Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
advertisement
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет» На правах рукописи Руденко Елена Юрьевна Биоремедиация нефтезагрязненных почв органическими компонентами отходов пищевой (пивоваренной) промышленности 03.02.08 – экология (биология) Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Научный консультант д.б.н., профессор Трифонова Т.А. Самара - 2015 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................. 4 ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................... 11 1.1. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ НЕФТЬЮ ............................................................................... 11 1.1.1. Допустимый уровень загрязнения почв нефтью ......................................... 11 1.1.2. Воздействие нефти на физические и химические свойства почвы............ 13 1.1.3. Действие нефти на экосистему почвы .......................................................... 20 1.1.4. Самоочищение почвы ..................................................................................... 28 1.2. РЕМЕДИАЦИЯ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ .................................................... 29 1.2.1. Небиологические методы ремедиации ......................................................... 31 1.2.2. Биоремедиация ................................................................................................ 33 1.2.2.1. Технологии биоремедиации........................................................................ 33 1.2.2.2. Факторы, ограничивающие биоремедиацию ............................................ 41 1.2.2.3. Вещества, используемые для биоремедиации нефтезагрязненных почв.. ........................................................................................................................ 49 1.3. ОТХОДЫ ПИВОВАРЕННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ................................................... 59 1.3.1. Пивная дробина ............................................................................................... 59 1.3.2. Отработанный кизельгур................................................................................ 64 ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ................................ 70 ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ....................................................... 76 3.1. ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ ....................................................................... 76 3.1.1. Лабораторные исследования влияния нефтяного загрязнения на почву . 77 3.1.2. Влияние нефтяного загрязнения на почву в полевых условиях ................ 84 3.2. ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ ОТХОДОВ ПИВОВАРЕННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ...................................................................................................................... 88 3 3.2.1. Химический состав и микробиологическая характеристика отходов пивоварения, используемых в качестве органических субстратов при биоремедиации нефтезагрязненных почв............................................................... 88 3.2.2. Лабораторные исследования влияния органических компонентов отходов пивоваренной промышленности на почву.............................................................. 92 3.2.3. Влияние органических веществ отходов пивоварения на почву в полевых условиях ................................................................................................................... 118 3.3. ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ ОТХОДОВ ПИВОВАРЕННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ БИОРЕМЕДИАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ ...................................................................................................................... 125 3.3.1. Влияние органических веществ отходов пивоварения на эффективность биоремедиации нефтезагрязненной почвы в лабораторных условиях............. 125 3.3.2. Полевые исследования воздействия органических соединений отходов пивоваренной промышленности на эффективность биоремедиации нефтезагрязненной почвы ...................................................................................... 214 3.4. ТЕХНОЛОГИЯ БИОРЕМЕДИАЦИИ ПОЧВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОРГАНИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ ОТХОДОВ ПИВОВАРЕННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ .......................... 237 ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ............................................. 244 ВЫВОДЫ ................................................................................................................. 260 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................................... 262 ПРИЛОЖЕНИЯ....................................................................................................... 312 4 ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы. Углеводороды нефти и их производные – природные химические вещества, широко используемые человеком. В связи с достаточно интенсивной добычей и переработкой нефти и нефтепродуктов они являются основными загрязнителями окружающей среды [9, 42]. В промышленно развитых странах загрязнение почвы сырой нефтью и нефтепродуктами является серьезной проблемой [71, 149, 260, 425]. Во всем мире ежегодно теряется и попадает в окружающую среду около 45-50 млн. т нефти и нефтепродуктов, в России – 3 млн. т (1,2 % от объема добычи нефти) [7, 65]. При ремедиации почв, загрязненных нефтью и продуктами ее переработки, используют физические, химические и биологические методы, а также их сочетания [254, 255, 363]. Физические методы удаления загрязнения (сбор, удаление и захоронение нефти и сильно загрязненной почвы, промывка почвы водой под давлением, землевание, мульчирование слоем почвы, термообработка и др.) не способствуют восстановлению плодородия почв и могут нанести дополнительный ущерб окружающей среде [103, 240, 293]. Химическая обработка путем экстракции растворителями или окислением изменяет агрохимические характеристики почвы и грунтовых вод [240, 293, 363]. Сжигание загрязненных почв дополнительно вызывает загрязнение атмосферы [391]. В настоящее время, с повышением внимания к охране окружающей среды, биоремедиация все активнее используется для очистки загрязненных почв. Биологическая очистка обычно обеспечивает преобразование загрязнителя в нетоксичные формы, используя микробиологические процессы [363] и может приводить к полной минерализации углеводородов до диоксида углерода и воды [255]. Многие технологии биоремедиации нефтезагрязненных почв предлагают проводить интродукцию микроорганизмов, специализирующихся на разложении имеющихся углеводородов [36, 37, 161], однако в некоторых случаях интродуцированные микроорганизмы не выдерживают конкуренции с почвенной микробиотой [233, 255]. К тому же, концентрации субстрата в окружающей среде могут быть слишком низкими, чтобы поддерживать рост введенных 5 штаммов или интродуцированные микроорганизмы могут игнорировать целевой загрязнитель, если присутствуют другие субстраты [235, 329]. В некоторых случаях инокуляция микроорганизмов для очистки почвы от углеводородов нефти только дополнительно увеличивает стоимость биоремедиации и не дает никакой выгоды [233]. Поэтому активно разрабатываются технологии биоремедиации, основанные на стимулировании аборигенной микробиоты загрязненной почвы, способной разлагать загрязняющие вещества [35, 161, 367]. Данные технологии ремедиации предполагают необходимость создания оптимальных условий для микробного разложения углеводородов: создание аэробных условий, обеспечение доступными питательными веществами, определенной влажности почвы, pH, температуры и др. [161, 414]. Для улучшения естественной способности почвенных микроорганизмов расщеплять углеводороды нефти, были предложены и проверены многие методы: рыхление, орошение; известкование или гипсование; внесение удобрений, поверхностно-активных веществ, ферментов или косубстратов; добавление сорбентов; внесение структурообразователей; фитомелиоративные мероприятия и др. [103]. Все эти процедуры активируют естественные биологические, химические и физические процессы трансформации и удаления органических загрязнителей, протекающие в почве [273], однако закономерности этих процессов до конца не выяснены [109]. Образующиеся ежегодно отходы сельскохозяйственных производств и предприятий пищевой промышленности представляют собой мощные запасы органических веществ и энергии на планете [51, 297]. Однако в настоящее время большинство отходов, в частности, пивоваренной промышленности, используется в меньшей степени в качестве корма для животных и в большей степени выбрасывается на свалки [290, 353, 397]. Учитывая, что стоимость утилизации отходов пивоварения увеличивается, а их применение на корм скоту постепенно уменьшается, поиск альтернативных путей снижения количества отходов, улучшения коммерческого использования и недорогих способов утилизации – одна из актуальных практических задач [108, 228, 353, 428]. 6 Цель работы: теоретическое и экспериментальное выявление роли органических компонентов отходов пивоваренной промышленности в процессах биоремедиации нефтезагрязненных почв и разработка технологии их восстановления. Задачи исследования: 1. Изучить влияние органических компонентов отходов пивоварения на физико-химические характеристики и состояние биоценоза незагрязненной и нефтезагрязненной черноземной почвы. 2. Исследовать влияние органических компонентов отходов пивоваренной промышленности на процесс биологической трансформации углеводородов в почве. 3. Изучить роль аборигенной микробиоты черноземной почвы в процессах окисления углеводородов нефти. 4. Выявить особенности воздействия органических компонентов отходов пивоварения на структуру микробного сообщества нефтезагрязненной почвы. 5. Исследовать воздействия нефтяного загрязнение среднего, высокого и очень высокого уровней на физико-химические свойства и биологическую активность чернозема оподзоленного. 6. Разработать технологию биоремедиации нефтезагрязненной почвы с использованием органических компонентов отходов пивоваренной промышленности. Научная новизна. Установлены позитивные изменения физико- химических характеристик (увеличение общей влагоемкости и массовой доли органического вещества), увеличение плотности популяций, изменение состава микробиоценоза и соотношения различных физиологических групп аборигенных микроорганизмов, увеличение активности окислительно- восстановительных (пероксидазы, полифенолоксидазы, каталазы) и гидролитических (β-фруктофуранозидазы (инвертазы), фосфатазы, липазы) ферментов незагрязненной черноземной почвы при добавлении органических компо- 7 нентов в составе отходов пивоварения – пивной дробины и отработанного кизельгура. Экспериментально в лабораторных и полевых условиях показано, что указанные органические компоненты улучшают физико-химические характеристики нефтезагрязненной черноземной почвы, стимулируют ферментативную активность нефтеокисляющих микроорганизмов, повышают скорость снижения содержания углеводородов, отработанный кизельгур и смесь отходов пивоваренного производства снижают степень ингибирующего воздействия нефтезагрязненной почвы на проростки кресс-салата. Установлен стимулирующий эффект действия пивной дробины и отработанного кизельгура на процесс биологической трансформации полициклических и ненасыщенных углеводородов. Выявлено, что среди аборигенных микроорганизмов чернозема оподзоленного среднесуглинистого имеется большое разнообразие родов, способных окислять углеводороды нефти. При внесении в загрязненную почву органических компонентов в составе отходов пивоварения увеличивается общее количество микроорганизмов различных физиологических групп. При этом в микробиоценозе нефтезагрязненной черноземной почвы на 1-3 порядка повышается численность углеводородокисляющих микроорганизмов. Положения, выносимые на защиту: 1. Органические компоненты отходов пивоваренной промышленности улучшают физико-химические характеристики и состояние биоценоза как незагрязненной, так и нефтезагрязненной черноземной почвы. 2. Воздействие органических компонентов отходов пивоварения стимулирует процессы биологической трансформации углеводородов в почве. 3. В черноземной почве присутствуют микроорганизмы, способные окислять углеводороды нефти. 4. Под воздействием органических компонентов отходов пивоварения происходит изменение структуры микробного сообщества нефтезагрязненной почвы. 8 5. Различный уровень нефтяного загрязнения определяет различные изменения физико-химических свойств и биологической активности чернозема оподзоленного. 6. Разработана технология биоремедиации нефтезагрязненных почв с использованием органических компонентов отходов пивоваренной промышленности. Теоретическое и практическое значение работы. Проведенные исследования расширяют преставления о механизме воздействия органических компонентов отходов пивоварения на процесс биоремедиации нефтезагрязненных почв. Материалы, изложенные в диссертации, сформулированные научные положения и выводы, вносят существенный вклад в развитие теоретических основ экологической биотехнологии и практическое решение проблем биоремедиации почв, загрязненных углеводородами. Предложен способ биоремедиации нефтезагрязненных почв (патент РФ № 2491138), отличающаяся тем, что при очистке почв от углеводородов в качестве природного высокопористого адсорбента-мелиоранта алюмосиликатной природы и медленно высвобождающегося органического удобрения предложено использовать отходы пивоваренного производства – отработанный кизельгур, образующийся при фильтрации пива, и пивную дробину, образующуюся при фильтрации затора. Разработан способ анализа редуцирующих веществ (патент РФ № 2457483), позволяющий усовершенствовать колориметрический метод определения β-фруктофуранозидазной (инвертазной) активности почв. Реализация результатов исследования. Разработанная технология биоремедиации нефтезагрязненной почвы с применением органических компонентов отходов пивоваренной промышленности используется для очистки почв, расположенных на территории г.о. Новокуйбышевск на площадке обезвреживания грунтов, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, ООО «НПП «Экотон», загрязненных при аварийных разливах нефти и нефтепродуктов, происходящих в результате производственной деятельности ОАО «Куйбышевский нефтеперерабатывающий завод», ОАО «Новокуйбышевский нефтеперерабаты- 9 вающий завод», ОАО «Новокуйбышевский завод масел и присадок», ОАО «Самаранефтегаз». Результаты исследований используются при чтении курсов лекций по дисциплинам «Экологическая биотехнология», «Экологическая безопасность при биохимической переработке растительного сырья», «Биотехнологические основы переработки растительных отходов» и «Микробиология» в ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет». Способ анализа редуцирующих веществ применяется при выполнении научно- исследовательских работ на кафедре «Технологии пищевых производств и парфюмерно-косметических продуктов» ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет». Апробация работы. Основные результаты исследований представлены на научно-практических конференциях различного уровня: Международной конференции "Окружающая среда для нас и будущих поколений" (Самара, 2007); Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2009, 2010); Всероссийской молодежной научно- практической конференции с международным участием «Экологобезопасные и ресурсосберегающие технологии и материалы» (Улан-Удэ, 2011); Международной научно-практической конференции «Проблемы современной биологии» (Москва, 2011); Международной научно-практической конференции «Неделя науки СПбГПУ» (Санкт-Петербург, 2011); Всероссийской научно-практической конференции «Экологические аспекты регионального развития» (Ярославль, 2011); Всероссийском научно-практическом форуме «Экология: синтез естественнонаучного, технического и гуманитарного знания» (Саратов, 2012); Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в производстве, науке и образовании» (Грозный, 2012); конференции в рамках ежегодного Международного форума «Экология большого города» (СанктПетербург, 2012, 2013) и других. Публикации. По материалам диссертации опубликованы 92 научные работы, в том числе 2 монографии, учебное пособие, 2 лабораторных практикума, 10 29 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получены 2 патента РФ (№ 2457483, № 2491138). Структура и объем работы. Диссертация изложена на 352 страницах, состоит из введения, 3 глав, выводов, списка литературы, включающего 432 источника, из них 297 – на иностранных языках, и 17 приложений. Работа содержит 66 таблиц и 138 рисунков. Благодарности. Выражаю искреннюю благодарность за консультации при выполнении работы ведущему научному сотруднику факультета почвоведения Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, д.б.н., профессору Т.А. Трифоновой. 11 ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Загрязнение почв нефтью 1.1.1. Допустимый уровень загрязнения почв нефтью Почвы считаются загрязненными нефтью и нефтепродуктами, если их концентрация достигает уровня, при котором: нарушается природное равновесие в экосистеме почвы; начинается угнетение или деградация растительного покрова; падает продуктивность сельскохозяйственных земель; происходит вытеснение одним или двумя бурно произрастающими видами растений остальных видов, ингибируется деятельность микроорганизмов, исчезают виды альгофлоры, мезофауны и т.п.; изменяются водно-физические свойства и структура почв; происходит вымывание нефти и нефтепродуктов из почв в подземные или поверхностные воды; заметно возрастает доля углерода нефти и нефтепродуктов в органическом углероде почв (до 10% и более) [42]. В различных почвенных и климатических условиях концентрация нефти и нефтепродуктов, при которых почвы можно считать загрязненными, различна. Она зависит от природных условий, способности данного типа почв к самоочищению, первоначальной нагрузки загрязняющих веществ на почву, вида и скорости распада нефти и нефтепродуктов, их токсичности и т.д. [42, 96]. В России не установлены ПДК суммарного содержания нефтепродуктов в почвах. Есть лишь ПДК для бензина (0,1 мг/л) и некоторых ароматических углеводородов (бензол, кумол, стирол, α-метилстирол, толуол и ксилолы), которые находятся в диапазоне от 0,1 до 0,5 мг/кг почвы [58]. Выделяют два уровня загрязнения почвы нефтью: умеренное загрязнение, которое может быть удалено путем активизации процессов самоочищения агротехническими приемами (поверхностной обработкой и глубоким рыхлением, внесением удобрений и т.д.); сильное загрязнение, которое может быть ликвидировано путем проведения специальных мероприятий, способствующих созданию аэробных условий и активизации углеводородокисляющих процессов. 12 Степени загрязнения почв нефтью (таблица 1) могут изменяться в пределах ± 25 % в зависимости от местных почвенно-климатических условий [105]. Таблица 1 – Показатели степени загрязнения почв нефтью [42] Зоны Полярнотундровая, лесотундровая, северотаежная Среднетаежная, южнотаежнолесная Степень загрязнения Процент остаточной Степень отмирания нефти в гумусовом растительности в горизонте почвы в следующем за первые недели после загрязнением загрязнения, % вегетационном периоде умеренная сильная умеренная сильная Лесостепная, степная, умеренная сухостепная сильная менее 0,5-1,0 не полное более 1 полное менее 3 не полное более 3 менее 6 более 6 полное не полное полное Исследования, проведенные в разных регионах России, выявили наличие пороговых уровней концентрации нефтепродуктов, соответствующих степени техногенной загрязненности почв (таблица 2) [103]. По мнению Ю.А. Подавалова [103] нижний безопасный уровень содержания нефтепродуктов в почвах для территории России составляет 1000 мг/кг. Ниже этого уровня в почвенных экосистемах разных природных зон происходят относительно быстрые процессы самоочищения. Ю.С. Другов и А.А. Родин [42] считают, что для почв черноземного центра России допустимым уровнем загрязнения нефтью может считаться нижняя граница слабой степени загрязнения почв – 3000 мг/кг, а специальные мероприятия по рекультивации почв России, загрязненных нефтепродуктами, требуются, начиная с уровня 10 000 мг/кг. На основании данных экспериментальных исследований в разных природных зонах России, зарубежного опыта нормирования, а также условно принятых коэффициентов скорости самоочищения почв в зависимости от почвенно-климатических условий и коэффициентов, учитывающие разницу действия 13 легких и тяжелых нефтепродуктов на почву и связанную с этим скорость самоочищения, предложены уровни ориентировочно допустимых концентраций (ОДК) нефти и нефтепродуктов в почвах России (таблица 3) [42, 109]. 1.1.2. Воздействие нефти на физические и химические свойства почвы Сырая нефть представляет собой комплексный загрязнитель, воздействие которого на почвы определяется количеством, составом и свойствами входящих в него органических и неорганических соединений. Таблица 2 – Уровни загрязнения почв нефтепродуктами [42] Уровень загрязнения Фоновый Низкий Умеренный Средний Высокий Очень высокий Общее содержание нефтепродуктов в почве мг/кг % 100-500 500-1000 1000-5000 5000-10000 10000-50000 Больше 50000 0,01-0,05 0,05-0,1 0,1-0,5 0,5-1 1-5 Больше 5 Загрязнение сырой нефтью и нефтепродуктами представляет большую опасность для нормального функционирования почв. При попадании нефти и продуктов ее переработки в почву наблюдаются глубокие и зачастую необратимые изменения химического состава, свойств и структуры почвы [42, 102, 115, 116]. Изменения свойств нефтезагрязненных почв и конкретные почвенноклиматические условия следует учитывать при разработке комплекса мероприятий, направленных на ликвидацию углеводородного загрязнения. Нефть и нефтепродукты представляют собой сложные многокомпонентные системы, состоящие из углеводородов и их производных, которые обладают различной способностью к окислению, разложению и по-разному воздействуют на почвы [42]. 14 Таблица 3 – ОДК нефти и нефтепродуктов в почвах различных природных зон России [42] № п/ п 1. 2. Наименование вещества (элементы) Ландшафтно-геохимический район, почвы Мерзлотно-тундрово-таежный район. Почвы: тундровые глеевые, тундровые болотные НефтепроТаежно-лесные районы. Почвы: средне- и дукты легкие: южно-таежные подзолы и бензины, дерново-подзолистые керосин, Лесостепные и степные районы. Почвы: дизельное серые, лесные, черноземы, каштановые топливо Полупустынные и пустынные районы. Почвы: полупустынные бурые, пустынно-песчанные Мерзлотно-тундрово-таежный район. Почвы: тундровые глеевые, тундровые болотные Нефти и нефТаежно-лесные районы. Почвы: средне- и тепродукты южно-таежные подзолы и тяжелые: дерново-подзолистые нефть, мазут, Лесостепные и степные районы. Почвы: смазочные серые, лесные, черноземы, каштановые масла Полупустынные и пустынные районы. Почвы: полупустынные бурые, пустынно-песчанные Величина ОДК с учетом фона, мг/кг 2000 4000 8000 8000 700 2000 4000 2000 Агрегатное состояние вещества в почвах В пастообразном и жидком состоянии в порах почв. В сорбированном на органических и минеральных частицах почв. В свободном состоянии на поверхности почв В пастообразном и жидком состоянии в порах почв. В сорбированном на органических и минеральных частицах почв. Медленное разложение в почве Класс опасности Особенности действия на биоту почв 3 Кратковременное сильное наркотическое воздействие, ингибирование микробиологической и фотосинтетической активности растений 3 Замедленное, но устойчивое негативное влияние на биоту и почвы. Замедление фотосинтетической активности растений. Ухудшение водно-физических свойств почв 15 В почвах нефть и нефтепродукты находятся в нескольких формах: в порах – в газообразном и жидком легкоподвижном состоянии, в свободной или растворенной водной или водно-эмульсионной фазе; в порах и трещинах – в свободном неподвижном состоянии, выполняя функцию вязкого или твердого связующего вещества между частицами и агрегатами почвы; в сорбированном состоянии, связанном на частицах почвы, в том числе – гумусовых соединениях почв; в поверхностном слое почвы или грунта в виде плотной органоминеральной массы [42, 161]. Качественные и количественные изменения, происходящие при длительном пребывании в почве посторонних органических соединений, и механизмы их перераспределения до настоящего времени полностью не изучены. Установлено, что в процессе превращения органических веществ большую роль играют биотические и абиотические реакции, протекающие под воздействием живых организмов, а также свободных ферментов, находящихся в почве (рисунок 1) [42]. Перенос вертикальный, горизонтальный с частицами Химические превращения Микробиологические и фотохимические превращения Сорбция на частицах пыли Перенос В виде твердых веществ Фотохимические превращения Вымывание, горизонтальный перенос В газовой фазе В растворе Усвоение организмами Химические превращения Микробиологические и фотохимические превращения Рисунок 1 – Преобразования ксенобиотиков в почве [42] 16 При поступлении на земную поверхность нефть оказывается в качественно новых условиях существования. Из анаэробных условий с замедленными геохимическими процессами она попадает в хорошо аэрируемую среду [96], где претерпевает различные физические и химические изменения. Компоненты нефти могут перегруппировываться под действием диффузии и капиллярных сил, путем насыщения, гидрирования или растворения в воде почвенных пор [225]. Сырая нефть может транспортироваться и преобразовываться путем испарения, адсорбции и отстаивания (в заболоченных почвах) [229]. Под влиянием различных атмосферных воздействий и химических преобразований различные углеводородные фракции нефти и нефтепродуктов могут превращаться в асфальтены [321]. При этом нефть и ее производные приобретают битумную структуру, которая трудно поддается разложению [110, 420]. Асфальтены и полициклические ароматические углеводороды с высокой молекулярной массой имеют тенденцию накапливаться в почве. Эти вещества из-за отсутствия на молекулах полярных групп являются чрезвычайно гидрофобными [288]. Они могут абсорбироваться органическим веществом, улавливаться микропорами и формировать устойчивые соединения с почвой [214], что способствует их низкому биологическому разложению [325]. В результате загрязнения нефтью возникает внутрипочвенная неоднородность в распределении загрязняющих веществ. Почвы, представляющие собой гетерогенные системы, способствуют расслоению нефтяного потока на различные компоненты по плотности, вязкости, активности взаимодействия с почвенной массой и т.д. Более тяжелые и вязкие асфальтово-смолистые компоненты нефти задерживаются в верхних почвенных горизонтах. В нижних слоях почвенного профиля количество и молекулярная масса нефтяных компонентов уменьшается. Основным механизмом проникновения нефти в более глубокие горизонты почвы является ее гравитационное стекание по каналам миграции (например, трещинам и корневым ходам). При этом происходит диффузия нефти в межтрещинную массу почвы [117]. 17 Качество загрязненной почвы на длительный период времени в значительной степени определяет образование в ней не экстрагируемых или связанных остатков чужеродных веществ. Компоненты сырой нефти соединяются с органическим веществом почвы и/или диффундируют в нанопоры [223, 225]. Для не экстрагируемых остатков ксенобиотиков в почве, возможно: включение в слоистую структуру глинистых материалов; не ковалентное включение в пустоты гуминовых макромолекул; включение в пустоты гуминовых макромолекул, происходящие при участии водородных связей, ван-дер-ваальсовых сил; взаимодействием с переносом заряда; ковалентное включение за счет связей с мономерами и встраиванием в гуминовую макромолекулу [41]. За длительный период пребывания в почве связанные остатки химических веществ антропогенного происхождения в процессе микробиологического разложения и превращения гуминовых материалов могут снова освобождаться в небольших количествах и тем самым становиться биологически активными по отношению к экосистеме почвы [127]. Свободные и малоподвижные связанные формы нефти и нефтепродуктов выделяют летучие фракции в атмосферу, а растворимые соединения – в водную фазу почвы [141]. Со временем этот процесс полностью не прекращается, так как микробиологические процессы трансформации углеводородов приводят частично к образованию летучих и водорастворимых продуктов их метаболизма [42]. До тех пор пока эти химические соединения не минерализуются или каким-либо образом не войдут в круговорот углерода, они являются посторонними для окружающей среды веществами [127]. Пропитывание почвенной массы нефтью и нефтепродуктами приводит к интенсивной трансформации почвенно-геохимических процессов, происходит засоление, гудронизация, цементация и т. д. [42, 73, 110, 118]. Процессам геохимического преобразования почв сопутствуют механические нарушения почвенного покрова. Полной саморегуляции геохимических нарушений не происходит, поэтому наблюдается замещение исходных почв устойчивыми техногенно-обусловленными модификациями [118]. 18 Попадая в почву, нефть существенно изменяет ее физические характеристики. При загрязнении нефтью снижается доля агрономически ценных фракций почвы. В загрязненных нефтью почвах слоистость и микрочастицы отсутствуют, а почвенные агрегаты имеют овальную форму и гладкие края [9]. Механические элементы и структурные агрегаты почвы покрываются нефтяной пленкой, которая вызывает слипание частиц между собой, препятствует поступлению подвижных форм микроэлементов и питательных веществ к корням растений [96, 124] и приводит к ухудшению снабжения почвы кислородом. Пористость нефтезагрязненной почвы снижается пропорционально содержанию в ней нефти [136]. При старении и частичном окислении компонентов нефть загустевает и почвенный слой превращается в асфальтоподобную массу, которая совершенно непригодна для произрастания растений [96]. Нефть обладает ярко выраженными гидрофобными свойствами, которые передаются почвенным частицам [66, 96]. Гидрофобная сырая нефть прерывает вертикальные гидравлические связи, поэтому почва становится практически водонепроницаемой. Это свидетельствует об уменьшении способности нефтезагрязненных почв поглощать влагу как из атмосферы, так и из глубоких слоев почвы [4, 47, 112, 113, 306]. Нефтяное загрязнение препятствует нормальному тепло- и газообмену почв [225], что приводит к частичному или полному нарушению их аэрации [47, 117, 233] и развитию анаэробных процессов [66]. Результатом изменений, происходящих при нефтяном загрязнении почв, может быть снижение и полная утрата почвенного плодородия [66]. Загрязнение почв нефтью сопровождается значительными изменениями их химических свойств. Пропитывание почвы нефтью и нефтепродуктами приводит к изменениям содержания и состава гумуса, снижению его термодинамической устойчивости. При этом нарастает гуматность органического вещества, т.е. в составе гумуса увеличивается доля гумусовых веществ, прочно связанных с минеральной частью почвы, что не связанно с образованием собственно гуму- 19 совых веществ почвы [3, 102]. В почвенном профиле увеличивается подвижность гумусовых компонентов и ряда микроэлементов [42]. В почвах, загрязненных нефтью, окислительно-восстановительные процессы изменяются в сторону восстановительных [113], что приводит к изменениям в характере миграции и концентрации в почвах ряда элементов [233]. В результате нефтяного загрязнения в почве значительно увеличивается содержание водорастворимых элементов (K, Ca, Cl) и количество микроэлементов (B, Mo, Pb, Cu, Ba и др.) [4, 73]. При этом снижается растворимость большинства микроэлементов, увеличивается содержание органического углерода и резко возрастает соотношение между углеродом и азотом, а также уменьшается содержание доступных микроорганизмам и растениям питательных веществ: нитратного азота, подвижного фосфора и обменного калия [1, 60, 66, 96, 113, 114, 124, 134, 241]. Присутствие нефти снижает растворимость микроэлементов за счет образования гидрофобной оболочки, т.е. фактически переводит их подвижную форму в малодоступную для растений. Возрастание содержания органического углерода приводит к нарушению соотношения между углеродом и азотом почвы, что является одной из основных причин снижения плодородия почв [124]. Изменение агрохимических свойств нефтезагрязненных почв на первых этапах загрязнения может быть обусловлено временной иммобилизацией основных элементов минерального питания в биомассе углеводородокисляющих микроорганизмов [66]. Загрязнение почвы нефтью сопровождается развитием солонцового процесса [73, 118]. Загрязнение почвы пластовыми минерализованными водами месторождений нефти приводит преимущественно к хлоридно-натриевому засолению, при этом нарушается соотношение между ионами Ca2+, Mg2+ и Na+ [55, 73, 112]. Воды, сопутствующие нефти, часто содержат высокие концентрации солей натрия, которые, попадая в почву, могут накапливаться, достигая токсичных для растений концентраций, и вызывать заметное подщелачивание почв [4, 66, 109]. 20 1.1.3. Действие нефти на экосистему почвы Разливы нефти вызывают сильные и частично необратимые повреждения природных комплексов. Сырая нефть представляет собой смесь относительно высоких концентраций большого количества ядовитых веществ [194]. Она представляет серьезную угрозу для окружающей среды в результате поступления в атмосферу летучих углеводородов и просачивания нефтяных компонентов, обладающих потенциальной мутагенной и канцерогенной активностью, в почву и подземные воды [141, 158]. Углеводороды нефти имеют неспецифический механизм токсического действия, разрушая мембраны клетки [403]. Особенно токсичными для мембран являются циклические углеводороды [379], степень токсичности которых связана с их гидрофобностью [170]. Однако очень гидрофобные вещества адсорбируются органическим веществом почвы [389] и, следовательно, не могут оказывать токсического действия. Замечено, что начальные продукты разложения углеводородов, более токсичны, чем исходные углеводороды [250, 261]. Увеличение токсичности может быть обусловлено их лучшей растворимостью. Второй возможный механизм увеличения токсичности заключается в том, что аборигенные микроорганизмы в присутствии нефти вырабатывают биологические поверхностно-активные вещества, которые делают углеводороды более доступными для клеток, увеличивая их токсичность [280]. Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами приводит к серьезным изменениям в естественных почвенных биоценозах [118, 134, 241]. В почве значительно подавляется жизнедеятельность биоты [66], нарушается взаимосвязанная динамика роста микроорганизмов, растений и животных [9], изменяется направленность и интенсивность биохимических реакций [1]. Действие нефти на биоту почвы во многом определяется ее концентрацией, что обусловлено уменьшением проницаемости почвы для кислорода, азота и других элементов. Низкие концентрации нефти стимулируют почвенные живые организмы, а высокие концентрации – оказывают острое токсическое действие. Токсичность нефти в основном определяется наличием в ней водорастворимых 21 соединений, которые сравнительно легко и быстро удаляются из почвы путем испарения или разрушения. Поэтому период острого токсического действия нефти на живые организмы почвы является относительно коротким [66, 68]. Влияние углеводородов нефти на биологическую активность почвы в значительной степени зависит от суммарного содержания органического углерода и уровня pH [149]. Токсичность почв, загрязненных нефтью, определяется их структурным и гранулометрическим составом, а также содержанием органических веществ. В почвах тяжелого механического состава (например, суглинистых) существует реальная угроза избыточного накопления загрязняющих веществ. Почвы легкого механического состава менее подвержены загрязнению нефтью и продуктами ее переработки [1]. В некоторых случаях могут формироваться очень устойчивые комбинации загрязнителей с органическим веществом почвы [149]. Окисляемые вещества, например ароматические углеводороды, могут формировать устойчивые соединения с почвенными частицами путем процесса полимеризации, который является важным детоксикационным механизмом для фиксации потенциально вредных углеводородов [239]. Ксенобиотики становятся недоступны для микроорганизмов, при этом понижается их токсическое действие на микроорганизмы, земляных червей и насекомых [341, 421], а также замедляются процессы их биологического разложения [149]. Степень разрушения функций почвы зависит от ее восприимчивости к загрязнению и способности к регенерации [194]. Из-за потребности оценивать последствия воздействия загрязнения на качество почвы увеличился интерес к биоиндикаторам, которые чувствительны к изменению функций почвы [230]. Из-за высокой чувствительности к нарушению функционирования системы микробная биомасса – один из лучших параметров, которые могут быть использованы для оценки состояния почвы [430]. Микробные сообщества загрязненных экосистем могут адаптироваться к присутствию загрязняющих веществ, производя сдвиги в метаболическом и родовом разнообразии сообщества [321]. Смешанные популяции микроорганизмов с более разнообразными ферментативными системами способны разлагать 22 сложные смеси углеводородов, например сырую нефть [284]. При нефтяном загрязнении происходит перестройка микробиологического режима, изменяется соотношение численности микроорганизмов и их качественный состав [113, 121]. Происходит избирательное ингибирование некоторых членов микробиоценоза почвы, при этом активно развиваются бактерии, грибы или актиномицеты, способные к разложению углеводородов [60, 113, 114, 272, 321]. Углеводородокисляющие микроорганизмы присущи большинству экосистем, загрязненных источниками органического углерода. В незагрязненных почвенных экосистемах, микроорганизмы – разрушители углеводородов составляют меньше 0,1 % микробного сообщества; в загрязненных нефтью экосистемах они могут составить подавляющее большинство жизнеспособных микроорганизмов [321]. Среди углеводородокисляющих микроорганизмов выявлены бактерии родов Arthrobacter, Acinetobacter, Aeromonas, Alcaligenes, Bacillus, Brevibacterium, Corynebacterium, Flavobacterium, Micrococcus, Nocardia, Ochrobactrum, Pseudomonas, Rhodococcus, Serratia, Xanthomonas и актиномицеты рода Streptomyces, цианобактерии родов Oscillatoria, Anabaena, Nostoc, Microcoleus, Phormidium, дрожжи родов Candida, Saccharomyces, Cryptococcus, Rhodotorula, Rhodospondium, Sporobolomyces, Torulopsis, Trichosporon, мицелиальные грибы родов Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Fusarium, Gliocladium и Trichoderma и разнообразные лигнолитические грибки [66, 146, 157, 234, 248, 254, 328, 356, 393, 401, 404]. По мере разложения нефти и нефтепродуктов в почве изменяется соотношение различных групп углеводородокисляющих микроорганизмов [10]. В течение первых месяцев после загрязнения наиболее интенсивно развиваются грамотрицательные бактерии, на более поздних этапах – преобладают грамположительные бактерии [209, 321]. Постепенно общее количество микроорганизмов приближается к фоновым значениям, но количество нефтеокисляющих микроорганизмов остается высоким [10]. При загрязнении почв нефтью существенно модифицируется численность различных групп микроорганизмов. Одни авторы обнаруживают, что общая 23 численность бактерий, количество углеводородокисляющих бактерий и численность микромицетов в почве возрастают при увеличении доз нефти, а численность актиномицетов постепенно снижается. Другие исследователи свидетельствуют, что увеличивается доля бактерий, но снижается количество и разнообразие актиномицетов и грибов [66]. По некоторым данным нефтяное загрязнение почвы стимулирует развитие актиномицетов, проактиномицетов и сульфатредуцирующих бактерий [2, 66]. Н.