеты. Их доля в выборке составляла в мае 75,3%. В июле, в период массового развития личинок насекомых с водным этапом развития доля олигохет снизилась до 54,5%, а в августе, после вылета насекомых, доля олигохет вновь вернулась к состоянию на начало вегетационного периода и составила 79,7%.Before and after the experiment, an assessment was made of the state of the aquatic fauna in the experimental reservoirs. In the species composition of the freshwater object before the experiment (in May), one month after the tests (in July) and 3 months (in September), small-worm worms - oligochaetes dominated. Their share in the sample was 75.3% in May. In July, during the period of mass development of insect larvae with an aquatic stage of development, the proportion of oligochaetes decreased to 54.5%, and in August, after the emergence of insects, the proportion of oligochaetes again returned to the state at the beginning of the growing season and amounted to 79.7%.

Общая численность беспозвоночных в озере в конце предыдущего перед закладкой опыта вегетационного сезона (6378 экз./м²) была сопоставима с таковой для начала вегетационного сезона непосредственно перед опытом - 6360 экз./м². Динамика численности и видового состава беспозвоночных в бентосе озера в вегетационный период была типичной для малого водоема северных широт. Влияния внесения углеводородов на пресноводный водный объект по составу и количеству водных беспозвоночных не было отмечено. Это, в свою очередь, говорит об отсутствии негативного воздействия осажденного на дно водоемов отработанного биосорбента с нефтью и его безопасности для экологического состояния водоемов в процессе продолжающейся биодеструкции нефти в толще биосорбентов.The total number of invertebrates in the lake at the end of the previous vegetation season before laying the experiment (6378 ind./m ² ) was comparable with that for the beginning of the vegetation season just before the experiment - 6360 ind./m ² . The dynamics of the abundance and species composition of invertebrates in the benthos of the lake during the growing season was typical of a small reservoir of northern latitudes. The effect of hydrocarbon introduction on a freshwater body of water was not noted in the composition and quantity of aquatic invertebrates. This, in turn, indicates the absence of the negative impact of the spent biosorbent with oil deposited on the bottom of the reservoirs and its safety for the ecological state of the reservoirs in the process of ongoing biodegradation of oil in the thickness of the biosorbents.

Таким образом, получен технический результат эффективной очистки поверхности воды, толщи воды и донных отложений от нефти при использовании частично гидрофобных биосорбентов с комплексом нефтеокисляющих культур психрофильных микроорганизмов.Thus, the technical result of effective cleaning of the water surface, water column and bottom sediments from oil was obtained using partially hydrophobic biosorbents with a complex of oil-oxidizing cultures of psychrophilic microorganisms.

Пример 5. Очистка поверхности льда и ледяной шуги от нефти на примере загрязненного нефтью участка.Example 5. Cleaning the surface of ice and ice sludge from oil on the example of an oil-contaminated area.