П. Солнцева и Е.М. Никифорова [117] считают, что в загрязненных почвах увеличивается число анаэробных бактерий и усиливается сульфатредукция. Н.М. Исмаилов и Ю.И. Пиковский [47] обнаруживают увеличение численности всех групп микроорганизмов, за исключением целлюлозоразлагающих. Т.П. Славнина и др. [113] отмечают, что в самой верхней части почвы сохраняются микроорганизмы рода Penicillium, потребляющие углеводороды тяжелых фракций и твердые битумы нефти; актиномицеты исчезают полностью, остаются лишь миксобактерии. В загрязненных нефтью почвах наблюдается резкое по сравнению с фоновыми почвами уменьшение численности микроорганизмов, потребляющих минеральный азот [113]. При этом численность бактерий, использующих минеральные формы азота, значительно преобладает над численностью бактерий, утилизирующих органический азот [1, 47]. Среди микроорганизмов, участвующих в круговороте азота, к действию нефти наиболее чувствительны нитрифицирующие бактерии [256, 418], при этом могут увеличиваться численность и активность микроорганизмов, участвующих в процессах азотфиксации, аммонификации и денитрификации [1, 47, 122]. Нефть оказывает сильное влияние на состояние фитоценоза. Почвы, загрязненные сырой нефтью, не могут поддержать рост растений и являются источником загрязнения грунтовых вод [47]. В условиях нефтяного загрязнения ослабляются фотосинтез, дыхание, транспирация, поступление воды и питательных веществ [306]; подавляется рост наземных и подземных частей растений, задерживается начало цветения, снижается способность к накоплению биомассы [1, 145]. 24 В местах, загрязненных сырой нефтью, растительность обычно скудная или отсутствует. Различные однолетние растения способны оставаться в живых и расти в загрязненных нефтью областях, если загрязнение умеренное или слабое [331]. Выделяют пять степеней нарушения почвенно-растительного покрова, которые учитывают при разработке стратегии рекультивации нефтезагрязненной почвы: растительный и почвенный покровы уничтожены полностью; растительный покров уничтожен полностью, а почвенный слой сохранен на 50 % площади; растительность уничтожена на 50-80 % площади, почвенный покров сохранен; растительность уничтожена на 20-50 % площади, почвенный покров сохранен; растительный покров уничтожен на площади менее 20 %, почвенный покров сохранен [105]. Почва, загрязненная нефтью, обладает сильной фитотоксичностью. Особенно сильным фитотоксическим влиянием обладают легкие фракции нефти. Вредное воздействие тяжелых фракций нефти обусловлено образованием механического барьера между семенами, корневой системой и окружающей средой [9, 60, 124]. Токсичные промежуточные продукты распада нефти герметизируются в корневой зоне из-за недостаточной проходимости поверхностного и нижележащего слоев почвы и оказывают губительное воздействие на ткани корня. Сырая нефть может проникать в растительные ткани, транспортироваться через межклеточное пространство или сосудистую систему и постепенно поступать в клетки. При этом частично или полностью нарушается структура клетки, повреждается плазмолемма, что приводит к утечке внутриклеточного содержимого [306]. Растения в прикорневой зоне поддерживают рост и метаболические активности почвенных микроорганизмов путем секреции ассимилята [357]. Микробные сообщества, обитающие в прикорневой зоне, возможно, участвуют в защите растений от химического ожога ксенобиотиками [143, 331]. Низкие значения pH нефтезагрязненной почвы замедляют развитие бактерий и стимули- 25 руют развитие грибов и актиномицетов [53, 67, 70, 265], которые в окружающей среде, загрязненной сырой нефтью, могут вырабатывать токсичные промежуточные интермедиаты [237], повышающие фитотоксичность нефтезагрязненной почвы. Доля сапротрофных не образующих микоризы микроскопических грибков в общей численности прикорневых микроорганизмов у растений, произрастающих на незагрязненной почве, обычно невелика [66, 241], их численность резко увеличивается лишь при отмирании растений [45, 50]. При загрязнении почвы нефтью резко возрастает численность прикорневых микроскопических грибков, при этом повышается фитотоксичность почвы [70, 87]. Подавление фотосинтетической активности растений сказывается, прежде всего, на развитии почвенных водорослей: от частичного угнетения, замены и выпадения отдельных родов до полной гибели всей альгофлоры [10]. Некоторые представители зеленых водорослей родов Chlorella, Ulva, Scenedesmus способны утилизировать углеводороды нефти [146]. Наиболее чувствительны к нефти мхи и лишайники. Более устойчивы многолетние травянистые растения. Кустарнички занимают по устойчивости промежуточное положение [132]. Действие нефтяного загрязнения на кустарники проявляется в виде изменения их химического состава (накоплении B, Mn, V, T, Ba, Cu и некоторых других химических элементов) и угнетенного состояния в течение всего периода наблюдений, которые постепенно уменьшаются с увеличением срока инкубации нефти в почве [4]. Воздействие нефти в большей степени сказывается на росте, чем на развитии травянистых растений. Нефть резко снижает всхожесть семян и густоту травостоя, но стимулирует рост выживших растений. При этом за счет изреживания травостоя уменьшается продуктивность фитоценоза в целом [133]. Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами оказывает длительное отрицательное воздействие на почвенных животных [9] в результате прямого контакта с нефтью и нефтепродуктами или через изменение свойств загрязненных почв. Эффект воздействия легких фракций нефти и нефтепродуктов проявляется сразу после их контакта с животными почвы, тяжелых фракций – не- 26 сколько позже [10]. Загрязнение нефтью угнетает или вызывает гибель земляных червей [185, 186, 365], более устойчивы простейшие [3]. Однако распространенность и разнообразие сообществ простейших в почвах, загрязненных углеводородами, изучены плохо. A. Rogerson и J. Berger [342] установили, что загрязнение сырой нефтью, серьезно не затрагивает ни активных, ни инкапсулированных простейших. S.J. Coupe и др. [180] обнаружили, главным образом, жгутиковых, а также голых амеб, ресничных и панцирных амеб. E. Lara и др. [249] отметили, что загрязнение почвы полициклическими ароматическими углеводородами увеличивает количество, но обедняет видовое разнообразие обитающих в ней простейших (жгутиковых и амеб). Загрязняющие вещества, введенные в почву, оказывают негативное воздействие на состояние ее биоценоза, которое проявляется в изменениях ферментативной активности, дыхания почвы, биомассы и содержания микроорганизмов. Эти параметры наиболее часто используют для описания состояния почвенных экосистем [44, 149, 263, 268, 269, 399]. Почвенные ферменты обеспечивают круговорот биогенных элементов, необходимый для жизнедеятельности почвенного микробиоценоза [47]. Ферменты почвы – катализаторы важных метаболических процессов, включая разложение поступающих органических веществ и детоксикации ксенобиотиков [272]. Они способны существенно модифицировать структуру и токсикологические свойства загрязняющих веществ или полностью минерализовать органическую молекулу в безвредные неорганические конечные продукты [201]. В почве ферменты существуют на сложных, трехмерных конструкциях минеральных и органических частиц, которые ограничивают их подвижность и воздействуют на их активность. Молекулы фермента могут быть адсорбированы, иммобилизованы или захвачены такими матрицами, так называемые “естественно иммобилизованные ферменты” [201]. Иммобилизованные ферменты имеют некоторые преимущества перед свободными ферментами. Они проявляют долговременную и стабильную активность, будучи очень устойчивыми к физическим, химическим и биологическим агентам денатурирования [201, 295]. 27 Для эффективного разложения загрязняющих веществ необходимо их взаимодействие с ферментативными системами клетки. Гидрофобные вещества сначала преобразуют внеклеточные ферменты [201], включающие большой диапазон оксидоредуктаз и гидролаз. Они разрушают и трансформируют полимерные вещества в частично разложенные или окисленные продукты, которые могут быть легко поглощены клетками и полностью минерализованы [278]. Оксидоредуктазы могут также выполнять защитную функцию, окисляя токсические растворимые соединения в нерастворимые, не доступные для клетки продукты. Основными продуцентами оксидоредуктаз являются грибы (разлагающие древесину базидиомицеты, почвенные базидиомицеты, эктомикоризные грибы, почвенные микроскопические грибы) и актиномицеты [201]. Среди микробных оксидоредуктаз, участвующих в разложении загрязняющих веществ, в том числе полициклических ароматических углеводородов и полихлорированных дифенилов, наиболее изучена лигнолитическая система грибов [327, 334]. Ее составляют различные комбинации: двух гемисодержащих гликозилатпероксидаз: пероксидазы лигнина и Mn-зависимой пероксидазы, медь содержащей фенолоксидазы и лакказы. Другая группа микробных ферментов, участвующих в превращениях загрязнителей – гидролитические ферменты, которые включают протеолитические энзимы, карбогидролазы (например, целлюлазы, амилазы, ксилоназы и т.д.), эстеразы, фосфатазы и фитазы. Из-за своей низкой субстратной специфичности, гидролитические ферменты могут играть главную роль в биологическом разложении многих загрязняющих, в том числе, гидрофобных веществ [201]. На ферментативную активность почвы влияют две группы факторов: природные и антропогенные. К природным факторам относятся: смена времен года, географические условия, глубина проникновения, физико-химические свойства почвы (кислотность, влажность, температура или содержание кислорода) [161, 400]. Антропогенные факторы – это сопутствующее загрязнение тяжелыми металлами, органическими соединениями, подкисление почвы и т.д. С 28 развитием цивилизации антропогенные факторы начали играть главную роль в изменениях ферментативной активности почвы [149]. При загрязнении нефтью изменяются ферментативные свойства почв [134, 241], причем для многих ферментов разными исследователями получены противоположные результаты. Одними исследователями обнаружено, что при нефтяном загрязнении снижается активность большинства почвенных ферментов, например, протеаз, нитратредуктазы, дегидрогеназы, целлюлазы, уреазы [47, 49, 114, 189], пероксидазы, полифенолоксидазы [82], липазы [272]. В некоторых исследованиях отмечено, что загрязнение почв нефтью повышает активность дегидрогеназы, каталазы, протеазы, фосфатазы, уреазы, диацетилгидролазы и арилсульфатазы [47, 63, 82, 109, 114, 134, 189, 195, 272]. 1.1.4. Самоочищение почвы Окружающая среда обладает уникальной способностью сопротивляться загрязнению и самоочищаться. При этом загрязняющие вещества разлагаются местными микроорганизмами без какого-либо человеческого участия [171]. Естественное самоочищение почвы включает химические, физические и биологические процессы, которые происходят естественно и приводят к удерживанию, превращению или деструкции нежелательных химических веществ в окружающей среде [358]. Процессы включают некоторую комбинацию сорбции, испарения, разбавления и дисперсии, небиологического окисления, гидролиза и биологического разложения [66, 201, 272, 339]. Среди этих самопроизвольных процессов, небиологическое окисление, гидролиз и биологическое разложение – наиболее эффективные механизмы самоочищения, так как они способны уничтожить загрязняющие вещества и трансформировать их в безвредные конечные продукты [201]. Естественное самоочищение почв является длительным процессом, продолжающимся от нескольких месяцев до нескольких десятилетий, в зависимости от состава нефти, дозы загрязнения, климатических условий региона, физико-химических свойств почвы и интенсивности антропогенного воздействия на 29 нее [1, 42, 66, 101]. На основании опубликованных отечественных и зарубежных материалов можно условно принять следующие скорости самоочищения для почв разных природных зон, загрязненных нефтью, при одинаковом одноразовом уровне загрязнения (5000 мг/кг) нефтью плотностью 850-870 кг/м3 (таблица 4) [42]. Таблица 4 - Скорость самоочищения нефтезагрязненных почв различных природных зон [42] Скорость самоочищения Высокая Средняя Низкая Время до 5 лет до 10 лет до 30 лет и более Территорию России можно четко дифференцировать по потенциальной способности нефтезагрязненных почв к самоочищению. Очень низкая способность почв к самоочищению от нефти и нефтепродуктов характерна для холодных мерзлотно-тундрово-таежных районов. Средняя способность к самоочищению отмечена в таежно-лесных областях. Высокая степень самоочищения наблюдается в лесостепных и степных, а так же в пустынных и полупустынных районах [42]. Таким образом, попадание нефти и продуктов ее переработки в окружающую среду оказывает негативное воздействие на различные компоненты подвергнутой загрязнению экосистемы почвы. Процесс естественного самоочищения загрязненных мест обитания протекает достаточно долго и не всегда заканчивается полным удалением загрязнителей, что требует проведения целого комплекса мероприятий, направленных на снижение вредного воздействия нефти и нефтепродуктов на почву и взаимодействующих с ней компонентов других экосистем [109]. 1.2. Ремедиация почв, загрязненных нефтью В соответствии с требованиями природоохранного законодательства все земли, нарушенные в результате добычи, транспортировки или переработки 30 нефти, а также прилегающие земельные участки, частично или полностью утратившие продуктивность в результате отрицательного воздействия нарушенных земель, подлежат очистке и восстановлению [16, 105]. Техническая рекультивация (предварительная очистка) включает в себя следующие мероприятия: снятие загрязненной почвы, вывоз ее в специально отведенные места, согласованные с контролирующими органами, планировку загрязненного участка (выравнивание, освобождение от мусора и т.д.), восстановление естественного водоотвода или устройство гидротехнических сооружений, создание и улучшение структуры очищаемого слоя, нанесение плодородной почвы, противоэрозионная организация территории [16, 103, 105]. При малых разливах нефти можно применять следующие методы ликвидации последствий загрязнения почв: засыпка загрязненных почв карьерным или намывным песком; засыпка нефтяных разливов торфом с перемешиванием мульчирующего торфяного слоя с загрязненным грунтом; взрывной способ перемешивания нефтезагрязненных почв на торфяных залежах с помощью микрозарядов; вывоз загрязненных грунтов на специальные полигоны накопления и засыпка очищенных мест плодородной почвой или песком; комплексный метод ремедиации – вывоз загрязненных земель с последующим внесением на оголившиеся места минеральных удобрений и проведение агротехнических мероприятий с высевом трав-мелиорантов, устойчивых к нефтяному загрязнению почвы [103]. Из-за структурных нарушений при проведении технической рекультивации, когда плодородные слои почвы перемешиваются с подстилающими грунтами, плодородие почвы снижается в 2-3 раза. На его восстановление в благоприятных природно-климатических естественных условиях требуется 3-5 лет. Если рекультивационные мероприятия проводятся не своевременно, то негативные последствия усугубляют водная и ветровая эрозии [103]. Для ремедиации почв, загрязненных нефтью и продуктами ее переработки, используют физические, химические и биологические методы, а также их сочетания [109, 148, 254, 255, 363]. 31 1.2.1. Небиологические методы ремедиации К физическим методам ликвидации загрязнения относится: сбор, удаление и захоронение нефти и сильно загрязненной почвы, повышение влажности и улучшение аэрации почв путем рыхления без оборота пласта, вспашки и дискования поверхности на глубину корнеобитаемого слоя, промывка почвы водой под давлением, землевание, мульчирование слоем почвы, термообработка. Однако эти методы достаточно дороги, затратны и малоэффективны, поскольку собственно нефтепродукты из почвы не удаляются. Физические методы рекультивации не способствуют восстановлению плодородия почв, а скорее сами наносят дополнительный ущерб природе [90, 103, 110, 240, 293]. Химические методы ремедиации почвы основаны на выжигании нефти, обработке почвы поверхностно-активными веществами, адсорбентами или окислителями, либо на экстракции нефти органическими растворителями. Наиболее быстрым способом борьбы с проливами больших количеств нефти и нефтепродуктов является ее выжигание. Однако сжигание нефти и продуктов ее переработки имеет нежелательное воздействие на здоровье и образует опасные вещества, загрязняющие воздух. Кроме того, из-за неполного сгорания остаточные углеводороды могут постепенно проникать в водоносные горизонты почвы, вызывая возникновение долговременных экологических проблем [202, 391]. В большинстве методов химической ремедиации используют разные виды поверхностно-активных веществ, позволяющих отделять углеводородные соединения нефтепродуктов от разного рода материалов [112]. Для очистки поверхности почвы от нефти и нефтепродуктов в настоящее время широко используют различные сорбенты. Их основными характеристиками являются: высокая удельная поверхность материала, обеспечивающая эффективное поглощение загрязнителя; возможность эффективного удаления сорбента с загрязненной поверхности вместе с адсорбированными загрязняющими веществами [88]. Существует технология очистки загрязненной почвы путем экстракции нефти из измельченной породы органическим растворителем с последующим разделением минеральной и органической фаз [13]. Химическая обработка пу- 32 тем экстракции растворителями или окислением (системой "пероксид водорода – ион двухвалентного железа", перманганатом калия, озоном и т.д.) изменяет агрохимические характеристики почвы и грунтовых вод [240, 293, 363]. Все существующие физические и химические способы очистки предусматривают активное воздействие на загрязненную почву без учета ее генезиса, состава и свойств [92]. Таким образом, физические и химические методы удаления нефтяного загрязнения почв не всегда эффективны и могут привести к дальнейшему загрязнению окружающей среды [137]. Их побочные продукты могут вызвать вторичное загрязнение почвы и воды, приводя к потребности дополнительных доочисток [255]. Многие из физических и химических технологий очистки нефтезагрязненных почв имеют высокую стоимость, мало эффективны при больших масштабах загрязнения, трудно применимы для очистки in situ или не заканчиваются полной очисткой и удалением нефти и нефтепродуктов из почвы [82, 130, 148, 254, 404]. Все чаще физические и химические методы очистки почв от нефти и нефтепродуктов дополняются или заменяются (в зависимости от степени загрязнения) более совершенными биологическими способами [103, 161]. Биологическая очистка обычно обеспечивает преобразование загрязнителя в нетоксичные формы, используя микробиологические процессы [363] и может приводить к полной минерализации углеводородов до диоксида углерода и воды [255]. Биологические методы очистки подходят для удаления из почвы большого количества разнообразных органических загрязнителей (например, углеводородов нефти) и вызывают минимальные изменения в экосистемах [148]. Превращение микроорганизмами обеспечивает полную деструкцию или обездвижение загрязняющих веществ, а не их перемещение от одного экологического яруса до другого, как это происходит при физико-химических обработках, которые в некоторых случаях влекут за собой перемещение ксенобиотиков из почвы в атмосферу [109, 355]. 33 1.2.2. Биоремедиация В настоящее время, с повышением внимания к охране окружающей среды, биоремедиация является ценной альтернативой физическим и химическим методам очистки. Биоремедиация часто проводится после завершения технической ремедиации и позволяет резко (в 3-4 раза) сократить время восстановления загрязненных экосистем [103, 105]. Биологическая очистка (биоремедиация) – технология, которая использует микроорганизмы для эффективного разложения загрязняющих веществ в окружающей среде [161, 286, 304]. Биоремедиация является важным методом восстановления загрязненной окружающей среды при помощи местных или специально отобранных микроорганизмов [404]. Эффективность биологической очистки зависит от способности микроорганизмов при разложении целевых веществ минерализовать их или образовывать небольшое количество нетоксичных метаболитов [332, 380]. Конечная цель биологической очистки состоит в полном микробном разложении загрязняющих веществ до диоксида углерода и воды [363, 425]. Использование процессов, основанных на жизнедеятельности микроорганизмов, с целью решения проблем загрязнения окружающей среды, постепенно растет. Особенно интенсивно это происходит в последние десятилетия, когда вопросы охраны природы вызывают особое беспокойство [304]. Проведено большое количество лабораторных и полевых исследований, показывающих эффективность биологической очистки загрязненных углеводородами почв [109, 277, 286, 332, 343, 363 и др.]. 1.2.2.1. Технологии биоремедиации Технологии биоремедиации можно разделить на две большие группы: in situ и ex situ. Технологии ex situ предусматривают физическое удаление загрязненного материала для проведения процесса его очистки, т.е. обработку выкопанной почвы. Напротив, методы in situ обеспечивают обработку загрязненного материала на месте. Технологии очистки in situ имеют многочисленные пре- 34 имущества перед технологиями ex situ: не требуют затрат на транспортирование, менее дороги, часто являются более щадящими для загрязненной почвы и подземных вод, могут применяться к широко распространенным загрязняющим веществам, имеющим невысокую концентрацию. В то время как методами обработки ex situ можно удалить отдельные загрязняющие вещества [161, 201, 233]. В основном ко всем типам технологий биологической очистки можно добавить микробный инокулят, т.е. провести биоаугментацию [233]. Первые развивающиеся технологии биологической очистки были исключительно ex situ технологиями [233]. Методы биологической очистки загрязненных углеводородами территорий in situ используют в течение многих лет [277]. В настоящее время разработаны технологии очистки in situ, способные преодолеть многие ограничения биотрансформации опасных химических веществ [367]. Сегодня технологии биологической очистки химически загрязненной почвы хорошо известны и многие из них довольно часто применяют в большом масштабе [233]. Технологии биологической очистки ex situ включают: биовентилирование; обработку загрязненной почвы в биореакторах и компостирование [161, 233]. Метод биовентилирования предполагает прокачивание кислорода через загрязненную почву для стимулирования микробной деятельности [161]. Аэробная обработка для биологической очистки почвы от углеводородов очень эффективна, учитывая тот факт, что обычно микроорганизмы – разрушители углеводородов являются аэробами [277]. Исследования показали, что можно разложить до 50 % начального уровня загрязнения в течение 200 суток, просто аэрируя слой почвы [394]. Биологическое разложение в емкости или реакторе можно использовать, чтобы очистить жидкости или жидкие растворы (например, почвы) [161]. При этом водную фазу добавляют в реактор для того, чтобы усилить физическое смешивание [233]. Для очистки почвы от нефти и ее производных используют реакторы с неподвижным слоем и вращающиеся барабанные ферментеры, 35 имеющие высокую эффективность [298, 304]. Сравнение биологического разложения в этих двух видах реакторов позволило J. Troquet и др. [394] сделать вывод о том, что среднее перемешивание не достаточно, чтобы избежать ограничения биологической очистки, вызванные перемещением кислорода. В результате проведенных исследований лучшее биологическое разложение получено в реакторах с неподвижным слоем, в которых выброс газа проходит полностью через весь слой загрязненной почвы. Компостирование – это аэробная, термофильная обработка, при которой загрязненный материал смешивают с структуратором (наполнителем) [161]. В качестве наполнителя обычно используют солому, древесную муку, кору, деревянные щепки или некоторые другие органические материалы в зависимости от типа почвы и соотношения углерода и азота. Путем добавления к загрязненной почве органических веществ увеличивается доступ воздуха и воды, возрастает общая микробная активность и деятельность определенных разрушителей загрязняющих веществ, которые могут находиться в загрязненной почве или вносится наряду с органическим материалом [233, 378]. Для проведения компостирования загрязненный материал обычно укладывают в кучи (бурты) или валки высотой обычно 2-4 м с добавлением питательных веществ и воздуха. Бурты могут быть статическими с установленным аэрационным трубопроводом или они могут вращаться или перемешиваться специальными устройствами, предназначенными для этой цели [161, 233, 378]. Более передовым типом компостирования одни исследователи считают барабанный компостер [233], а другие – длинные кучи (валки), периодически перемешиваемые подвижным оборудованием [378]. Компостирование имеет некоторые преимущества перед другими технологиями ex situ обработки загрязненных почв: относительно низкие капитальные и эксплуатационные расходы, простоту проектирования и исполнения, а также относительно высокую степень очистки [294]. Многие органические вещества, загрязняющие почву, успешно прошли биологическую очистку методом компостирования. В лабораторных и полно- 36 масштабных исследованиях показана эффективность этой технологии для удаления углеводородов нефти, полициклических ароматических углеводородов и хлорфенолов [233, 247, 343, 378]. Технологии биологической очистки, которые могут быть проведены как ex situ, так и in situ, включают биоаугментацию и биостимулирование [161]. Биоаугментация – это интродукция в загрязненную почву специализированных микроорганизмов с желательной производительностью разложения загрязняющих веществ [161, 380]. Вносимые организмы должны быть более эффективны при разложении целевых загрязнителей, чем местная микробиота [238]. Уровень засева микроорганизмов 106-108 клеток/г почвы считается достаточным, чтобы увеличить активность разложения загрязнителей [160, 226]. Микроорганизмы, используемые для проведения биоаугментации, могут быть выделены из загрязненной почвы, получены из коллекций после предварительной проверки на способность разлагать углеводороды, или генетически модифицированы [244, 363]. Для эффективного разложения загрязнителя микроорганизмы, введенные в почву, должны транспортироваться к месту загрязнения, присоединиться к почвенной матрице, оставаться жизнеспособными, расти, конкурировать с местной почвенной микробиотой за ограниченные питательные вещества и поддерживать свои разрушительные способности [203, 255]. При этом очень важна способность выделенных и инокулированных бактерий выжить и провести биологическое разложение при условиях, преобладающих в загрязненной почве [376]. Даже при оптимальных условиях введенные микроорганизмы не могут оставаться в живых в течение длительного времени. Микроорганизмы, используемые для биоаугментации, зачастую недостаточно конкурентноспособны или не могут эффективно проникать через почву, чтобы достигнуть целевых химических веществ. К тому же концентрации субстрата в окружающей среде могут быть слишком низкими, чтобы поддержать рост введенных штаммов или интродуцированные микроорганизмы могут игнорировать целевой загрязнитель, если присутствуют другие субстраты [235]. 37 В большинстве случаев инокуляция микроорганизмов для очистки почвы от углеводородов нефти только дополнительно увеличивает стоимость ремедиации и не дает никакой выгоды [233]. Неоднократно сообщалось, что интродукция углеводородокисляющих микроорганизмов имела только критические последствия для скорости биологического разложения нефти в почве [287, 388, 421]. Интродукция микроорганизмов в загрязненную почву может быть полезна в некоторых случаях, например, для разложения отдельных стойких веществ или при биологической очистке без структуратора почвы, обладающей недостаточной микробной активностью [233]. Биостимулирование заключается в усовершенствовании естественной способности микроорганизмов разлагать загрязняющие вещества. Данная технология биоремедиации стремится оптимизировать условия для микробного разложения углеводородов: наличие и доступность питательных веществ, воды и кислорода, pH, температуру и т.д. [161, 363]. Использование местной микробиоты для биоремедиации загрязненной почвы является наиболее предпочтительным, поскольку эти микроорганизмы быстрее адаптируются к специфическим условиям загрязненной почвы [380]. Для улучшения естественной способности почвенных микроорганизмов расщеплять углеводороды нефти, были предложены и проверены многие методы: рыхление, вспашка, боронование или дискование для улучшения аэрации и разрушения гидрофобной пленки нефтяных компонентов на частицах почвы; орошение для стимуляции активности микроорганизмов; известкование или гипсование для нейтрализации почвенной кислотности или щелочности, улучшения агрохимических свойств почв и ускорения разложения метанонафтеновых углеводородов; внесение минеральных и органических удобрений поверхностно-активных веществ, ферментов или косубстратов для увеличения активности аборигенной микрофлоры; добавление сорбентов для удаления загрязнителя; внесение структурообразователей для увеличения аэрирования; фитомелиоративные мероприятия (подбор трав и травосмесей, посев и уход за посева- 38 ми) для закрепления поверхностного слоя почвы корневой системой растений, создания сомкнутого травостоя и предотвращения развития водной и ветровой эрозии почв [1, 43, 89, 90, 97, 103, 105, 171, 194, 233, 238, 244, 317, 363, 404]. Все эти процедуры активируют естественные биологические, химические и физические процессы трансформации и удаления органических загрязнителей, протекающие в загрязненной почве [273]. Биологическое разложение естественными популяциями микроорганизмов является одним из основных механизмов, которыми углеводородные загрязнители могут быть удалены из окружающей среды [250]. При этом физические и химические механизмы могут обеспечить значительное удаление из почвы некоторых компонентов органических загрязнителей [273, 317]. Биологическую очистку загрязненных нефтью почв могут усиливать растения, обеспечивая ризосферную биоремедиацию [103, 143, 331, 344]. Растения улучшают состояние загрязненного участка, их корни предотвращают эрозию, стабилизируют и увеличивают плотность и разнообразие микробной популяции почвы [344]. Корни растений колонизированы бактериями [388] или микоризообразующими грибами, в которых большое количество грибковых гиф менее плотно колонизировано бактериальной биопленкой [362]. Корни растений проникают в почву, обеспечивая микроорганизмы почвы питательными веществами и легко разлагаемыми источниками энергии в форме корневых экссудатов и мертвых клеток корня. Многие недоступные микроорганизмам кислые корневые экссудаты, включая неорганические питательные вещества, CO2 и аминокислоты, могут растворяться или задерживаться в прикорневой зоне [235]. Растения также воздействуют на окислительно-восстановительный потенциал, осмотический потенциал и содержание почвенной влаги [143]. Корни изменяют пористость почвы, улучшая снабжение кислородом [344]. Влияние прикорневой зоны состоит из нескольких аспектов. Корневые экссудаты могут стимулировать микробные популяции в прикорневой зоне. Часто численность бактерий почвы прикорневой зоны превышает 109 КОЕ/г, что обычно в 10-20 (для некоторых видов даже более чем в 100) раз выше, чем в остальной почве [235]. Экс- 39 судаты корней растений также обеспечивают бактерии косубстратами, которые улучшают разрушение некоторых загрязняющих веществ, индуцируя необходимый набор генов [344]. С другой стороны, корневые экссудаты могут оказывать определенное давление на микробное сообщество, стимулируя те микроорганизмы, которые эффективно могут расти с определенными источниками энергии, обеспеченными растениями. Таким образом, микробное разнообразие в прикорневой зоне может быть меньшим, чем в остальной почве [235]. Растения также обеспечивают микроорганизмы поверхностями для роста и создают различные экологические ниши [143]. Формирование биопленки в прикорневой зоне может усилить микробные взаимодействия и обмен конъюгативными плазмидами, поскольку в консорциумах на поверхностях корней растут различные микроорганизмы. Кроме того, трансформация плазмид чаще происходит на твердых поверхностях, чем в растворах [344, 364]. Приемы и режимы биостимулирования изменяются с климатом, местоположением, температурой и типом почвы [317]. Активация аборигенных популяций микроорганизмов успешно применяется как в теплом, так и в холодном климате [257, 270, 317]. В настоящее время биологическая очистка in situ, использующая местные микроорганизмы, широко распространена во всем мире и привлекает все большее внимание [284]. Она применяется для уменьшения концентрации углеводородов, текучести и токсичности загрязненной углеводородами почвы [340]. Биостимулирование является одним из наиболее предпочтительных методов биоремедиации почвы, загрязненной нефтью и продуктами ее переработки, изза возможности локализации загрязнителя и ускоренного восстановления плодородия почвы в целом, относительно низкой себестоимости и экологической безопасности [1, 273, 286, 317, 322, 404]. Активация местных микробных популяций часто используется для очистки отдаленных территорий, т. к. для ее осуществления требуется минимум оборудования [317]. В некоторых случаях, например, при больших масштабах загрязнения, стимулирование аборигенных 40 микроорганизмов почвы является единственно возможной технологией ее очистки [91, 93]. Экологические дружественные технологии биологической очистки занимают ведущее место среди многих методов, используемых для очистки загрязненных экосистем из-за их очевидных преимуществ [161, 322, 355]. К преимуществам биологической очистки можно отнести: высокую эффективность; достаточную степень универсальности; простоту в обслуживании; возможность проводить обработку in situ, не нарушая естественные экосистемы или минимально воздействуя на них; применимость к большим площадям загрязнения; возможность превращения токсичных загрязняющих веществ в нетоксичные конечные продукты; возможность полной деструкции загрязнителя путем его минерализации до CO2 и H2O; достаточно низкая стоимость и высокая рентабельность; возможность сочетания с физическими или химическими методами обработки; уменьшение долговременных последствий для здоровья и экологии, связанных с неразрушающими методами обработки; одобрение общественности [161, 171, 202, 244, 255, 277, 294, 363, 393, 401]. Биоремедиация имеет также некоторые недостатки. Биологическая очистка больших объемов загрязненных почв все еще выдвигает некоторые технические требования, особенно когда загрязнение происходит в почвах с высоким содержанием глины [304]. Не все компоненты нефти и ее производных поддаются биологическому разложению. Иногда, при микробных превращениях загрязнителей, могут образоваться метаболиты, имеющие токсичность выше, чем у исходных соединений [161]. Они могут оказывать дополнительное токсическое действие на активное микробное сообщество [182]. Относительно низкая эффективность и необходимость долговременного обслуживания – главные недостатки, ограничивающие широкое использование биологической очистки в полевых условиях, особенно для долговременно загрязненных территорий [255, 298, 393], где загрязняющие вещества состоят, главным образом, из комплексных соединений со стойкими химическими структурами и низким биоаккумулированием (например, длинноцепочечные 41 алканы, полициклические ароматические и разветвленные углеводороды) [222, 344]. Механизмы и условия, способствующие успешному проведению биоремедиации, еще до конца не поняты, потому что все почвы и подземные воды не способны поддерживать рост и высокую метаболическую активность микроорганизмов и поэтому не могут быть успешно подвергнуты биологической очистке [394]. Биоремедиация – процедура, которая должна быть приспособлена к специфичным условиям очищаемого места. Каждая загрязненная территория имеет уникальные характеристики и, таким образом, требует индивидуального подхода к ее очистке [161]. Схемы технологий биоремедиации корректируются и модифицируются в зависимости от индивидуальных особенностей места загрязнения и свойств загрязнителя, поэтому, перед началом биологической очистки in situ, важно установить местный микробный потенциал и оценивать ограничивающие факторы, которые управляют течением процесса очистки [109, 277]. 