Для испытаний был выбран загрязненный в результате аварийного разлива нефти заболоченный участок, который локализован в зимний период глинистой отсыпкой. Весной после таяния снега внутри отсыпки образовался водоем, на поверхности которого был загрязненный нефтью лед, плавающая нефть и ледяная шуга. Температура воды подо льдом на момент начала испытания составляла +1 - +2°С. Слой нефти на поверхности льда и воды от 0.5 до 2 см. Перед опытом взяли пробы воды и донного грунта для определения концентрации загрязняющий веществ. Уровень растворенных углеводородов в воде участка составлял 18-20 мг/дм³, концентрация хлоридов до 7500 мг/дм³. Загрязнение донного грунта составило в разных точках участка от 80000 до 460000 мг/кг. Поверхность загрязненного участка обработали биосорбентом, инокулированным биопрепаратом Soilin-P, с периодом плавучести 48 ч. Площадь обрабатываемого участка 2 га, масса использованного для обработки сухого биосорбента - 100 кг. Обработка проводилась путем смешивания готового сорбента с водой в приемной емкости, куда дозировано подавали воду из того же водоема и сорбент, распыление взвеси вели из мотопомпы направленной струей на загрязненные фрагменты участка. При этом происходило смешивание сорбента с нефтью на поверхности льда и ее адсорбция в массу сорбента. Шуга льда, загрязненная нефтью, пропитывалась плавающим сорбентом, на открытых участках воды происходила сорбция нефтяной массы в толщу сорбента. Через полчаса после обработки практически вся поверхностная нефть была поглощена в массу внесенного биосорбента. Через 2 дня сорбент осел на дно, а лед и вода на участке визуально очистились от нефти. При этом также на поверхности воды перестали фиксировать радужные пленки. В течение летнего периода вели регулярный мониторинг состояния воды и донного грунта опытного участка. Результаты измерения приведены в таблице 8. Температура воды участка в течение летнего сезона не повышалась более чем до +10°С. на дне водоема до конца лета местами факсировали лед. Глубина водоема составляла от 1 до 2 м.For the tests, a wetland area contaminated as a result of an accidental oil spill was selected, which is localized in the winter by clay mud. In the spring, after snow melted, a pond formed inside the dump, on the surface of which there was ice contaminated with oil, floating oil and ice sludge. The water temperature under the ice at the start of the test was +1 - + 2 ° C. A layer of oil on the surface of ice and water is from 0.5 to 2 cm. Before the experiment, water and bottom soil samples were taken to determine the concentration of pollutants. The level of dissolved hydrocarbons in the water of the site was 18-20 mg / dm ³ , the concentration of chlorides was up to 7500 mg / dm ³ . Contamination of the bottom soil at different points of the site ranged from 80,000 to 460,000 mg / kg. The surface of the contaminated area was treated with a biosorbent inoculated with Soilin-P biological product with a buoyancy period of 48 hours. The area of the treated area is 2 hectares, the weight used for processing dry biosorbent is 100 kg. The treatment was carried out by mixing the finished sorbent with water in a receiving tank, where water from the same reservoir and the sorbent were dosed, the suspension was sprayed from the motor pump with a directed stream to the contaminated fragments of the site. In this case, the sorbent was mixed with oil on the ice surface and its adsorption into the sorbent mass. Sludge of ice, contaminated with oil, was impregnated with a floating sorbent, sorption of oil mass in the thickness of the sorbent took place in open areas of water. Half an hour after the treatment, almost all surface oil was absorbed into the mass of the introduced biosorbent. After 2 days, the sorbent settled to the bottom, and the ice and water on the site visually cleared of oil. At the same time, iridescent films also ceased to be fixed on the surface of the water. During the summer period, we regularly monitored the state of water and bottom soil of the experimental site. The measurement results are shown in table 8. The water temperature of the site during the summer season did not increase to more than + 10 ° C. at the bottom of the reservoir until the end of summer, ice was faxed in places. The depth of the reservoir ranged from 1 to 2 m.

В начале периода наблюдений с после обработки при увеличении температуры воздуха наблюдали увеличение концентрации растворенных в воде углеводородов, что могло быть связано с высокой концентрацией нефти в массе донных отложений и выделением углеводородов в толщу водного объекта. За 2 месяца с начала опыта уровень растворенных в воде углеводородов в воде участка снизился в 100 раз, донные отложения очистились от нефти на 90%.At the beginning of the observation period with after treatment, with an increase in air temperature, an increase in the concentration of hydrocarbons dissolved in water was observed, which could be associated with a high concentration of oil in the mass of bottom sediments and the release of hydrocarbons into the water body. For 2 months from the start of the experiment, the level of hydrocarbons dissolved in water in the water of the site decreased 100 times, the bottom sediments were cleaned of oil by 90%.

Таким образом, получен технический результат эффективной очистки от нефти поверхности льда, ледяной шуги, воды и массы донных отложений при использовании биосорбентов с комплексом толерантных к солевому загрязнению психрофильных микроорганизмов в составе комплексного биопрепарата Soilin-P в температурном диапазоне от 0 до +10°С в промышленных условиях.Thus, the technical result of effective cleaning of oil from the ice surface, ice sludge, water and the mass of bottom sediments using biosorbents with a complex of salt-tolerant psychrophilic microorganisms as part of the Soilin-P complex biological product in the temperature range from 0 to + 10 ° C in industrial conditions.

Пример 6. Очистка от нефти береговой зоны водных объектов.Example 6. Purification of oil from the coastal zone of water bodies.

Для испытаний выбрали хронически загрязненную территорию замазученного берега реки С. Двина, над которой выше по ландшафту расположен старый нефтешламонакопитель, - постоянный источник мобильного загрязнения для реки. Задачей этих испытаний было продемонстрировать некоторые возможности способа, а именно - целесообразность применения технологии обработки загрязненной нефтью поверхности береговой зоны частично гидрофобным биосорбентом для ликвидации последствий загрязнения водных объектов, которые зачастую сопровождаются выносом нефти на берег, и приводят к глобальным нарушениям экологического равновесия. Одной из главных проблем в таких ситуациях является загрязнение животных и птиц, которое приводит к их гибели, а также необходимость уборки нефти с поверхности для снижения риска выноса загрязняющих веществ в воду в процессе вымывания и биоразрушения. Вдоль загрязненного берега на воде фиксировались устойчивые радужные пленки, в массе донных отложений высокие концентрации нефтепродуктов. Концентрация нефти в пробах донных отложений составила 670 мг/кг, что в 20 раз выше фоновых величин. Уровень растворенных нефтепродуктов достигал 1,8 мг/дм³. Концентрация нефти в пробах грунта с берегового откоса достигала 750000 мг/кг, при этом приток нефти в воду реки был постоянный.For the tests, we chose the chronically contaminated territory of the oil-polluted bank of the S. Dvina River, above which the old oil sludge collector is located above the landscape - a constant source of mobile pollution for the river. The objective of these tests was to demonstrate some of the capabilities of the method, namely, the feasibility of applying the technology of treating the oil-contaminated surface of the coastal zone with a partially hydrophobic biosorbent to eliminate the effects of pollution of water bodies, which are often accompanied by oil ashore, and lead to global disturbances in the ecological balance. One of the main problems in such situations is the pollution of animals and birds, which leads to their death, as well as the need to remove oil from the surface to reduce the risk of contaminants entering the water during leaching and biodegradation. Stable rainbow films were recorded along the contaminated shore on the water, and high concentrations of oil products in the mass of bottom sediments. The oil concentration in the samples of bottom sediments was 670 mg / kg, which is 20 times higher than the background values. The level of dissolved oil products reached 1.8 mg / DM ³ . The oil concentration in soil samples from the coastal slope reached 750,000 mg / kg, while the flow of oil into the river was constant.