1.2.2.2. Факторы, ограничивающие биоремедиацию Результат каждого процесса биологического разложения загрязняющих веществ в почве зависит от совместного влияния множества разнообразных физико-химических и биологических факторов. К биологическим факторам относятся: присутствие разлагающих микроорганизмов, разнообразие микробной популяции, наличие специфических метаболических путей и интенсивность обмена веществ, концентрация биомассы, микробная экология (конкуренция и хищничество) [161, 304, 322, 394, 404]. Физико-химические факторы можно разделить на несколько групп: субстратные (физико-химические характеристики, молекулярное строение, концентрация, доступность и токсичность загрязняющих веществ); экологические (физические и химические свойства почвы, давность загрязнения, концентрация питательных веществ, окислительно-восстановительный потенциал (Eh), pH, влажность и температура); ограничения массообмена (диффузия и раство- 42 римость кислорода, доступность акцепторов электронов и источников углерода и энергии, растворимость загрязняющих веществ в воде) [161, 394]. Присутствие бактерий, обладающих разлагающими способностями, – основное требование, необходимое для осуществления биологической очистки [198, 238, 344]. В природе углеводородные соединения образуются в результате биотрансформации растительных материалов и поэтому микроорганизмы – разрушители этих веществ также присутствуют в незагрязненных экосистемах [322]. Установлено, что углеводороды разлагаются различными видами гетеротрофных микроорганизмов в аэробных и анаэробных условиях [333, 363]. Однако в биоремедиации почвы применяются главным образом бактерии, потому что их отличают высокая численность, быстрый рост и широкий спектр используемых углеводородов [425]. Размер сообщества микроорганизмов, разрушающих углеводороды, зависит от многих биотических и абиотических факторов, но преимущественно от адаптивной способности микроорганизмов и наличия предшествующего загрязнения данной разновидностью углеводородов [259]. Разложение углеводородов в почвах и донных отложениях сложно и не достаточно изучено. Микроорганизмы, разлагающие углеводороды, используют различные метаболические пути [392]: alk (для C5-C12 н-алканов), xyl (для ксилола, толуола, ароматических углеводородов) и nah (для нафталина и полициклических ароматических углеводородов) [233, 385, 421, 422]. Редко микроорганизмы обладают как alk, так и nah катаболическими путями [422]. Распределение генов изменяется в ответ на состав углеводородов, присутствующих в окружающей среде [385]. Загрязняющие вещества могут значительно отличаться по способности к биологическому разложению в зависимости от своих физических и химических свойств [201, 343, 393]. Способность углеводородов к биологическому разложению связана с размером их молекул: плохо разлагаются малые молекулы от метана до бутана (C1-C4) и большие молекулы > C44 [365]. Простые углеводороды C5-C15, спирты, фенолы, амины, кислоты, сложные эфиры и амиды очень легко разрушаются 43 микроорганизмами [201, 222, 344]. Сначала разлагаются н-алканы алифатической фракции (C10-C44). Легче всего разрушаются углеводороды от декана до гексадекана (C10-C16), более высокомолекулярные парафины (C17-C24) обладают умеренной способностью к биологическому разложению. Вещества, имеющие большую молекулярную массу, гидрофобны, обладают недостаточной водорастворимостью и биоаккумулированием, поэтому более стойки к биологическому разложению [365]. С увеличением длины цепи возникают дополнительные трудности, например, пространственного доступа бактериальных ферментов к большим молекулам (> C28) [373], поэтому разложение высокомолекулярных углеводородов наблюдается редко. Очень трудно поддаются биологическому разложению полихлорированные бифенилы, длинноцепочечные алканы, полициклические ароматические и разветвленные углеводороды [201, 222, 344]. Труднее всего происходит биологическое разложение смеси различных химических соединений [201]. Несмотря на то, что большинство углеводородов нефти хорошо подвергаются биодеструкции [184, 298], под действием почвенных микроорганизмов происходит неполное разложение компонентов нефти, в результате чего мало изменяются концентрации алифатических и ароматических углеводородов [321]. Интенсивность разложения микроорганизмами полициклических ароматических углеводородов зависит от их химического строения, главным образом от количества колец [271]. Низкомолекулярные полициклические ароматические углеводороды с числом колец ≤ 4 (например, нафталин, фенантрен и антрацен) являются умеренно токсичными и имеют высокую скорость биологического разложения. Высокомолекулярные полициклические ароматические углеводороды с числом колец > 4 (например, пирен, бенз(а)антрацен и бенз(а)пирен) проявляют сильное токсическое, мутагенное и канцерогенное действие и их разложение возможно только посредством кометаболизма [237, 239, 380]. 44 Способность к биологическому разложению зависит от концентрации загрязнителя [298, 304]. Низкие концентрации нефти достаточно легко поддаются биологическому разложению, высокие – оказывают острое токсическое действие на микроорганизмы [66]. Степень метаболизации углеводородов микроорганизмами зависит от типа почвы [298, 367]. Скорость биологического разложения углеводородов в почвах, загрязненных нефтью, определяется их структурным и гранулометрическим составом, а также содержанием органического вещества [201]. Биологический распад углеводородов может быть ограничен из-за их поглощения почвой [343]. В почвах тяжелого механического состава (например, суглинистых) существует реальная угроза избыточного накопления загрязняющих веществ. Почвы легкого механического состава менее подвержены загрязнению нефтью и продуктами ее переработки [1]. Для почв с песчаным строением и низким содержанием органического углерода типично меньшее разнообразие микроорганизмов, которое сопровождается более низким разложением загрязнителей по сравнению с суглинком и тяжелым суглинком [367]. Различные взаимодействия с органическими веществами и компонентами почвы участвуют в определении судьбы загрязняющих веществ, включая их способность к биологическому разложению [367]. В некоторых случаях могут формироваться очень устойчивые комбинации загрязнителей с органическими или минеральными веществами почвы [149, 333]. В результате этого молекулы загрязнителя очень медленно поступают в водную фазу почвы [138, 215, 221, 324] и становятся недоступны для микроорганизмов. Таким образом, скорость биотрансформации загрязнителя в давно загрязненных почвах ограничена скоростью его освобождения от органических веществ и частиц почвы [222]. Органическое вещество является основным компонентом почвы, который сорбирует и десорбирует гидрофобные органические загрязнители [263], поэтому содержание органических веществ обратно пропорционально скорости биологического разложения ксенобиотиков [393]. 45 Большинство исследований биологической очистки выполнены в почвах нарушенной структуры или искусственно загрязненных почвах, где контакт между микроорганизмами и загрязненными почвами нереалистично максимизирован [294, 339, 363]. Однако почвы, загрязненные нефтью, часто имеют ненарушенное строение и таким образом активность биологической очистки в них снижена [225]. Основные микроорганизмы-разрушители углеводородов нефти, которые в большинстве своем являются аэробами или факультативными анаэробами, сосредоточены преимущественно в верхних горизонтах почвы [43, 277]. Поэтому обработки, включающие тщательное перемешивание почвы и разбивание больших почвенных частиц, усиливают микробиологическую и ферментативную активность аэробных микроорганизмов и существенно стимулируют биологическое разложение загрязняющих веществ [43, 161]. Механическая обработка почвы (перемешивание, рыхление, вспахивание, боронование или дискование) снижает дефицит кислорода и разрушает гидрофобную пленку поверхностных нефтяных компонентов, улучшает аэрацию почвы [103, 404]. Она изменяет физические и химические свойства почвы [276]; перераспределяет углерод, азот и воду и уменьшает территориальное распределение в пределах почвы [336]; усиливает контакт между нефтью и разрушающими ее бактериями [404]. Механическая обработка ускоряет процесс очистки почвы [89, 90, 97, 181, 273, 317] и уменьшает ее токсичность [171, 377]. Перемешивание почвы может не оказывать никакого воздействия на удаление углеводородов из почвы в случае ее давнего загрязнения, когда большинство летучих нефти фракций уже испарилось из почвы [365]. Недостаток кислорода и ограниченный газовый обмен – две основные характеристики почв, которые замедляют процесс их биологической очистки [185, 333]. Скорость биологической очистки загрязненных углеводородами глубоких слоев почвы in situ может быть увеличена путем облегчения доступа микроорганизмов и кислорода к углеводородам нефти, расположенным в недоступных поровых пространствах [225]. Распаханность почв влияет на скорость разложения и миграции нефти в профиле почв, так как интенсивная обра- 46 ботка усиливает микробиологическую активность в почвах и способствует более быстрому разложению, выносу и испарению легких фракций нефти из профиля почв [1]. Аэробные условия и соответствующие микроорганизмы необходимы для оптимальной скорости биоремедиации почв, загрязненных углеводородами нефти [404]. Аэробное разложение углеводородов происходит значительно быстрее, чем анаэробные процессы [219], поэтому, чтобы обеспечить аэробные условия и усилить биологическое разложение, необходимо увеличить доступ кислорода [394]. Содержание кислорода в почвах зависит от микробной активности, механического состава почвы, содержания воды и глубины. Показано, что низкое содержание кислорода в почвах ограничивает биоремедиацию почв, загрязненных углеводородами нефти [408]. В лабораторных исследованиях установлено, что минерализация углеводородов почвы очень ограничена при содержании кислорода ниже 10 % [196]. С аэрацией почвы связано содержание воды, которое может оказывать значительное влияние на скорость разложения углеводородов в почве. Влияние содержания воды приписано дисперсии почвенных агрегатов, которая увеличивает площадь поверхности почвы и диффузию загрязнителя в водную фазу, улучшая биоаккумулирование углеводородов. Этот эффект более важен в глинистых почвах. Содержание воды также увеличивает подвижность микроорганизмов, которая облегчает контакт микроорганизмов и загрязняющих веществ [333]. Существует мнение, что оптимальный диапазон степени влажности для аэробного биологического разложения углеводородов составляет 50-80 % полной влагоемкости почвы [383]. При более низком содержании воды осмотические и матричные силы снижают водообеспеченность микроорганизмов, ограничивая их обмен веществ. При более высоком содержании вода заполняет все поровые пространства, ограничивая перемещение кислорода, определяющего аэробную деятельность [333]. 47 На биологическое разложение углеводородов существенное влияние оказывает температура [181, 260, 401]. Низкие температуры увеличивают адаптационный период и ограничивают скорость и степень биологического разложения углеводородов нефти в загрязненных почвах [351, 410]. Температура модифицирует физическую природу и химический состав сырой нефти и ее производных, поэтому достаточно трудно предсказать судьбу углеводородов в природе [427]. При низких температурах вязкость нефти увеличена, испарение короткоцепочечных алканов уменьшено, таким образом их водорастворимость и токсичность увеличены [147]. Длинноцепочечные алканы обладают меньшей растворимостью, при низких температурах они представляют собой твердые вещества, что ограничивает их доступность для микроорганизмов и таким образом препятствует биологическому разложению [423]. Температура играет значительную роль в управлении биоаккумулированием низко растворимых углеводородов и, следовательно, природой и степенью микробного обмена веществ [270]. Скорость, с которой микробные клетки могут преобразовать загрязняющие вещества в ходе биологической очистки, зависит от скорости восприимчивости загрязнителя и обмена веществ, а также скорости перемещения загрязняющего вещества к клетке (массообмен) [161]. Увеличение температуры приводит к уменьшению вязкости, более высокой растворимости и более быстрой диффузии гидрофобных загрязняющих соединений к клетке, таким образом, усиливая скорость биологического разложения [322]. Повышенные температуры стимулируют испарение и разложение углеводородов [401], а также усиливают биологическую доступность загрязнителя, увеличивая растворимость и массообмен [322, 324]. Повышенные температуры могут активировать сообщества термофильных разрушителей углеводородов, увеличивая интенсивность биологической очистки [322]. Доступность загрязняющих веществ – ведущий фактор, влияющий на их биологическое разложение [344, 402, 417]. Биологическая доступность загрязнителя управляется множеством физико-химических процессов: сорбцией и де- 48 сорбцией, диффузией и растворением. Их воздействие сводится к замедлению транспорта определенных веществ в водную фазу, где облегчается биологическая восприимчивость [161]. Гидрофобная природа сырой нефти замедляет обмен воздуха, воды и углеводородов между частицами почвы и микроорганизмами, при этом ограничивается скорость трансформации загрязняющих веществ углеводородразлагающими бактериями [162, 372]. Кроме того, нерастворимые вещества сильно адсорбированы на коллоиды почвы, такие, как глина и гуминовые вещества. Это делает их еще менее доступными для микроорганизмов-разрушителей, которые обитают в водной фазе почвы [190, 277]. Уменьшение биоаккумулирования загрязняющих веществ с течением времени особенно заметно в долговременных загрязненных экосистемах и часто объясняется старением загрязнения или воздействием климатических условий [161, 255, 298, 393]. Это может быть результатом: химических реакций окисления, включающих ксенобиотики в естественное органическое вещество; медленной диффузии через очень маленькие поры и поглощения органическим веществом; формирования вокруг загрязнителя гидрофобных полужестких пленок с высокой устойчивостью к гидрофобно-водному массообмену [161, 221]. Эти проблемы биоаккумулирования помогают преодолеть некоторые свойства микробных клеток, например, производство естественных поверхностно-активных веществ и гидрофобный состав их клеточных стенок [387]. На интенсивность биологического разложения влияют предшествующее загрязнение экосистемы и изменение состава загрязнения со временем [268]. Недавно загрязненная нефтью почва содержит большее количество насыщенных и алифатических соединений, которые лучше всего поддаются микробному разложению. Однако компоненты загрязнителя, недавно попавшие в почву, потенциально более токсичны для микроорганизмов, что приводит к более длительному времени адаптации (индукционный период) перед разложением загрязнителя и даже к ингибированию процесса биологического разложения [393]. 49 Токсические свойства компонентов сырой нефти в большинстве случаев замедляют развитие и метаболическую активность микроорганизмов [149, 237], однако активность микробиоты остается довольно высокой [1]. Фактическое воздействие сорбированной фракции на биологическую активность почвы трудно оценить [194]: сразу после загрязнения сорбция уменьшает токсичность ядовитых веществ, но увеличивает время их нахождения в почве. Почва, давно загрязненная нефтью, обычно содержит стойкие вещества, в основном высокомолекулярные углеводороды (> C25), которые не могут быть разложены местными микроорганизмами [393]. Этот остаток может образоваться из-за присутствия токсических углеводородов, недостатка питательных веществ и биодоступных углеводородов [321]. Химическая природа остаточных углеводородов точно не известна, предполагают, что они состоят из разветвленных алканов, полициклических насыщенных углеводородов (нафтенов) и ароматических соединений, каждое из которых может иметь алкильные боковые цепи, присоединенные к их основной циклической структуре [221]. Таким образом, использование процессов, основанных на жизнедеятельности микроорганизмов, с целью решения проблем загрязнения окружающей среды в современных условиях неуклонно возрастает. Среди разнообразных способов биологической очистки, существующих в настоящее время, наиболее предпочтительной представляется биоремедиация загрязненной нефтью и нефтепродуктами почвы, основанная на использовании метаболических возможностей местной микробиоты, которая оказывает минимальное воздействие на окружающую среду [109]. 1.2.2.3. Вещества, используемые для биоремедиации нефтезагрязненных почв Для увеличения активности аборигенной микробиоты в почву часто вносят питательные вещества в виде минеральных и органических удобрений [179, 294, 411, 424]. Минеральные удобрения используют реже, чем органические изза опасности дополнительно загрязнения окружающей среды и необходимости 50 их закупки, что увеличивает расходы на очистку. Органические удобрения чаще всего представляют собой отходы сельского хозяйства и других производств, т.е. они являются природными веществами и не требуют значительных капиталовложений. Финансовые затраты связаны, в основном, с их транспортировкой к месту проведения очистки и распределением по загрязненному участку. В некоторых исследованиях, которые сравнивали эффекты от внесения минеральных и органических удобрений, предпочтение отдается веществам органического происхождения. Минеральные удобрения, используемые при очистке нефтезагрязненных почв в лабораторных условиях, как правило, являются источниками азота, фосфора и калия [89-91, 93, 171, 175, 282, 286]. Проведенные исследования показали, что добавлением оптимальных количеств неорганических питательных веществ можно увеличить биологическую активность нефтезагрязненной почвы и ускорить процесс удаления углеводородов [282], а избыток удобрений уменьшает ассимиляцию углеводородов [175]. Изучение биоремедиации, основанной на естественной микрофлоре почвы с добавлением экзогенных источников азота (NH4NO3) и фосфора (K2HPO4/KH2PO4) показало, что парафин был разложен быстрее и более полно, чем автол [171]. В течение 150-дневного лабораторного эксперимента в строго аэробных условиях при внесении минеральных удобрений возрастало количество гетеротрофных и углеводородокисляющих бактерий. При этом биологическое разложение предельных, ароматических и полярных углеводородов не увеличивалось. Происходило накопление полярных метаболических побочных продуктов, которые могут снизить процесс биологического разложения [175]. Сравнительные лабораторные исследования применения минеральных веществ и органических удобрений, проведенные D. Sarkar и др. [363], не выявили различий в разложении углеводородов (около 96% за 8 недель) в загрязненной дизельным топливом глинистой почве с низким содержанием углерода при внесении неорганического удобрения, богатого азотом и фосфором, а также твердых веществ биологического происхождения (например, навоза). При этом 51 в случае добавления веществ биологического происхождения величина микробной популяции почвы в два раза превышала численность микроорганизмов, отмеченной при использовании неорганического удобрения. Авторы предполагают, что микробная популяция в почвах с добавлением минерального удобрения заметно снижалась из-за токсического действия повышенной кислотности, вызванной удобрением. По мнению этих же исследователей, добавление твердых веществ биологического происхождения – более эффективный метод биостимулирования, чем использование неорганических удобрений из-за их способности вносить в почву углерод. D.E. Wellman и др. [419] обнаружили, что внесение 20 % навоза (в пересчете на сухую массу) стимулировало разложение дизельного топлива и автола больше, чем добавление неорганического удобрения ([NH4]2SO4). J.R. Gallego и др. [198] и S.M. Kuyukina и др. [246] сообщили об увеличении числа углеводородокисляющих бактерий после добавления минеральных веществ и удобрения при очистке загрязненной сырой нефтью и легким дизельным топливом почвы. В качестве органических удобрений при рекультивации нефтезагрязненных почв в лабораторных условиях используется гораздо больше разнообразных веществ: 1. Различные химические соединения: мочевина [174], натуральный каучук [252] или органические косубстраты (толуол, этиловый спирт, глюкоза, пентан и гексадекан) [303]. В лабораторных условиях аборигенную микробиоту почвы Индонезии, загрязненной нефтью и буровыми растворами, стимулировали добавлением мочевины. Наиболее быстро и интенсивно, хотя и не полностью, разлагались н-алканы, менее интенсивно – полициклические ароматические углеводороды, также частично ассимилировались фракции асфальтена и смол [174]. C.O. Okieiman и F.E. Okieiman [302] сообщили, что добавление к обработанному нефтяному шламу богатого азотом натурального каучука значительно усиливало активность его разложения (до 100 %). Исследования показали возможность использования различных субстратов, например толуола, 52 этанола, глюкозы, пентана и гексадекана, для in situ или ex situ обработки почвы, загрязненной нефтяными углеводородами [303]. 2. Экскременты крупного рогатого скота. Использование в биологической очистке нефтезагрязненной почвы экскрементов крупного рогатого скота вызывало увеличение содержания линолевой кислоты (18:2ω6c) [366]. Эта жирная кислота была идентифицирована в почвах как грибной биомаркер, хотя ее относительная распространенность среди различных грибов может значительно изменяться [346]. Соотношение между линолевой кислотой и суммой жирных кислот (показатель, характеризующий бактериальную биомассу) также увеличилось в почве с экскрементами, что указывает на сдвиг микробного сообщества в сторону преобладания мицелиальных грибов [366]. 3. Растительные остатки: компост [294], торф [2], биогумус [54] и др. W. Namkoong и др. [294] обнаружили 98,4 % разложение углеводородов нефти в загрязненной почве, к которой было добавлено 50 % зрелого компоста. Наблюдалась высокая степень корреляции между скоростью разложения углеводородов нефти, количеством выделенного CO2 и активностью дегидрогеназы. При использовании торфа отмечено постепенное снижение массы остаточной нефти [2]. По мнению Н.А. Киреевой и др. [54], внесение биогумуса в загрязненную почву повышает активность биологических процессов, снижает токсичность нефти в отношении многих физиологических групп микроорганизмов. 4. Растительные масла: подсолнечное [204-206], арахисовое [307] или рапсовое [325]. Сравнительные лабораторные исследования применения для очистки почвы, загрязненной полициклическими ароматическими углеводородами, различных видов растительных масел имеют не одинаковые результаты. Подсолнечное и рапсовое масла использовали, чтобы усилить растворимость и удаление полициклических ароматических углеводородов из почвы [155, 205, 325]. Добавление к почве растительного масла играло важную роль в увеличении биоаккумулирования полициклических ароматических углеводородов: уменьшало поверхностное натяжение и, таким образом, увеличило растворимость загрязняющих веществ [325]. При использовании подсолнечного и рап- 53 сового масел в качестве экстрагентов полициклических ароматических углеводородов, часть их оставалась в почве [204-206], что увеличивало содержание органических веществ и отражалось на качестве почвы. Подсолнечное масло не замедляло развитие почвенных микроорганизмов, а являлось субстратом, который легко использовался многими бактериями [406, 407]. Микробиологическая активность почвы была уменьшена в начале испытания, но после того, как почвенные микроорганизмы адаптировались к оставшемуся подсолнечному маслу, в загрязненной почве увеличивалось биологическое разложение различных полициклических ароматических углеводородов [205], что согласуется с исследованиями очистки водных растворов почвы, загрязненной полициклическими ароматическими углеводородами [307]. Рапсовое масло замедляло разложение полициклических ароматических углеводородов аборигенной микробиотой и вызывало накопление токсического промежуточного продукта антрахинона. Эти эффекты исследователи объясняют дисбалансом между добавленным углеродом и питательными веществами, присутствующими в почве, ограничением доступности питательных веществ и кислорода, а также предпочтением микроорганизмами в качестве источника углерода рапсового масла перед углеводородами [325]. 5. Отходы пищевых производств: рыбная мука [182] или меласса [91, 93]. Отходы пищевых производств (например, меласса), используемые для рекультивации нефтезагрязненных почв, являются дополнительными источниками легкодоступного углерода и биологически активных веществ [91, 93]. Развитие углеводородокисляющего сообщества микроорганизмов в субантарктических почвах в биореакторах с внесением рыбной муки приводило к очень значительному удалению компонентов загрязняющего дизельного топлива (больше чем 99 % общего количества алканов и полициклических ароматических углеводородов) [182]. Полевые испытания последствий внесения питательных веществ для активации аборигенной микрофлоры нефтезагрязненной почвы проводятся гораздо реже, чем лабораторные исследования. Это, очевидно, вызвано, в первую 54 очередь, увеличением материальных и технических затрат на постановку экспериментов. Изучению влияния использования для биологической очистки нефтезагрязненных почв минеральных удобрений в полевых условиях посвящены единичные работы. При этом в качестве источников минеральных веществ используют комплексные удобрения [66, 113, 233, 252]. Иногда рекомендуют внесение минеральных удобрений на фоне известкования и рыхления [60, 75, 76] или органические удобрения используются вместе с минеральными веществами. Например, в хорошо разложившийся, черного цвета торф из болот низинного типа дополнительно добавляют минеральные удобрения, содержащие азот и фосфор [103]. Влияние органических веществ на биологическую очистку нефтезагрязненных почв в полевых условиях изучено в большом количестве исследований. При этом в качестве удобрений используются разнообразные источники органических веществ: 1. Различные химические соединения: глюкоза [194], мочевина или метиленмочевина [319]. Проведенные полевые исследования применения отдельных веществ имеют не одинаковые результаты. Так, добавление к нефтезагрязненным почвам северо-востока Италии глюкозы не оказывало никакого влияния на разложение сырой нефти, но привело к увеличению микробной биомассы [194]. В тоже время обработка опытных участков, загрязненных нефтешламами, мочевиной и метиленмочевиной, показала, что высокие дозы мочевинного азота вызывали ингибирование нитрифицирующей активности. Влияния метиленмочевины и мочевины на почвенные бактерии существенно отличались: высокие дозы мочевины оказывали негативное воздействие на бактерии почвы, а низкие дозы мочевины вызывали более сильное увеличение нитрификации, чем метиленмочевина [319]. 2. Экскременты животных и птиц [103, 136, 137]. В тропическую почву загрязненную использованной нефтью или смазочным маслом в полевых условиях вносили сточные воды, содержащие органические вещества – птичий по- 55 мет, коровий и свиной навоз. Эти продукты стимулировали развитие почвенной микробиоты в разной степени (в порядке убывания): птичий помет – свиной навоз – коровий навоз. Результаты этого исследования согласуются с данными F. Nadim и др. [293] и M. Schaefer, J. Filser [365] отмечающими, что способность аборигенных организмов разлагать органические загрязняющие вещества увеличивается при внесении питательных веществ [136, 137]. 3. Растительные остатки: компост [294], биогумус [54]. Добавление к нефтезагрязненным почвам северо-востока Италии кукурузного компоста привело к увеличению микробной биомассы на 21-36 % [194]. Внесение биогумуса в полевых условиях в серую лесную тяжелосуглинистую почву, загрязненную различными дозами тюменской товарной нефти, улучшало физико-химические свойства нефтезагрязненной почвы, повышало деструктивную активность почвенных микроорганизмов [54]. 4. Отходы пищевых производств: молочная сыворотка, дрожжевая бражка [103], отработанный дрожжевой автолизат [56]. Молочная сыворотка или дрожжевая бражка, применяемые для очистки нефтезагрязненных почв, являются источниками легкодоступных питательных и биологически активных веществ для аборигенных микроорганизмов [103]. При внесении в нефтезагрязненные почвы отработанного дрожжевого автолизата в массовой доле 10 % на толщину пахотного слоя повышалась активность микробиоты, уменьшалось содержание остаточной нефти и бенз(а)пирена, возрастала урожайность костреца безостого [56]. Некоторые параметры процесса биологической очистки могут быть улучшены при помощи структураторов [255]. Структураторы – материалы низкой плотности, которые понижают объемную плотность почвы, увеличивают пористость и диффузию кислорода, что стимулирует биологическую активность почвы [404]. В качестве структураторов при очистке нефтезагрязненных почв чаще всего используют: растительные остатки [172, 177, 194, 233, 294, 365, 401] и отходы пищевых производств растительного происхождения [365]. В большинст- 56 ве исследований используют органические структурообразователи, которые добавляются к загрязненной почве в пределах от 33 до 75 % [401]. Для биоремедиации нефтезагрязненных почв чаще всего используют различные не переработанные растительные остатки. Результаты их применения сходны с данными, полученными при использовании отходов пищевых производств растительного происхождения. M. Schaefer и J. Filser [365] показали, что добавление к нефтезагрязненной почве молотого кофе и садоводческих отходов (травы и деревянных щепок) увеличивает интенсивность ее дыхания, следовательно, стимулирует микробную активность. Jr.M.A. Callaham и др. [172] также обнаружили, что добавление органического материала увеличило дыхание в загрязненной нефтью почве. При этом увеличение микробиологической активности почвы не приводило к значительному уменьшению содержания в ней углеводородов нефти. Поэтому M. Schaefer и J. Filser [365] высказали предположение о том, что в качестве источника питательных веществ микроорганизмы предпочитают использовать добавку кофейной гущи, а не менее легко разлагаемые длинноцепочечные молекулы сырой нефти, содержащей недостаточно азота. Кроме того, садоводческие отходы понижают значения pH почвы и в результате ферментации, из них освобождается большое количество воды или дубильных веществ. Дубильные вещества могут угнетать активность некоторых представителей почвенного биоценоза (например, земляных червей) [365]. Компостирование биологических отходов (овощи, фрукты и садовые отходы) с добавлением 10 % нефтезагрязненной почвы в течение 12 недель показало 3585 %-ое сокращение содержания дизельного топлива. Только 17,5 % этого сокращения авторы приписали дополнительным факторам, связанным с компостированием (например, добавлению питательных веществ или активации микроорганизмов) [401]. 71 и 99 % углеводородов были удалены в лабораторном компостировании почвы с древесными опилками [233] и в малом реакторе с илом сточных вод или зрелым компостом [294], соответственно. Однако сравнение результатов обработок затруднено из-за различных почв, загрязнений и продолжительности компостирования [401]. Некоторые исследователи, обна- 57 ружили хорошую корреляцию дыхания с фактическим разложением углеводородов, которые использовали древесную муку как наполнитель в компостировании загрязненной нефтью почвы [233]. Внесение древесных опилок как наполнителя при компостировании загрязненной почвы также способствовало ее очистке [177]. Часто различные структурообразователи (трава, сено, древесные опилки, щепки коры, цеолит, вермикулит и т.д.) вносят в почву вместе с минеральными веществами [89, 90, 97, 121, 233, 252, 286, 404]. Сравнительные лабораторные исследования применения минеральных веществ и органических структурообразователей, проведенные N. Vasudevan и P. Rajaram [404] показали, что внесение органических структураторов (отрубей пшеницы) способствует большему увеличению численности бактерий и лучшему удалению углеводородов из загрязненной почвы (76 % углеводородов за 90 дней эксперимента), чем добавление неорганических питательных веществ (66 % углеводородов). Совместное использование растительных остатков (3 % кукурузы или сахарного тростника) и минеральных веществ (C:N отношение 100:10) для биостимуляции автохтонной микробиоты для биологического разложения углеводородов в почве, загрязненной дизельным топливом (40 г/кг), в лабораторных условиях приводило к увеличению роста гетеротрофных и углеводород разлагающих популяций микроорганизмов, а также удалению дизельного топлива. Наблюдалась положительная зависимость между разложением углеводородов, присутствием остатков кукурузы и стимулированием автохтонных микроорганизмов почвы, когда влажность и неорганические питательные вещества обеспечивали подходящие условия для их роста [286]. Биологическая очистка давно загрязненных участков с устойчивой и высокой концентрацией углеводородов в полевых условиях была выполнена компостированием в буртах, куда добавляли неорганические питательные вещества и структуратор (3 % соломы). Через 180 дней концентрация углеводородов была в 5 раз ниже, чем в контроле. Наиболее высокая численность бактерий на- 58 блюдалась в течение первых 30 дней и коррелировала с самым высоким уровнем удалением углеводородов, количество мицелиальных грибов увеличивалось к концу эксперимента [343]. В полевом эксперименте ex situ показано, что использование сухого комбинированного богатого азотом минерального удобрения при компостировании нефтезагрязненной почвы со щепками коры, увеличивало общую микробную активность и скорость разложения нефтепродуктов [233]. Другой полевой эксперимент, проведенный в пилотном масштабе в течение 105 дней, показал, что разложение сырой нефти протекало намного быстрее и более полно в почве с добавлением компоста, чем в почве с добавлением сена, древесных опилок и минеральных питательных веществ. Увеличение разложения сырой нефти в почве с добавлением компоста могло происходить из-за значительно более высокой микробной активности в этой почве. О чем свидетельствуют активности дегидрогеназы, липазы и уреазы в почве, содержащей компост, сильно и отрицательно коррелированные с биологическим разложением сырой нефти [252]. Иногда различные органические (кору, опилки, солому, рисовую шелуху, мох, торф т.д.) и неорганические (кварц-глауконитовый песок) структурообразователи вносят в почву вместе с органическими удобрениями: сапропелем [85], арабиногалактаном [94], экстрактом торфяной грязи, гидрокарбонатнонатриевой минеральной водой [95], экскрементами птиц и животных [178, 260] и др. Результаты лабораторных исследований очистки почвы, загрязненной дизельным топливом, показывают, что применение экскрементов цыплят и смеси древесных опилок и рисовой шелухи (1:1) значительно увеличивает микробные популяции почвы, и таким образом, усиливают эффективность удаления углеводородов нефти (с начальными концентрациями углеводородов приблизительно 5500 мг/кг) [178]. В проведенном в северном Китае полевом исследовании добавление к нефтяному шламу структурообразователей (крупного песка, древесных опи- 59 лок), органических удобрений (навоза) и создание тепличных условий привели к значительному увеличению удаления нефти [260]. Таким образом, для увеличения активности аборигенной микробиоты в почву вносят различные питательные вещества и структураторы, выбор которых во многом определяется их доступностью и дешевизной [109]. 1.3. Отходы пивоваренной промышленности 1.3.1. Пивная дробина Пивная дробина составляет основную долю (приблизительно 85 %) всех твердых отходов, образующихся на пивоваренных заводах [428]. Она имеет очень низкую стоимость и круглогодично вырабатывается в больших количествах не только крупными, но и малыми пивоваренными предприятиями [156]. В Соединенных Штатах Америки ежегодно производят более 700 тыс. т сухой солодовой дробины [313]. По всей Европе ежегодно образуется около 3,5 млн. т пивной дробины [228, 386], в Японии – около одного млн. т. [413], в Бразилии – 1,9 млн. т [290]. В России ежегодно производят около 8,5 млрд. л пива, при этом образуется примерно 2,1 млн. т сырой пивной дробины [107]. В настоящее время пивная дробина в основном используется в качестве корма для животных, компостируется или выбрасывается на свалки [227, 290, 413, 428]. Однако стоимость утилизации пивной дробины на полигонах увеличивается, а использование данного отхода на корм скоту постепенно уменьшается, что стимулирует поиски альтернативных путей для уменьшения количества образования и улучшения коммерческого использования пивной дробины [227, 352, 428]. Пивная дробина образуется в процессе фильтрации осахаренного затора как остаток после отделения жидкой фазы – пивного сусла [11, 12]. В процессе затирания под действием амилолитических, протеолитических и других ферментов только небольшая часть сухих веществ солода переходит в затор, а после фильтрации – в сусло. В пивной дробине остается до 85 % сухих веществ солода [398], среди них – волокна, 75 % белковых веществ и 80 % жира, содер- 60 жащихся в затираемых солоде и несоложеных материалах, в то время как большая часть крахмала превращается в сахара пивного сусла [11, 57]. Свежая пивная дробина имеет густую консистенцию груборазмолотого зернового продукта, светло-коричневый цвет, сладковатый вкус и специфический запах пивоваренного солода [39]. Дробина состоит из жидкой (45 %) и твердой (55 %) фаз. Твердая фаза дробины содержит оболочку и нерастворимую часть зерна, жидкая – безазотистые экстрактивные вещества, жиры и белки, входящие в состав зерна [11, 213]. Выход сырой пивной дробины в среднем равен 115-130 % от массы затираемого зерна, что составляет 2,3-2,5 т на 1000 дал готового пива. В зависимости от ассортимента и качества перерабатываемых зернопродуктов из 100 кг засыпи может получиться 200-250 кг пивной дробины влажностью 88 % [39, 57]. Химический состав пивной дробины зависит от сорта ячменя, времени сбора урожая, способа производства, разновидности и качества солода, количества и качества несоложенного сырья, способа приготовления затора и сорта производимого пива [11, 12, 361]. Влажность пивной дробины колеблется от 75 до 88 % и зависит от способов фильтрования осахаренного затора, способов выгрузки и транспортировки дробины до сборников. Сухое вещество пивной дробины содержит: 19-28 % белков, 8,2-12 % жиров, 17,5-20 % целлюлозы, 41-55 % безазотистых экстрактивных веществ, 4-5,5 % минеральных веществ [11, 123]. Зола пивной дробины богата солями фосфора, кальция, магния, меди, железа, марганца, калия, селена и натрия, их содержание зависит от состава воды, используемой для затирания [57]. Средний состав золы: K2O – 3,9 %; Na2O – 0,5 %; CaO – 11,9 %; MgO – 11,5 %; SiO2 – 25,3 %; P2O5 – 40,5 %. Витамины включают (в мкг): биотин – 0,1; холин – 1800; фолиевая кислота – 0,2; никотиновая кислота – 44; пантотеновая кислота – 8,5; рибофлавин - 1,5; тиамин – 0,7 и пиридоксин – 0,7 [211]. Столь богатый химический состав пивной дробины определяет необходимость ее использования в различных отраслях хозяйственной деятельности человека. 61 Пивную дробину хранят в стальных сборниках, бетонных или стальных бункерах, объем которых рассчитан на 1-1,5-суточный выход дробины. Дробину можно использовать во влажном или сухом виде. При использовании влажной пивной дробины возникает ряд проблем, главными из которых являются: сезонные колебания спроса и предложения дробины в течение года, низкая стойкость сырой пивной дробины при хранении, высокие транспортные расходы и трудность перевозки нативной пивной дробины и др. [57]. В пивной дробине сохраняют жизнеспособность большинство микроорганизмов, находившихся на поверхности исходного зерна, поэтому при температуре 15-30 ºС из-за высокого содержания воды и белков дробина быстро портится, вследствие чего срок ее хранения летом составляет не более 1 сут., зимой 2-3 сут. [348, 352, 365, 381]. Поэтому она может быть использована только на близлежащих предприятиях и в самый короткий срок [11]. Для увеличения срока хранения и снижения затрат на транспортировку применяют различные способы обработки сырой пивной дробины [11, 57, 432]: консервирование путем добавления химических веществ [224, 245] или силосование [11, 153]. Более рациональным способом сохранения сырой пивной дробины является ее сушка до влажности 10-20 % [153, 279] при температуре не выше 60 °С, т.к. более высокая температура понижает питательные свойства дробины [11], приводит к появлению дыма и неприятного запаха [216]. При высушивании дробины ее кормовая ценность снижается на 20-25 % за счет выпрессовывания растворимого экстракта и превращения части белковых веществ в неперевариваемую форму [39]. Химическая инертность, нетоксичность в сочетании с легкостью подготовки и регенерации, возможностью многократного использования, высокой адсорбирующей способностью и большой площадью поверхности, низкой стоимостью и значительными объемами образования позволяют использовать пивную дробину для иммобилизации различных видов микроорганизмов: пивных [165-167, 243] винных [266] и спиртовых [242] дрожжей, дрожжей 62 Kluyveromyces marxianus, вырабатывающих пектиназы [139-140] и молочнокислых бактерий Lactobacillus casei [326]. Пивная дробина представляет собой лигноцеллюлозный материал, содержащий приблизительно 17 % целлюлозы, 28 % нецеллюлозных полисахаридов и 28 % лигнина, а также (1→3, 1→4)-β-глюкан и неиспользованный крахмал, связанные с лигнином [267, 290, 292, 361]. Лигноцеллюлозные материалы являются одними из лучших природных источников углерода, а также дешевым и возобновляемым сырьем для промышленного производства различных химических веществ с помощью микроорганизмов [192, 290]. Дробину применяют в качестве недорогого субстрата для твердофазного культивирования микроорганизмов [59, 192], а также для производства жидких питательных сред гидролизом с последующим брожением его продуктов; газификацией с дальнейшим синтезом метанола и его биоконверсией [405] либо экстракцией [371]. Пивную дробину используют для выращивания микроорганизмов – продуцентов различных ферментных препаратов: β-глюканазы [81]; пектиназы [316], ксиланазы и феруойлэстеразы [150, 151, 296]; α-амилазы [159, 192, 193] и целлюлазы [382]. Полисахариды клеточных стенок пивной дробины могут быть разложены при помощи кислотного, энзиматического или гидротермального гидролиза [290]. Гемицеллюлозы могут быть гидролизованы кислотами или ферментами с образованием смеси сахаров, являющихся потенциальными субстратами для образования целого ряда химических веществ пищевого назначения или энергетическими источниками для культивирования микроорганизмов [40, 290]. Гидролиз пивной дробины разбавленными кислотами позволяет получить среду для культивирования микроорганизмов, богатую ксилозой [173, 190], но содержащую некоторые вещества – ингибиторы роста микроорганизмов: производные фурана и фенола, алифатические кислоты [281, 289, 290, 305]. Детоксикацию ингибиторов роста микроорганизмов проводят химическими, физическими и биологическими методами [305]. 63 Пивную дробину или отделенную от нее жидкость используют для получения белков микроорганизмов. Для этого проводят гидролиз пивной дробины целлюлолитическими ферментами или разбавленной серной кислотой с последующим культивированием дрожжей родов Candida, Yarrowia, Endomycopsis или Debaryomyces hansenii [111, 131, 173, 390]. Получаемые белковые концентраты могут быть использованы для приготовления пищевых продуктов или кормов для животных [405, 429]. Пивоваренные предприятия могут использовать пивную дробину в качестве источника энергии [301]. Чаще всего проводят сжигание сконцентрированной пивной дробины или получают биогаз [431, 432]. При выработке биогаза пивную дробину после измельчения, обработки ферментами и разбавления до транспортабельного состояния подвергают периодическому или непрерывному сбраживанию при помощи метанобразующих микроорганизмов [57, 231, 312, 338]. При этом из 20 тыс. т влажной пивной дробины можно получить 80 тыс. м3 биогаза [432]. Образующийся биогаз используют для обогрева технологического оборудования пивоваренного производства [312] или для выработки электроэнергии [338]. Пивную дробину можно использовать для производства биотоплива путем химического или ферментативного гидролиза целлюлозы до глюкозы с последующим сбраживанием ее в этиловый спирт с использованием различных видов микроорганизмов [291, 308, 396, 428]. Пивная дробина может применяться в качестве органического удобрения и мелиоранта, улучшающего структуру почв, являясь источником различных питательных веществ, регулируя рН, т.к. она удерживает влагу и облегчает обработку почвы, увеличивая разнообразие микробных биоценозов и усиливая рост растений [197, 315, 348, 426]. M. Schaefer и J. Filser [365] показали, что свежая пивная дробина, обогащенная дрожжами, смешанная с почвой, имеющей давнее загрязнение нефтью в массовой концентрации 5 г/кг, в массовом соотношении 1:10, увеличивает 64 микробную активность почвы, и в течение 28 дней уменьшает содержание углеводородов на 20-34 %. Химический состав, физические свойства, большие объемы образования, дешевизна и доступность в течение всего года позволяют использовать пивную дробину в субстратах для культивирования грибов: вешенки (Pleurotus sp.), агроцибе (Agrocybe sp.), шиитаке (Lentinus sp.) и шампиньонов [38, 69, 108, 199, 210, 253, 369, 413]. 1.3.2. Отработанный кизельгур Отработанный кизельгур является одним из основных вторичных материальных ресурсов пивоваренной промышленности. Частицы кизельгура представляют собой раковины морских диатомовых водорослей различной формы размером от 0,001 до 0,01 мм, имеющие многочисленные полости и поры, многие из которых достигают в размере только одной десятой доли микрометра [353]. Природное происхождение, отсутствие токсичности, наличие филигранной поверхности в совокупности с малой средней величиной частиц и очень большой удельной поверхностью (от 1 до 22 м2/г) делают кизельгур ценным сырьем для промышленности [353, 370]. Приблизительно 80 % добываемого кизельгура используют для фильтрации [353]. Основным потребителем кизельгура как фильтрующего материала является пивоваренная промышленность [370]. Подавляющее большинство всего выпускаемого в мире пива производится при помощи фильтрации с использованием кизельгура, исключение составляет только нефильтрованное пиво [275]. В среднем на производство 100 л готового пива расходуют примерно 175 г кизельгура [370]. В России ежегодно производят около 8,5 млрд. л пива, при этом образуется примерно 55 тыс. т влажного осадка кизельгура [107]. Отработанный кизельгур содержит кизельгур и органические вещества, осевшие на нем в процессе фильтрации пива [347, 353]. Кизельгур (диатомовая или инфузорная земля) представляет собой порошок, похожий на мел, имею- 65 щий окраску от светло-коричневой до темно-коричневой. Он состоит, прежде всего, из оксида кремния, большая часть которого находится в аморфной форме. Как у всех природных веществ химический состав кизельгура значительно изменяется в зависимости от месторождения и от того, какими диатомовыми водорослями он образован [353]. Например, минеральный состав кизельгура, используемого в фильтрации пива (в масс. %): SiO2 – 85-91, Al2O3 – 2-5, Fe2O3 – 0,93-10, CaO – 0,2-2, TiO2 < 0,2, MgO – 0,6-1, Na2O – 0,5-3, K2O – 0,5-3, P2O5 < 0,1 [335]. Органическая составляющая отработанного кизельгура представлена нерастворимыми веществами солода и несоложенных материалов, клетками пивных дрожжей, белками, высокомолекулярными полимерами глюкозы и другими органическими веществами, осевшими на кизельгур в процессе фильтрации пива [353]. Органическая составляющая отработанного кизельгура изменяется в зависимости от разновидности пива [370]. Отработанный кизельгур имеет влажность 55-95 % и содержит (% от сухой массы): белки – 8-15; минеральные вещества – 85-88,5; другие вещества – 0-7 [347]. Химический состав сухого остатка отработанного кизельгура (% от массы): SiO2 – 80,0-99,0; Al2O3 – 0,1-6,0; Fe2O3 < 3,0; CaO – 0,5-2,0; Na2O – 0,53,0; K2O – 0,5-3,0; P2O5 – 0,1-0,2; TiO2 – 0,5-3,0; MgO – 0,5-3,0; сырой белок – 11,7 азот – 1,5; полная глюкоза – 0,43 [370]. Значения рН отработанного кизельгура варьируют от 6,1 до 6,8 и зависят от pH отфильтрованной среды, времени фильтрации и условий хранения. Плотность влажного отработанного кизельгура изменяется в зависимости от его влажности и принимает значения от 1090 до 1160 кг/м3 с 67 и 71 %-ым содержанием воды соответственно [353, 370]. Хранение и утилизация отработанного кизельгура представляет серьезную проблему [349, 351, 353]. При высоких температурах происходит биологическое разложение органической составляющей отработанного кизельгура, при этом образуются сильные неприятные запахи [353, 395]. Споры плесневых гри- 66 бов, размножающихся на поверхности осадка кизельгура, могут вызывать заболевания людей [320, 370]. При консервировании отработанного кизельгура возникают следующие основные проблемы: высокая стоимость, высокое содержание органических веществ, постоянное повторное загрязнение, например, из воздуха. Для предотвращения развития микроорганизмов в отработанном кизельгуре используют химические вещества или биологические агенты, которые при этом остаются в отработанном кизельгуре [320, 370]. Разложение отработанного кизельгура можно предотвратить добавлением сульфата меди, что приведет к дополнительному загрязнению окружающей среды. Для предотвращения разложения кизельгура при необходимости его длительного хранения предложено смешивать его с оксидами кальция и магния, которые реагируют с водой, содержащейся в отработанном кизельгуре, со значительным выделением теплоты: CaO + H2O → Ca(OH)2 + 65,19 кДж/моль MgO + H2O → Mg(OH)2 + 34,33 кДж/моль При этом температура смеси повышается примерно до 100 °C, вызывая гибель дрожжей и обезвоживание осадка кизельгура [370]. В результате смешивания отработанного кизельгура со жженой известью получается порошкообразная, пригодная для хранения субстанция [309]. Долгое время пивоваренные заводы смывали отработанный кизельгур в канализацию, однако в настоящее время в большинстве стран это запрещено изза опасности засорения канализационной сети и снижения эффективности очистительных установок в результате высокой минерализации сточных вод [57, 370]. Поэтому пивоваренные предприятия вынуждены вывозить отработанный кизельгур на свалки и платить за его утилизацию. Вывоз отработанного кизельгура на полигоны твердых бытовых отходов является самым простым способом его утилизации [370]. Однако из-за высокого содержания органических веществ отработанный кизельгур можно отнести к вторичным материальным ресурсам, а не к отходам пивоваренной промышленности. Поэтому применение отработанного кизельгура предпочтительнее его депонирования. Растущие издержки 67 утилизации отходов также требуют разработки способов их повторного использования [275]. Поэтому уже почти 30 лет ведутся работы по поиску альтернативных методов утилизации отработанного кизельгура или его регенерации. Технически возможна и экономически приемлема рециркуляция кизельгура на пивоваренном производстве, предусматривающая его регенерацию [348]. Применение регенерированного кизельгура не оказывает влияния на микробиологические показатели сусла и пива; однако несколько ухудшаются органолептические характеристики пива [57]. В настоящее время основными способами регенерации отработанного кизельгура являются химическая и термическая обработка [348, 354, 370]. Существующие методы регенерации имеют свои недостатки: нерентабельность, измененное качество продукта или дополнительное загрязнение окружающей среды, например используемыми реактивами или сточными водами [264, 370]. Отработанный кизельгур можно использовать в сельском хозяйстве в качестве удобрения [218, 311], вспомогательного материала для регулирования pH почвы (после смешивания с доломитом, оксидом или гидроксидом кальция) или добавки к комбикормам [154, 310]. Самый распространенный метод утилизации осадка кизельгура – распределение его по сельскохозяйственным угодьям [348, 353]. В сельском хозяйстве осадок кизельгура используют как вспомогательный материал, улучшающий структуру почвы или как удобрение самостоятельно или вместе с навозом [191, 370], древесной корой [314], пивной дробиной и осадком коммунально-бытовых сточных вод [98]. При добавлении отработанного кизельгура увеличивается объем почвенных пор, происходит разрыхление почвы, увеличивается количество удерживаемой влаги и питательных веществ. Это приводит к усилению активности микроорганизмов и фауны почвы. Питательные вещества из отработанного кизельгура поступают в почву не очень быстро и дольше остаются доступными для растений. Содержащийся в отработанном кизельгуре азот, входящий в состав дрожжей и белков, могут использовать растения [218, 311, 368]. Кремниевая кислота кизельгура чаще всего ис- 68 пользуется в почвах с низкой величиной pH. Определенные растения могут поглощать и откладывать кремниевую кислоту, что ведет к укреплению стебельков, усиливает устойчивость растений к вредителям и болезням [370]. При использовании отработанного кизельгура в качестве удобрения, находящиеся в нем азотсодержащие вещества могут попадать в грунтовые воды [395], а образующаяся пыль может оседать в дыхательной системе и приводить к развитию силикоза, что увеличивает риск заболевания раком легких [212, 350, 370]. Отработанный кизельгур вместе с пивной дробиной входит в состав субстратов для культивирования грибов: вешенки (Pleurotus sp.), агроцибе (Agrocybe sp.) и шиитаке (Lentinus sp.) [108, 369]. Проведенный анализ литературы позволяет сделать следующие заключения: 1. Загрязнение почв сырой нефтью и продуктами ее переработки является серьезной проблемой в большинстве промышленно развитых стран мира, поскольку нефть и нефтепродукты представляют большую опасность для нормального функционирования почв вследствии изменения их структуры, химического состава, физических свойств и серьезным модификациям естественных почвенных биоценозов. 2. Окружающая среда обладает способностью к самоочищению, однако естественное самоочищение почв является длительным процессом и не всегда заканчивается полным удалением загрязнителей, что требует проведения целого комплекса мероприятий, направленных на снижение вредного воздействия нефти и нефтепродуктов на почву и взаимодействующих с ней компонентов других экосистем. 3. Отмечается большой интерес исследователей к физическим, химическим и биологическим методам ремедиации нефтезагрязненных почв. Для очистки загрязненных почв все активнее используется биоремедиация, улучшающая естественную способность аборигенных почвенных микроорганизмов расщеплять углеводороды нефти, однако закономерности этих процессов до конца не выяснены. 69 4. На предприятиях пивоваренной промышленности образуется большое количество отходов. Для их утилизации предложены разнообразные методы, но решение проблемы их использования, по-прежнему, является одной из актуальных практических задач. В современных условиях высокую значимость приобретают поиски путей уменьшения количества образования и улучшения использования отходов с целью повышения экологической безопасности и экономической эффективности пивоваренной промышленности. Для повышения эффективности утилизации пивной дробины и отработанного кизельгура необходимо разрабатывать те направления их использования, которые наносят минимальный вред окружающей среде или способствуют улучшению экологической ситуации. 70 ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Исследования проводились в период 2006-2014 г.г. Объектом исследования являлся чернозем оподзоленный среднесуглинистый Самарской области, имеющий следующие характеристики: рН солевой вытяжки – 5,91 ± 0,17; рН водной вытяжки – 7,03 ± 0,20; сумма поглощенных оснований – 35,45 ± 0,92 ммоль на 100 г почвы; общий углерод – 7,42 ± 0,21 %; общая влагоемкость – 63,16 ± 1,71 %. В качестве нефтяного загрязнения использовали высокосернистую нефть средней плотности (3.2.1.2) [32], полученную на ОАО «Оренбургнефть» (таблица 5). Таблица 5 – Показатели качества нефти № Наименование показателя Метод испытаний 4 5 6 Температура нефти при условиях измерения объема, ºС Давление нефти при условиях измерения объема, МПа Плотность нефти при температуре и давлении в условиях измерения объема, кг/м3 Плотность нефти при 20 ºС, кг/м3 Плотность нефти при 15 ºС, кг/м3 Массовая доля воды, % 7 Концентрация хлористых солей, мг/дм3 (%) [24] 8 9 Массовая доля механических примесей, % Массовая доля серы, % [21] [33] 10 Давление насыщенных паров, кПа (мм. рт. ст.) [17] 1 2 3 11 12 13 14 15 Выход фракпри температуре до 200 ºС ций, % при температуре до 300 ºС Массовая доля парафина, % Массовая доля сероводорода, млн-1 (ppm) Массовая доля метил- и этилмеркаптанов в сумме, млн-1 (ppm) Массовая доля органических хлоридов, млн-1 (ppm) Результат испытаний 41,7 [106] 3,09 838,6 [20] [30] [19] [23] [31] 852,0 855,6 0,03 19,00 (0,0023) отсутствие 2,07 62,17 (466,4) 28,0 48,0 5,2 293,7 [31] 26,3 [34] <1 [18] 71 Пивную дробину влажностью 70,31 ± 2,13%, а также отработанный кизельгур влажностью 80,24 ± 2,35% получали на филиале «Балтика-Самара» ОАО «Пивоваренная компания «Балтика». В лабораторных исследованиях в почву вносили нефть в массовой концентрации 10,00 г/кг – средний, 30,00 г/кг – высокий и 50,00 г/кг – очень высокий уровни загрязнения [103]. Образцы почвы массой 200,00 ± 1,00 г инкубировали в емкостях объемом 500 мл с полиэтиленовыми крышками при температуре 30,00 ± 1,00 °С в течение 3-х месяцев. Для изучения динамики процессов через 0,5; 1; 2 и 3 мес. из каждого образца почвы отбирали по три пробы. Влажность почвы поддерживали на уровне 30,02 ± 2,43 %, что составляет 50,00 % от общей влагоемкости почвы. Полевые исследования проводили в Самарской области на делянках размером 1 м2 в течение мая - сентября 2010 г. Для изучения динамики процессов пробы почвы отбирали через 0,5; 1; 2; 3; 4 и 5 месяцев. Точечные пробы почвы массой не более 200 г каждая отбирали послойно с глубины 0-5 и 5-20 см, масса объединенной пробы была не менее 1 кг. Подготовку проб почвы к анализам проводили по ГОСТ 17.4.4.02-84 [15]. Химический состав пивной дробины и отработанного кизельгура изучали рентгеноспектральным методом на рентгенофлуоресцентном спектрометре Shimadzu EDX-800HS. Расчет элементного состава образцов выполняли методом фундаментальных параметров [64]. Влажность отходов пивоварения изучали воздушно-тепловым методом, содержания общего азота – по методу Кьельдаля, содержание сырых липидов – по методу Соксле, содержание сырой целлюлозы – по методу Геннеберга и Штомана [57], содержание сырого протеина – по методу Бернштейна [100], зольность и содержание безазотистых экстрактивных веществ определяли общепринятыми методами [22, 57]. Микробиологический анализ состава биоценоза почвы и используемых отходов пивоварения (пивной дробины и отработанного кизельгура) проводили при помощи стандартных методов прямого высева на твердые питательные среды, принятых в микробиологической практике. На основании морфологиче- 72 ских, культуральных, физиологических и биохимических свойств устанавливали родовую принадлежность выделенных штаммов микроорганизмов [5, 78, 79, 416]. Для обнаружения микробов-антагонистов почвы и отходов пивоварения использовали метод агаровых блоков [46]. Выявление углеводородокисляющих микроорганизмов проводили на минеральной среде Маккланга [120], содержащей в качестве единственного источника углерода углеводороды исследуемой сырой нефти. Определение активности углеводородокисляющих микроорганизмов проводили на минеральной среде Маккланга, содержащей в качестве единственного источника углерода различные алканы, ароматические углеводороды, полициклические ароматические углеводороды или углеводороды исследуемой сырой нефти в массовой концентрации 10,00 г/л. Посевы инкубировали в термостате при 30±1°С в течение 7 суток. Степень деградации сырой нефти чистыми культурами микроорганизмов изучали на минеральной среде Маккланга, определение белка проводили по методу Лоури [72, 120]. В колбу объемом 250 мл со 100,00 мл стерильной среды Маккланга вносили нефть для получения массовой концентрации 10,00 г/л и изучаемую чистую культуру микроорганизмов до получения концентрации белка 1,00 мг/л. Посев инкубировали в термостате при 30±1°С в течение 20 суток. Содержание нефти после инкубирования определяли методом колоночной хроматографии с весовым окончанием [42, 72, 125, 126]. Количественный учет различных физиологических групп микроорганизмов проводили на элективных питательных средах. Для выявления бактерий (микроорганизмов, использующих органические формы азота, аммонификаторов) использовали питательный агар [120], актиномицетов – крахмалоаммиачный агар, грибов – агаризированное солодовое сусло, автохтонных (участвующих в минерализации гумусовых веществ, почвенных) микроорганизмов – почвенный агар [77]. Учет углеводородокисляющих микроорганизмов, определение их способности использовать углеводороды в качестве единственного источника углерода проводили на минеральной среде Маккланга [120]. 73 Активности каталазы и липазы определяли титрометрическими методами: активность каталазы – методом Джонсона и Темпле; активность липазы – методом К.А. Козлова и др. [129]. Активности β-фруктофуранозидазы (инвертазы), фосфатазы, полифенолоксидазы, пероксидазы определяли колориметрическими методами на фотоэлектроколориметре КФК-3-01: активность фосфатазы – методом А.Ш. Галстяна, Э.А. Арутюняна; активность пероксидазы и полифенолоксидазы – методами А.Ш. Галстяна [129]. Активность инвертазы определяли методом А.Ш. Галстяна [129] в нашей модификации. Для этого навеску почвы массой 5,00 г помещали в колбу объемом 250 мл. Добавляли пипеткой 10,00 мл 5%-ного раствора сахарозы. Приливали 10,00 мл ацетатного буфера (рН 4,70) и 0,50 мл толуола. Закрывали колбу пробкой, 3 мин взбалтывали и помещали в термостат при 30° на 24 ч. Затем добавляли 25,00 мл дистиллированной воды, отфильтровали через фильтр «синяя лента». Отбирали пипеткой 1,00 мл фильтрата в мерную колбу на 25 мл. Добавляли пипеткой 5,00 мл раствора сегнетовой соли и 5,00 мл раствора сернокислой меди, перемешивали. Мерную колбу с раствором кипятили 10 мин на водяной бане, охлаждали, доводили дистиллированной водой до метки, перемешивали, содержимое переносили в центрифужную пробирку; центрифугировали 3 мин при 1000 тыс. об/мин. Колориметрировали на фотоэлектроколориметре КФК-3-01 при длине волны 670 нм в кюветах шириной 10 мм. Количество глюкозы рассчитывали по предварительно составленной калибровочной кривой. В качестве контроля использовали почву без добавления сахарозы и субстрат без почвы. Инвертазную активность выражали в мг редуцирующих веществ на 1,00 г сухой почвы за 24 часа. Содержание нефти в почве определяли методом колоночной хроматографии с весовым определением и с УФ-спектрофотометрической детекцией [42, 72, 125, 126]. Для определения суммарного содержания углеводородов методом колоночной хроматографии с весовым определением пробу почвы тщательно очищали от корней, просеивали через сито с диаметром отверстий 1 мм, высуши- 74 вали на воздухе до воздушно-сухого состояния при комнатной температуре (в отсутствии солнечных лучей). Отбирали 10,00 г воздушно-сухой почвы помещали в колбу объемом 250 мл. К пробе добавляли 30,00 мл хлороформа и экстрагировали в течение 20 мин при встряхивании. Затем экстракт фильтровали через фильтр «красная лента» в круглодонную колбу объемом 250 мл. Процедуру экстракции повторяли еще два раза, объединяя фильтраты. Хлороформ отгоняли на ротационном вакуумном испарителе при температуре 70°С и давлении вакуума 2 атм. досуха. Остаток растворяли в 15,00 мл гексана. Полученный экстракт очищали от полярных соединений, не относящихся к нефтепродуктам методом колоночной хроматографии, пропуская его через стеклянную колонку диаметром 1 см, содержащую 10 см оксида алюминия, колонку промывали 30,00 мл чистого гексана. Остатки гексана удаляли путем испарения при комнатной температуре. Содержание нефтепродуктов в исследуемой пробе почвы рассчитывали по разнице между массой стаканчика с остатком поле удаления гексана и массой пустого стаканчика, определенными с точностью до 10-4 г. Суммарное содержание углеводородов пересчитывали на 1,00 г сухой почвы. Для определения суммарного содержания углеводородов методом колоночной хроматографии с УФ-спектрофотометрической детекцией пробу почвы тщательно очищали от корней, просеивали через сито с диаметром отверстий 1 мм, высушивали на воздухе до воздушно-сухого состояния при комнатной температуре (в отсутствии солнечных лучей). Отбирали 20,00 г почвы и проводили экстракцию 200,00 мл гексана в аппарате Сокслета в течение 40-120 минут, в зависимости от предполагаемого содержания нефти в почве. Гексан отгоняли на ротационном вакуумном испарителе при температуре 70°С и давлении вакуума 2 атм. досуха. Осадок нефтепродуктов растворяли в 15,00-20,00 мл гексана и количественно переносили в мерную колбу на 25 мл. Объем пробы доводили чистым гексаном до метки. Полученный экстракт очищали от полярных соединений, не относящихся к нефтепродуктам методом колоночной хроматографии. Для этого по 3 мл полученной пробы пропускали через стеклянную колонку диаметром 1 см, содержащую 3 см оксида алюминия, колонку промыва- 75 ли 6,00 мл чистого гексана. Объем очищенного экстракта доводили до 10,00 мл. Спектры поглощения углеводородов в ультрафиолетовой области спектра (диапазон длин волн от 200,00 до 400,00 нм) получали на двухлучевом спектрофотометре Shumadzu UV-1700 в кюветах толщиной 10,00 мм, содержащих по 3,00 мл исследуемого раствора. Суммарное содержание углеводородов определяли по калибровочной кривой, построенной по результатам анализа серии стандартных растворов, полученных при последовательном разбавлении и очистке на хроматографической колонке исходной нефти, вносимой в почву. Суммарное содержание нефтяных углеводородов пересчитывали на 1,00 г сухой почвы. Физико-химические показатели почвы определяли общепринятыми методами: влажность [29]; общая влагоемкость [8]; рН водной вытяжки [26]; рН солевой вытяжки (по методу ЦИНАО) [27]; содержание органического вещества (гумуса) (по методу Тюрина в модификации ЦИНАО) [25]; сумма поглощенных оснований (по методу Каппена) [28]. В качестве объектов при биотестировании использовали кресс-салат – Lepidium sativum L., контролем служила почва без добавления нефти и отходов пивоваренной промышленности [48]. Эксперименты проводили в трехкратной повторности, исследования каждой пробы осуществляли в трех повторностях. При обсуждении результатов учитывали статистически достоверные различия при р < 0,05. При обработке экспериментальных данных был использован метод проекции на латентные структуры (ПЛС) в программе «The Unscrambler» [135]. Математическую обработку результатов проводили при использовании регрессионного и многофакторного дисперсионного анализов с применением программы «Statistica 6» [6]. 76 ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1. Влияние нефтяного загрязнения на физико-химические и биологические свойства почвы Общая схема исследований представлена на рисунке 2. Объекты исследований Нефть Отходы пивоварения Почва Температура, давление, плотность нефти в условиях измерения объема; плотность нефти; концентрация хлористых солей; давление насыщенных паров; выход фракций; массовые доли воды, механических примесей, серы, парафина, сероводорода, органических хлоридов, метил- и этилмеркаптанов Физико-химические (рН солевой вытяжки, рН водной вытяжки, сумма поглощенных оснований, содержание органического вещества, общая влагоемкость) и микробиологические (содержание бактерий, актиномицетов, грибов, автохтонных и углеводородокисляющих микроорганизмов) показатели; состав биоценоза; активность ферментов (пероксидазы, полифенолоксидазы, каталазы, инвертазы, фосфатазы, липазы); математическая обработка результатов Лабораторные исследования Изучение влияния органических компонентов отходов пивоварения на незагрязненную почву Влажность; содержание золы; элементный состав; микробиологический анализ; антагонизм микроорганизмов; выявление углеводородокисляющих микроорганизмов; математическая обработка результатов Изучение действия разного уровня нефтяного загрязнения на почву Изучение влияния органических компонентов отходов пивоварения на нефтезагрязненную почву Физико-химические (рН солевой вытяжки, рН водной вытяжки, сумма поглощенных оснований, содержание органических веществ, общая влагоемкость) и микробиологические (содержание бактерий, актиномицетов, грибов, автохтонных и углеводородокисляющих микроорганизмов) показатели; активность ферментов (пероксидазы, полифенолоксидазы, каталазы, инвертазы, фосфатазы, липазы); содержание углеводородов; математическая обработка результатов Полевые исследования Изучение влияния органических компонентов отходов пивоварения на незагрязненную почву Изучение действия нефтяных углеводородов на почву Изучение влияния органических компонентов отходов пивоварения на нефтезагрязненную почву Активность ферментов (каталазы, инвертазы); биотестирование; содержание углеводородов; математическая обработка результатов. Разработка технологии биоремедиации нефтезагрязненной почвы с использованием органических компонентов отходов пивоварения Рисунок 2 – Схема проведения исследований 77 3.1.1. Лабораторные исследования влияния нефтяного загрязнения на почву Схема проведения лабораторных исследований представлена в таблице 6. Таблица 6 – Схема проведения лабораторных исследований Раздел исследования Контроль I Изучение влияния органических компонентов отходов пивоварения на незагрязненную почву Нативная почва Определение воздействия органических компонентов отходов пивоварения на нефтезагрязненную почву Почва + Нефть (10,00 г/кг, Почва + 30,00 г/кг, Нефть 50,00 г/кг) + (10,00 Пивная г/кг, 30,00 дробина г/кг, 50,00 (1,00 %, 5,00 %, г/кг) 10,00 %, 20,00 %, 30,00 %) Почва + Пивная дробина (1,00 %, 5,00 %, 10,00 %, 20,00 % и 30,00 %) Серия эксперимента II III Почва + Смесь отходов Почва + пивоварения Отработанный (Пивная дробина : кизельгур Отработанный (1,00 %, 5,00 %, кизельгур = 1:1) 10,00 %, 20,00 (1,00 %, 5,00 %, % и 30,00 %) 10,00 %, 20,00 % и 30,00 %) Почва + Нефть Почва + Нефть (10,00 г/кг, (10,00 г/кг, 30,00 г/кг, 30,00 г/кг, 50,00 г/кг) 50,00 г/кг) + Смесь отходов + Отработанпивоварения ный (Пивная дробина : кизельгур Отработанный (1,00 %, 5,00 %, кизельгур = 1:1) 10,00 %, 20,00 (1,00 %, 5,00 %, %, 30,00 %) 10,00 %, 20,00 %, 30,00 %) На первом этапе проводили лабораторные исследования воздействия нефтяного загрязнения на свойства почвы. В литературе имеются упоминания о действии нефти на физико-химические свойства почвы, поэтому при загрязнении нефтью теоретически ожидается изменение физико-химических характеристик почвы. Исследовали изменения различных физико-химических показателей почвы (общей влагоемкости, рН водной и солевой вытяжек, суммы поглощенных оснований, содержания органического вещества) в зависимости от степени загрязнения углеводородами. Обнаружено, что нефтяное загрязнение в массовых соотношениях 10,00; 30,00 и 50,00 г/кг не оказывает существенного 78 влияния на рН водной и солевой вытяжек и сумму поглощенных оснований. Увеличение гидрофобности почвы при нефтяном загрязнении выражается в резком снижении ее общей влагоемкости. По истечению 0,5-месячного периода опытов общая влагоемкость почвы снижается до 7,20 раза. При увеличении нефтяного загрязнения в почве в 1,32-1,75 раза возрастает общее содержание органического вещества (таблица 7), что может быть обусловлено частичным закреплением привнесенного органического углерода в минеральной части почвы и в гумусе. Таблица 7 – Физико-химические характеристики почвы при различных уровнях загрязнения нефтью в лабораторном эксперименте Показатели Состав образца Общая Продолживлагоемтельность кость, % опытов, мес. сухой почвы 0,5 Почва 3 Почва + нефть 10,0 г/кг 0,5 Почва + нефть 30,0 г/кг 0,5 Почва + нефть 50,0 г/кг 0,5 3 3 3 63,12 ± 1,25 63,09 ± 1,13 58,55 ± 1,74 59,14 ± 1,78 35,44 ± 1,14 37,52 ± 1,35 8,77 ± 0,27 11,21 ± 0,30 рН водной вытяжки рН солевой вытяжки Массовая доля органического вещества, % 7,01 ± 0,23 6,98 ± 0,21 7,35 ± 0,24 7,21 ± 0,23 7,45 ± 0,21 7,34 ± 0,26 7,59 ± 0,26 7,47 ± 0,24 5,92 ± 0,18 5,91 ± 0,19 6,05 ± 0,20 6,02 ± 0,20 6,12 ± 0,20 6,09 ± 0,18 6,18 ± 0,18 6,14 ± 0,19 7,51 ± 0,17 7,53 ± 0,12 9,91 ± 0,20 9,12 ± 0,21 11,22 ± 0,22 10,38 ± 0,22 13,18 ± 0,27 12,22 ± 0,25 Сумма поглощенных оснований, ммоль на 100 г почвы 35,99 ± 0,94 36,03 ± 0,98 35,24 ± 0,92 35,63 ± 0,93 34,99 ± 0,96 35,39 ± 0,92 34,45 ± 0,92 34,68 ± 0,95 В нативной почве исследовали микробиологический профиль. Из различных образцов почвы методом прямого посева выделено большое разнообразие 79 культур микроорганизмов. Проведенные исследования показали, что среди аборигенной микробиоты черноземной почвы имеется большое разнообразие микроорганизмов различных родов, способных окислять углеводороды нефти (таблица 8). Таблица 8 – Способность микроорганизмов почвы ассимилировать углеводороды Алканы Группа микроорганизмов Бактерии Род микроорганизмов О к т а н Д е к а н У н д е к а н Acetobacter - Acinetobacter + ± Alcaligenes - Bacillus - Cellulomonas - Chromobacterium - Citrobacter - Corynebacterium - + Enterococcus - Erwinia - Escherichia - Flavobacterium + + Gluconobacter - Leuconostoc - Listeria - Micrococcus - Mycobacterium + + Proteus - Pseudomonas - + Serratia - - + - + - Г е п т а н Г е к с а д е к а н ± + + + + + + - Соединение ПолицикАроматилические ческие угароматичелеводороские угледы водороды Э Ф А т Н е Б Т К и а н н т е о с л ф а н л и б т р н а з у л е а т о о о н л ц е л л л з и е е н о н н л - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - + + + + - - - - - - - - + - - - - - - - - - - - - - - - - + + + - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + - - - - + + + + + + + - - - - - Нефть + + + + ± ± ± + + - 80 Продолжение таблицы 8 Актиномицеты Грибы Saccharomonospora Streptomyces Thermomonospora Aspergillus Candida Endomyces Humicola Mucor Myrothecium Neurospora Penicillium Rhizoctonia Rhizomucor Rhizopus Rhodotorula Saccharomyces Trichoderma - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + - + - - - - - - - - - - - - - - - - ± + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + - + + + + + + - + - + - + + - - - - - - - + - + - - - - - - + + ± - + + ± - + + ± + ± ± + ± Примечание: + наличие роста; – отсутствие роста, ± слабый рост Из данных таблицы следует, что бактерии родов Acinetobacter, Bacillus, Corynebacterium, Flavobacterium, Micrococcus, Mycobacterium, Pseudomonas; дрожжи родов Candida, Rhodotorula и мицелиальные грибы, относящиеся к родам Aspergillus, Penicillium и Trichoderma окисляют н-алканы. Ароматические углеводороды усваивают бактерии родов Acinetobacter, Alcaligenes, Bacillus, Chromobacterium, Mycobacterium, Pseudomonas и мицелиальные грибы рода Aspergillus. Способность окислять полициклические ароматические углеводороды определена у бактерий родов Acinetobacter, Bacillus, Corynebacterium, Flavobacterium, Micrococcus, Mycobacterium, Pseudomonas и мицелиальных грибов, относящихся к родам Aspergillus, Penicillium и Rhizoctonia. Способность к биодеструкции нефти обнаружена у бактерий родов Acinetobacter, Alcaligenes, Bacillus, Chromobacterium, Corynebacterium, Flavobacterium, Micrococcus, Mycobacterium, Pseudomonas; актиномицетов рода Streptomyces, дрожжей родов Candida, Rhodotorula и мицелиальных грибов родов Aspergillus, Mucor, Penicillium, Rhizoctonia, Rhizopus и Trichoderma. Степень деграда- 81 ции сырой нефти составляла от 32,41 ± 0,97 до 83,12 ± 2,49 %. Наибольшая активность деградации нефти была отмечена у бактерий родов Acinetobacter, Bacillus, Mycobacterium и Pseudomonas (таблица 9). Таблица 9 – Степень деградации нефти культурами микроорганизмов Род микроорганизмов Acinetobacter Alcaligenes Bacillus Chromobacterium Corynebacterium Flavobacterium Micrococcus Mycobacterium Pseudomonas Streptomyces Aspergillus Candida Mucor Penicillium Rhizoctonia Rhizopus Rhodotorula Trichoderma Содержание нефти, г/л начальное конечное 10,00 ± 0,01 1,69 ± 0,05 10,00 ± 0,01 3,68 ± 0,11 10,00 ± 0,01 1,74 ± 0,05 10,00 ± 0,01 4,09 ± 0,12 10,00 ± 0,01 5,09 ± 0,15 10,00 ± 0,01 4,75 ± 0,14 10,00 ± 0,01 4,54 ± 0,11 10,00 ± 0,01 1,78 ± 0,04 10,00 ± 0,01 1,87 ± 0,06 10,00 ± 0,01 2,58 ± 0,08 10,00 ± 0,01 2,37 ± 0,07 10,00 ± 0,01 2,01 ± 0,06 10,00 ± 0,01 5,37 ± 0,16 10,00 ± 0,01 2,12 ± 0,06 10,00 ± 0,01 6,76 ± 0,20 10,00 ± 0,01 6,14 ± 0,18 10,00 ± 0,01 3,13 ± 0,09 10,00 ± 0,01 5,78 ± 0,17 Степень деструкции, % 83,12 ± 2,49 63,23 ± 1,90 82,63 ± 2,31 59,15 ± 1,77 49,08 ± 1,47 52,47 ± 1,57 54,61 ± 1,37 82,19 ± 2,05 81,26 ± 2,44 74,16 ± 2,22 76,32 ± 2,29 79,94 ± 2,24 46,27 ± 1,39 78,84 ± 2,37 32,41 ± 0,97 38,59 ± 1,16 68,74 ± 2,06 42,18 ± 1,27 Концентрация белка, мг/л 45,15 ± 1,35 37,34 ± 1,12 45,26 ± 1,27 36,58 ± 1,10 28,25 ± 0,85 31,16 ± 0,93 32,82 ± 0,82 44,67 ± 1,12 43,38 ± 1,30 41,49 ± 1,24 43,21 ± 1,29 40,13 ± 1,12 27,04 ± 0,81 42,36 ± 1,27 16,72 ± 0,50 19,36 ± 0,58 39,47 ± 1,18 23,24 ± 0,70 Высокая активность аборигенной микробиоты в деградации нефти в загрязненной почве установлена в лабораторном опыте при инкубировании почвы в течение трех месяцев. Степень деструкции нефти составила от 57,76 ± 1,73 до 73,44 ± 2,20 % в зависимости от ее начального содержания в почве (таблица 10). При исследовании группового состава микроорганизмов при разных уровнях нефтяного загрязнения по истечению 0,5-месячного периода после начала эксперимента не выявлено элиминирования или стимулирования какойлибо группы микроорганизмов по мере увеличения степени нефтяного загрязнения почвы, при этом на один порядок увеличивается общее количество угле- 82 водородокисляющих микроорганизмов (таблица 11). Увеличение численности углеводородокисляющих микроорганизмов при загрязнении почвы нефтью обусловлено наличием специфических субстратов, используемых данной группой микроорганизмов. Таблица 10 – Степень деструкции нефти в почве в лабораторном опыте Уровень загрязнения почвы нефтью Средний Высокий Очень высокий Содержание нефти, г/кг начальное конечное 10,00 ± 0,01 2,66 ± 0,08 30,00 ± 0,01 9,99 ± 0,25 50,00 ± 0,01 21,12 ± 0,42 Степень деструкции нефти, % 73,44 ± 2,20 66,69 ± 1,67 57,76 ± 1,73 Таблица 11 – Микробиологическая характеристика почвы при различных уровнях загрязнения нефтью в лабораторном эксперименте Численность микроорганизмов, КОЕ / г сухой почвы Состав образца Продолжительность Бактерии опытов, мес. Актиномицеты Грибы (3,85 ± 0,12)·106 (5,61 ± 0,18)·105 (4,34 ± 0,13)·106 (2,31 ± 0,06)·105 (5,62 ± 0,14)·106 (3,24 ± 0,05)·105 (6,26 ± 0,17)·106 (3,58 ± 0,05)·105 (3,26 ± 0,05)·106 (4,83 ± 0,09)·105 (3,74 ± 0,08)·106 (1,83 ± 0,06)·105 (4,93 ± 0,08)·106 (2,62 ± 0,06)·105 (5,61 ± 0,10)·106 (2,91 ± 0,07)·105 (2,15 ± 0,07)·104 (3,17 ± 0,08)·103 (2,84 ± 0,06)·104 (1,62 ± 0,07)·103 (4,31 ± 0,12)·104 (2,14 ± 0,07)·103 (5,43 ± 0,09)·104 (3,25 ± 0,09)·103 0,5 Почва 3 Почва + нефть 10,0 г/кг 0,5 Почва + нефть 30,0 г/кг 0,5 Почва + нефть 50,0 г/кг 0,5 3 3 3 Автохтонные микроорганизмы Углеводородокисляющие микроорганизмы (0,99 ± 0,03)·108 (1,12 ± 0,03)·106 (1,43 ± 0,04)·108 (2,73 ± 0,06)·106 (1,64 ± 0,05)·108 (4,31 ± 0,14)·106 (1,91 ± 0,04)·108 (6,54 ± 0,13)·106 (2,15 ± 0,06)·105 (1,93 ± 0,04)·105 (3,36 ± 0,09)·106 (2,71 ± 0,07)·106 (5,24 ± 0,10)·106 (4,62 ± 0,13)·106 (6,37 ± 0,14)·106 (5,42 ± 0,14)·106 Исследования ферментативной активности почвы показали, что при неф- 83 тяном загрязнении снижается активность как окислительно-восстановительных (полифенолоксидазы, каталазы), так и гидролитических (инвертазы, фосфатазы, липазы) почвенных ферментов (таблица 12). Причиной снижения ферментативной активности почвы может быть физическое и токсическое влияние на нее сырой нефти. При загрязнении нефтью выявлена некоторая тенденция к увеличению пероксидазной активности почвы, что объясняется повышение численности аборигенных микроорганизмов-разрушителей углеводородов. Таблица 12 – Ферментативная активность почвы при различных уровнях загрязнения нефтью в лабораторном эксперименте Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + нефть 10,0 г/кг 0,5 Почва + нефть 30,0 г/кг 0,5 Почва + нефть 50,0 г/кг 0,5 3 3 3 Общая активность, ед./г Пероксидаза Полифенолоксидаза 0,021 ± 0,001 0,023 ± 0,001 0,024 ± 0,001 0,031 ± 0,001 0,023 ± 0,001 0,029 ± 0,001 0,022 ± 0,001 0,028 ± 0,001 0,028 ± 0,001 0,027 ± 0,001 0,031 ± 0,001 0,031 ± 0,001 0,025 ± 0,001 0,025 ± 0,001 0,023 ± 0,001 0,023 ± 0,001 Каталаза Ивертаза 1,073 ± 0,028 0,595 ± 0,018 0,576 ± 0,017 1,323 ± 0,017 0,714 ± 0,021 1,578 ± 0,035 0,425 ± 0,013 1,027 ± 0,034 15,780 ± 0,673 11,039 ± 0,298 15,287 ± 0,459 10,943 ± 0,321 14,860 ± 0,401 10,726 ± 0,418 8,513 ± 0,255 6,066 ± 0,260 Фосфатаза Липаза 1,401 ± 0,030 1,662 ± 0,050 1,071 ± 0,032 1,504 ± 0,040 0,962 ± 0,028 1,393 ± 0,052 0,724 ± 0,020 1,282 ± 0,033 0,043 ± 0,001 0,038 ± 0,001 0,042 ± 0,001 0,035 ± 0,001 0,041 ± 0,001 0,034 ± 0,001 0,040 ± 0,001 0,033 ± 0,001 Показатели пероксидазной и полифенолоксидазной активности отражают активность процессов окисления гумусовых веществ и превращение органических соединений ароматического ряда в компоненты гумуса соответственно. Коэффициент гумификации, который выражается отношением активности полифенолоксидазы к активности пероксидазы (таблица 13), позволяет судить о 84 преобладании катализируемых процессов [62]. Таблица 13 – Степень уменьшения коэффициента гумификации почвы в лабораторном эксперименте Состав образца Почва Почва + нефть 10,0 г/кг Почва + нефть 30,0 г/кг Почва + нефть 50,0 г/кг Степень уменьшения коэффициента гумификации, % 0,5 мес. 1 мес. 2 мес. 3 мес. 5,43 ± 0,16 8,70 ± 0,26 11,96 ± 0,36 3,13 ± 0,09 8,33 ±0,25 17,24 ± 0,52 25,00 ± 0,75 18,48 ± 0,55 22,00 ± 0,66 30,56 ± 0,92 35,34 ± 1,06 21,59 ± 0,54 25,00 ± 0,63 33,65 ± 0,84 38,39 ± 0,96 Примечание: при расчете степени уменьшения коэффициента гумификации за 100 % принимали коэффициент гумификации не загрязненной нефтью почвы через 0,5 мес. после начала опытов Резкое уменьшение коэффициента гумификации в загрязненной нефтью почве свидетельствует о преобладании процессов окисления гумусовых веществ над процессами превращения органических соединений в компоненты гумуса, а также о снижении плодородия почвы в результате ее загрязнения. 