Обработку загрязненной части берега провели из помпы смесью биосорбента с периодом плавучести 1 ч с препаратом Soilin-P. Сорбированная нефть на берегу в отличие от исходной перестала налипать на обувь и инвентарь, не оставляла следов на руках. Во время волнообразования часть сорбированной нефти попала в воду реки. При этом наблюдали эффект разрывания радужных пленок на поверхности воды загрязненной территории. Через час радужные пленки практически исчезли. Сорбент сел на дно. Точки наблюдений зафиксировали вешками и затем на протяжение 2-х месяцев вели наблюдение за параметрами воды и донного грунта по концентрации углеводородов. Через сутки после проведения испытаний на воде отсутствовали ранее фиксируемые нефтяные пятна, береговая зона очистилась от сорбента и нефти в результате приливных явлений, а образования новых подтеков нефти на этом фрагменте далее не фиксировали. Через месяц концентрация растворенных в воде углеводородов на участке не поднималась выше 0.07 мг/дм³, через 2 месяца была не более 0,04 мг/дм³. Стенки обработанного берега заросли водорослями, концентрация нефтяного загрязнения снизилась за 2 месяца до 9000 мг/кг, а концентрация углеводородов в донных отложениях достигла 31 мг/кг.The contaminated part of the shore was treated from the pump with a biosorbent mixture with a buoyancy period of 1 h with Soilin-P. Sorbed oil on the shore, unlike the original, stopped sticking to shoes and equipment, did not leave marks on the hands. During wave formation, part of the sorbed oil fell into the water of the river. At the same time, the effect of tearing rainbow films on the water surface of the contaminated area was observed. After an hour, the rainbow films almost disappeared. Sorbent sank to the bottom. Observation points were recorded by hangers and then for 2 months they monitored the parameters of water and bottom soil by the concentration of hydrocarbons. A day after the water tests, previously fixed oil spots were absent, the coastal zone was cleaned of sorbent and oil as a result of tidal events, and the formation of new oil smudges on this fragment was not recorded further. After a month, the concentration of hydrocarbons dissolved in water in the area did not rise above 0.07 mg / dm ³ , after 2 months it was no more than 0.04 mg / dm ³ . The walls of the treated shore were overgrown with algae, the concentration of oil pollution decreased in 2 months to 9000 mg / kg, and the concentration of hydrocarbons in the bottom sediments reached 31 mg / kg.

Технический результат, полученный в ходе испытаний, - улучшение экологической ситуации на загрязненных нефтью береговых зонах водных объектов, который состоит в ликвидации эффекта налипания нефти после ее сорбции в массу биосорбента на предметы и на живые организмы, ускорение биологической деструкции нефти в массе биосорбента, упрощение процедуры ликвидации последствий незначительных разливов на водных объектах за счет самоликвидируемости отработанных биосорбентов и эффективную очистку береговой зоны с массированным нефтяным загрязнением с последующим удалением биосорбента на изолированную площадку для обеспечения биодеструкции нефти в стационарных условиях без контакта с природными водными экосистемами.The technical result obtained during the tests is to improve the environmental situation on coastal water bodies contaminated with oil, which consists in eliminating the effect of oil sticking after it is sorbed into the mass of biosorbent on objects and on living organisms, accelerating the biological destruction of oil in the mass of biosorbent, simplifying the procedure the elimination of the consequences of minor spills at water bodies due to the self-liquidation of spent biosorbents and the effective cleaning of the coastal zone with massive oil pollution followed by removal of contaminants on the isolated pad biosorbent for biodegradation of oil in stationary conditions without contact with natural water ecosystems.

Claims

1. The method of purification from oil and oil products of freshwater objects and ecosystems, comprising contacting the decomposable hydrocarbons of oil with oil-oxidizing microorganism strains, characterized in that they use a biological product consisting of a mixture of oil-oxidizing strains of cultures Microbacterium species VKM Ac-2614D, Pseudomonas migulae VKM B-2761D , Rhodococcus erythropolis VKM Ac-2612D, Rhodococcus erythropolis VKM Ac-2611D, taken in a ratio of 1: 1: 1: 1 with a cell titer in the finished preparation of at least 10 ¹⁰ cells per 1 g

2. The method according to p. 1, characterized in that for the purification of oil from water objects using a biological product immobilized on a partially hydrophobic carrier - peat sorbent.

3. The method according to p. 2, characterized in that for the cleaning of oil from the surface of ice and ice sludge at a temperature of 0 to + 10 ° C in water bodies use a biological product immobilized on a partially hydrophobic peat sorbent with a buoyancy period of 48 hours

4. The method according to p. 2, characterized in that for the purification of oil from the coastal zone of water bodies use a biological product immobilized on a partially hydrophobic peat sorbent with a buoyancy period of 1 hour

5. The method according to p. 2, characterized in that for the purification of oil from the bottom sediments of water bodies using a biological product immobilized on a partially hydrophobic peat sorbent with a buoyancy period of 12-24 hours