3.1.2. Влияние нефтяного загрязнения на почву в полевых условиях Схема проведения полевых исследований представлена в таблице 14. Таблица 14 – Схема проведения полевых исследований Раздел исследования Изучение влияния органических компонентов отходов пивоварения на незагрязненную почву Определение воздействия органических компонентов отходов пивоварения на нефтезагрязненную почву Контроль I Серия эксперимента II Нативная почва Почва + Пивная дробина (5,00 %) Почва + Отработанный кизельгур (5,00%) Почва + Нефть (10,00 г/кг) Почва + Нефть (10,00 г/кг) + Пивная дробина (5,00 %) Почва + Нефть (10,00 г/кг) + Отработанный кизельгур (5,00 %) III Почва + Смесь отходов пивоварения (Пивная дробина : Отработанный кизельгур = 1:1) (5,00 %) Почва + Нефть (10,00 г/кг) + Смесь отходов пивоварения (Пивная дробина : Отработанный кизельгур = 1:1) (5,00 %) 85 Обзор условий погоды в период проведения исследований представлен в таблице 15 [74]. Таблица 15 – Погодные условия в период проведения исследований Месяц Май Июнь Июль Август Сентябрь Средняя за месяц температура воздуха, °С 15-19 20-25 24-26 22-28 13-18 Сумма выпавших за месяц осадков, мм 1-26 0,3-10 1-20 1-30 15-45 На втором этапе работы исследовали воздействие нефтяного загрязнения на свойства почвы в полевых условиях. Из графика на рисунке 3 следует, что степень деградации нефти, внесенной на поверхность почвы в массовой концентрации 10,00 г/кг, за три месяца составила 73,25 ± 2,20 %, что соответствует 2,68 ± 0,08 г нефти на кг почвы, за пять месяцев – 78,68 ± 2,36 % (2,13 ± 0,06 г нефти на кг почвы). Идентичные закономерности изменения степени удаления углеводородов в слоях почвы глубиной 0-5 см и 5-20 см позволяют сделать предположение о том, что в слое почвы глубиной 5-20 см в процессе удаления углеводородов участвуют аборигенные микроорганизмы. Результаты их жизнедеятельности дают такой же эффект, как в слое почвы глубиной 0-5 см, где большее значение имеют различные физические и химические процессы преобразования углеводородов: испарение, фотолитическая деградация и другие. Анализ спектров поглощения углеводородов, выделенных из нефтезагрязненного чернозема оподзоленного в полевом эксперименте (приложения 1, 2), свидетельствует о том, что в течение эксперимента в почве уменьшается содержание углеводородов, имеющих максимумы поглощения при длинах волн больше 310 нм: полициклических углеводородов, содержащих конденсированную систему из более чем двух ароматических колец, а также ненасыщенных углеводородов с более чем четырьмя сопряженными двойными связями [128]. 86 Степень удаления углеводородов, % 83 81 79 77 75 73 71 69 67 65 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы нефтезагрязненная почва (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва (слой 5-20 см) Рисунок 3 – Изменение степени удаления углеводородов нефти из почвы в полевом эксперименте Опытным путем установлено, что через пять месяцев после начала эксперимента в условиях поверхностного загрязнения нефтью каталазная активность почвы снижается в 1,38-1,45 раза (рисунок 4), инвертазная активность – в 1,211,22 раза (рисунок 5), при этом степень ингибирования нефтезагрязненной почвой проростков кресс-салата составляет 41,67-46,28 % (рисунок 6). Увеличение степени ингибирования проростков кресс-салата в условиях нефтяного загрязнения почвы можно объяснить непосредственным токсическим действием углеводородов на растения. Возможно, в этом процессе участвуют также продукты жизнедеятельности микроскопических грибов, развивающихся в почве. Активность каталазы, мл KMnO4 / 1 г почвы за 20 мин 87 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,5 1 2 3 4 5 Продолжительность эксперимента, месяцы контроль (слой 0-5 см); контроль (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва (слой 5-20 см) Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа Рисунок 4 – Зависимость каталазной активности почвы от продолжительности полевого эксперимента 30 25 20 15 10 5 0 0,5 1 2 3 4 5 Продолжительность эксперимента, месяцы контроль (слой 0-5 см); контроль (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва (слой 5-20 см) Рисунок 5 – Инвертазная активность почвы в зависимости от длительности полевого эксперимента 88 Длина корней проростков, % от контроля 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы нефтезагрязненная почва (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва (слой 5-20 см) Рисунок 6 – Результаты биотестирования нефтезагрязненной почвы в полевом эксперименте В целом, проведенные лабораторные и полевые исследования влияния нефтяного загрязнения на почву показали, что окисление углеводородов, загрязняющих почву, осуществляется при участии аборигенных углеводородокисляющих микроорганизмов. 3.2. Влияние органических компонентов отходов пивоваренной промышленности на физико-химические и биологические свойства почвы 3.2.1. Химический состав и микробиологическая характеристика отходов пивоварения, используемых в качестве органических субстратов при биоремедиации нефтезагрязненных почв При биоремедиации нефтезагрязненной почвы использовали органические компоненты отходов пивоваренного производства. Химический и микро- 89 биологический состав пивной дробины и отработанного кизельгура исследовали на усредненных влажных образцах, отобранных из контейнеров с площадок, на которых они хранились в течение 1-3 суток. При анализе биохимического и химического составов отходов пивоваренного производства исследовали не отдельные химические вещества, а их комплексы, что характерно для растительного сырья и полученных из него отходов. Биохимический и химический составы пивной дробины и отработанного кизельгура представлены в таблицах 16 и 17 соответственно. Таблица 16 – Биохимический состав сухих отходов пивоварения Биохимические компоненты Вода Сырой протеин Сырые липиды Сырая целлюлоза Безазотистые экстрактивные вещества Зола Массовая доля, % Отработанный Пивная дробина кизельгур 8,53 ± 0,26 8,71 ± 0,24 23,58 ± 0,68 11,45 ± 0,32 9,82 ± 0,31 0,17 ± 0,01 17,62 ± 0,53 1,86 ± 0,05 36,60 ± 0,92 2,54 ± 0,07 3,85 ± 0,13 75,27 ± 2,64 Таблица 17 – Химический состав сухих отходов пивоварения Химический элемент K Si Ca P S N Na Mg Al Содержание, % от массы Пивная дробина Отработанный кизельгур 32,24 ± 0,11 2,44 ± 0,02 24,47 ± 0,08 90,21 ± 0,08 15,66 ± 0,10 2,20 ± 0,02 12,14 ± 0,06 1,35 ± 0,02 11,99 ± 0,04 0,63 ± 0,01 5,64 ± 0,02 1,28 ± 0,02 1,92 ± 0,05 1,58 ± 0,06 3,16 ± 0,02 Микробиологическая характеристика пивной дробины и отработанного кизельгура представлена в таблице 18. На основании исследования морфологических, культуральных и физиолого-биохимических свойств в составе отходов 90 пивоварения выявлено присутствие бактерий родов Acetobacter, Bacillus, Lactobacillus и дрожжей рода Saccharomyces. Таблица 18 – Микробиологическая характеристика сухих отходов пивоварения Род микроорганизмов Acetobacter sp. Bacillus sp. Lactobacillus sp. Saccharomyces sp. Численность микроорганизмов, КОЕ/г дробина кизельгур 3 (3,73 ± 0,11)·10 50,35 ± 1,51 3 (1,48 ± 0,01)·10 3 (0,15 ± 0,01)·10 (88,24 ± 2,65)·107 В процессе исследований установлено, что колонии бактерий рода Acetobacter бесцветные, округлой формы с цельным краем, гладкие, блестящие, слизистой консистенции 0,5-1,0 мм в диаметре располагаются на поверхности агаризованной среды. Клетки грамотрицательные, короткие, элипсоидной формы, расположенные поодиночке или образующие пары и цепочки, не образующие эндоспоры. Штаммы Acetobacter в качестве единственного источника углерода активно используют этанол, глицерол, лактат, не ассимилируют лактозу и крахмал. Образуют кислоты при росте на глюкозе, пропаноле, бутаноле. Желатину не разжижают, индол и сероводород не образуют. Образуют каталазу, не синтезируют оксидазу. Окисляют этанол до уксусной кислоты, а ацетат – до углекислого газа и воды. Оптимальный диапазон рН составляет 5,5-6,5; оптимальная температура – 25,0-30,0 °С. Бактерии рода Bacillus на поверхности агаризованной среды образуют серовато-белого или розового цвета, гладкие, выпуклые и блестящие, с четко очерченным краем или складчатые, суховатые или мучнистые и плоские, с ризоидным краем колонии 0,5-1,0 см в диаметре, некоторые колонии срастаются с агаром. Бактерии рода Bacillus представляют собой грамположительные, прямые палочки с закругленными концами, одиночные, образуют пары или цепочки, подвижные, формируют овальные эндоспоры, которые не изменяют форму клеток, расположенные субтерминально. В качестве источника углерода они способны метаболизировать широкий спектр сахаров (глюкозу, фруктозу, 91 мальтозу, лактозу, галактозу, маннозу, ксилозу, сахарозу) и спиртов (маннит, сорбит, глицерин). Бактерии образуют гидролитические ферменты, разлагающие сложные органические субстраты – желатин, казеин, крахмал. Растут на среде с 3,0-7,0 % NaCl. Все штаммы обладают каталазной активностью. Молочнокислые бактерии рода Lactobacillus растут медленно, образуя непигментированные, округлой формы с цельным краем колонии 1-2 мм в диаметре в толще агаризованной среды. Клетки бактерий цилиндрической формы, одиночные, образуют пары или цепочки, неподвижные, не образующие эндоспоры, грамотрицательные. Молочнокислые бактерии рода Lactobacillus способны использовать в качестве источника углерода моно- и дисахариды (глюкозу, лактозу, мальтозу, фруктозу, ксилозу), лимонную кислоту. В качестве источника азота они потребляют аргинин, валин, глутаминовую кислоту, лейцин, тирозин, триптофан, фенилаланин, цистеин, не ассимилируют нитраты. Рост молочнокислых палочек стимулируют такие витамины, как тиамин, рибофлавин, пантотеновая, никотиновая, фолиевая кислоты. Бактерии рода Lactobacillus каталазу не образуют, желатину не разжижают. Способны расти в интервале рН от 4,0 до 9,0 с оптимумом рН 5,5-6,0. Оптимальный температурный диапазон составляет 30,0-40,0 °С. Дрожжи рода Saccharomyces в толще агаризованной среды образуют белые, пастообразные, выпуклые колонии на поверхности или дисковидные колонии диаметром 2-5 мм; округлой формы с цельным краем. Клетки дрожжей крупные овальной формы, размножаются полярным или субполярным почкованием. Дрожжи рода Saccharomyces сбраживают широкий спектр сахаров (глюкозу; галактозу, сахарозу, мальтозу, раффинозу, сорбозу, трегалозу) и спиртов (глицерин, маннит, сорбит). Они не обладают способностью ассимилировать лактозу, целлобиозу, мелибиозу, крахмал, ксилозу, арабинозу, янтарную и лимонную кислоты, инозит. Не используют в качестве источника азота нитраты. Растут при рН от 3,0 до 8,0. Оптимальный диапазон рН составляет 3,5-6,5; оптимальная температура для роста – 10,0-15,0 °С. 92 Проведенные исследования не выявили антагонистических отношений между аборигенными микроорганизмами почвы и микроорганизмами отходов пивоварения. Обнаружено, что молочнокислые, уксуснокислые бактерии и дрожжи, выделенные из пивной дробины и отработанного кизельгура, не способны окислять углеводороды нефти. Большинство штаммов бактерий рода Bacillus, выделенных из пивной дробины, могут использовать алканы (гексадекан), ароматические (бензол, толуол, ксилол, этилбензол) и полициклические ароматические (нафталин, фенантрен, антрацен) углеводороды в качестве единственного источника углерода. При анализе полученных результатов установлено, что степень деградации сырой нефти массовой концентрации 10,00 ± 0,01 г/л бактериями рода Bacillus, выделенными из пивной дробины, составила 79,26 ± 4,35 % за 20 суток при концентрации белка 41,71 ± 2,03 мг/л среды. 3.2.2. Лабораторные исследования влияния органических компонентов отходов пивоваренной промышленности на почву Внесение органических компонентов отходов пивоварения воздействует на физико-химические свойства черноземной почвы. При добавлении пивной дробины по истечению 0,5-месячного периода опытов общая влагоемкость черноземной почвы увеличивается в 1,08-1,56 раза (таблица 19). Интенсивность изменения общей влагоемкости почвы зависит от дозы пивной дробины. При добавлении в чернозем оподзоленный среднесуглинистый пивной дробины по истечению 0,5-месячного периода опытов происходит подщелачивание на 0,57-2,15 ед. рН водной и на 0,32-1,69 ед. рН солевой почвенных вытяжек. Интенсивность изменения рН водной и солевой почвенных вытяжек зависит от дозы пивной дробины: чем больше добавлено пивной дробины, тем интенсивнее изменение реакции среды. В зависимости от дозы пивной дробины к моменту окончания исследований отмечается смещение реакции водной вытяжки почвы в кислую сторону на 0,23-2,95 ед. рН, а солевой вытяжки – на 0,03-1,58 ед. рН в зависимости от дозы пивной дробины. При этом почвенный раствор имеет щелочную реакцию при 93 добавлении 1,00 и 5,00 % пивной дробины, а при внесении 10,00-30,00 % дробины – нейтральную. Таблица 19 – Физико-химические характеристики почвы, содержащей пивную дробину, в лабораторных исследованиях Показатели Состав образца Общая Продолживлагоемтельность кость, опытов, мес. % сухой почвы 0,5 Почва 3 Почва + 1,00 % дробины Почва + 5,00 % дробины Почва + 10,00 % дробины Почва + 20,00 % дробины Почва + 30,00 % дробины 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 63,12 ± 1,25 63,09 ± 1,13 68,24 ± 1,60 68,14 ± 1,96 71,73 ± 1,19 71,37 ± 1,13 81,41 ± 1,91 81,23 ± 1,68 92,67 ± 1,95 92,19 ± 1,70 98,58 ± 2,58 99,08 ± 1,50 рН водной вытяжки рН солевой вытяжки Массовая доля органического вещества, % 7,01 ± 0,23 6,98 ± 0,21 7,58 ± 0,25 7,35 ± 0,15 7,93 ± 0,16 7,14 ± 0,16 8,25 ± 0,24 6,65 ± 0,12 8,76 ± 0,12 6,48 ± 0,12 9,16 ± 0,25 6,21 ± 0,14 5,92 ± 0,18 5,91 ± 0,19 6,24 ± 0,19 6,21 ± 0,18 6,49 ± 0,19 6,16 ± 0,17 7,06 ± 0,11 6,12 ± 0,13 7,42 ± 0,11 6,08 ± 0,11 7,61 ± 0,24 6,03 ± 0,19 7,51 ± 0,17 7,53 ± 0,12 7,82 ± 0,20 8,11 ± 0,21 8,16 ± 0,26 8,52 ± 0,29 8,93 ± 0,22 9,18 ± 0,31 9,45 ± 0,27 9,73 ± 0,29 9,81 ± 0,33 10,34 ± 0,24 Сумма поглощенных оснований, ммоль на 100 г почвы 35,99 ± 0,94 36,03 ± 0,98 34,41 ± 0,98 35,23 ± 0,98 33,85 ± 0,98 35,68 ± 0,92 33,24 ± 0,95 36,56 ± 0,95 32,63 ± 0,96 36,74 ± 1,05 31,12 ± 0,99 36,81 ± 1,03 Внесение 1,00-10,00 % пивной дробины по истечению 0,5-месячного периода опытов обуславливает тенденцию к снижению суммы поглощенных оснований чернозема оподзоленного, при добавлении 20,00 и 30,00 % дробины 94 сумма поглощенных оснований почвы снижается в 1,10-1,16 раза. В момент окончания исследований сумма поглощенных оснований черноземной почвы с добавлением 1,00 и 5,00 % пивной дробины имеет тенденцию к снижению, а при внесении 10,00-30,00 % дробины – к повышению. Пивная дробина повышает массовую долю органического вещества почвы в 1,04-1,31 раза по истечению 0,5-месячного периода исследований. С течением времени наблюдается тенденция к повышению массовой доли органического вещества в почве и к концу опытов массовая доля органического вещества в черноземе оподзоленном с дробиной в 1,08-1,37 раза больше, чем в нативной почве. Добавление 1,00 и 5,00 % отработанного кизельгура по истечению 0,5месячного периода опытов обуславливает тенденцию к увеличению общей влагоемкости почвы, внесение 10,00-30,00 % отработанного кизельгура увеличивает общую влагоемкость почвы в 1,10-1,31 раза (таблица 20). В зависимости от дозы отработанного кизельгура происходит подщелачивание на 0,16-0,82 ед. рН водной и на 0,12-1,40 ед. рН солевой почвенных вытяжек. По окончанию исследований отмечено подкисление водной вытяжки почвы на 0,23-2,51 ед. рН, а солевой вытяжки – на 0,11-2,18 ед. рН. При этом почва, содержащая 1,00 и 5,00 % отработанного кизельгура, имеет нейтральную, а 10,00-30,00 % – слабокислую реакцию. Отработанный кизельгур обуславливает тенденцию к снижению суммы поглощенных оснований черноземной почвы по истечению 0,5-месячного периода опытов. С течением времени отмечена тенденция к повышению суммы поглощенных оснований чернозема оподзоленного с добавлением отработанного кизельгура. Внесение отработанного кизельгура по истечению 0,5-месячного периода исследований повышает содержание органического вещества в черноземной почве в 1,02-1,15 раза. С течением времени отмечена тенденция к увеличению массовой доли органического вещества в черноземе оподзоленном. 95 Таблица 20 – Физико-химические показатели почвы с добавлением отработанного кизельгура в лабораторных экспериментах Показатели Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + 1,00 % кизельгура 0,5 Почва + 5,00 % кизельгура 0,5 Почва + 10,00 % кизельгура 0,5 Почва + 20,00 % кизельгура 0,5 Почва + 30,00 % кизельгура 0,5 3 3 3 3 3 Общая влагоемкость, % сухой почвы рН водной вытяжки рН солевой вытяжки Массовая доля органического вещества, % 63,12 ± 1,25 63,09 ± 1,13 64,23 ± 1,13 63,86 ± 1,81 66,31 ± 2,13 66,11 ± 2,35 69,45 ± 1,80 69,26 ± 1,74 74,95 ± 1,93 74,47 ± 1,69 82,64 ± 2,13 82,34 ± 2,56 7,01 ± 0,23 6,98 ± 0,21 7,17 ± 0,18 6,94 ± 0,20 7,24 ± 0,18 6,61 ± 0,23 7,36 ± 0,26 5,87 ± 0,16 7,52 ± 0,26 5,59 ± 0,18 7,83 ± 0,24 5,32 ± 0,17 5,92 ± 0,18 5,91 ± 0,19 6,04 ± 0,16 5,93 ± 0,18 6,29 ± 0,20 5,75 ± 0,15 6,63 ± 0,20 5,59 ± 0,19 6,87 ± 0,20 5,36 ± 0,16 7,32 ± 0,25 5,14 ± 0,15 7,51 ± 0,17 7,53 ± 0,12 7,63 ± 0,21 7,72 ± 0,26 7,78 ± 0,18 8,19 ± 0,18 8,11 ± 0,25 8,43 ± 0,22 8,33 ± 0,25 8,57 ± 0,29 8,61 ± 0,18 8,94 ± 0,30 Сумма поглощенных оснований, ммоль на 100 г почвы 35,99 ± 0,94 36,03 ± 0,98 35,54 ± 0,95 36,12 ± 0,97 35,37 ± 0,99 36,65 ± 0,93 35,22 ± 0,97 37,02 ± 0,99 34,56 ± 0,96 37,46 ± 0,98 34,13 ± 0,98 37,89 ± 0,96 При добавлении 1,00 и 5,00 % смеси пивной дробины и отработанного кизельгура по истечению 0,5-месячного периода опытов выявлена тенденция к увеличению общей влагоемкости черноземной почвы, внесение 10,00-30,00 % смеси отходов пивоварения увеличивает общую влагоемкость почвы в 1,20-1,45 раза (таблица 21). 96 Таблица 21 – Физико-химические характеристики почвы с добавлением смеси отходов пивоварения в лабораторных условиях Показатели Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + 1,00 % отходов Почва + 5,00 % отходов Почва + 10,00 % отходов Почва + 20,00 % отходов Почва + 30,00 % отходов 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 Общая влагоемкость, % сухой почвы рН водной вытяжки рН солевой вытяжки Массовая доля органического вещества, % 63,12 ± 1,25 63,09 ± 1,13 65,82 ± 1,36 65,14 ± 1,13 68,73 ± 1,49 68,26 ± 1,13 75,65 ± 2,00 75,41 ± 2,60 84,91 ± 2,59 84,09 ± 2,57 91,57 ± 2,51 91,38 ± 2,71 7,01 ± 0,23 6,98 ± 0,21 7,23 ± 0,19 7,09 ± 0,23 7,79 ± 0,27 6,87 ± 0,21 7,94 ± 0,28 6,13 ± 0,22 8,36 ± 0,28 5,86 ± 0,18 8,67 ± 0,29 5,59 ± 0,18 5,92 ± 0,18 5,91 ± 0,19 6,15 ± 0,17 5,97 ± 0,19 6,37 ± 0,18 5,84 ± 0,16 6,71 ± 0,14 5,71 ± 0,12 7,04 ± 0,12 5,56 ± 0,14 7,43 ± 0,12 5,45 ± 0,11 7,51 ± 0,17 7,53 ± 0,12 7,64 ± 0,22 7,89 ± 0,19 7,91 ± 0,24 8,36 ± 0,22 8,72 ± 0,24 9,07 ± 0,26 9,11 ± 0,18 9,35 ± 0,33 9,37 ± 0,24 9,62 ± 0,25 Сумма поглощенных оснований, ммоль на 100 г почвы 35,99 ± 0,94 36,03 ± 0,98 35,32 ± 0,98 36,04 ± 1,01 34,71 ± 0,99 36,06 ± 0,98 33,86 ± 1,00 36,94 ± 1,03 33,18 ± 0,96 37,17 ± 0,99 32,84 ± 1,07 37,38 ± 1,02 В черноземе оподзоленном при внесении различных доз смеси пивной дробины и отработанного кизельгура по истечению 0,5-месячного периода опытов происходит подщелачивание на 0,22-1,66 ед. рН водной и на 0,23-1,51 ед. рН солевой почвенных вытяжек. По завершению исследований установлено смещение реакции водной вытяжки почвы в кислую сторону на 0,14-3,08 ед. рН, а солевой вытяжки – на 0,18-1,98 ед. рН в зависимости от количества до- 97 бавленной смеси отходов пивоварения. Черноземная почва, содержащая 1,0010,00 % смеси пивной дробины и отработанного кизельгура, имеет нейтральную реакцию, а в черноземе с добавлением 20,00 и 30,00 % смеси отходов пивоварения отмечена слабокислая реакция почвенного раствора. Подщелачивание почвы, содержащей отходы пивоваренной промышленности, возможно, происходит вследствие повышения концентрации катионов калия, которые способны вытеснять катионы других металлов, определяющих кислотность почвы, из почвенного поглощающего комплекса. Последующее снижение рН почвы может происходить из-за развития микроскопических грибов, образующих низкомолекулярные органические кислоты. По истечению 0,5-месячного периода исследований выявлена тенденция к снижению суммы поглощенных оснований почвы, содержащей 1,00 и 5,00 % смеси отходов пивоваренной промышленности, при добавлении 10,00-30,00 % смеси пивной дробины и отработанного кизельгура сумма поглощенных оснований почвы снижается в 1,06-1,10 раза. К концу опытов сумма поглощенных оснований черноземной почвы с добавлением 1,00 и 5,00 % отходов пивоварения сопоставима с контролем, а при внесении 10,00-30,00 % дробины – отмечена тенденция к повышению данного показателя. В экспериментах с внесением 1,00 и 5,00 % смеси отходов пивоварения по истечению 0,5-месячного периода опытов отмечена тенденция к повышению массовой доли органического вещества в почве. Содержание органических веществ в черноземе оподзоленном, с добавлением 10,00-30,0 % смеси пивной дробины и отработанного кизельгура, возрастает в 1,16-1,25 раза. С течением времени наблюдается тенденция к увеличению массовой доли органического вещества в почве. Исследования микробиологических характеристик показали, что добавление пивной дробины по истечению 0,5-месячного периода опытов в микробиоценозе почвы на 1-2 порядка возрастает количество бактерий, актиномицетов и микроскопических грибов, при этом в 1,96-7,09 раза повышается численность автохтонных и на два порядка – углеводородокисляющих микроорганиз- 98 мов (таблица 22). С увеличением продолжительности экспозиции снижается численность всех групп, но не углеводородокисляющих микроорганизмов. По завершению исследований содержание бактерий, актиномицетов и автохтонных микроорганизмов приближается к контролю. Таблица 22 – Микробиологическая характеристика почвы с добавлением пивной дробины в лабораторных опытах Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + 1,00 % дробины 0,5 Почва + 5,00 % дробины 0,5 Почва + 10,00 % дробины 0,5 Почва + 20,00 % дробины 0,5 Почва + 30,00 % дробины 0,5 3 3 3 3 3 Численность микроорганизмов, КОЕ / г сухой почвы АвтоУглеводохтонные родокисАктиноБактерии Грибы микроляющие мицеты организ- микроормы ганизмы (3,85 ± (3,26 ± (2,15 ± (0,99 ± (2,15 ± 6 6 4 8 0,12)·10 0,05)·10 0,07)·10 0,03)·10 0,06)·105 (5,61 ± (4,83 ± (3,17 ± (1,12 ± (1,93 ± 5 5 3 6 0,18)·10 0,09)·10 0,08)·10 0,03)·10 0,04)·105 (1,21 ± (7,14 ± (1,94 ± (2,43 ± (2,63 ± 8 8 5 8 0,04)·10 0,05)·10 0,05)·10 0,04)·107 0,07)·10 (6,84 ± (5,37 ± (5,25 ± (1,19 ± (2,12 ± 5 5 4 6 0,23)·10 0,12)·10 0,04)·10 0,03)·10 0,04)·107 (2,32 ± (1,43 ± (2,71 ± (3,23 ± (3,70 ± 8 8 6 8 0,04)·10 0,04)·10 0,08)·10 0,04)·107 0,11)·10 (9,28 ± (7,51 ± (8,36 ± (1,73 ± (2,95 ± 0,28)·105 0,16)·105 0,09)·104 0,04)·106 0,04)·107 (5,12 ± (3,64 ± (2,38 ± (3,90 ± (5,94 ± 0,12)·108 0,04)·108 0,05)·106 0,10)·108 0,09)·107 (1,35 ± (1,16 ± (1,73 ± (2,31 ± (5,42 ± 6 6 5 6 0,04)·10 0,03)·10 0,05)·10 0,06)·10 0,08)·107 (6,41 ± (4,93 ± (3,25 ± (5,63 ± (8,17 ± 8 8 6 8 0,12)·10 0,10)·10 0,05)·10 0,09)·10 0,08)·107 (1,76 ± (1,64 ± (2,68 ± (3,42 ± (7,65 ± 6 6 5 6 0,05)·10 0,04)·10 0,04)·10 0,07)·10 0,09)·107 (8,74 ± (7,30 ± (4,82 ± (7,02 ± (9,64 ± 8 8 6 8 0,09)·10 0,16)·10 0,09)·10 0,12)·10 0,09)·107 (2,07 ± (2,08 ± (3,71 ± (4,57 ± (9,21 ± 0,06)·106 0,05)·106 0,12)·105 0,09)·106 0,12)·107 Под действием пивной дробины происходит модификация микробного сообщества почвы, изменяется соотношение численности различных физиоло- 99 гических групп микроорганизмов (рисунок 7). На ранних этапах исследования после внесения 1,00-10,00 % пивной дробины в микробной популяции почвы в 1,08-1,27 раза повышается доля бактерий, при этом в 1,10-1,45 раза снижается доля актиномицетов и в 1,11-1,67 раза – грибов. При использовании более высоких доз пивной дробины отмечена тенденция к повышению доли бактерий, снижению доли актиномицетов и микроскопических грибов. С течением времени в микробном сообществе чернозема оподзоленного, содержащего пивную дробину, снижается доля бактерий и увеличивается доля актиномицетов и грибов. 120% 120% 100% 100% 80% 80% 60% 60% грибы актиномицеты бактерии 40% 40% 20% 20% 0% 0% контроль 1,00 % добавки 5,00 % добавки 10,00 % добавки 20,00 % добавки 30,00 % добавки 0,5 мес. эксперимента контроль 1,00 % добавки 5,00 % добавки 10,00 % добавки 20,00 % добавки 30,00 % добавки 3 мес. эксперимента Рисунок 7 – Соотношение различных групп микроорганизмов в почве с добавлением пивной дробины в лабораторном эксперименте В микробиоценозе чернозема оподзоленного, содержащего отработанный кизельгур, на два порядка возрастает численность бактерий, на один или два порядка увеличивается содержание актиномицетов и микроскопических грибов, при этом на один порядок повышается количество углеводородокисляющих и в 1,15-4,17 раза – автохтонных микроорганизмов (таблица 23). В ходе исследований в микробиоценозе почвы снижается численность всех групп микроорганизмов, кроме углеводородокисляющих. В момент окончания опытов содержание бактерий, актиномицетов и автохтонных микроорганизмов приближается к контрольным значениям. 100 Таблица 23 – Влияние отработанного кизельгура на микробиологические показатели почвы в лабораторных условиях Состав образца Почва Почва + 1,00 % кизельгура Почва + 5,00 % кизельгура Почва + 10,00 % кизельгура Почва + 20,00 % кизельгура Почва + 30,00 % кизельгура Численность микроорганизмов, КОЕ / г сухой почвы УглевоПродолжиАвтохтон- дородотельность АктиноГрибы кисляюные Бактерии опытов, мес. мицеты микроор- щие микрооргаганизмы низмы (3,85 ± (0,99 ± (3,26 ± (2,15 ± (2,15 ± 0,5 0,12)·106 0,05)·106 0,07)·104 0,03)·108 0,06)·105 (5,61 ± (4,83 ± (3,17 ± (1,12 ± (1,93 ± 3 5 5 3 6 0,18)·10 0,09)·10 0,08)·10 0,03)·10 0,04)·105 (1,40 ± (6,11 ± (6,23 ± (1,14 ± (1,83 ± 0,5 8 7 5 8 0,03)·10 0,15)·10 0,18)·10 0,04)·10 0,04)·107 (6,24 ± (4,23 ± (3,14 ± (1,15 ± (1,52 ± 3 5 5 4 6 0,15)·10 0,11)·10 0,07)·10 0,03)·10 0,05)·107 (1,81 ± (1,93 ± (1,12 ± (1,12 ± (2,61 ± 0,5 8 8 6 8 0,06)·10 0,06)·10 0,02)·10 0,01)·10 0,06)·107 (5,74 ± (4,21 ± (1,47 ± (2,13 ± (7,91 ± 3 5 5 4 6 0,03)·10 0,06)·107 0,23)·10 0,15)·10 0,13)·10 (2,21 ± (1,54 ± (1,81 ± (2,73 ± (4,32 ± 0,5 0,05)·108 0,02)·108 0,04)·106 0,07)·108 0,05)·107 (1,13 ± (8,62 ± (8,34 ± (1,93 ± (3,81 ± 3 6 5 4 6 0,02)·10 0,20)·10 0,20)·10 0,05)·10 0,08)·107 (3,14 ± (2,31 ± (2,89 ± (3,32 ± (7,24 ± 0,5 8 8 6 8 0,05)·10 0,04)·10 0,06)·10 0,08)·10 0,17)·107 (1,48 ± (1,21 ± (1,33 ± (2,74 ± (6,52 ± 3 6 6 5 6 0,04)·10 0,01)·10 0,04)·10 0,08)·10 0,13)·107 (3,93 ± (3,20 ± (4,37 ± (4,13 ± (8,71 ± 0,5 8 8 6 8 0,09)·10 0,08)·10 0,06)·10 0,10)·10 0,10)·107 (1,86 ± (1,68 ± (1,92 ± (3,26 ± (7,94 ± 3 6 6 5 6 0,05)·10 0,04)·10 0,06)·10 0,08)·10 0,24)·107 Отработанный кизельгур модифицирует микробное сообщество почвы, изменяет соотношение численности различных физиологических групп микроорганизмов (рисунок 8). 1,00-20,00 % отработанного кизельгура в 1,06-1,29 раза повышает долю бактерий, при этом в 1,08-1,51 раза снижает содержание актиномицетов в микробной популяции почвы. При добавлении 1,00 % отработанного кизельгура отмечена тенденция к увеличению содержания микроскопических грибов, а при внесении 5,00-20,00 101 % отработанного кизельгура доля грибов в микробной популяции почвы возрастает в 1,23-1,73 раза. При использовании 30,00 % отработанного кизельгура наблюдается тенденция к повышению доли бактерий и актиномицетов, при этом доля грибов увеличивается в 2,03 раза. С увеличением продолжительности исследований в микробном сообществе почвы, содержащей отработанный кизельгур, снижается доля бактерий и увеличивается доля актиномицетов и грибов. 120% 120% 100% 100% 80% 80% 60% 60% грибы актиномицеты бактерии 40% 40% 20% 20% 0% 0% контроль 1,00 % добавки 5,00 % добавки 10,00 % добавки 20,00 % добавки 0,5 мес. эксперимента 30,00 % добавки контроль 1,00 % добавки 5,00 % добавки 10,00 % добавки 20,00 % добавки 30,00 % добавки 3 мес. эксперимента Рисунок 8 – Соотношение различных групп микроорганизмов в почве, содержащей отработанный кизельгур, в лабораторных условиях Под воздействием смеси пивной дробины и отработанного кизельгура в микробном сообществе черноземной почвы на два порядка возрастает содержание бактерий и общее количество углеводородокисляющих микроорганизмов, на 1-2 порядка увеличивается численность актиномицетов и грибов, при этом в 1,54-5,70 раза повышается количество автохтонных микроорганизмов (таблица 24). С увеличением продолжительности опыта снижается численность всех групп, при этом количество углеводородокисляющих микроорганизмов остается на прежнем уровне. В момент окончания исследований содержание бактерий, актиномицетов и автохтонных микроорганизмов приближается к контролю. 102 Таблица 24 – Микробиологическая характеристика почвы, содержащей смесь отходов пивоварения, в лабораторных исследованиях Состав образца Почва Почва + 1,00 % отходов Почва + 5,00 % отходов Почва + 10,00 % отходов Почва + 20,00 % отходов Почва + 30,00 % отходов Численность микроорганизмов, КОЕ / г сухой почвы АвтоУглеводоПродолжихтонные родокистельность АктиноГрибы, Бактерии микроляющие опытов, мес. мицеты организ- микроормы ганизмы (3,85 ± (3,26 ± (2,15 ± (0,99 ± (2,15 ± 0,5 6 6 4 8 0,12)·10 0,05)·10 0,07)·10 0,03)·10 0,06)·105 (5,61 ± (4,83 ± (3,17 ± (1,12 ± (1,93 ± 3 5 5 3 6 0,18)·10 0,09)·10 0,08)·10 0,03)·10 0,04)·105 (2,04 ± (9,01 ± (6,72 ± (1,52 ± (2,13 ± 0,5 8 7 5 8 0,06)·10 0,31)·10 0,17)·10 0,04)·10 0,04)·107 (7,12 ± (4,93 ± (4,13 ± (1,17 ± (1,81 ± 3 5 5 4 6 0,17)·10 0,16)·10 0,10)·10 0,03)·10 0,03)·107 (1,74 ± (1,43 ± (2,34 ± (2,94 ± (2,80 ± 0,5 8 8 6 8 0,05)·107 0,06)·10 0,03)·10 0,04)·10 0,07)·10 (8,74 ± (6,52 ± (6,31 ± (1,61 ± (2,53 ± 3 0,20)·105 0,23)·105 0,08)·104 0,04)·106 0,06)·107 (2,53 ± (2,16 ± (3,53 ± (5,21 ± (3,71 ± 0,5 0,05)·108 0,07)·108 0,06)·106 0,09)·108 0,04)·107 (1,24 ± (9,81 ± (1,24 ± (1,14 ± (4,72 ± 3 6 5 5 6 0,02)·10 0,25)·10 0,03)·10 0,03)·10 0,05)·107 (4,92 ± (3,62 ± (3,05 ± (4,71 ± (7,72 ± 0,5 8 8 6 8 0,07)·10 0,09)·10 0,09)·10 0,13)·10 0,12)·107 (1,63 ± (1,34 ± (2,12 ± (2,98 ± (7,24 ± 3 6 6 5 6 0,03)·10 0,03)·10 0,06)·10 0,07)·10 0,13)·107 (5,73 ± (4,73 ± (4,68 ± (5,64 ± (9,02 ± 0,5 8 8 6 8 0,10)·10 0,10)·10 0,11)·10 0,10)·10 0,15)·107 (1,71 ± (2,81 ± (3,82 ± (8,41 ± (1,97 ± 3 0,06)·106 0,04)·106 0,06)·105 0,07)·106 0,11)·107 Добавление смеси отходов пивоваренной промышленности преобразует структуру микробного сообщества почвы, изменяется соотношение численности различных физиологических групп микроорганизмов (рисунок 9). По истечению 0,5-месячного периода опытов при внесении 1,00-10,00 % смеси отходов пивоварения в микробной популяции чернозема оподзоленного в 1,10-1,28 раза повышается доля бактерий, при этом в 1,13-1,50 раза снижается численность актиномицетов. При добавлении 1,00 % смеси пивной дробины и отработанного кизельгура доля грибов в микробной популяции почвы снижается в 1,03 103 раза, при внесении 5,00 % отходов пивоварения наблюдается тенденция к увеличению доли грибов, а при использовании 10,00 % смеси отходов пивоваренной промышленности доля грибов возрастает в 1,13 раза. 20,00-30,00 % смеси пивной дробины и отработанного кизельгура увеличивают долю грибов в черноземной почве в 1,20-1,50 раза, а также обуславливают тенденцию к повышению доли бактерий и снижению доли актиномицетов. По мере увеличения продолжительности опытов в микробном сообществе чернозема оподзоленного, содержащего смесь отходов пивоваренной промышленности, снижается доля бактерий и увеличивается доля актиномицетов и грибов. 120% 120% 100% 100% 80% 80% грибы 60% 60% актиномицеты бактерии 40% 40% 20% 20% 0% 0% контроль 1,00 % добавки 5,00 % добавки 10,00 % добавки 20,00 % добавки 30,00 % добавки 0,5 мес. эксперимента контроль 1,00 % добавки 5,00 % добавки 10,00 % добавки 20,00 % добавки 30,00 % добавки 3 мес. эксперимента Рисунок 9 – Соотношение различных групп микроорганизмов в почве с добавлением смеси отходов пивоварения в лабораторном опыте При изучении влияния различных доз пивной дробины на ферментативную активность почвы в лабораторном эксперименте установлено, что по истечению 0,5-месячного периода исследований пероксидазная активность чернозема оподзоленного среднесуглинистого возрастает в 1,10-1,62 раза (рисунок 10). В ходе опыта активность пероксидазы всех изученных образцов чернозема оподзоленного постепенно увеличивается и в момент окончания исследований пероксидазная активность почвы, содержащей пивную дробину, в 1,26-1,74 раза превышает контрольный показатель. 104 Активность пероксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,045 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без дробины; почва + 1,00 % дробины; почва + 5,00 % дробины; почва + 10,00 % дробины; почва + 20,00 % дробины; почва + 30,00 % дробины Рисунок 10 – Динамика пероксидазной активности почвы с добавлением пивной дробины в лабораторных исследованиях Полифенолоксидазная активность чернозема оподзоленного, содержащей различные дозы пивной дробины, по истечению 0,5-месячного периода опытов превышает контрольные значения в 1,18-1,96 раза (рисунок 11). На протяжении всего эксперимента активность полифенолоксидазы всех опытных и контрольного образцов почвы постепенно увеличивается. По завершению исследований полифенолоксидазная активность чернозема с добавлением различных доз пивной дробины в 1,70-2,67 раза превышает показатель нативной почвы. Каталазная активность почвы с пивной дробиной по истечению 0,5месячного периода опытов увеличивается в 1,17-1,94 раза (рисунок 12). Активность каталазы всех изученных образцов чернозема оподзоленного постепенно снижается в течение всего периода исследований. По окончанию исследований каталазная активность черноземной почвы с добавлением пивной дробины превышает контрольные значения в 1,12-1,47 раза. 105 Активность полифенолоксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без дробины; почва + 1,00 % дробины; почва + 5,00 % дробины; почва + 10,00 % дробины; почва + 20,00 % дробины; почва + 30,00 % дробины Рисунок 11 – Изменение полифенолоксидазной активности почвы, содержащей пивную дробину, в лабораторных опытах Активность каталазы, мл KMnO4 / 1 г почвы за 20 мин. 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без дробины; почва + 1,00 % дробины; почва + 5,00 % дробины; почва + 20,00 % дробины; почва + 10,00 % дробины; почва + 30,00 % дробины Рисунок 12 – Каталазные активности различных образцов почвы с пивной дробиной в лабораторных условиях 106 Различные дозы пивной дробины по истечению 0,5-месячного периода опытов увеличивают инвертазную активность черноземной почвы в 1,09-1,69 раза (рисунок 13). На всем протяжении исследований активность инвертазы всех опытных образцов, содержащих пивную дробину, и нативной почвы постепенно уменьшается. К концу исследований инвертазная активность чернозема оподзоленного с добавлением дробины увеличена в 1,09-1,26 раза. Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа 30 25 20 15 10 5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без дробины; почва + 5,00 % дробины; почва + 20,00 % дробины; почва + 1,00 % дробины; почва + 10,00 % дробины; почва + 30,00 % дробины Рисунок 13 – Изменение активности инвертазы почвы с добавлением пивной дробины в ходе лабораторных опытов Фосфатазная активность почвы, содержащей различные дозы пивной дробины, возрастает в 1,07-1,56 раза (рисунок 14). В ходе опытов активность фосфатазы всех изученных образцов почвы постепенно увеличивается и через три месяца исследований показатели фосфатазной активности чернозема оподзоленного с добавлением пивной дробины остаются в 1,19-1,58 раза выше, чем в нативной почве. 107 Активность фосфатазы, мг Р2О5 / 1 г почвы за 1 час 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без дробины; почва + 1,00 % дробины; почва + 5,00 % дробины; почва + 10,00 % дробины; почва + 20,00 % дробины; почва + 30,00 % дробины Рисунок 14 – Динамика фосфатазной активности почвы с добавлением пивной дробины в лабораторных исследованиях Различные дозы пивной дробины по истечению 0,5-месячного периода опытов повышают липазную активность черноземной почвы в 2,88-4,84 раза (рисунок 15). Активность липазы всех опытных и контрольного образцов чернозема оподзоленного постепенно уменьшается на протяжении всех исследований. По окончанию исследований липазная активность почвы, содержащей пивную дробину, в 2,24-2,92 раза больше, чем в контрольном почвенном образце. В почве, содержащей 1,00 и 5,00 % отработанного кизельгура, по истечению 0,5-месячного периода опытов, отмечена тенденция к увеличению активности пероксидазы, при этом пероксидазная активность чернозема оподзоленного, содержащего 10,00-30,00 % отработанного кизельгура, возрастает в 1,191,48 раза (рисунок 16). 108 Активность липазы, мл 0,1 М KOН / 1 г почвы за 72 часа 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без дробины; почва + 1,00 % дробины; почва + 5,00 % дробины; почва + 10,00 % дробины; почва + 20,00 % дробины; почва + 30,00 % дробины Рисунок 15 – Изменение липазной активности почвы, содержащей пивную дробину, в течение лабораторных экспериментов Активность пероксидазы, мг пурпургаллинал / 1 г почвы за 30 мин. 0,045 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без кизельгура; почва + 1,00 % кизельгура; почва + 5,00 % кизельгура; почва + 10,00 % кизельгура; почва + 20,00 % кизельгура; почва + 30,00 % кизельгура Рисунок 16 – Пероксидазная активность почвы с добавлением отработанного кизельгура в лабораторных исследованиях 109 В течение опытов активность пероксидазы всех изученных образцов почвы постепенно увеличивается и к концу исследований пероксидазная активность почвы с отработанным кизельгуром в 1,13-1,61 раза выше, чем в нативной почве. 1,00 % отработанного кизельгура, добавленного к почве, по истечению 0,5-месячного периода опытов обуславливает тенденцию к увеличению активности полифенолоксидазы, при этом полифенолоксидазные активности чернозема оподзоленного, содержащего 5,00-30,00 % отработанного кизельгура, превышает контрольные значения в 1,14-1,71 раза (рисунок 17). На протяжении всего периода исследований активности полифенолоксидазы опытных образцов и контрольной почвы постепенно возрастают. По завершению опытов полифенолоксидазная активность почвы, содержащей различные дозы отработанного кизельгура, в 1,37-2,19 раза больше, чем в нативном черноземе оподзоленном. Активность полифенолоксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Проделжительность эксперимента, месяцы почва без кизельгура; почва + 1,00 % кизельгура; почва + 5,00 % кизельгура; почва + 10,00 % кизельгура; почва + 20,00 % кизельгура; почва + 30,00 % кизельгура Рисунок 17 – Изменение полифенолоксидазной активности почвы с добавлением отработанного кизельгура в лабораторных экспериментах 110 При внесении 1,00-10,00 и 30,00 % отработанного кизельгура каталазная активность почвы по истечению месячного периода опытов возрастает в 1,171,39 раза (рисунок 18), а при внесении 20,00 % отработанного кизельгура – сопоставима с контролем. Активность каталазы чернозема оподзоленного постепенно уменьшается на протяжении всего периода исследований. К концу исследований каталазная активность черноземной почвы, содержащей 1,00-10,00 и 30,00 % отработанного кизельгура сопоставима с нативной почвой, а при внесении 20,00 % отработанного кизельгура – в 1,21 раза ниже контрольного показателя. Активность каталазы, мл КMnO4 / 1 г почвы за 20 мин. 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Продолжительность эксперимента, месяцы 3 почва без кизельгура; почва + 1,00 % кизельгура; почва + 5,00 % кизельгура; почва + 10,00 % кизельгура; почва + 20,00 % кизельгура; почва + 30,00 % кизельгура Рисунок 18 – Динамика каталазной активности почвы, содержащей различные дозы отработанного кизельгура, в лабораторных опытах Отработанный кизельгур, добавленный в чернозем оподзоленный в различных дозах, по истечению 2-х-месячного периода исследований в 3,88-7,50 раза увеличивает его инвертазную активность (рисунок 19). В течение опытов активность β-фруктофуранозидазы почвы постепенно снижается. По заверше- 111 нию исследований инвертазная активность чернозема оподзоленного, содержащего отработанный кизельгур, в 1,45-2,91 раза выше, чем в нативной почве без отработанного кизельгура. Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа 140 120 100 80 60 40 20 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Проделжительность эксперимента, месяцы почва без кизельгура; почва + 1,00 % кизельгура; почва + 5,00 % кизельгура; почва + 10,00 % кизельгура; почва + 20,00 % кизельгура; почва + 30,00 % кизельгура Рисунок 19 – Результаты исследований инвертазной активности почвы с добавлением отработанного кизельгура в лабораторных условиях Фосфатазная активность черноземной почвы, содержащей различные дозы отработанного кизельгура, по истечению 0,5-месячного периода опытов превышает контрольные значения в 1,09-1,72 раза (рисунок 20). На протяжении всего эксперимента активность фосфатазы всех опытных образцов и нативного чернозема оподзоленного постепенно повышается. По окончанию исследований фосфатазная активность почвы с добавлением отработанного кизельгура в 1,47-1,90 раза больше, чем в контроле. 112 Активность фосфатазы, мг Р2О5 / 1 г почвы за 1 час 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Проделжительность эксперимента, месяцы почва без кизельгура; почва + 1,00 % кизельгура; почва + 5,00 % кизельгура; почва + 10,00 % кизельгура; почва + 20,00 % кизельгура; почва + 30,00 % кизельгура Рисунок 20 – Изменение фосфатазной активности почвы с добавлением отработанного кизельгура в течение лабораторных опытов Активность липазы чернозема оподзоленного по истечению 0,5месячного периода опытов возрастает в 1,19-2,70 раза в результате добавления различных доз отработанного кизельгура (рисунок 21). В ходе исследований липазная активность всех изученных образцов почвы постепенно уменьшается и к концу опытов активность липазы чернозема оподзоленного с отработанным кизельгуром остается в 1,18-2,47 раза выше, чем в нативной почве. Смесь пивной дробины и отработанного кизельгура по истечению 0,5месячного периода исследований увеличивает пероксидазную активность чернозема оподзоленного в 1,10-1,52 раза (рисунок 22). На протяжении всего эксперимента активность пероксидазы всех изученных образцов почвы постепенно увеличивается и по завершению опытов пероксидазная активность почвы со смесью отходов пивоварения в 1,17-1,70 раза превышает контрольное значение. 113 Активность липазы, мл 0,1 М КOН / 1 г почвы за 72 часа 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без кизельгура; почва + 1,00 % кизельгура; почва + 5,00 % кизельгура; почва + 10,00 % кизельгура; почва + 20,00 % кизельгура; почва + 30,00 % кизельгура Рисунок 21 – Липазная активность образцов почве с отработанным кизельгуром в лабораторных исследованиях Активность пероксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,045 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без отходов пивоварения; почва + 1,00 % отходов пивоварения; почва + 5,00 % отходов пивоварения; почва + 10,00 % отходов пивоварения; почва + 20,00 % отходов пивоварения; почва + 30,00 % отходов пивоварения Рисунок 22 – Изменение пероксидазной активности почвы, содержащей смесь отходов пивоваренной промышленности, в лабораторных опытах 114 Полифенолоксидазная активность черноземной почвы, содержащей различные дозы смеси отходов пивоваренной промышленности, по истечению 0,5месячного периода опытов превышает контрольное значение в 1,14-1,82 раза (рисунок 23). На протяжении всего периода исследований активность полифенолоксидазы всех опытных и контрольного образцов чернозема оподзоленного постепенно увеличивается. По окончанию исследований полифенолоксидазная активность почвы с добавлением различных доз смеси пивной дробины и отработанного кизельгура в 1,52-2,52 раза превышает показатель нативной почвы. Активность полифенолоксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без отходов пивоварения; почва + 1,00 % отходов пивоварения; почва + 5,00 % отходов пивоварения; почва + 10,00 % отходов пивоварения; почва + 20,00 % отходов пивоварения; почва + 30,00 % отходов пивоварения Рисунок 23 – Результаты лабораторных опытов по изучению полифенолоксидазной активности почвы с добавлением смеси отходов пивоварения В результате добавления смеси отходов пивоварения по истечению 0,5месячного периода опытов в 1,15-1,72 раза повышается активность каталазы чернозема оподзоленного (рисунок 24). С течением времени происходит постепенное уменьшение каталазной активности почвы со смесью пивной дробины и отработанного кизельгура. К концу исследований каталазная активность черно- 115 зема оподзоленного, содержащего смесь отходов пивоваренной промышленности, превышает контрольный показатель в 1,47-2,04 раза. Активность каталазы, мл KMnO4 / 1 г почвы за 20 мин. 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без отходов пивоварения; почва + 1,00 % отходов пивоварения; почва + 5,00 % пивоварения; почва + 10,00 % отходов пивоварения; почва + 20,00 % отходов пивоварения; почва + 30,00 % отходов пивоварения Рисунок 24 – Каталазная активность почвы со смесью пивной дробины и отработанного кизельгура в лабораторных исследованиях Различные дозы смеси пивной дробины и отработанного кизельгура по истечению 0,5-месячного периода исследований увеличивает β- фруктофуранозидазную активность черноземной почвы в 3,19-4,81 раза (рисунок 25). Активность инвертазы всех изученных образцов чернозема оподзоленного постепенно уменьшается на протяжении всего периода опытов. По завершению опытов инвертазная активность почвы, содержащей смесь отходов пивоварения, в 2,22-3,45 раза выше, чем в нативной почве. 116 Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без отходов пивоварения; почва + 1,00 % отходов пивоварения; почва + 5,00 % отходов пивоварения; почва + 10,00 % отходов пивоварения; почва + 20,00 % отходов пивоварения; почва + 30,00 % отходов пивоварения Рисунок 25 – Изменение β-фруктофуранозидазной активности почвы под действием смеси отходов пивоварения в лабораторных условиях Добавление различных доз смеси пивной дробины и отработанного кизельгура по истечению 0,5-месячного периода опытов в 1,08-1,64 раза увеличивает фосфатазную активность чернозема оподзоленного (рисунок 26). На протяжении всего периода исследований активность фосфатазы всех изученных образцов почвы постепенно увеличивается и по окончанию опытов в 1,28-1,76 раза превышает контрольное значение. Липазная активность чернозема оподзоленного, содержащего различные дозы смеси пивоваренных отходов, по истечению 0,5-месячного периода исследований превышает контрольные значения в 1,58-3,07 раза (рисунок 27). В течение экспериментов активность липазы всех опытных образцов и нативной почвы постепенно уменьшается. По завершению исследований липазная активность чернозема оподзоленного, содержащего смесь пивной дробины и отработанного кизельгура, в 1,37-2,71 раза больше, чем в контрольной почве. 117 Активность фосфатазы, мг Р2О5 / 1 г почвы за 1 час 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без отходов пивоварения; почва + 1,00 % отходов пивоварения; почва + 5,00 % отходов пивоварения; почва + 10,00 % отходов пивоварения; почва + 20,00 % отходов пивоварения; почва + 30,00 % отходов пивоварения Рисунок 26 – Динамика фосфатазной активности почвы с добавлением смеси отходов пивоваренной промышленности в лабораторных опытах Активность липазы, мл 0,1 М KOН / 1 г почвы за 72 часа 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без отходов пивоварения; почва + 1,00 % отходов пивоварения; почва + 5,00 % отходов пивоварения; почва + 10,00 % отходов пивоварения; почва + 20,00 % отходов пивоварения; почва + 30,00 % отходов пивоварения Рисунок 27 – Результаты изучения липазной активности почвы с добавлением смеси пивной дробины и отработанного кизельгура в лабораторных условиях 118 В целом, результаты проведенных лабораторных исследований выявили, что органические компоненты отходов пивоваренной промышленности изменяют физико-химические показатели и стимулируют биологическую активность чернозема оподзоленного. Внесение отходов пивоварения увеличивает общую влагоемкость и массовую долю органического вещества, снижает рН почвенного раствора, при этом отмечается тенденция к повышению суммы поглощенных оснований черноземной почвы. Органические вещества в составе отходов пивоварения активизируют развитие всех изученных физиологических групп микроорганизмов чернозема оподзоленного, в том числе на два порядка повышают общее количество углеводородокисляющих микроорганизмов. Органические компоненты отходов пивоваренной промышленности увеличивают активность как окислительновосстановительных, так и гидролитических ферментов черноземной почвы. Стимуляция биологической активности объясняется влиянием органических компонентов отходов пивоварения на жизнедеятельность аборигенных микроорганизмов почвы путем обогащения почвы разнообразными химическими соединениями и обеспечения микроорганизмов поверхностями для роста. 3.2.3. Влияние органических веществ отходов пивоварения на почву в полевых условиях В микрополевом эксперименте установлено, что добавление пивной дробины повышает ферментативную активность почвы. Внесение в чернозем оподзоленный пивной дробины по истечению первого месяца исследований увеличивает ее каталазную активность в 1,21-1,35 раза (рисунок 28). На протяжении всего последующего эксперимента активность каталазы почвы постепенно снижается и по окончанию исследований становится сопоставима с контрольными значениями. Пивная дробина увеличивает инвертазную активность чернозема оподзоленного (рисунок 29). 119 Активность каталазы, мл KMnO4 / 1 г почвы за 20 мин. 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы незагрязненная почва (слой 0-5 см); незагрязненная почва (слой 5-20 см); незагрязненная почва с дробиной (слой 0-5 см); незагрязненная почва с дробиной (слой 5-20 см) Рисунок 28 – Изменение активности каталазы почвы в полевом эксперименте в присутствии пивной дробины Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа 35 30 25 20 15 10 5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы незагрязненная почва (слой 0-5 см); незагрязненная почва (слой 5-20 см); незагрязненная почва с дробиной (слой 0-5 см); незагрязненная почва с дробиной (слой 5-20 см) Рисунок 29 – Динамика инвертазной активности почвы, содержащей пивную дробину, в полевом исследовании 120 При добавлении пивной дробины по истечению 0,5-месячного периода исследований активность инвертазы почвы в слое 0-5 см увеличивается в 1,171,34 раза. На протяжении всего эксперимента активность инвертазы почвы, содержащей пивную дробину, в 0-5 см слое выше, чем в 5-20 см слое. В течение первого месяца исследований активность почвенной инвертазы возрастает. Динамика изменений инвертазной активности черноземной почвы при общей тенденции к снижению сохраняет преимущество опытного варианта с превышением к окончанию эксперимента контрольных значений в 1,45-1,72 раза. Чернозем оподзоленный, содержащий пивную дробину, на протяжении всего эксперимента увеличивает ингибирование проростков кресс-салата по сравнению с контрольной почвой, без добавления пивной дробины (рисунок 30). Ингибирование возрастает в течение первых двух месяцев исследований. В конце второго месяца экспериментов она составляет 37,26-38,74 %, а в последующем – уменьшается. По завершению исследований отмечено слабое (18,50 ± 0,56 %) ингибирование проростков кресс-салата почвой, содержащей пивную дробину. Длина корней проростков, % от контроля 90 85 80 75 70 65 60 55 50 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы незагрязненная почва с дробиной (слой 0-5 см); незагрязненная почва с дробиной (слой 5-20 см) Рисунок 30 – Результаты биотестирования почвы с пивной дробиной в полевом эксперименте 121 При внесении отработанного кизельгура наблюдается тенденция к увеличению активности каталазы чернозема оподзоленного (рисунок 31). Активность почвенной инвертазы по истечению 0,5-месячного периода исследований увеличивается в 2,46-3,66 раза (рисунок 32). В течение всего эксперимента активность β-фруктофуранозидазы почвы снижается и к концу исследований она превышает контрольные показатели в 1,36-1,41 раза. Активност каталазы, мл KMnO4 / 1 г почвы за 20 мин. 1,4 1,35 1,3 1,25 1,2 1,15 1,1 1,05 1 0,95 0,9 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Продолжительность эксперимента, месяцы 4,5 5 незагрязненная почва (слой 0-5 см); незагрязненная почва (слой 5-20 см); незагрязненная почва с кизельгуром (слой 0-5 см); незагрязненная почва с кизельгуром (слой 5-20 см) Рисунок 31 – Каталазная активность почвы с добавлением отработанного кизельгура в полевом исследовании Добавление к черноземной почве отработанного кизельгура на протяжении всего периода исследований незначительно увеличивает ингибирование ей проростков кресс-салата. Степень ингибирования немного возрастает в течение первых двух месяцев эксперимента (рисунок 33): к концу второго месяца исследований она составляет 24,65 % в слое 0-5 см и 27,82 % в слое 5-20 см, а в дальнейшем – уменьшается. По завершению микрополевого эксперимента ингибирование кресс-салата почвой, содержащей отработанный кизельгур, практически не обнаруживается. 122 Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы незагрязненная почва (слой 0-5 см); незагрязненная почва (слой 5-20); незагрязненная почва с кизельгуром (слой 0-5 см); незагрязненная почва с кизельгуром (слой 5-20 см) Рисунок 32 – Изменение β-фруктофуранозидазной активности почвы под влиянием отработанного кизельгура в полевых условиях Длина корней проростков, % от контроля 110 100 90 80 70 60 50 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы незагрязненная почва с кизельгуром (слой 0-5 см); незагрязненная почва с кизельгуром (слой 5-20 см) Рисунок 33 – Результаты биотестирования почвы с добавлением отработанного кизельгура в полевом исследовании 123 Смесь пивной дробины и отработанного кизельгура по истечению 0,5месячного периода исследований обуславливает тенденцию к увеличению активности каталазы почвы (рисунок 34). В конце второго месяца эксперимента каталазная активность чернозема оподзоленного, содержащего смесь отходов пивоварения, в 1,08-1,11 раза превышает контрольные показатели. В течение последующих трех месяцев исследований отмечается постепенное уменьшение активности каталазы почвы. К моменту окончания эксперимента показатели каталазной активности чернозема, содержащего смесь отходов пивоваренной промышленности, становятся сопоставимыми с таковыми для контрольной почвы. Активность каталазы, мл KMnO4 / 1 г почвы за 20 мин. 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы незагрязненная почва (слой 0-5 см); незагрязненная почва (слой 5-20 см); незагрязненная почва с отходами (слой 0-5 см); незагрязненная почва с отходами (слой 5-20 см) Рисунок 34 – Динамика каталазной активности почвы с добавлением смеси отходов пивоваренной промышленности в полевых условиях Внесение в чернозем оподзоленный смеси отходов пивоварения через один месяц эксперимента увеличивает его инвертазную активность в 1,80-2,81 раза (рисунок 35). В течение последующих месяцев исследований инвертазная активность чернозема оподзоленного с добавлением смеси пивной дробины и 124 отработанного кизельгура постепенно снижается. К моменту завершения эксперимента инвертазная активность почвы с добавлением смеси отходов пивоваренной промышленности превышает показатели нативной почвы в 1,75-1,95 раза. Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы незагрязненная почва (слой 0-5 см); незагрязненная почва с отходами (слой 0-5 см); незагрязненная почва (слой 5-20 см); незагрязненная почва с отходами (слой 5-20 см) Рисунок 35 – Влияние смеси отходов пивоварения на инвертазную активность почвы в полевом эксперименте Ингибирование проростков кресс-салата черноземной почвой с добавлением смеси отходов пивоварения немного возрастает в течение первых двух месяцев исследований: к концу второго месяца исследований она составляет 27,76 % в слое 0-5 см и 29,50 % в слое 5-20 см (рисунок 36). В последующие месяцы данный показатель уменьшается и по окончанию эксперимента практически не обнаруживается. В целом результаты проведенных полевых исследований показывают, что внесение органических компонентов отходов пивоварения увеличивает биологическую активность черноземной почвы и незначительно повышает ингибирование ей проростков кресс-салата при добавлении пивной дробины. 125 100 Длина корней проростков, % от контроля 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы незагрязненная почва с отходами (слой 0-5 см);" незагрязненная почва с отходами (слой 5-20 см) Рисунок 36 – Результаты биотестирования почвы, содержащей смесь пивной дробины и отработанного кизельгура, в полевом исследовании На основании данных опытов можно сделать вывод о том, что не желательно применять сырые отходы пивоварения непосредственно для удобрения черноземной почвы, предпочтительно использовать их для приготовления компостов. 3.3. Влияние органических компонентов отходов пивоваренной промышленности на эффективность биоремедиации нефтезагрязненных почв 3.3.1. Влияние органических веществ отходов пивоварения на эффективность биоремедиации нефтезагрязненной почвы в лабораторных условиях В условиях лабораторных опытов с черноземной почвой, имеющей средний уровень загрязнения нефтью, внесение пивной дробины по истечению 0,5месячного периода исследований увеличивает её общую влагоемкость в 1,131,58 раза, зависимой от дозы дробины (таблица 25). 126 Таблица 25 – Физико-химические характеристики почвы со средним уровнем загрязнения нефтью и добавлением пивной дробины Показатели Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + нефть 10,00 г/кг Почва + нефть 10,00 г/кг + 1,00 % дробины Почва + нефть 10,00 г/кг + 5,00 % дробины Почва + нефть 10,00 г/кг + 10,00 % дробины Почва + нефть 10,00 г/кг + 20,00 % дробины Почва + нефть 10,00 г/кг + 30,00 % дробины 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 Общая влагоемкость, % сухой почвы рН водной вытяжки рН солевой вытяжки Массовая доля органического вещества, % 63,12 ± 1,25 63,09 ± 1,13 58,55 ± 1,74 59,14 ± 1,78 65,95 ± 2,26 66,13 ± 1,85 69,29 ± 2,14 70,26 ± 2,36 74,82 ± 1,80 79,21 ± 2,02 83,71 ± 2,23 89,66 ± 3,00 92,58 ± 2,80 97,87 ± 2,23 7,01 ± 0,23 6,98 ± 0,21 7,35 ± 0,24 7,21 ± 0,23 8,13 ± 0,24 7,94 ± 0,24 7,91 ± 0,24 7,75 ± 0,26 7,78 ± 0,23 7,41 ± 0,21 7,32 ± 0,21 6,93 ± 0,20 7,04 ± 0,19 6,68 ± 0,18 5,92 ± 0,18 5,91 ± 0,19 6,05 ± 0,20 6,02 ± 0,20 6,39 ± 0,15 6,31 ± 0,22 6,26 ± 0,13 6,21 ± 0,22 6,18 ± 0,20 6,14 ± 0,19 6,11 ± 0,18 6,09 ± 0,20 6,05 ± 0,18 6,01 ± 0,13 7,51 ± 0,17 7,53 ± 0,12 9,91 ± 0,20 9,12 ± 0,21 10,13 ± 0,22 9,65 ± 0,24 10,51 ± 0,20 9,96 ± 0,26 11,23 ± 0,30 10,64 ± 0,30 11,87 ± 0,24 11,23 ± 0,29 12,46 ± 0,25 11,85 ± 0,21 Сумма поглощенных оснований, ммоль на 100 г почвы 35,99 ± 0,94 36,03 ± 0,98 35,24 ± 0,92 35,63 ± 0,93 33,21 ± 0,99 33,76 ± 0,98 33,83 ± 0,96 34,24 ± 1,02 34,95 ± 1,00 34,62 ± 0,95 35,27 ± 0,99 36,16 ± 1,00 36,01 ± 1,02 36,39 ± 0,98 Добавление в чернозем оподзоленный среднесуглинистый 1,00-10,00 % пивной дробины при среднем уровне загрязнения нефтью по истечению 0,5месячного периода лабораторных исследований вызывает увеличение рН водной почвенной вытяжки на 0,43-0,78 ед.. Внесение в почву 20,00 и 30,00 % пив- 127 ной дробины изменяет рН водной почвенной вытяжки в сторону подкисления на 0,03-0,31 ед. рН. При внесении 30,00 % пивной дробины рН солевой почвенной вытяжки не изменяется, а при добавлении 1,00-20,00 % пивной дробины – увеличивается на 0,06-0,34 ед. Результаты исследований характеристик почвы с добавлением пивной дробины при высоком и очень высоком уровне загрязнения нефтью представлены в таблицах 26 и 27. При высоком уровне загрязнения нефтью общая влагоемкость почвы, содержащей пивную дробину, увеличивается в 1,79-2,49 раза, а при очень высоком – в 6,38-9,51 раза. Таблица 26 – Физико-химические показатели почвы, имеющей высокий уровень загрязнения нефтью и содержащей пивную дробину Показатели Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + нефть 30,00 г/кг Почва + нефть 30,00 г/кг + 1,00 % дробины Почва + нефть 30,00 г/кг + 5,00 % дробины 0,5 3 0,5 3 0,5 3 Общая влагоемкость, % сухой почвы рН водной вытяжки рН солевой вытяжки Массовая доля органического вещества, % 63,12 ± 1,25 63,09 ± 1,13 35,44 ± 1,14 37,52 ± 1,35 63,28 ± 1,93 65,47 ± 2,17 66,90 ± 2,34 68,59 ± 2,21 7,01 ± 0,23 6,98 ± 0,21 7,45 ± 0,21 7,34 ± 0,26 8,35 ± 0,23 8,02 ± 0,21 8,09 ± 0,27 7,84 ± 0,21 5,92 ± 0,18 5,91 ± 0,19 6,12 ± 0,20 6,09 ± 0,18 6,47 ± 0,18 6,38 ± 0,17 6,35 ± 0,16 6,29 ± 0,18 7,51 ± 0,17 7,53 ± 0,12 11,22 ± 0,22 10,38 ± 0,22 11,54 ± 0,29 11,07 ± 0,27 12,01 ± 0,26 11,56 ± 0,23 Сумма поглощенных оснований, ммоль на 100 г почвы 35,99 ± 0,94 36,03 ± 0,98 34,99 ± 0,96 35,39 ± 0,92 33,17 ± 1,02 33,58 ± 0,96 33,64 ± 0,96 33,86 ± 0,97 128 Продолжение таблицы 26 Почва + нефть 30,00 г/кг + 10,00 % дробины Почва + нефть 30,00 г/кг + 20,00 % дробины Почва + нефть 30,00 г/кг + 30,00 % дробины 0,5 3 0,5 3 0,5 3 71,62 ± 1,66 78,71 ± 2,03 78,92 ± 2,49 84,74 ± 3,08 88,19 ± 2,34 91,52 ± 2,34 7,96 ± 0,26 7,48 ± 0,20 7,64 ± 0,24 7,21 ± 0,20 7,49 ± 0,23 6,83 ± 0,18 6,28 ± 0,20 6,20 ± 0,20 6,19 ± 0,20 6,12 ± 0,14 6,13 ± 0,17 6,06 ± 0,19 13,05 ± 0,28 12,34 ± 0,34 13,85 ± 0,32 13,12 ± 0,30 14,34 ± 0,38 13,73 ± 0,37 33,75 ± 0,98 34,92 ± 1,02 34,76 ± 1,12 35,43 ± 0,99 35,52 ± 1,01 35,94 ± 1,02 Таблица 27 – Физико-химические характеристики почвы с очень высоким уровнем загрязнения нефтью при добавлении пивной дробины Показатели Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + нефть 50,00 г/кг Почва + нефть 50,00 г/кг + 1,00 % дробины Почва + нефть 50,00 г/кг + 5,00 % дробины Почва + нефть 50,00 г/кг + 10,00 % дробины 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 Общая влагоемкость, % сухой почвы рН водной вытяжки рН солевой вытяжки 63,12 ± 1,25 63,09 ± 1,13 8,77 ± 0,27 11,21 ± 0,30 55,92 ± 1,66 62,54 ± 1,77 59,11 ± 1,74 65,12 ± 2,33 69,81 ± 2,32 73,35 ± 1,98 7,01 ± 0,23 6,98 ± 0,21 7,59 ± 0,26 7,47 ± 0,24 8,47 ± 0,21 8,14 ± 0,21 8,10 ± 0,19 7,92 ± 0,22 7,94 ± 0,22 7,61 ± 0,23 5,92 ± 0,18 5,91 ± 0,19 6,18 ± 0,18 6,14 ± 0,19 6,57 ± 0,19 6,42 ± 0,21 6,44 ± 0,14 6,33 ± 0,20 6,32 ± 0,19 6,24 ± 0,20 Массовая доля органического вещества, % 7,51 ± 0,17 7,53 ± 0,12 13,18 ± 0,27 12,22 ± 0,25 13,75 ± 0,31 13,09 ± 0,33 14,24 ± 0,28 13,67 ± 0,32 15,61 ± 0,34 14,76 ± 0,36 Сумма поглощенных оснований, ммоль на 100 г почвы 35,99 ± 0,94 36,03 ± 0,98 34,45 ± 0,92 34,68 ± 0,95 33,04 ± 1,02 33,32 ± 0,96 33,36 ± 0,97 33,71 ± 0,97 33,62 ± 1,02 34,58 ± 0,94 129 Продолжение таблицы 27 Почва + нефть 50,00 г/кг + 20,00 % дробины Почва + нефть 50,00 г/кг + 30,00 % дробины 0,5 3 0,5 3 76,42 ± 2,84 81,13 ± 2,77 83,36 ± 2,22 87,21 ± 2,26 7,72 ± 0,27 7,38 ± 0,18 7,35 ± 0,20 7,05 ± 0,19 6,25 ± 0,17 6,18 ± 0,14 6,19 ± 0,14 6,11 ± 0,18 16,52 ± 0,39 15,68 ± 0,37 17,21 ± 0,33 16,53 ± 0,36 34,61 ± 1,04 35,16 ± 1,00 35,35 ± 0,98 35,65 ± 0,98 При высоком уровне загрязнения нефтью рН водной вытяжки почвы с добавлением пивной дробины увеличивается на 0,04-0,90 ед., рН солевой – на 0,01-0,35 ед. При очень высоком уровне загрязнения нефтью рН водной вытяжки чернозема оподзоленного, содержащего 1,00-20,00 % пивной дробины увеличивается на 0,13-0,88 ед., а при внесении 30,00 % пивной дробины снижается на 0,24 ед., при этом рН солевой почвенной вытяжки возрастает на 0,01-0,39 ед. По завершению опытов отмечается смещение реакции водной вытяжки чернозема оподзоленного с пивной дробиной, имеющего средний уровень загрязнения нефтью, в кислую сторону на 0,16-0,39 ед. рН, а солевой вытяжки – на 0,020,08 ед. рН в зависимости от дозы пивной дробины. При добавлении 1,00-10,00 % пивной дробины почвенный раствор имеет щелочную реакцию, а при внесении 20,00 и 30,00 % дробины – нейтральную. К концу опытов наблюдается смещение реакции водной вытяжки почвы с пивной дробиной, имеющей высокий уровень загрязнения нефтью, в кислую сторону на 0,25-0,66 ед. рН, а солевой вытяжки – на 0,06-0,09 ед. рН в зависимости от дозы пивной дробины. При добавлении 1,00-20,00 % пивной дробины почвенный раствор имеет щелочную реакцию, а при внесении 30,00 % дробины – нейтральную. По завершению исследований отмечается смещение реакции водной вытяжки чернозема оподзоленного, имеющего очень высокий уровень загрязнения нефтью и содержащего пивную дробину, в кислую сторону на 0,18-0,34 ед. рН, а солевой вытяжки – на 0,07-0,15 ед. рН в зависимости от дозы пивной дро- 130 бины. При добавлении 1,00 % пивной дробины почвенный раствор имеет сильнощелочную реакцию, а при внесении 5,00-30,00 % дробины – щелочную. Внесение 1,00-10,00 % пивной дробины обуславливает тенденцию к снижению, а добавление 20,00 и 30,00 % дробины – к повышению суммы поглощенных оснований черноземной почвы, имеющей различные уровни загрязнения нефтью. Пивная дробина по истечению 0,5-месячного периода исследований повышает массовую долю органического вещества в черноземной почве, имеющей средний уровень загрязнения нефтью, в 1,02-1,26 раза. Применение пивной дробины увеличивает массовую долю органического вещества в черноземе оподзоленном, имеющем высокий уровень загрязнения нефтью, в 1,03-1,28 раза, а в черноземной почве, имеющей очень высокий уровень загрязнения нефтью, – в 1,04-1,31 раза. С течением времени наблюдается тенденция к уменьшению массовой доли органического вещества в нефтезагрязненной черноземной почве, содержащей пивную дробину. Данные множественного регрессионного анализа результатов лабораторного эксперимента с пошаговым включением независимых переменных свидетельствуют о наличии статистически значимой взаимосвязи физико- химических показателей нефтезагрязненной почвы с массовыми долями внесенных нефти и пивной дробины, а также продолжительностью эксперимента (таблица 28). Уравнения регрессии показывают, что на влагоемкость и рН водной вытяжки загрязненной почвы наибольшее воздействие оказывает массовая доля внесенной пивной дробины; на рН солевой вытяжки и содержание органических веществ – массовая доля внесенной нефти; а на сумму поглощенных оснований – продолжительность эксперимента. Установлена обратно пропорциональная зависимость между влагоемкостью, рН солевой вытяжки, суммой поглощенных оснований загрязненной почвы и массовой долей внесенной нефти, а также между рН водной вытяжки, содержанием органических веществ и продолжительностью эксперимента. Между всеми остальными показателями наблюдается прямо пропорциональная зависимость. 131 Таблица 28 – Данные множественного регрессионного анализа физико-химических показателей нефтезагрязненной почвы с добавлением пивной дробины Уравнение регрессии Показатель Y = 62,843 – 0,362х1 + 0,755х2 + 0,073х3 ± 10,317 Y = 7,993 + 0,179х1 – 0,278х2 0,431х3 ± 0,533 Y = 6,450 – 0,082*х1 + 0,059*х2 + 0,292х3 ± 0,375 Y = 8,297 + 0,864х1 + 0,432х2 – 0,086х3 ± 0,616 Y = 33,883 – 0,146х1 + 0,217х2 + 0,301х3 ± 1,534 Влагоемкость рН водной вытяжки рН солевой вытяжки Содержание органических веществ Сумма поглощенных оснований R F p 0,840 343,07 < 0,01 0,544 59,874 < 0,01 0,310 15,121 < 0,05 0,970 2236,3 < 0,01 0,399 26,951 < 0,01 х1 – массовая доля нефти, внесенной в почву, х2 – массовая доля пивной дробины, добавленной в почву, х3 – продолжительность эксперимента; R – коэффициент множественной корреляции; F – критерий Фишера; p – уровень статистической значимости (* - p > 0,05) Результаты лабораторных опытов показывают, что отработанный кизельгур по истечению 0,5-месячного периода исследований увеличивает общую влагоемкость черноземной почвы, имеющей средний уровень загрязнения нефтью, в 1,06-1,36 раза (таблица 29). При высоком уровне загрязнения нефтью общая влагоемкость чернозема оподзоленного, содержащего отработанный кизельгур, возрастает в 1,67-2,21 раза (таблица 30), а при очень высоком – в 4,658,65 раза (таблица 31). Таблица 29 – Физико-химические показатели почвы со средним уровнем загрязнения нефтью и добавлением отработанного кизельгура Показатели Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Общая влагоемкость, % сухой почвы рН водной вытяжки рН солевой вытяжки Массовая доля органического вещества, % 63,12 ± 1,25 63,09 ± 1,13 7,01 ± 0,23 6,98 ± 0,21 5,92 ± 0,18 5,91 ± 0,19 7,51 ± 0,17 7,53 ± 0,12 Сумма поглощенных оснований, ммоль на 100 г почвы 35,99 ± 0,94 36,03 ± 0,98 132 Продолжение таблицы 29 Почва + нефть 10,00 г/кг Почва + нефть 10,00 г/кг + 1,00 % кизельгура Почва + нефть 10,00 г/кг + 5,00 % кизельгура Почва + нефть 10,00 г/кг + 10,00 % кизельгура Почва + нефть 10,00 г/кг + 20,00 % кизельгура Почва + нефть 10,00 г/кг + 30,00 % кизельгура 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 58,55 ± 1,74 59,14 ± 1,78 62,25 ± 1,73 63,18 ± 1,79 64,51 ± 1,28 65,04 ± 1,70 68,64 ± 1,96 69,16 ± 2,07 72,73 ± 2,50 73,48 ± 1,93 79,48 ± 2,20 81,79 ± 2,72 7,35 ± 0,24 7,21 ± 0,23 7,39 ± 0,25 7,03 ± 0,25 7,12 ± 0,21 6,85 ± 0,22 6,93 ± 0,21 6,64 ± 0,20 6,51 ± 0,22 6,17 ± 0,17 6,26 ± 0,17 5,92 ± 0,15 6,05 ± 0,20 6,02 ± 0,20 6,19 ± 0,20 6,12 ± 0,19 6,11 ± 0,18 6,08 ± 0,19 6,02 ± 0,21 5,97 ± 0,19 5,93 ± 0,17 5,81 ± 0,20 5,84 ± 0,20 5,76 ± 0,18 9,91 ± 0,20 9,12 ± 0,21 10,06 ± 0,22 9,31 ± 0,23 10,24 ± 0,20 9,67 ± 0,21 10,36 ± 0,30 9,95 ± 0,25 10,72 ± 0,30 10,11 ± 0,26 11,02 ± 0,25 10,37 ± 0,29 35,24 ± 0,92 35,63 ± 0,93 35,34 ± 0,94 35,85 ± 0,98 35,72 ± 0,98 36,07 ± 0,95 36,23 ± 0,95 36,48 ± 0,96 36,37 ± 0,96 36,63 ± 0,96 36,51 ± 0,97 36,91 ± 1,04 Таблица 30 – Физико-химические характеристики почвы, имеющей высокий уровень загрязнения нефтью, при добавлении отработанного кизельгура Показатели Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + нефть 30,00 г/кг 0,5 3 Общая влагоемкость, % сухой почвы рН водной вытяжки рН солевой вытяжки Массовая доля органического вещества, % 63,12 ± 1,25 63,09 ± 1,13 35,44 ± 1,14 37,52 ± 1,35 7,01 ± 0,23 6,98 ± 0,21 7,45 ± 0,21 7,34 ± 0,26 5,92 ± 0,18 5,91 ± 0,19 6,12 ± 0,20 6,09 ± 0,18 7,51 ± 0,17 7,53 ± 0,12 11,22 ± 0,22 10,38 ± 0,22 Сумма поглощенных оснований, ммоль на 100 г почвы 35,99 ± 0,94 36,03 ± 0,98 34,99 ± 0,96 35,39 ± 0,92 133 Продолжение таблицы 30 Почва + нефть 30,00 г/кг + 1,00 % кизельгура Почва + нефть 30,00 г/кг + 5,00 % кизельгура Почва + нефть 30,00 г/кг + 10,00 % кизельгура Почва + нефть 30,00 г/кг + 20,00 % кизельгура Почва + нефть 30,00 г/кг + 30,00 % кизельгура 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 59,27 ± 1,75 62,61 ± 2,04 62,68 ± 1,38 64,95 ± 2,08 65,16 ± 1,60 68,86 ± 2,32 70,92 ± 2,46 72,54 ± 2,29 78,17 ± 2,41 80,39 ± 2,66 7,67 ± 0,28 7,41 ± 0,21 7,58 ± 0,24 7,27 ± 0,24 7,42 ± 0,23 7,18 ± 0,22 7,04 ± 0,20 6,79 ± 0,18 6,91 ± 0,18 6,54 ± 0,17 6,27 ± 0,17 6,19 ± 0,18 6,18 ± 0,20 6,11 ± 0,16 6,12 ± 0,20 6,08 ± 0,16 6,02 ± 0,20 5,96 ± 0,16 5,93 ± 0,16 5,83 ± 0,20 11,45 ± 0,27 10,69 ± 0,24 11,61 ± 0,28 11,13 ± 0,29 11,91 ± 0,32 11,44 ± 0,30 12,25 ± 0,31 11,59 ± 0,30 12,62 ± 0,28 12,06 ± 0,26 34,46 ± 0,96 35,13 ± 1,00 34,61 ± 0,95 35,45 ± 0,96 35,01 ± 0,98 35,82 ± 0,98 35,87 ± 0,97 36,02 ± 0,99 36,12 ± 0,97 36,38 ± 0,97 Таблица 31 – Физико-химические показатели почвы, имеющей очень высокий уровень загрязнения нефтью и содержащей отработанный кизельгур Показатели Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + нефть 50,00 г/кг Почва + нефть 50,00 г/кг + 1,00 % кизельгура 0,5 3 0,5 3 Общая влагоемкость, % сухой почвы рН водной вытяжки рН солевой вытяжки Массовая доля органического вещества, % 63,12 ± 1,25 63,09 ± 1,13 8,77 ± 0,27 11,21 ± 0,30 40,82 ± 1,17 49,15 ± 1,72 7,01 ± 0,23 6,98 ± 0,21 7,59 ± 0,26 7,47 ± 0,24 7,97 ± 0,25 7,74 ± 0,23 5,92 ± 0,18 5,91 ± 0,19 6,18 ± 0,18 6,14 ± 0,19 6,36 ± 0,21 6,28 ± 0,20 7,51 ± 0,17 7,53 ± 0,12 13,18 ± 0,27 12,22 ± 0,25 13,47 ± 0,36 12,60 ± 0,37 Сумма поглощенных оснований, ммоль на 100 г почвы 35,99 ± 0,94 36,03 ± 0,98 34,45 ± 0,92 34,68 ± 0,95 33,81 ± 0,95 34,45 ± 0,96 134 Продолжение таблицы 31 Почва + нефть 50,00 г/кг + 5,00 % кизельгура Почва + нефть 5,00 г/кг + 10,00 % кизельгура Почва + нефть 50,00 г/кг + 20,00 % кизельгура Почва + нефть 50,00 г/кг + 30,00 % кизельгура 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 48,47 ± 1,88 57,34 ± 1,53 57,63 ± 1,54 62,89 ± 2,22 63,41 ± 2,07 70,42 ± 2,49 75,88 ± 2,00 78,61 ± 1,81 7,81 ± 0,24 7,63 ± 0,20 7,65 ± 0,21 7,37 ± 0,21 7,32 ± 0,23 7,09 ± 0,19 7,04 ± 0,23 6,95 ± 0,20 6,25 ± 0,19 6,21 ± 0,16 6,17 ± 0,20 6,10 ± 0,16 6,11 ± 0,22 6,05 ± 0,17 6,03 ± 0,20 5,94 ± 0,16 13,68 ± 0,33 13,24 ± 0,29 14,15 ± 0,32 13,62 ± 0,29 14,53 ± 0,36 13,75 ± 0,36 15,02 ± 0,26 14,37 ± 0,29 34,29 ± 0,94 34,79 ± 0,93 34,74 ± 0,96 35,09 ± 0,98 35,19 ± 1,00 35,87 ± 0,99 35,98 ± 0,96 36,12 ± 0,99 При среднем уровне загрязнения нефтью при использовании 1,00 % отработанного кизельгура почва имеет рН среды сопоставимую с незагрязненной почвой. При добавлении 5,00-20,00 % кизельгура чернозем оподзоленный имеет нейтральную реакцию, а при внесении 30,00 % отработанного кизельгура – слабокислую. Черноземная почва, имеющая высокий уровень загрязнения нефтью и содержащая 1,00-10,00 % кизельгура, имеет щелочную реакцию, а при внесении 20,00 и 30,00 % отработанного кизельгура – нейтральную. При очень сильном уровне загрязнения нефтью чернозем оподзоленный, содержащий 1,00-20,00 % осадка кизельгура, имеет щелочную реакцию, а при внесении 30,00 % отработанного кизельгура – нейтральную. Внесение 1,00 % отработанного кизельгура обуславливает тенденцию к снижению, а добавление 5,00-30,00 % кизельгура – к повышению суммы поглощенных оснований черноземной почвы, имеющей различные уровни загрязнения нефтью. Добавление отработанного кизельгура через по истечению 0,5-месячного периода исследований в 1,02-1,14 раза повышает массовую долю органического вещества в черноземной почве, имеющей различные уровни загрязнения нефтью. С течением времени наблюдается тенденция к уменьшению массовой доли 135 органического вещества в черноземе оподзоленном, загрязненным нефтью и содержащим отработанный кизельгур. Данные множественного регрессионного анализа результатов лабораторных экспериментов с пошаговым включением независимых переменных свидетельствуют о наличии статистически значимой взаимосвязи физико- химических показателей нефтезагрязненной почвы с массовыми долями внесенных нефти и отработанного кизельгура, а также продолжительностью исследований (таблица 32). Таблица 32 – Данные множественного регрессионного анализа физико-химических характеристик нефтезагрязненной почвы с добавлением отработанного кизельгура Показатель Влагоемкость рН водной вытяжки рН солевой вытяжки Содержание органических веществ Сумма поглощенных оснований Уравнение регрессии Y = 59,003 – 0,437х1 + 0,676х2 + 0,074х3 ± 9,139 Y = 7,353 + 0,454х1 – 0,463х2 – 0,370х3 ± 0,422 Y = 6,266 + 0,115х1 – 0,140х2 – 0,348х3 ± 0,363 Y = 8,304 + 0,936х1 + 0,229х2 – 0,101х3 ± 0,532 Y = 35,201 – 0,309х1 + 0,278х2 + 0,266х3 ± 1,248 R F p 0,809 269,59 < 0,01 0,747 180,32 < 0,01 0,393 26,003 < 0,01 0,969 2174,3 < 0,01 0,493 45,864 < 0,01 х1 – массовая доля нефти, внесенной в почву, х2 – массовая доля отработанного кизельгура, добавленного в почву, х3 – продолжительность опытов; R – коэффициент множественной корреляции; F – критерий Фишера; p – уровень статистической значимости Уравнения регрессии показывают, что на влагоемкость и рН водной вытяжки загрязненной почвы наибольшее воздействие оказывает массовая доля внесенного отработанного кизельгура; на содержание органических веществ и сумму поглощенных оснований – массовая доля внесенной нефти; а на рН солевой вытяжки – продолжительность опытов. Установлена обратно пропорциональная зависимость между влагоемкостью, суммой поглощенных оснований загрязненной почвы и массовой долей внесенной нефти, между рН водной и солевой вытяжек и массовой долей отработанного кизельгура, а также между рН водной и солевой почвенных вытяжек, содержанием органических веществ 136 и продолжительностью исследований. Между всеми остальными показателями наблюдается прямо пропорциональная зависимость. Смесь пивной дробины и отработанного кизельгура по истечению 0,5месячного периода опытов увеличивает общую влагоемкость черноземной почвы, имеющей средний уровень загрязнения нефтью, в 1,11-1,42 раза (таблица 33). При высоком уровне загрязнения нефтью общая влагоемкость чернозема оподзоленного, содержащего смесь отходов пивоварения, увеличивается в 1,702,26 раза (таблица 34), а при очень высоком – в 5,73-8,95 раза (таблица 35). Таблица 33 – Физико-химические показатели почвы со средним уровнем загрязнения нефтью при добавлении смеси отходов пивоварения Показатели ПродолжиСостав образца тельность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + нефть 10,00 г/кг 0,5 3 Почва + нефть 10,00 г/кг + 1,00 % отходов 0,5 Почва + нефть 10,00 г/кг + 5,00 % отходов 0,5 Почва + нефть 10,00 г/кг + 10,00 % отходов 3 3 0,5 3 Общая влагоемкость, % сухой почвы рН водной вытяжки рН солевой вытяжки Массовая доля органического вещества, % 63,12 ± 1,25 63,09 ± 1,13 58,55 ± 1,74 59,14 ± 1,78 64,71 ± 2,19 65,34 ± 2,22 66,69 ± 2,18 67,17 ± 2,30 71,83 ± 2,22 72,26 ± 1,45 7,01 ± 0,23 6,98 ± 0,21 7,35 ± 0,24 7,21 ± 0,23 7,82 ± 0,20 7,38 ± 0,20 7,56 ± 0,13 7,16 ± 0,15 7,23 ± 0,20 6,94 ± 0,16 5,92 ± 0,18 5,91 ± 0,19 6,05 ± 0,20 6,02 ± 0,20 6,28 ± 0,18 6,23 ± 0,14 6,19 ± 0,15 6,13 ± 0,18 6,12 ± 0,20 6,07 ± 0,19 7,51 ± 0,17 7,53 ± 0,12 9,91 ± 0,20 9,12 ± 0,21 10,09 ± 0,28 9,42 ± 0,31 10,27 ± 0,26 9,85 ± 0,28 11,02 ± 0,26 10,49 ± 0,31 Сумма поглощенных оснований, ммоль на 100 г почвы 35,99 ± 0,94 36,03 ± 0,98 35,24 ± 0,92 35,63 ± 0,93 31,82 ± 1,03 33,37 ± 0,98 33,35 ± 0,98 35,61 ± 0,96 34,26 ± 1,02 36,15 ± 1,03 137 Продолжение таблицы 33 Почва + нефть 10,00 г/кг + 20,00 % отходов Почва + нефть 10,00 г/кг + 30,00 % отходов 0,5 3 0,5 3 75,12 ± 1,41 78,35 ± 1,40 83,03 ± 1,78 86,52 ± 1,38 6,91 ± 0,21 6,49 ± 0,15 6,68 ± 0,16 6,23 ± 0,14 6,08 ± 0,17 6,02 ± 0,17 5,96 ± 0,17 5,94 ± 0,20 11,46 ± 0,25 10,73 ± 0,21 12,01 ± 0,26 11,23 ± 0,30 34,91 ± 1,00 36,41 ± 0,98 35,17 ± 1,04 36,68 ± 1,04 Таблица 34 – Физико-химические характеристики почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью и добавлением смеси пивной дробины и отработанного кизельгура Показатели ПродолжиСостав образца тельность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + нефть 30,00 г/кг 0,5 3 Почва + нефть 30,00 г/кг + 1,00 % отходов 0,5 Почва + нефть 30,00 г/кг + 5,00 % отходов 0,5 Почва + нефть 30,00 г/кг + 10,00 % отходов 3 3 0,5 3 Общая влагоемкость, % сухой почвы рН водной вытяжки 63,12 ± 1,25 63,09 ± 1,13 35,44 ± 1,14 37,52 ± 1,35 60,29 ± 1,71 63,84 ± 2,25 64,47 ± 2,35 66,56 ± 1,72 69,85 ± 1,71 73,45 ± 1,64 7,01 ± 0,23 6,98 ± 0,21 7,45 ± 0,21 7,34 ± 0,26 8,06 ± 0,18 7,62 ± 0,17 7,81 ± 0,20 7,45 ± 0,19 7,69 ± 0,18 7,33 ± 0,22 Сумма поглорН сощенных левой основавытяжний, ки ммоль на 100 г почвы 5,92 ± 7,51 ± 35,99 ± 0,18 0,17 0,94 5,91 ± 7,53 ± 36,03 ± 0,19 0,12 0,98 6,12 ± 11,22 ± 34,99 ± 0,20 0,22 0,96 6,09 ± 10,38 ± 35,39 ± 0,18 0,22 0,92 6,34 ± 11,50 ± 33,72 ± 0,18 0,32 1,10 6,26 ± 10,79 ± 34,82 ± 0,18 0,30 1,01 6,28 ± 11,67 ± 34,38 ± 0,18 0,33 1,00 6,21 ± 11,32 ± 35,09 ± 0,19 0,28 1,02 6,20 ± 12,68 ± 34,67 ± 0,18 0,35 1,05 6,12 ± 12,16 ± 35,37 ± 0,17 0,32 0,98 Массовая доля органического вещества, % 138 Продолжение таблицы 34 Почва + нефть 30,00 г/кг + 20,00 % отходов Почва + нефть 30,00 г/кг + 30,00 % отходов 0,5 3 0,5 3 73,12 ± 1,73 77,38 ± 1,78 80,16 ± 2,20 84,61 ± 1,75 7,32 ± 0,19 7,08 ± 0,20 7,03 ± 0,22 6,71 ± 0,17 6,13 ± 0,18 6,05 ± 0,18 6,06 ± 0,17 5,98 ± 0,17 13,23 ± 0,27 12,45 ± 0,30 13,77 ± 0,36 12,98 ± 0,34 35,21 ± 1,01 35,81 ± 1,03 35,84 ± 1,03 36,24 ± 1,01 Таблица 35 – Физико-химические характеристики почвы, имеющей очень высокий уровень загрязнения нефтью, при внесении смеси отходов пивоваренной промышленности Показатели ПродолжиСостав образца тельность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + нефть 50,00 г/кг 0,5 3 Почва + нефть 50,00 г/кг + 1,00 % отходов 0,5 Почва + нефть 50,00 г/кг + 5,00 % отходов 0,5 Почва + нефть 5,00 г/кг + 10,00 % отходов 3 3 0,5 3 Общая влагоемкость, % сухой почвы рН водной вытяжки рН солевой вытяжки Массовая доля органического вещества, % 63,12 ± 1,25 63,09 ± 1,13 8,77 ± 0,27 11,21 ± 0,30 50,23 ± 1,80 58,94 ± 2,03 53,64 ± 1,60 59,76 ± 1,91 63,87 ± 1,45 67,52 ± 1,49 7,01 ± 0,23 6,98 ± 0,21 7,59 ± 0,26 7,47 ± 0,24 8,23 ± 0,15 7,96 ± 0,20 7,95 ± 0,20 7,77 ± 0,14 7,81 ± 0,19 7,54 ± 0,22 5,92 ± 0,18 5,91 ± 0,19 6,18 ± 0,18 6,14 ± 0,19 6,48 ± 0,13 6,34 ± 0,17 6,37 ± 0,14 6,29 ± 0,20 6,25 ± 0,17 6,18 ± 0,19 7,51 ± 0,17 7,53 ± 0,12 13,18 ± 0,27 12,22 ± 0,25 13,53 ± 0,32 12,78 ± 0,36 13,81 ± 0,34 13,46 ± 0,28 15,12 ± 0,33 14,51 ± 0,30 Сумма поглощенных оснований, ммоль на 100 г почвы 35,99 ± 0,94 36,03 ± 0,98 34,45 ± 0,92 34,68 ± 0,95 33,48 ± 0,99 33,56 ± 0,96 33,76 ± 0,97 34,27 ± 1,00 34,32 ± 1,01 34,94 ± 1,00 139 Продолжение таблицы 35 Почва + нефть 50,00 г/кг + 20,00 % отходов Почва + нефть 50,00 г/кг + 30,00 % отходов 0,5 3 0,5 3 70,42 ± 1,36 75,89 ± 1,41 78,46 ± 1,44 81,61 ± 1,58 7,59 ± 0,16 7,28 ± 0,13 7,12 ± 0,24 7,01 ± 0,13 6,19 ± 0,20 6,11 ± 0,17 6,12 ± 0,17 6,03 ± 0,19 15,84 ± 0,29 15,07 ± 0,35 16,28 ± 0,33 15,49 ± 0,38 34,87 ± 1,03 35,41 ± 1,02 35,54 ± 0,99 35,95 ± 1,04 При среднем уровне загрязнения нефтью при добавлении 1,00 и 5,00 % пивной дробины и отработанного кизельгура почвенный раствор имеет щелочную реакцию, а при внесении 10,00-30,00 % отходов пивоварения – нейтральную. Черноземная почва, имеющая высокий уровень загрязнения нефтью и содержащей 1,00-10,00 % смеси пивной дробины и отработанного кизельгура, имеет щелочную реакцию, а при внесении 20,00 и 30,00 % отходов – нейтральную. При очень сильном уровне загрязнения нефтью почва, содержащая 1,0020,00% смеси пивоваренных отходов, имеет щелочную реакцию, а при добавлении 30,00 % отходов – нейтральную. Внесение 1,00 и 5,00 % смеси пивной дробины и отработанного кизельгура обуславливает тенденцию к снижению, а добавление 10,00-30,00 % отходов – к повышению суммы поглощенных оснований черноземной почвы, имеющей различные уровни загрязнения нефтью. При среднем уровне загрязнения черноземной почвы нефтью добавление смеси пивной дробины и отработанного кизельгура уже по истечению 0,5месячного периода опытов отмечается увеличение массовой доли органического вещества в 1,02-1,21 раза. В черноземной почве, имеющей высокий уровень загрязнения нефтью, внесение отходов пивоварения повышает массовую долю органического вещества в 1,02-1,23 раза, а в черноземной почве, имеющей очень высокий уровень загрязнения нефтью, – в 1,03-1,24 раза. В нефтезагрязненной черноземной почве, содержащей смесь пивной дробины и отработанного кизельгура, с течением времени наблюдается тенденция к уменьшению массовой доли органического вещества. 140 Данные множественного регрессионного анализа результатов лабораторных исследований с пошаговым включением независимых переменных свидетельствуют о наличии статистически значимой взаимосвязи физико- химических показателей нефтезагрязненной почвы с массовыми долями внесенных нефти и смеси отходов пивоварения, а также продолжительностью опытов (таблица 36). Таблица 36 – Данные множественного регрессионного анализа физико-химических показателей почвы, загрязненной нефтью, с добавлением смеси пивной дробины и отработанного кизельгура Показатель Влагоемкость рН водной вытяжки рН солевой вытяжки Содержание органических веществ Сумма поглощенных оснований Уравнение регрессии Y = 61,119 – 0,402х1 + 0,708х2 + 0,07х3 ± 9,663 Y = 7,696 + 0,319х1 – 0,353х2 – 0,438х3 ± 0,499 Y = 6,328 + 0,078*х1 – 0,041*х2 – 0,355х3 ± 0,351 Y = 8,298 + 0,889х1 + 0,367х2 – 0,094х3 ± 0,601 Y = 34,059 – 0,148х1 + 0,236х2 + 0,367х3 ± 1,477 R F p 0,818 287,37 < 0,01 0,647 102,79 < 0,01 0,366 22,038 < 0,01 0,967 2054,6 < 0,01 0,460 38,339 < 0,01 х1 – массовая доля нефти, внесенной в почву, х2 – массовая доля пивной дробины и отработанного кизельгура, добавленных в почву, х3 – продолжительность опытов; R – коэффициент множественной корреляции; F – критерий Фишера; p – уровень статистической значимости (* - p > 0,05) Уравнения регрессии показывают, что на влагоемкость загрязненной почвы наибольшее воздействие оказывает массовая доля внесенных отходов пивоварения; на содержание органических веществ – массовая доля внесенной нефти; а на рН водной и солевой почвенных вытяжек и сумму поглощенных оснований – продолжительность исследований. Установлена обратно пропорциональная зависимость между влагоемкостью, суммой поглощенных оснований загрязненной почвы и массовой долей внесенной нефти, а также между рН водной и солевой вытяжек и массовой долей смеси пивной дробины и отработанного кизельгура, а также между рН водной и солевой почвенных вытяжек, содержанием органических веществ и продолжительностью опытов. Между все- 141 ми остальными показателями наблюдается прямо пропорциональная зависимость. В лабораторных исследованиях установлено, что добавление к нефтезагрязненной черноземной почве отходов пивоваренной промышленности увеличивает ее биологическую активность. В опытах по исследованию микробиологических характеристик почвы, имеющей разные уровни загрязнения нефтью, установлено, что по истечению 0,5-месячного периода после внесение различных доз пивной дробины, на 2-3 порядка повышается численность бактерий, на 2 порядка увеличивается количество актиномицетов, на 1-2 порядка – грибов, при этом до одного порядка повышает содержание автохтонных и на 3-4 порядка – углеводородокисляющих микроорганизмов (таблицы 37-39). Таблица 37 – Микробиологическая характеристика почвы, имеющей средний уровень загрязнения нефтью, с добавлением пивной дробины Численность микроорганизмов, КОЕ / г сухой почвы Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + нефть 10,00 г/кг Почва + нефть 10,00 г/кг + 1,00 % дробины Почва + нефть 10,00 г/кг + 5,00 % дробины 0,5 3 0,5 3 0,5 3 Бактерии Актиномицеты Грибы Автохтонные микроорганизмы (3,85 ± 0,12)·106 (5,61 ± 0,18)·105 (4,34 ± 0,13)·106 (2,31 ± 0,06)·105 (3,54 ± 0,08)·108 (9,12 ± 0,23)·105 (4,31 ± 0,11)·108 (1,18 ± 0,04)·106 (3,26 ± 0,05)·106 (4,83 ± 0,09)·105 (3,74 ± 0,08)·106 (1,83 ± 0,06)·105 (1,42 ± 0,05)·108 (6,21 ± 0,16)·105 (2,54 ± 0,06)·108 (8,93 ± 0,22)·105 (2,15 ± 0,07)·104 (3,17 ± 0,08)·103 (2,84 ± 0,06)·104 (1,62 ± 0,07)·103 (9,72 ± 0,27)·105 (7,34 ± 0,09)·104 (1,64 ± 0,03)·106 (1,23 ± 0,03)·105 (0,99 ± 0,03)·108 (1,12 ± 0,03)·106 (1,43 ± 0,04)·108 (2,73 ± 0,06)·106 (3,94 ± 0,11)·108 (1,72 ± 0,03)·106 (4,82 ± 0,10)·108 (2,34 ± 0,06)·106 Углеводородокисляющие микроорганизмы (2,15 ± 0,06)·105 (1,93 ± 0,04)·105 (3,36 ± 0,09)·106 (2,71 ± 0,07)·106 (2,71 ± 0,03)·108 (2,34 ± 0,07)·108 (4,43 ± 0,10)·108 (4,12 ± 0,08)·108 142 Продолжение таблицы 37 Почва + нефть 10,00 г/кг + 10,00 % дробины Почва + нефть 10,00 г/кг + 20,00 % дробины Почва + нефть 10,00 г/кг + 30,00 % дробины 0,5 3 0,5 3 0,5 3 (5,62 ± 0,08)·108 (1,81 ± 0,04)·106 (7,13 ± 0,11)·108 (2,32 ± 0,06)·106 (9,41 ± 0,15)·108 (2,43 ± 0,06)·106 (3,81 ± 0,08)·108 (1,45 ± 0,03)·106 (5,30 ± 0,11)·108 (1,97 ± 0,06)·106 (7,93 ± 0,18)·108 (2,19 ± 0,06)·106 (2,71 ± 0,05)·106 (2,52 ± 0,07)·105 (3,69 ± 0,11)·106 (3,91 ± 0,15)·105 (5,73 ± 0,12)·106 (4,72 ± 0,13)·105 (7,03 ± 0,16)·108 (3,41 ± 0,05)·106 (9,61 ± 0,17)·108 (4,53 ± 0,11)·106 (1,20 ± 0,04)·109 (5,74 ± 0,13)·106 (7,24 ± 0,16)·108 (6,93 ± 0,17)·108 (9,32 ± 0,18)·108 (8,71 ± 0,17)·108 (1,12 ± 0,04)·109 (1,05 ± 0,04)·109 Таблица 38 – Данные лабораторных исследований микробиологических показателей почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью, содержащей пивную дробину Численность микроорганизмов, КОЕ / г сухой почвы Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + нефть 30,00 г/кг Почва + нефть 30,00 г/кг + 1,00 % дробины Почва + нефть 30,00 г/кг + 5,00 % дробины Почва + нефть 30,00 г/кг + 10,00 % дробины 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 Бактерии Актиномицеты Грибы Автохтонные микроорганизмы (3,85 ± 0,12)·106 (5,61 ± 0,18)·105 (5,62 ± 0,14)·106 (3,24 ± 0,05)·105 (4,84 ± 0,11)·108 (1,31 ± 0,03)·106 (5,62 ± 0,14)·108 (1,53 ± 0,03)·106 (6,34 ± 0,14)·108 (2,21 ± 0,05)·106 (3,26 ± 0,05)·106 (4,83 ± 0,09)·105 (4,93 ± 0,08)·106 (2,62 ± 0,06)·105 (1,72 ± 0,05)·108 (7,63 ± 0,19)·105 (2,83 ± 0,06)·108 (1,04 ± 0,03)·106 (4,14 ± 0,07)·108 (1,57 ± 0,04)·106 (2,15 ± 0,07)·104 (3,17 ± 0,08)·103 (4,31 ± 0,12)·104 (2,14 ± 0,07)·103 (1,47 ± 0,04)·106 (1,14 ± 0,02)·105 (2,16 ± 0,07)·106 (1,71 ± 0,06)·105 (2,98 ± 0,07)·106 (3,42 ± 0,07)·105 (0,99 ± 0,03)·108 (1,12 ± 0,03)·106 (1,64 ± 0,05)·108 (4,31 ± 0,14)·106 (1,05 ± 0,03)·109 (1,93 ± 0,04)·106 (1,32 ± 0,04)·109 (2,61 ± 0,05)·106 (1,73 ± 0,05)·109 (3,84 ± 0,07)·106 Углеводородокисляющие микроорганизмы (2,15 ± 0,06)·105 (1,93 ± 0,04)·105 (5,24 ± 0,10)·106 (4,62 ± 0,13)·106 (1,64 ± 0,04)·109 (1,41 ± 0,04)·109 (2,32 ± 0,05)·109 (2,03 ± 0,04)·109 (4,71 ± 0,06)·109 (4,24 ± 0,05)·109 143 Продолжение таблицы 38 Почва + нефть 30,00 г/кг + 20,00 % дробины Почва + нефть 30,00 г/кг + 30,00 % дробины 0,5 3 0,5 3 (7,71 ± 0,14)·108 (2,62 ± 0,06)·106 (1,05 ± 0,02)·109 (2,70 ± 0,06)·106 (5,41 ± 0,12)·108 (2,02 ± 0,04)·106 (8,63 ± 0,20)·108 (2,21 ± 0,04)·106 (4,21 ± 0,13)·106 (4,63 ± 0,15)·105 (6,15 ± 0,15)·106 (5,62 ± 0,13)·105 (2,54 ± 0,06)·109 (5,32 ± 0,10)·106 (3,71 ± 0,04)·109 (6,53 ± 0,12)·106 (5,80 ± 0,09)·109 (5,52 ± 0,09)·109 (7,93 ± 0,08)·109 (7,61 ± 0,06)·109 Таблица 39 – Микробиологическая характеристика почвы с очень высоким уровнем загрязнения нефтью при добавлении пивной дробины Численность микроорганизмов, КОЕ / г сухой почвы Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + нефть 50,00 г/кг Почва + нефть 50,00 г/кг + 1,00 % дробины Почва + нефть 50,00 г/кг + 5,00 % дробины Почва + нефть 50,00 г/кг + 10,00 % дробины Почва + нефть 50,00 г/кг + 20,00 % дробины 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 Бактерии Актиномицеты Грибы Автохтонные микроорганизмы (3,85 ± 0,12)·106 (5,61 ± 0,18)·105 (6,26 ± 0,17)·106 (3,58 ± 0,05)·105 (6,94 ± 0,12)·108 (1,71 ± 0,04)·106 (7,32 ± 0,17)·108 (2,03 ± 0,05)·106 (7,81 ± 0,18)·108 (2,54 ± 0,06)·106 (9,12 ± 0,15)·108 (2,87 ± 0,07)·106 (3,26 ± 0,05)·106 (4,83 ± 0,09)·105 (5,61 ± 0,10)·106 (2,91 ± 0,07)·105 (2,14 ± 0,04)·108 (8,81 ± 0,29)·105 (3,21 ± 0,07)·108 (1,25 ± 0,03)·106 (4,93 ± 0,13)·108 (1,72 ± 0,04)·106 (6,12 ± 0,14)·108 (2,06 ± 0,05)·106 (2,15 ± 0,07)·104 (3,17 ± 0,08)·103 (5,43 ± 0,09)·104 (3,25 ± 0,09)·103 (1,64 ± 0,04)·106 (1,52 ± 0,03)·105 (2,51 ± 0,05)·106 (2,53 ± 0,06)·105 (3,67 ± 0,08)·106 (4,32 ± 0,13)·105 (4,92 ± 0,13)·106 (5,61 ± 0,13)·105 (0,99 ± 0,03)·108 (1,12 ± 0,03)·106 (1,91 ± 0,04)·108 (6,54 ± 0,13)·106 (2,93 ± 0,04)·109 (2,32 ± 0,04)·106 (3,24 ± 0,04)·109 (3,11 ± 0,07)·106 (3,61 ± 0,07)·109 (4,23 ± 0,08)·106 (4,20 ± 0,09)·109 (5,84 ± 0,12)·106 Углеводородокисляющие микроорганизмы (2,15 ± 0,06)·105 (1,93 ± 0,04)·105 (6,37 ± 0,14)·106 (5,42 ± 0,14)·106 (2,64 ± 0,06)·109 (2,20 ± 0,07)·109 (4,12 ± 0,07)·109 (3,71 ± 0,05)·109 (5,93 ± 0,09)·109 (5,42 ± 0,05)·109 (8,21 ± 0,09)·109 (7,84 ± 0,08)·109 144 Продолжение таблицы 39 Почва + нефть 50,00 г/кг + 30,00 % дробины 0,5 3 (1,23 ± 0,03)·109 (3,12 ± 0,07)·106 (9,41 ± 0,13)·108 (2,34 ± 0,07)·106 (6,87 ± 0,15)·106 (6,84 ± 0,19)·105 (4,81 ± 0,11)·109 (6,92 ± 0,15)·106 (9,72 ± 0,10)·109 (9,33 ± 0,12)·109 Под действием пивной дробины изменяется структура микробного сообщества нефтезагрязненной черноземной почвы (рисунки 37-39). По истечению 0,5-месячного периода исследований в микробной популяции чернозема оподзоленного возрастает доля бактерий, при этом уменьшается доля актиномицетов и грибов. С течением времени в нефтезагрязненной почве, содержащей пивную дробину, отмечено снижение численности бактерий и актиномицетов на 2-3 порядка, численности грибов – на один порядок, а автохтонных микроорганизмов – на 2-3 порядка. Содержание углеводородокисляющих микроорганизмов остается на прежнем уровне. Множественный регрессионный анализ результатов лабораторных опытов с пошаговым включением независимых переменных установил наличие статистически значимой взаимосвязи показателей микробиологической активности чернозема оподзоленного с массовыми долями внесенных нефти и пивной дробины, а также продолжительностью исследований (таблица 40). 120% 120% 100% 100% 80% 80% 60% 60% грибы актиномицеты бактерии 40% 40% 20% 20% 0% 0% нативная контроль 1,00 % 5,00 % 10,00 % 20,00 % 30,00 % почва добавки добавки добавки добавки добавки 0,5 мес. эксперимента нативная контроль 1,00 % 5,00 % 10,00 % 20,00 % 30,00 % почва добавки добавки добавки добавки добавки 3 мес. эксперимента Рисунок 37 – Соотношение различных групп микроорганизмов в почве, имеющей средний уровень загрязнения нефтью и содержащей пивную дробину 145 120% 120% 100% 100% 80% 80% 60% 60% грибы актиномицеты бактерии 40% 40% 20% 20% 0% 0% нативная контроль 1,00 % 5,00 % 10,00 % 20,00 % 30,00 % добавки добавки добавки добавки добавки почва нативная контроль 1,00 % 5,00 % 10,00 % 20,00 % 30,00 % почва добавки добавки добавки добавки добавки 0,5 мес. эксперимента 3 мес. эксперимента Рисунок 38 – Доля различных групп микроорганизмов почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью и добавлением пивной дробины 120% 120% 100% 100% 80% 80% 60% 60% 40% 40% 20% 20% грибы актиномицеты бактерии 0% 0% нативная контроль 1,00 % 5,00 % 10,00 % 20,00 % 30,00 % почва добавки добавки добавки добавки добавки 0,5 мес. эксперимента нативная контроль 1,00 % 5,00 % 10,00 % 20,00 % 30,00 % почва добавки добавки добавки добавки добавки 3 мес. эксперимента Рисунок 39 – Соотношение различных физиологических групп микроорганизмов в почве с очень высоким уровнем загрязнения нефтью, содержащей пивную дробину Наблюдается обратно пропорциональная зависимость между микробиологическими показателями загрязненной почвы и продолжительностью опытов. Уравнения регрессии показывают, что на содержание бактерий, актиномицетов, грибов и автохтонных микроорганизмов наибольшее воздействие оказывает продолжительность исследований; на содержание углеводородокисляющих микроорганизмов – массовая доля нефти, внесенной в почву. 146 Таблица 40 – Данные множественного регрессионного анализа микробиологических показателей нефтезагрязненной почвы, содержащей пивную дробину Группы микроорганизмов Уравнение регрессии Бактерии Актиномицеты Грибы Автохтонные микроорганизмы Углеводородокисляющие микроорганизмы Y = 469,189 + 0,147х1 + 0,375х2 – 0,768х3 ± 181,37 Y = 286,277 + 0,074х1 + 0,493х2 – 0,691х3 ± 139,92 Y = 1,834 + 0,136х1 + 0,551х2 – 0,656х3 ± 0,927 Y = 774,882 + 0,430х1 + 0,279х2 – 0,584х3 ± 796,58 Y = – 1488,58 + 0,685х1 + 0,515х2 – 0,028*х3 ± 1507,8 R F p 0,867 433,38 < 0,01 0,852 379,07 < 0,01 0,868 434,26 < 0,01 0,777 217,53 < 0,01 0,858 397,84 < 0,01 х1 – массовая доля нефти, внесенной в почву, х2 – массовая доля пивной дробины, добавленной в почву, х3 – продолжительность опытов; R – коэффициент множественной корреляции; F – критерий Фишера; p – уровень статистической значимости (* - p > 0,05) Различные дозы отработанного кизельгура в микробиоценозе черноземной почвы, имеющей разные уровни загрязнения нефтью, на два порядка повышают численность бактерий и актиномицетов, на 1-2 порядка – грибов, при этом до одного порядка возрастает содержание автохтонных и на 3-4 порядка – углеводородокисляющих микроорганизмов (таблицы 41-43). Таблица 41 – Микробиологические показатели почвы, имеющей средний уровень загрязнения нефтью, с отработанным кизельгуром Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + нефть 10,00 г/кг 0,5 3 Численность микроорганизмов, КОЕ / г сухой почвы УглевоАвтодородохтонные кисляюАктиноБактерии Грибы микрощие мицеты организмикромы организмы (3,85 ± (3,26 ± (2,15 ± (0,99 ± (2,15 ± 6 6 4 8 0,12)·10 0,05)·10 0,07)·10 0,03)·10 0,06)·105 (5,61 ± (4,83 ± (3,17 ± (1,12 ± (1,93 ± 5 5 3 6 0,18)·10 0,09)·10 0,08)·10 0,03)·10 0,04)·105 (4,34 ± (3,74 ± (2,84 ± (1,43 ± (3,36 ± 6 6 4 8 0,13)·10 0,08)·10 0,06)·10 0,04)·10 0,09)·106 (2,31 ± (1,83 ± (1,62 ± (2,73 ± (2,71 ± 5 5 3 6 0,06)·10 0,06)·10 0,07)·10 0,06)·10 0,07)·106 147 Продолжение таблицы 41 Почва + нефть 10,00 г/кг + 1,00 % кизельгура Почва + нефть 10,00 г/кг + 5,00 % кизельгура Почва + нефть 10,00 г/кг + 10,00 % кизельгура Почва + нефть 10,00 г/кг + 20,00 % кизельгура Почва + нефть 10,00 г/кг + 30,00 % кизельгура 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 (1,93 ± 0,06)·108 (8,14 ± 0,23)·105 (2,61 ± 0,07)·108 (1,09 ± 0,04)·106 (2,94 ± 0,10)·108 (1,53 ± 0,04)·106 (3,82 ± 0,09)·108 (1,94 ± 0,06)·106 (5,40 ± 0,09)·108 (2,11 ± 0,06)·106 (7,02 ± 0,22)·107 (5,14 ± 0,11)·105 (1,43 ± 0,02)·108 (7,51 ± 0,23)·105 (1,94 ± 0,05)·108 (1,12 ± 0,04)·106 (2,71 ± 0,04)·108 (1,48 ± 0,05)·106 (4,23 ± 0,06)·108 (1,67 ± 0,04)·106 (7,12 ± 0,23)·105 (4,31 ± 0,09)·104 (1,23 ± 0,03)·106 (7,13 ± 0,14)·104 (1,94 ± 0,04)·106 (1,32 ± 0,04)·105 (2,87 ± 0,07)·106 (1,94 ± 0,05)·105 (4,42 ± 0,09)·106 (2,61 ± 0,07)·105 (2,12 ± 0,05)·108 (1,37 ± 0,05)·106 (2,41 ± 0,07)·108 (1,73 ± 0,05)·106 (3,74 ± 0,11)·108 (2,25 ± 0,06)·106 (4,93 ± 0,12)·108 (3,46 ± 0,09)·106 (6,24 ± 0,11)·108 (4,52 ± 0,12)·106 (1,14 ± 0,04)·108 (9,03 ± 0,07)·107 (3,82 ± 0,07)·108 (3,51 ± 0,07)·108 (6,30 ± 0,18)·108 (5,92 ± 0,11)·108 (7,91 ± 0,17)·108 (7,43 ± 0,09)·108 (9,72 ± 0,19)·108 (9,34 ± 0,20)·108 Таблица 42 – Микробиологическая характеристика почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью и добавлением отработанного кизельгура Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + нефть 30,00 г/кг Почва + нефть 30,00 г/кг + 1,00 % кизельгура 0,5 3 0,5 3 Численность микроорганизмов, КОЕ / г сухой почвы УглевоАвтодородохтонные АктинокисляюБактерии Грибы микромицеты щие микоргароорганизмы низмы (3,85 ± (3,26 ± (2,15 ± (0,99 ± (2,15 ± 6 6 4 8 0,12)·10 0,05)·10 0,07)·10 0,03)·10 0,06)·105 (5,61 ± (4,83 ± (3,17 ± (1,12 ± (1,93 ± 5 5 3 6 0,18)·10 0,09)·10 0,08)·10 0,03)·10 0,04)·105 (5,62 ± (4,93 ± (4,31 ± (1,64 ± (5,24 ± 6 6 4 8 0,14)·10 0,08)·10 0,12)·10 0,05)·10 0,10)·106 (3,24 ± (2,62 ± (2,14 ± (4,31 ± (4,62 ± 5 5 3 6 0,05)·10 0,06)·10 0,07)·10 0,14)·10 0,13)·106 (2,94 ± (1,02 ± (1,13 ± (4,52 ± (1,21 ± 0,05)·108 0,04)·108 0,02)·106 0,07)·108 0,03)·109 (1,17 ± (9,52 ± (6,34 ± (6,42 ± (1,58 ± 0,04)·106 0,18)·105 0,16)·104 0,06)·106 0,18)·108 148 Продолжение таблицы 42 Почва + нефть 30,00 г/кг + 5,00 % кизельгура Почва + нефть 30,00 г/кг + 10,00 % кизельгура Почва + нефть 30,00 г/кг + 20,00 % кизельгура Почва + нефть 30,00 г/кг + 30,00 % кизельгура 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 (3,52 ± 0,08)·108 (1,36 ± 0,04)·106 (3,71 ± 0,07)·108 (1,72 ± 0,04)·106 (4,33 ± 0,11)·108 (2,15 ± 0,04)·106 (5,53 ± 0,09)·108 (2,41 ± 0,05)·106 (1,70 ± 0,04)·108 (8,21 ± 0,26)·105 (2,23 ± 0,07)·108 (1,14 ± 0,03)·106 (2,91 ± 0,08)·108 (1,52 ± 0,04)·106 (3,84 ± 0,07)·108 (1,81 ± 0,04)·106 (1,68 ± 0,04)·106 (9,16 ± 0,14)·104 (2,45 ± 0,07)·106 (1,74 ± 0,05)·105 (3,36 ± 0,08)·106 (2,43 ± 0,06)·105 (5,14 ± 0,13)·106 (3,21 ± 0,07)·105 (5,71 ± 0,12)·108 (2,14 ± 0,05)·106 (7,63 ± 0,15)·108 (2,97 ± 0,08)·106 (1,34 ± 0,03)·109 (4,21 ± 0,10)·106 (1,80 ± 0,04)·109 (5,15 ± 0,08)·106 (1,94 ± 0,06)·109 (1,61 ± 0,04)·109 (4,12 ± 0,07)·109 (3,73 ± 0,07)·109 (5,32 ± 0,07)·109 (4,94 ± 0,06)·109 (7,43 ± 0,12)·109 (7,11 ± 0,05)·109 Таблица 43 – Результаты лабораторных исследований микробиологических параметров почвы с очень высоким уровнем загрязнения нефтью при добавлении отработанного кизельгура Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + нефть 50,00 г/кг Почва + нефть 50,00 г/кг + 1,00 % кизельгура Почва + нефть 50,00 г/кг + 5,00 % кизельгура 0,5 3 0,5 3 0,5 3 Численность микроорганизмов, КОЕ / г сухой почвы УглевоАвтодородохтонные кисляюАктиноБактерии Грибы микрощие мицеты организмикромы организмы (3,85 ± (3,26 ± (2,15 ± (0,99 ± (2,15 ± 6 6 4 8 0,12)·10 0,05)·10 0,07)·10 0,03)·10 0,06)·105 (4,83 ± (3,17 ± (1,12 ± (1,93 ± (5,61 ± 5 5 3 6 0,18)·10 0,09)·10 0,08)·10 0,03)·10 0,04)·105 (6,26 ± (5,61 ± (5,43 ± (1,91 ± (6,37 ± 6 6 4 8 0,17)·10 0,10)·10 0,09)·10 0,04)·10 0,14)·106 (3,58 ± (2,91 ± (3,25 ± (6,54 ± (5,42 ± 5 5 3 6 0,05)·10 0,07)·10 0,09)·10 0,13)·10 0,14)·106 (4,20 ± (1,23 ± (1,16 ± (1,25 ± (2,14 ± 0,10)·108 0,03)·108 0,02)·106 0,04)·109 0,06)·109 (1,38 ± (7,32 ± (8,38 ± (1,99 ± (1,82 ± 6 5 4 6 0,04)·10 0,18)·10 0,09)·10 0,04)·10 0,05)·109 (4,41 ± (1,85 ± (1,95 ± (1,63 ± (3,53 ± 8 8 6 9 0,12)·10 0,03)·10 0,05)·10 0,04)·10 0,05)·109 (1,62 ± (9,61 ± (1,21 ± (2,54 ± (3,14± 6 5 5 6 0,05)·10 0,23)·10 0,03)·10 0,06)·10 0,07)·109 149 Продолжение таблицы 43 Почва + нефть 5,00 г/кг + 10,00 % кизельгура Почва + нефть 50,00 г/кг + 20,00 % кизельгура Почва + нефть 50,00 г/кг + 30,00 % кизельгура 0,5 3 0,5 3 0,5 3 (4,74 ± 0,06)·108 (2,10 ± 0,06)·106 (5,32 ± 0,12)·108 (2,48 ± 0,07)·106 (6,21 ± 0,12)·108 (2,93 ± 0,06)·106 (2,54 ± 0,06)·108 (1,35 ± 0,04)·106 (3,01 ± 0,08)·108 (1,69 ± 0,03)·106 (3,93 ± 0,06)·108 (2,07 ± 0,03)·106 (2,83 ± 0,04)·106 (2,34 ± 0,05)·105 (3,74 ± 0,10)·106 (3,23 ± 0,06)·105 (5,56 ± 0,08)·106 (4,42 ± 0,07)·105 (1,95 ± 0,05)·109 (3,61 ± 0,09)·106 (2,21 ± 0,05)·109 (4,32 ± 0,12)·106 (2,54 ± 0,07)·109 (5,47 ± 0,13)·106 (5,32 ± 0,07)·109 (4,91 ± 0,06)·109 (7,71 ± 0,10)·109 (7,34 ± 0,11)·109 (9,23 ± 0,12)·109 (8,61 ± 0,11)·109 На рисунках 40-42 представлены гистограммы, характеризующие изменение структуры микробного сообщества в нефтезагрязненной черноземной почвы при внесении отработанного кизельгура. При увеличении уровня нефтяного загрязнения и дозы вносимого кизельгура по истечению 0,5-месячного периода опытов в микробной популяции чернозема оподзоленного возрастает доля бактерий, при этом уменьшается доля актиномицетов и грибов. 120% 120% 100% 100% 80% 80% 60% 60% грибы актиномицеты бактерии 40% 40% 20% 20% 0% 0% нативная контроль 1,00 % 5,00 % 10,00 % 20,00 % 30,00 % почва добавки добавки добавки добавки добавки 0,5 мес. эксперимента нативная контроль 1,00 % 5,00 % 10,00 % 20,00 % 30,00 % почва добавки добавки добавки добавки добавки 3 мес. эксперимента Рисунок 40 – Данные по изучению соотношения различных групп микроорганизмов в почве со средним уровнем загрязнения нефтью и добавлением отработанного кизельгура 150 120% 120% 100% 100% 80% 80% 60% 60% грибы актиномицеты бактерии 40% 40% 20% 20% 0% 0% нативная контроль 1,00 % 5,00 % 10,00 % 20,00 % 30,00 % почва добавки добавки добавки добавки добавки нативная контроль 1,00 % 5,00 % 10,00 % 20,00 % 30,00 % почва добавки добавки добавки добавки добавки 0,5 мес. эксперимента 3 мес. эксперимента Рисунок 41 – Соотношение различных физиологических групп микроорганизмов в почве с высоким уровнем загрязнения нефтью, содержащей отработанный кизельгур 120% 120% 100% 100% 80% 80% 60% 60% грибы актиномицеты бактерии 40% 40% 20% 20% 0% 0% нативная контроль 1,00 % 5,00 % 10,00 % 20,00 % 30,00 % почва добавки добавки добавки добавки добавки 0,5 мес. эксперимента нативная контроль 1,00 % 5,00 % 10,00 % 20,00 % 30,00 % почва добавки добавки добавки добавки добавки 3 мес. эксперимента Рисунок 42 – Соотношение различных групп микроорганизмов в популяции почвы, имеющей очень высокий уровень загрязнения нефтью при добавлении отработанного кизельгура С течением времени в почве, загрязненной нефтью и содержащей отработанный кизельгур, отмечено снижение численности бактерий и актиномицетов на два порядка, численности грибов – на 1-2 порядка, а автохтонных микроорганизмов – на 2-3 порядка, при этом содержание углеводородокисляющих микроорганизмов остается постоянным. 151 Данные множественного регрессионного анализа результатов лабораторных исследований с пошаговым включением независимых переменных свидетельствуют о наличии статистически значимой взаимосвязи показателей микробиологической активности почвы с массовыми долями внесенных нефти и отработанного кизельгура, а также продолжительностью опытов (таблица 44). Таблица 44 – Результаты множественного регрессионного анализа микробиологических показателей нефтезагрязненной почвы, содержащей отработанный кизельгур Группы микроорганизмов Бактерии Актиномицеты Грибы Автохтонные микроорганизмы Углеводородокисляющие микроорганизмы Уравнение регрессии Y = 256,179 + 0,187х1 + 0,343х2 – 0,769х3 ± 101,66 Y = 146,58 + 0,085х1 + 0,465х2 – 0,717х3 ± 65,186 Y = 1,499 + 0,117х1 + 0,541х2 – 0,661х3 ± 0,771 Y = 408,862 + 0,421х1 + 0,287х2 – 0,593х3 ± 398,82 Y = – 1449,21 + 0,670х1 + 0,530х2 – 0,030*х3 ± 1416,7 R F p 0,862 413,07 < 0,01 0,859 401,79 < 0,01 0,862 414,23 < 0,01 0,782 224,71 < 0,01 0,855 387,11 < 0,01 х1 – массовая доля нефти, внесенной в почву, х2 – массовая доля отработанного кизельгура, добавленного в почву, х3 – продолжительность опытов; R – коэффициент множественной корреляции; F – критерий Фишера; p – уровень статистической значимости (* - p > 0,05) Выявлена обратно пропорциональная зависимость между микробиологическими показателями чернозема оподзоленного, загрязненного нефтью, и продолжительностью эксперимента. Уравнения регрессии показывают, что на содержание бактерий, актиномицетов, грибов и автохтонных микроорганизмов наибольшее воздействие оказывает продолжительность опытов; на содержание углеводородокисляющих микроорганизмов – массовая доля нефти, внесенной в почву. Добавление различных доз смеси пивной дробины и отработанного кизельгура по истечению 0,5-месячного периода исследований на два порядка повышается численность бактерий и актиномицетов, на 1-2 порядка – грибов, при этом до одного порядка возрастает содержание автохтонных и на 3-4 порядка – 152 углеводородокисляющих микроорганизмов в микробиоценозе почвы, имеющей разные уровни загрязнения нефтью (таблицы 45-47). Таблица 45 – Микробиологическая характеристика почвы со средним уровнем загрязнения нефтью, содержащей смесь отходов пивоварения Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + нефть 10,00 г/кг Почва + нефть 10,00 г/кг + 1,00 % отходов Почва + нефть 10,00 г/кг + 5,00 % отходов Почва + нефть 10,00 г/кг + 10,00 % отходов Почва + нефть 10,00 г/кг + 20,00 % отходов Почва + нефть 10,00 г/кг + 30,00 % отходов 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 Численность микроорганизмов, КОЕ / г сухой почвы УглеводородоАвтохтонкисляюАктиноные Бактерии Грибы щие мицеты микроормикроганизмы организмы (3,85 ± (3,26 ± (2,15 ± (0,99 ± (2,15 ± 6 6 4 8 0,12)·10 0,05)·10 0,07)·10 0,03)·10 0,06)·105 (5,61 ± (4,83 ± (3,17 ± (1,12 ± (1,93 ± 5 5 3 6 0,18)·10 0,09)·10 0,08)·10 0,03)·10 0,04)·105 (4,34 ± (3,74 ± (2,84 ± (1,43 ± (3,36 ± 6 6 4 8 0,13)·10 0,08)·10 0,06)·10 0,04)·10 0,09)·106 (2,31 ± (1,83 ± (1,62 ± (2,73 ± (2,71 ± 5 5 3 6 0,06)·10 0,06)·10 0,07)·10 0,06)·10 0,07)·106 (2,84 ± (1,14 ± (8,53 ± (2,83 ± (1,82 ± 8 8 5 8 0,10)·10 0,03)·10 0,22)·10 0,09)·10 0,06)·108 (8,63 ± (5,72 ± (5,27 ± (1,51 ± (1,50 ± 0,22)·105 0,17)·105 0,09)·104 0,03)·106 0,04)·108 (1,82 ± (1,41 ± (3,52 ± (4,13 ± (3,25 ± 8 8 6 8 0,09)·10 0,07)·108 0,09)·10 0,06)·10 0,03)·10 (1,11 ± (8,13 ± (1,14 ± (1,97 ± (3,85 ± 6 5 5 6 0,03)·10 0,03)·10 0,03)·10 0,05)·10 0,11)·108 (4,13 ± (2,61 ± (2,32 ± (5,10 ± (6,74 ± 8 8 6 8 0,07)·10 0,09)·10 0,07)·10 0,11)·10 0,10)·108 (1,18 ± (2,46 ± (2,84 ± (6,21 ± (1,52 ± 6 6 5 6 0,07)·10 0,08)·108 0,05)·10 0,03)·10 0,05)·10 (5,31 ± (3,90 ± (3,26 ± (6,42 ± (8,61 ± 8 8 6 8 0,10)·10 0,09)·10 0,08)·10 0,15)·10 0,15)·108 (2,04 ± (1,65 ± (3,24 ± (4,05 ± (8,32 ± 0,05)·106 0,04)·106 0,08)·105 0,09)·106 0,24)·108 (6,52 ± (5,23 ± (5,18 ± (9,64 ± (1,05 ± 0,08)·108 0,08)·108 0,10)·106 0,08)·108 0,02)·109 (2,25 ± (1,94 ± (3,91 ± (5,12 ± (9,63 ± 6 6 5 6 0,04)·10 0,05)·10 0,07)·10 0,09)·10 0,25)·108 153 Таблица 46 – Микробиологические показатели почвы, имеющей высокий уровень загрязнения нефтью, с добавлением смеси пивной дробины и отработанного кизельгура Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + нефть 30,00 г/кг Почва + нефть 30,00 г/кг + 1,00 % отходов Почва + нефть 30,00 г/кг + 5,00 % отходов Почва + нефть 30,00 г/кг + 10,00 % отходов Почва + нефть 30,00 г/кг + 20,00 % отходов Почва + нефть 30,00 г/кг + 30,00 % отходов 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 Численность микроорганизмов, КОЕ / г сухой почвы АвтоУглеводохтонные родокисАктиноБактерии микроляющие Грибы мицеты организ- микроормы ганизмы (3,85 ± (3,26 ± (2,15 ± (0,99 ± (2,15 ± 6 6 4 8 0,12)·10 0,05)·10 0,07)·10 0,03)·10 0,06)·105 (5,61 ± (4,83 ± (3,17 ± (1,12 ± (1,93 ± 5 5 3 6 0,18)·10 0,09)·10 0,08)·10 0,03)·10 0,04)·105 (5,62 ± (4,93 ± (4,31 ± (1,64 ± (5,24 ± 6 6 4 8 0,14)·10 0,08)·10 0,12)·10 0,05)·10 0,10)·106 (2,62 ± (2,14 ± (4,31 ± (4,62 ± (3,24 ± 0,05)·105 0,06)·105 0,07)·103 0,14)·106 0,13)·106 (3,32 ± (1,20 ± (1,23 ± (6,34 ± (1,45 ± 8 8 6 8 0,10)·10 0,04)·10 0,03)·10 0,12)·10 0,04)·109 (1,25 ± (7,41 ± (8,41 ± (1,72 ± (1,23 ± 6 5 4 6 0,03)·10 0,26)·10 0,25)·10 0,04)·10 0,04)·109 (2,40 ± (1,91 ± (8,91 ± (2,14 ± (4,21 ± 8 8 6 8 0,05)·109 0,05)·10 0,07)·10 0,04)·10 0,15)·10 (1,42 ± (9,63 ± (1,52 ± (2,37 ± (1,82 ± 6 5 5 6 0,02)·10 0,30)·10 0,02)·10 0,06)·10 0,04)·109 (5,24 ± (3,21 ± (2,73 ± (1,12 ± (4,43 ± 8 8 6 9 0,06)·10 0,11)·10 0,07)·10 0,04)·10 0,07)·109 (1,83 ± (1,29 ± (2,54 ± (3,45 ± (4,04 ± 0,05)·106 0,03)·106 0,06)·105 0,08)·106 0,07)·109 (4,23 ± (3,87 ± (1,95 ± (5,51 ± (5,91 ± 0,13)·108 0,08)·108 0,09)·106 0,05)·109 0,08)·109 (2,14 ± (1,59 ± (3,42 ± (4,89 ± (5,13 ± 6 6 5 6 0,07)·10 0,06)·10 0,07)·10 0,10)·10 0,10)·109 (7,33 ± (5,62 ± (5,54 ± (2,40 ± (7,62 ± 8 8 6 9 0,12)·10 0,16)·10 0,15)·10 0,07)·10 0,11)·109 (2,44 ± (1,97 ± (4,63 ± (5,91 ± (7,31 ± 6 6 5 6 0,06)·10 0,05)·10 0,13)·10 0,10)·10 0,12)·109 Присутствие отходов пивоварения в составе нефтезагрязненной почвы сопровождается изменением структура микробного сообщества, что проиллюстрировано гистограммами на рисунках 43-45. В микробной популяции почвы при увеличении уровня нефтяного загрязнения и дозы вносимой смеси отходов 154 пивоваренной промышленности возрастает доля бактерий, при этом уменьшается доля актиномицетов и грибов. Таблица 47 – Микробиологическая характеристика почвы с очень высоким уровнем загрязнения нефтью и добавлением смеси пивоваренных отходов Численность микроорганизмов, КОЕ / г сухой почвы Состав образца Продолжительность опытов, мес. 0,5 Почва 3 Почва + нефть 50,00 г/кг Почва + нефть 50,00 г/кг + 1,00 % отходов Почва + нефть 50,00 г/кг + 5,00 % отходов Почва + нефть 5,00 г/кг + 10,00 % отходов Почва + нефть 50,00 г/кг + 20,00 % отходов Почва + нефть 50,00 г/кг + 30,00 % отходов 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 0,5 3 Бактерии Актиномицеты Грибы Автохтонные микроорганизмы (3,85 ± 0,12)·106 (5,61 ± 0,18)·105 (6,26 ± 0,17)·106 (3,58 ± 0,05)·105 (4,54 ± 0,12)·108 (1,52 ± 0,04)·106 (5,73 ± 0,08)·108 (1,84 ± 0,04)·106 (6,30 ± 0,08)·108 (2,25 ± 0,07)·106 (7,61 ± 0,09)·108 (2,67 ± 0,06)·106 (8,63 ± 0,10)·108 (2,92 ± 0,05)·106 (3,26 ± 0,05)·106 (4,83 ± 0,09)·105 (5,61 ± 0,10)·106 (2,91 ± 0,07)·105 (1,43 ± 0,06)·108 (8,11 ± 0,23)·105 (2,52 ± 0,07)·108 (1,13 ± 0,03)·106 (3,74 ± 0,11)·108 (1,51 ± 0,03)·106 (5,02 ± 0,15)·108 (1,93 ± 0,05)·106 (5,91 ± 0,15)·108 (2,07 ± 0,04)·106 (2,15 ± 0,07)·104 (3,17 ± 0,08)·103 (5,43 ± 0,09)·104 (3,25 ± 0,09)·103 (1,42 ± 0,05)·106 (1,13 ± 0,03)·105 (2,27 ± 0,07)·106 (1,81 ± 0,05)·105 (3,31 ± 0,07)·106 (3,24 ± 0,05)·105 (4,38 ± 0,10)·106 (4,32 ± 0,14)·105 (6,24 ± 0,14)·106 (5,53 ± 0,12)·105 (0,99 ± 0,03)·108 (1,12 ± 0,03)·106 (1,91 ± 0,04)·108 (6,54 ± 0,13)·106 (2,13 ± 0,04)·109 (2,16 ± 0,05)·106 (2,52 ± 0,05)·109 (2,87 ± 0,08)·106 (2,71 ± 0,04)·109 (3,94 ± 0,08)·106 (3,43 ± 0,08)·109 (5,18 ± 0,10)·106 (3,74 ± 0,09)·109 (6,23 ± 0,11)·106 Углеводородокисляющие микроорганизмы (2,15 ± 0,06)·105 (1,93 ± 0,04)·105 (6,37 ± 0,14)·106 (5,42 ± 0,14)·106 (2,34 ± 0,04)·109 (2,01 ± 0,06)·109 (3,82 ± 0,06)·109 (3,46 ± 0,07)·109 (5,61 ± 0,09)·109 (5,24 ± 0,07)·109 (7,93 ± 0,12)·109 (7,50 ± 0,11)·109 (9,41 ± 0,16)·109 (8,93 ± 0,12)·109 155 120% 120% 100% 100% 80% 80% 60% 60% грибы актиномицеты бактерии 40% 40% 20% 20% 0% 0% нативная контроль 1,00 % 5,00 % 10,00 % 20,00 % 30,00 % почва добавки добавки добавки добавки добавки нативная контроль 1,00 % 5,00 % 10,00 % 20,00 % 30,00 % почва добавки добавки добавки добавки добавки 0,5 мес. эксперимента 3 мес. эксперимента Рисунок 43 – Соотношение различных групп микроорганизмов в почве со средним уровнем загрязнения нефтью и добавлением смеси пивной дробины и отработанного кизельгура 120% 120% 100% 100% 80% 80% 60% 60% грибы актиномицеты бактерии 40% 40% 20% 20% 0% 0% нативная контроль 1,00 % 5,00 % 10,00 % 20,00 % 30,00 % почва добавки добавки добавки добавки добавки 0,5 мес. эксперимента нативная контроль 1,00 % 5,00 % 10,00 % 20,00 % 30,00 % почва добавки добавки добавки добавки добавки 3 мес. эксперимента Рисунок 44 – Изменение соотношений различных групп микроорганизмов в почве, имеющей высокий уровень загрязнения нефтью, под действием смеси отходов пивоварения В почве, имеющей различные уровни загрязнения нефтью, с добавлением смеси отходов пивоваренной промышленности по мере увеличения продолжительности опытов выявлена стабилизация содержания углеводородокисляющих микроорганизмов, а также снижение численности бактерий и актиномицетов на два порядка, численности грибов – на 1-2 порядка, а автохтонных микроорганизмов – на 2-3 порядка. 156 120% 120% 100% 100% 80% 80% 60% 60% грибы актиномицеты бактерии 40% 40% 20% 20% 0% 0% нативная контроль 1,00 % 5,00 % 10,00 % 20,00 % 30,00 % почва добавки добавки добавки добавки добавки 5,00 % 10,00 % 20,00 % 30,00 % нативная контроль 1,00 % почва добавки добавки добавки добавки добавки 0,5 мес. эксперимента 3 мес. эксперимента Рисунок 45 – Соотношение различных физиологических групп микроорганизмов в почве, имеющей очень высокий уровень загрязнения нефтью и содержащей смесь отходов пивоваренной промышленности Результаты множественного регрессионного анализа данных, полученных в ходе проведения лабораторных опытов, с пошаговым включением независимых переменных свидетельствуют о наличии статистически значимой взаимосвязи показателей микробиологических характеристик почвы с массовыми долями внесенных нефти и отходов пивоваренной промышленности, а также продолжительностью исследований (таблица 48). Выявлена обратно пропорциональная зависимость между микробиологическими показателями нефтезагрязненного чернозема оподзоленного и продолжительностью опытов. Уравнения регрессии показывают, что на содержание бактерий, актиномицетов, грибов и автохтонных микроорганизмов наибольшее воздействие оказывает продолжительность исследований; на содержание углеводородокисляющих микроорганизмов – массовая доля нефти, добавленной в почву. Из результатов лабораторных исследований по определению пероксидазной активности черноземной почвы, содержащей различные дозы пивной дробины, следует, что, при среднем уровне загрязнения почвы нефтью, по истечению 0,5-месячного периода опытов активность увеличивается в 1,33-1,88 раза (рисунок 46), при высоком уровне – в 1,30-1,87 раза (рисунок 47), при очень 157 высоком – в 1,27-1,64 раза (рисунок 48) по сравнению с нефтезагрязненной почвой. Таблица 48 – Данные множественного регрессионного анализа микробиологических показателей нефтезагрязненной почвы со смесью пивоваренных отходов Группы микроорганизмов Бактерии Актиномицеты Грибы Автохтонные микроорганизмы Углеводородокисляющие микроорганизмы Уравнение регрессии Y = 349,474 + 0,158х1 + 0,363х2 – 0,771х3 ± 134,41 Y = 207,442 + 0,088х1 + 0,472х2 – 0,711х3 ± 94,947 Y = 1,689 + 0,124х1 + 0,547х2 – 0,660х3 ± 0,850 Y = 575,204 + 0,432х1 + 0,278х2 – 0,580х3 ± 602,7 Y = – 1460,88 + 0,679х1 + 0,521х2 – 0,029*х3 ± 1453,8 R F p 0,867 432,52 < 0,01 0,858 397,14 < 0,01 0,866 428,62 < 0,01 0,775 214,01 < 0,01 0,857 393,05 < 0,01 х1 – массовая доля нефти, внесенной в почву, х2 – массовая доля пивной дробины и отработанного кизельгура, добавленных в почву, х3 – продолжительность опытов; R – коэффициент множественной корреляции; F – критерий Фишера; p – уровень статистической значимости (* - p > 0,05) Активность пероксидазы, мг пурпугаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и дробины; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 20,00 % дробины; Рисунок 46 – Динамика пероксидазной активности почвы со средним уровнем загрязнения нефтью и добавлением пивной дробины 158 Активность пероксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и дробины; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины почва + нефть + 20,00 % дробины; Рисунок 47 – Изменение активности пероксидазы почвы, имеющей высокий уровень загрязнения нефтью, под действием пивной дробины Активность пероксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,05 0,045 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и дробины; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 20,00 % дробины; Рисунок 48 – Изменение пероксидазной активности почвы, имеющей очень высокий уровень загрязнения нефтью и содержащей пивную дробину 159 Из приведенных рисунков следует, что общая динамика изменения пероксидазной активности почвы с течением времени возрастает. По окончанию опытов активность пероксидазы почвы, содержащей пивную дробину, увеличена при среднем уровне загрязнения нефтью в 1,29-1,81 раза, при высоком уровне загрязнения – в 1,31-1,72 раза, в условиях очень высокого нефтяного загрязнения – в 1,21-1,50 раза по сравнению с загрязненной нефтью почвой. Активность пероксидазы черноземной почвы, содержащей различные дозы отработанного кизельгура, при среднем уровне загрязнения нефтью по истечению 0,5-месячного периода исследований увеличивается в 1,08-1,63 раза (рисунок 49), при высоком уровне – в 1,09-1,61 раза (рисунок 50), при очень высоком – в 1,05-1,32 раза (рисунок 51) по сравнению с загрязненной нефтью почвой. Со временем пероксидазная активность нефтезагрязненных почвенных образцов, содержащих отработанный кизельгур, возрастает. Активность пероксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и кизельгура; почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Рисунок 49 – Изменение активности пероксидазы почвы со средним уровнем загрязнения нефтью и добавлением отработанного кизельгура 160 Активность пероксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,05 0,045 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва нез нефти и кизельгура; почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Рисунок 50 – Изменение пероксидазной активности почвы, имеющей высокий уровень загрязнения нефтью и содержащей отработанный кизельгур Активность пероксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и кизельгура; почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Рисунок 51 – Динамика пероксидазной активности почвы с очень высоким уровнем загрязнения нефтью и отработанным кизельгуром 161 По завершению исследований при среднем уровне загрязнения нефтью показатель активности пероксидазы почвы, содержащей отработанный кизельгур, увеличен в 1,10-1,55 раза. При высоком уровне загрязнения нефтью пероксидазная активность чернозема оподзоленного, с добавлением отработанного кизельгура, повышена в 1,14-1,55 раза, а при очень высоком уровне загрязнения – в 1,07-1,29 раза по сравнению с нефтезагрязненной почвой. Пероксидазная активность чернозема оподзоленного, содержащей различные дозы смеси пивной дробины и отработанного кизельгура, при среднем уровне загрязнения нефтью по истечению 0,5-месячного периода опытов увеличивается в 1,17-1,71 раза (рисунок 52), при высоком уровне – в 1,17-1,74 раза (рисунок 53), при очень высоком – в 1,14-1,50 раза (рисунок 54) по сравнению с нефтезагрязненной почвой. Активность пероксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и отходов; почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 52 – Изменение пероксидазной активности почвы со средним уровнем загрязнения нефтью и добавлением смеси пивной дробины и отработанного кизельгура 162 Активность пероксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефи и отходов; почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 53 – Изменение пероксидазной активности почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью и добавлением смеси отходов пивоварения Активность пероксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,045 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и отходов; почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 54 – Динамика активности пероскидазы почвы, имеющей очень высокий уровень загрязнения нефтью, со смесью отходов пивоваренной промышленности 163 Активность пероксидазы почвенных образцов, содержащих смесь отходов пивоварения, с течением времени постепенно возрастает. По окончанию исследований при среднем уровне загрязнения нефтью активность пероксидазы чернозема оподзоленного, содержащего смесь пивной дробины и отработанного кизельгура, увеличена в 1,16-1,74 раза, при высоком уровне загрязнения нефтью – в 1,21-1,62 раза, а при очень высоком уровне загрязнения – в 1,14-1,32 раза по сравнению с загрязненной нефтью почвой. Данные множественного регрессионного анализа результатов лабораторных опытов с пошаговым включением независимых переменных свидетельствуют о наличии статистически значимой взаимосвязи пероксидазной активности нефтезагрязненной черноземной почвы с массовыми долями внесенных нефти и отходов пивоварения, а также продолжительностью исследований. Существует обратно пропорциональная зависимость между активностью пероксидазы почвы с добавлением отработанного кизельгура и смеси отходов пивоварения и массовой долей нефти, внесенной в почву. Между активностью пероксидазы чернозема оподзоленного с пивной дробины и массовой долей нефти, внесенной в почву; пероксидазной активностью и массовой долей отходов пивоварения, а также продолжительностью опытов установлена прямо пропорциональная зависимость (таблица 49). Активность полифенолоксидазы почвы, содержащей различные дозы пивной дробины, в лабораторных опытах при среднем уровне загрязнения нефтью по истечению 0,5-месячного периода исследований увеличивается в 1,392,10 раза (рисунок 55), при высоком уровне – в 1,52-2,40 раза (рисунок 56), при очень высоком – в 1,48-2,09 раза (рисунок 57) по сравнению с нефтезагрязненной почвой. Общая динамика изменения полифенолоксидазной активности чернозема оподзоленного с течением времени возрастает. В момент окончания опытов активность полифенолоксидазы почвы, содержащей пивную дробину, при среднем уровне загрязнения нефтью увеличена в 1,55-2,35 раза, при высоком уровне загрязнения нефтью – в 1,72-2,56 раза, а при очень высоком уровне загрязнения – в 1,61-2,17 раза по сравнению с нефтезагрязненной почвой. 164 Таблица 49 – Данные множественного регрессионного анализа показателей пероксидазной активности почвы, загрязненной нефтью Отход пивоварения Пивная дробина Отработанный кизельгур Смесь отходов пивоварения Уравнение регрессии R Y = 0,025 + 0,019*х1 + 0,696х2 + 0,322х3 ± 0,005 Y = 0,023 – 0,045х1 + 0,695х2 + 0,396х3 ± 0,004 Y = 0,024 – 0,019*х1 + 0,699х2 + 0,354х3 ± 0,004 F p 0,767 409,73 < 0,01 0,802 515,00 < 0,01 0,784 457,59 < 0,01 х1 – массовая доля нефти, внесенной в почву, х2 – массовая доля отхода пивоварения, добавленного в почву, х3 – продолжительность опытов; R – коэффициент множественной корреляции; F – критерий Фишера; p – уровень статистической значимости (* - p > 0,05) Активность полифенолоксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0 0,01 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и дробины; почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 20,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины Рисунок 55 – Полифенолоксидазная активность почвы со средним уровнем загрязнения нефтью, содержащей пивную дробину 165 Активность полифенолоксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимена, месяцы почва без нефти и дробины; почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 20,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины Рисунок 56 – Изменение полифенолоксидазной активности почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью и добавлением пивной дробины Активность полифенолоксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и дробины; почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 20,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины Рисунок 57 – Динамика полифенолоксидазной активности почвы с очень высоким уровнем загрязнения нефтью и пивной дробиной 166 Полифенолоксидазная активность черноземной почвы, содержащей различные дозы отработанного кизельгура, при среднем уровне загрязнения нефтью по истечению 0,5-месячного периода лабораторных опытов увеличивается в 1,10-1,77 раза (рисунок 58), при высоком уровне – в 1,20-1,96 раза (рисунок 59), при очень высоком – в 1,13-1,57 раза (рисунок 60) по сравнению с черноземом оподзоленным, загрязненным нефтью. Активность полифенолоксидазы нефтезагрязненной почвы, содержащей различные дозы отработанного кизельгура, возрастает по мере увеличения продолжительности исследований. К концу опытов полифенолоксидазная активность чернозема оподзоленного, содержащего отработанный кизельгур, при среднем уровне загрязнения нефтью увеличена в 1,26-1,94 раза, при высоком уровне загрязнения нефтью – в 1,32-2,08 раза, а при очень высоком уровне загрязнения – в 1,13-1,74 раза по сравнению с нефтезагрязненной почвой. Активность полифенолоксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и кизельгура; почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00% кизельгура Рисунок 58 – Изменение полифенолоксидазной активности почвы, имеющей средний уровень нефтяного загрязнения и содержащего отработанный кизельгур 167 Активность полифенолоксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и кизельгура; почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Рисунок 59 – Изменение активности полифенолоксидазы почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью и добавлением отработанного кизельгура Активность полифенолоксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,045 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и кизельгура; почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Рисунок 60 – Полифенолоксидазная активность почвы, имеющей очень высокий уровень загрязнения нефтью, с добавлением отработанного кизельгура 168 В черноземе оподзоленном, содержащем различные дозы смеси пивной дробины и отработанного кизельгура, по истечению 0,5-месячного периода лабораторных опытов активность полифенолоксидазы при среднем уровне загрязнения нефтью увеличивается в 1,19-1,90 раза (рисунок 61), при высоком уровне – в 1,32-2,16 раза (рисунок 62), при очень высоком – в 1,26-1,83 раза (рисунок 63) по сравнению с нефтезагрязненной почвой. С течением времени полифенолоксидазная активность почвы возрастает. По окончанию исследований активность полифенолоксидазы чернозема оподзоленного, содержащего смесь отходов пивоварения, при среднем уровне загрязнения нефтью увеличена в 1,35-2,23 раза, при высоком уровне загрязнения нефтью – в 1,48-2,28 раза, а при очень высоком уровне загрязнения – в 1,35-1,87 раза по сравнению с почвой, загрязненной нефтью. Активность полифенолоксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Продолжительность эксперимента, месяцы 3 почва без нефти и отходов; почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 61 – Динамика полифенолоксидазной активности почвы со средним уровнем загрязнения нефтью и добавлением смеси отходов пивоварения 169 Активность полифенолоксидазы, мг пурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и отходов; почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 62 – Изменение активности полифенолоксидазы почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью, содержащей смесь отходов пивоваренной промышленности Активность полифенолоксидазы, мгпурпургаллина / 1 г почвы за 30 мин. 0,05 0,045 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и отходов; почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 63 – Изменение полифенолоксидазной активности почвы с очень высоким уровнем загрязнения нефтью и смесью пивной дробины и отработанного кизельгура 170 Множественный регрессионный анализ результатов лабораторных исследований с пошаговым включением независимых переменных показал наличие статистически значимой взаимосвязи полифенолоксидазной активности черноземной почвы с массовыми долями внесенных нефти и отходов пивоваренной промышленности, а также продолжительностью опытов. Наблюдается обратно пропорциональная зависимость между активностью полифенолоксидазы и массовой долей нефти, внесенной в почву. Между полифенолоксидазной активностью и массовой долей отходов пивоварения, а также продолжительностью исследований установлена прямо пропорциональная зависимость (таблица 50). Таблица 50 – Результаты множественного регрессионного анализа показателей полифенолоксидазной активности почвы, загрязненной нефтью Отход пивоварения Пивная дробина Отработанный кизельгур Смесь отходов пивоварения Уравнение регрессии Y = 0,037 – 0,310х1 + 0,790х2 + 0,174х3 ± 0,006 Y = 0,033 – 0,429х1 + 0,790х2 + 0,153х3 ± 0,004 Y = 0,035 – 0,368х1 + 0,796х2 + 0,171х3 ± 0,005 R F p 0,866 860,37 < 0,01 0,912 1411,3 < 0,01 0,894 1138,3 < 0,01 х1 – массовая доля нефти, внесенной в почву, х2 – массовая доля отхода пивоварения, добавленного в почву, х3 – продолжительность опытов; R – коэффициент множественной корреляции; F – критерий Фишера; p – уровень статистической значимости Степень уменьшения коэффициента гумификации черноземной почвы, имеющей средний уровень загрязнения нефтью, по завершению исследований при добавлении пивной дробины снижается в 2,50-11,21 раза (таблица 51), при использовании отработанного кизельгура – в 1,79-4,00 раза (таблица 52), а при внесении смеси отходов пивоварения – в 2,00-6,00 раз (таблица 53). При высоком уровне загрязнения нефтью к концу опытов при внесении пивной дробины степень уменьшения коэффициента гумификации чернозема оподзоленного снижается в 2,34-8,84 раза (таблица 54), при использовании отработанного кизельгура – в 1,41-2,65 раза (таблица 55), а при добавлении смеси отходов пивоварения – в 1,71-3,91 раза (таблица 56). 171 Таблица 51 – Степень уменьшения коэффициента гумификации почвы со средним уровнем загрязнения нефтью при добавлении пивной дробиной Состав образца Почва + нефть 10,00 г/кг Почва + нефть 10,00 г/кг + 1,00 % дробины Почва + нефть 10,00 г/кг + 5,00 % дробины Почва + нефть 10,00 г/кг + 10,00 % дробины Почва + нефть 10,00 г/кг + 20,00 % дробины Почва + нефть 10,00 г/кг + 30,00 % дробины Степень уменьшения коэффициента гумификации, % 0,5 мес. 1 мес. 2 мес. 3 мес. 3,13 ± 0,09 8,33 ± 0,25 17,24 ± 0,52 25,00 ± 0,75 -0,78 ± 0,02 2,94 ± 0,09 6,76 ± 0,20 10,00 ± 0,30 -2,86 ± 0,09 0,68 ± 0,02 4,88 ± 0,15 7,95 ± 0,24 -3,85 ± 0,12 -0,61 ± 0,02 3,33 ± 0,08 5,85 ± 0,18 -5,36 ± 0,15 -1,67 ± 0,05 2,50 ± 0,07 3,77 ± 0,11 -8,33 ± 0,25 -4,41 ± 0,13 0 2,23 ± 0,07 Примечание: при расчете степени уменьшения коэффициента гумификации за 100 % принимали коэффициент гумификации не загрязненной нефтью почвы через 0,5 мес. после начала опытов Таблица 52 – Степень уменьшения коэффициента гумификации почвы со средним уровнем загрязнения нефтью и отработанным кизельгуром Состав образца Почва + нефть 10,00 г/кг Почва + нефть 10,00 г/кг + 1,00 % кизельгура Почва + нефть 10,00 г/кг + 5,00 % кизельгура Почва + нефть 10,00 г/кг + 10,00 % кизельгура Почва + нефть 10,00 г/кг + 20,00 % кизельгура Почва + нефть 10,00 г/кг + 30,00 % кизельгура Степень уменьшения коэффициента гумификации, % 0,5 мес. 1 мес. 2 мес. 3 мес. 3,13 ± 0,09 8,33 ± 0,25 17,24 ± 0,52 25,00 ± 0,75 1,92 ± 0,06 6,90 ± 0,21 10,94 ± 0,33 13,97 ± 0,42 1,72 ± 0,05 6,25 ± 0,19 9,56 ± 0,29 12,50 ± 0,38 -2,27 ± 0,07 3,57 ± 0,11 6,76 ± 0,20 9,62 ± 0,29 -4,17 ± 0,13 1,92 ± 0,06 5,36 ± 0,16 7,56 ± 0,23 -5,77 ± 0,17 0 3,33 ± 0,10 6,25 ± 0,19 Примечание: при расчете степени уменьшения коэффициента гумификации за 100 % принимали коэффициент гумификации не загрязненной нефтью почвы через 0,5 мес. после начала опытов Таблица 53 – Степень уменьшения коэффициента гумификации почвы со средним уровнем загрязнения нефтью и добавлением смеси отходов Состав образца Почва + нефть 10,00 г/кг Степень уменьшения коэффициента гумификации, % 0,5 мес. 1 мес. 2 мес. 3 мес. 3,13 ± 0,09 8,33 ± 0,25 17,24 ± 0,52 25,00 ± 0,75 172 Продолжение таблицы 53 Почва + нефть 10,00 г/кг + 1,00 % отходов Почва + нефть 10,00 г/кг + 5,00 % отходов Почва + нефть 10,00 г/кг + 10,00 % отходов Почва + нефть 10,00 г/кг + 20,00 % отходов Почва + нефть 10,00 г/кг + 30,00 % отходов 0,89 ± 0,03 5,65 ± 0,17 9,56 ± 0,27 12,50 ± 0,33 -1,61 ± 0,04 2,94 ± 0,09 6,76 ± 0,18 10,00 ± 0,25 -2,86 ± 0,09 1,32 ± 0,04 4,88 ± 0,15 7,95 ± 0,23 -4,61 ± 0,14 0,58 ± 0,01 3,80 ± 0,11 6,25 ± 0,19 -7,93 ± 0,24 -2,13 ± 0,06 1,47 ± 0,04 4,17 ± 0,12 Примечание: при расчете степени уменьшения коэффициента гумификации за 100 % принимали коэффициент гумификации не загрязненной нефтью почвы через 0,5 мес. после начала опытов Таблица 54 – Степень уменьшения коэффициента гумификации почвы, имеющей высокий уровень загрязнения нефтью, с добавлением пивной дробины Состав образца Почва + нефть 30,00 г/кг Почва + нефть 30,00 г/кг + 1,00 % дробины Почва + нефть 30,00 г/кг + 5,00 % дробины Почва + нефть 30,00 г/кг + 10,00 % дробины Почва + нефть 30,00 г/кг + 20,00 % дробины Почва + нефть 30,00 г/кг + 30,00 % дробины Степень уменьшения коэффициента гумификации, % 0,5 мес. 1 мес. 2 мес. 3 мес. 18,48 ± 0,55 22,00 ± 0,66 30,56 ± 0,92 35,34 ± 1,06 5,00 ± 0,14 8,59 ± 0,24 12,14 ± 0,34 15,13 ± 0,42 2,27 ± 0,07 6,25 ± 0,19 9,21 ± 0,28 11,88 ± 0,36 0 3,85 ± 0,11 7,14 ± 0,20 9,30 ± 0,26 -3,13 ± 0,08 0 2,84 ± 0,07 7,45 ± 0,19 -4,65 ± 0,14 -1,09 ± 0,03 1,56 ± 0,05 4,00 ± 0,12 Примечание: при расчете степени уменьшения коэффициента гумификации за 100 % принимали коэффициент гумификации не загрязненной нефтью почвы через 0,5 мес. после начала опытов Таблица 55 – Степень уменьшения коэффициента гумификации почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью, содержащей отработанный кизельгур Состав образца Почва + нефть 30,00 г/кг Почва + нефть 30,00 г/кг + 1,00 % кизельгура Почва + нефть 30,00 г/кг + 5,00 % кизельгура Степень уменьшения коэффициента гумификации, % 0,5 мес. 1 мес. 2 мес. 3 мес. 18,48 ± 0,55 22,00 ± 0,66 30,56 ± 0,92 35,34 ± 1,06 10,00 ± 0,28 14,29 ± 0,40 20,16 ± 0,56 25,00 ± 0,70 8,33 ± 0,25 10,00 ± 0,27 15,91 ± 0,48 18,57 ± 0,56 173 Продолжение таблицы 55 Почва + нефть 30,00 г/кг + 10,00 % кизельгура Почва + нефть 30,00 г/кг + 20,00 % кизельгура Почва + нефть 30,00 г/кг + 30,00 % кизельгура 5,65 ± 0,17 9,09 ± 0,25 12,50 ± 0,35 17,11 ± 0,48 5,15 ± 0,15 8,33 ± 0,23 11,54 ± 0,32 14,02 ± 0,42 0,68 ± 0,02 6,25 ± 0,19 11,05 ± 0,33 13,33 ± 0,40 Примечание: при расчете степени уменьшения коэффициента гумификации за 100 % принимали коэффициент гумификации не загрязненной нефтью почвы через 0,5 мес. после начала опытов Таблица 56 – Степень уменьшения коэффициента гумификации почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью и смесью отходов пивоварения Состав образца Почва + нефть 30,00 г/кг Почва + нефть 30,00 г/кг + 1,00 % отходов Почва + нефть 3,00 г/кг + 5,00 % отходов Почва + нефть 30,00 г/кг + 10,00 % отходов Почва + нефть 30,00 г/кг + 20,00 % отходов Почва + нефть 30,00 г/кг + 30,00 % отходов Степень уменьшения коэффициента гумификации, % 0,5 мес. 1 мес. 2 мес. 3 мес. 18,48 ± 0,55 22,00 ± 0,66 30,56 ± 0,92 35,34 ± 1,06 8,33 ± 0,25 12,07 ± 0,34 18,18 ± 0,55 20,71 ± 0,62 6,90 ± 0,21 8,60 ± 0,26 12,14 ± 0,36 14,86 ± 0,45 2,94 ± 0,08 6,25 ± 0,17 9,62 ± 0,29 13,75 ± 0,40 0,68 ± 0,02 3,85 ± 0,12 7,14 ± 0,21 9,66 ± 0,29 -1,25 ± 0,04 0,58 ± 0,01 3,33 ± 0,09 9,04 ± 0,25 Примечание: при расчете степени уменьшения коэффициента гумификации за 100 % принимали коэффициент гумификации не загрязненной нефтью почвы через 0,5 мес. после начала опытов Степень уменьшения коэффициента гумификации черноземной почвы, имеющей очень высокий уровень загрязнения нефтью, по окончанию исследований при использовании пивной дробины снижается в 2,09-3,58 раза (таблица 57), при добавлении отработанного кизельгура – в 1,10-2,30 раза (таблица 58), а при внесении смеси отходов пивоварения – в 1,40-2,99 раза (таблица 59). Увеличение активности пероксидазы свидетельствует о стимуляции окисления органических веществ почв (аминов, фенолов, некоторых гетероциклических соединений) за счет кислорода пероксида водорода и органиче- 174 ских пероксидов, образующихся в почве в результате жизнедеятельности различных микроорганизмов и действия некоторых оксидаз. Таблица 57 – Степень уменьшения коэффициента гумификации почвы, имеющей очень высокий уровень загрязнения нефтью и содержащей пивную дробину Состав образца Почва + нефть 50,00 г/кг Почва + нефть 50,00 г/кг + 1,00 % дробины Почва + нефть 50,00 г/кг + 5,00 % дробины Почва + нефть 50,00 г/кг + 10,00 % дробины Почва + нефть 50,00 г/кг + 20,00 % дробины Почва + нефть 50,00 г/кг + 30,00 % дробины Степень уменьшения коэффициента гумификации, % 0,5 мес. 1 мес. 2 мес. 3 мес. 21,59 ± 0,54 25,00 ± 0,63 33,65 ± 0,84 38,39 ± 0,96 8,93 ± 0,27 12,50 ± 0,38 15,63 ± 0,47 18,38 ± 0,55 7,50 ± 0,23 10,94 ± 0,33 13,97 ± 0,42 16,67 ± 0,50 6,25 ± 0,19 9,56 ± 0,29 12,50 ± 0,38 14,86 ± 0,45 2,94 ± 0,07 6,25 ± 0,16 9,21 ± 0,23 11,88 ± 0,30 0 3,85 ± 0,12 6,71 ± 0,20 10,71 ± 0,32 Примечание: при расчете степени уменьшения коэффициента гумификации за 100 % принимали коэффициент гумификации не загрязненной нефтью почвы через 0,5 мес. после начала опытов Таблица 58 – Степень уменьшения коэффициента гумификации почвы с очень высоким уровнем загрязнения нефтью, содержащей отработанный кизельгур Состав образца Почва + нефть 50,00 г/кг Почва + нефть 50,00 г/кг + 1,00 % кизельгура Почва + нефть 50,00 г/кг + 5,00 % кизельгура Почва + нефть 50,00 г/кг + 10,00 % кизельгура Почва + нефть 50,00 г/кг + 20,00 % кизельгура Почва + нефть 50,00 г/кг + 30,00 % кизельгура Степень уменьшения коэффициента гумификации, % 0,5 мес. 1 мес. 2 мес. 3 мес. 21,59 ± 0,54 25,00 ± 0,63 33,65 ± 0,84 38,39 ± 0,96 15,22 ± 0,46 19,00 ± 0,57 27,68 ± 0,83 35,00 ± 1,05 9,38 ± 0,28 13,89 ± 0,42 22,50 ± 0,68 29,69 ± 0,89 10,00 ± 0,27 11,61 ± 0,35 17,74 ± 0,50 22,73 ± 0,61 8,33 ± 0,25 10,00 ± 0,29 13,28 ± 0,39 18,57 ± 0,56 6,90 ± 0,21 8,07 ± 0,24 11,76 ± 0,31 16,67 ± 0,47 Примечание: при расчете степени уменьшения коэффициента гумификации за 100 % принимали коэффициент гумификации не загрязненной нефтью почвы через 0,5 мес. после начала опытов 175 Таблица 59 – Степень уменьшения коэффициента гумификации почвы с очень высоким уровнем загрязнения нефтью и добавлением смеси пивной дробины и отработанного кизельгура Состав образца Почва + нефть 50,00 г/кг Почва + нефть 50,00 г/кг + 1,00 % отходов Почва + нефть 50,00 г/кг + 5,00 % отходов Почва + нефть 50,00 г/кг + 10,00 % отходов Почва + нефть 50,00 г/кг + 20,00 % отходов Почва + нефть 50,00 г/кг + 30,00 % отходов Степень уменьшения коэффициента гумификации, % 0,5 мес. 1 мес. 2 мес. 3 мес. 21,59 ± 0,54 25,00 ± 0,63 33,65 ± 0,84 38,39 ± 0,96 13,00 ± 0,39 16,67 ± 0,47 22,50 ± 0,68 27,34 ± 0,80 8,33 ± 0,25 12,07 ± 0,36 17,97 ± 0,50 20,59 ± 0,62 6,90 ± 0,21 10,48 ± 0,26 13,64 ± 0,41 16,43 ± 0,49 5,65 ± 0,15 8,59 ± 0,22 11,76 ± 0,35 14,58 ± 0,44 4,55 ± 0,14 5,71 ± 0,17 8,33 ± 0,23 12,84 ± 0,36 Примечание: при расчете степени уменьшения коэффициента гумификации за 100 % принимали коэффициент гумификации не загрязненной нефтью почвы через 0,5 мес. после начала опытов Стимулирование активности полифенолоксидазы может быть следствием интенсификации превращений органические соединений ароматического ряда в компоненты гумуса. Значения коэффициента гумификации свидетельствуют о преобладании процессов превращения органических соединений в компоненты гумуса над процессами окисления гумусовых веществ, что может привести к повышению плодородия почвы в результате внесения в нее отходов пивоварения. Активность каталазы чернозема оподзоленного, содержащего различные дозы пивной дробины, по истечению 0,5-месячного периода лабораторных исследований при среднем уровне загрязнения нефтью увеличивается в 2,68-4,01 раза, при высоком уровне – в 2,48-3,28 раза, при очень высоком – в 2,85-4,03 раза (рисунки 64-66) по сравнению с загрязненной нефтью почвой. В ходе опытов каталазная активность чернозема оподзоленного уменьшается. 176 Активность каталазы, мл KMnO4 / 1 г почвы за 20 мин. 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и дробины; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины почва + нефть + 20,00 % дробины; Активность каталазы, мл KMnO4 / 1 г почвы за 20 мин. Рисунок 64 – Изменение каталазной активности почвы со средним уровнем загрязнения нефтью и добавлением пивной дробины 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и дробины; почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 20,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины Рисунок 65 – Изменение каталазной активности почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью, содержащей пивную дробину Активность каталазы, мл KMnO4 / 1 г почвы за 20 мин. 177 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и дробины; почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 20,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины Рисунок 66 – Динамика каталазной активности почвы, имеющей очень высокий уровень загрязнения нефтью, с пивной дробиной К концу исследований при среднем уровне загрязнения нефтью в образцах почвы, содержащих 1,00-10,00 % пивной дробины, активность каталазы сопоставима с контролем, а в почве с 20,00 и 30,00 % пивной дробины – увеличена в 1,19-1,27 раза по сравнению с нефтезагрязненной почвой. При высоком уровне загрязнения нефтью отмечена тенденция к снижению каталазной активности чернозема оподзоленного, содержащей 1,00-10,00 % пивной дробины и тенденция к повышению каталазной активности почвы, содержащей 20,00 и 30,00 % дробины. В условиях очень высокого уровня загрязнения нефтью выявлена тенденция к снижению каталазной активности почвы, содержащей пивную дробину. Каталазная активность чернозема оподзоленного, содержащего различные дозы отработанного кизельгура, по истечению 0,5-месячного периода опытов при среднем уровне загрязнения нефтью увеличивается в 1,67-2,28 раза (ри- 178 сунок 67), при высоком уровне – в 1,65-1,99 раза (рисунок 68), при очень высоком – наблюдается тенденция к увеличению активности каталазы (рисунок 69) по сравнению с нефтезагрязненной почвой. С течением времени каталазная активность почвы уменьшается. По завершению исследований активность каталазы чернозема оподзоленного, содержащего отработанный кизельгур, снижена при среднем уровне загрязнения нефтью в 1,20-1,60 раза, при высоком уровне загрязнения – в 1,08-1,36 раза, в условиях очень высокого уровня загрязнения – Активность каталазы, мл KMnO4 / 1 г почвы за 20 мин. в 1,04-2,86 раза по сравнению с почвой, загрязненной нефтью. 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и кизельгура; почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Рисунок 67 – Каталазная активность почвы со средним уровнем загрязнения нефтью и отработанным кизельгуром Активность каталазы почвы, содержащей различные дозы смеси отходов пивоварения, по истечению 0,5-месячного периода лабораторных исследований при среднем уровне загрязнения нефтью увеличивается в 2,40-3,26 раза (рисунок 70), при высоком уровне – в 2,11-2,72 раза (рисунок 71). 179 Активность каталазы, мл KMnO4 / 1 г почвы за 20 мин. 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, мысяцы почва без нефти и кизельгура; почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Рисунок 68 – Динамика каталазной активности почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью, содержащей отработанный кизельгур Активность каталазы, мл KMnO4 / 1 г почвы за 20 мин. 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и кизельгура; почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Рисунок 69 – Изменение каталазной активности почвы, имеющей очень высокий уровень загрязнения нефтью, с добавлением отработанного кизельгура 180 Активность каталазы, мл KMnO4 / 1 г почвы за 20 мин. 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и отходов; почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 70 – Изменение каталазной активности почвы со средним уровнем загрязнения нефтью и добавлением смеси отходов пивоварения Активность каталазы, мл KMnO4 / 1 г почвы за 20 мин. 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефи и отходов; почва + нефть 30,0 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 71 – Изменение каталазной активности почвы, имеющей высокий уровень загрязнения нефтью и содержащей смесь отходов пивоваренной промышленности 181 При очень высоком уровне загрязнения нефтью в образцах чернозема оподзоленного, содержащих 1,00 и 5,00 % смеси пивной дробины и отработанного кизельгура, активность каталазы сопоставима с нефтезагрязненной почвой, а при добавлении 10,00-30,00 % смеси отходов пивоваренной промышленности – снижена в 1,08-1,76 раза (рисунок 72) по сравнению с загрязненной нефтью почвой. Активность каталазы, мл KMnO4 / 1 г почвы за 20 мин. 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и отходов; почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 72 – Динамика каталазной активности почвы с очень высоким уровнем загрязнения нефтью и смесью пивной дробины и отработанного кизельгура С течением времени каталазная активность почвы уменьшается. По окончанию опытов активность каталазы чернозема оподзоленного, содержащего смесь отходов пивоварения, снижена при среднем уровне загрязнения нефтью в 1,04-1,35 раза, при высоком уровне загрязнения – в 1,10-1,35 раза, в условиях очень высокого уровня загрязнения – в 1,10-1,44 раза по сравнению с нефтезагрязненной почвой. 182 Множественный регрессионный анализ результатов лабораторных исследований с пошаговым включением независимых переменных свидетельствуют о наличии статистически значимой взаимосвязи каталазной активности черноземной почвы с массовыми долями внесенных нефти и отходов пивоварения, а также продолжительностью опытов. Наблюдается обратно пропорциональная зависимость между активностью каталазы и массовой долей нефти, внесенной в чернозем оподзоленный, а также продолжительностью исследований. Между каталазной активностью и массовой долей смеси отходов пивоварения установлена прямая зависимость (таблица 60). Таблица 60 – Данные множественного регрессионного анализа показателей каталазной активности нефтезагрязненной почвы Отход пивоварения Пивная дробина Отработанный кизельгур Смесь отходов пивоварения Уравнение регрессии Y = 1,531 – 0,184х1 + 0,536х2 – 0,333х3 ± 0,352 Y = 1,173 – 0,146х1 + 0,028*х2 – 0,117х3 ± 0,358 Y = 1,453 – 0,435х1 + 0,292х2 – 0,197х3 ± 0,348 R F p 0,657 217,72 < 0,01 0,189 10,608 < 0,01 0,560 131,1 < 0,01 х1 – массовая доля нефти, внесенной в почву, х2 – массовая доля отхода пивоварения, добавленного в почву, х3 – продолжительность опытов; R – коэффициент множественной корреляции; F – критерий Фишера; p – уровень статистической значимости (* - p > 0,05) Увеличение каталазной активности черноземной почвы под влиянием пивной дробины и отработанного кизельгура свидетельствует об интенсификации процесса расщепления пероксида водорода, образующегося в процессе дыхания живых организмов и в результате различных биохимических реакций окисления органических веществ, в том числе окисления фенольных соединений растительных остатков при участии оксидаз с последующим образованием молекул гуминовых кислот. С течением времени активность каталазы почвы, содержащей отходы пивоварения, снижается и становится сопоставима с контролем, что свидетельствует об уменьшении интенсивности протекания окислительно-восстановительных реакций превращений органических соединений. 183 Инвертазная активность черноземной почвы, содержащей различные дозы пивной дробины, по истечению 0,5-месячного периода опытов при среднем уровне загрязнения нефтью увеличивается в 1,42-1,83 раза (рисунок 73), при высоком уровне – в 1,51-2,09 раза (рисунок 74), при очень высоком – в 2,002,43 раза (рисунок 75) по сравнению с нефтезагрязненной почвой. На протяжении всех исследований инвертазная активность чернозема оподзоленного постепенно снижается. По окончанию опытов при среднем уровне загрязнения нефтью активность инвертазы почвы, содержащей пивную дробину, увеличена в 1,52-1,84 раза по сравнению с черноземом оподзоленным, загрязненным нефтью. При высоком уровне нефтяного загрязнения инвертазная активность почвы, с добавлением пивной дробины, повышена в 1,69-1,94 раза, а при очень высоком уровне загрязнения – в 2,14-2,65 раза. Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа 35 30 25 20 15 10 5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и дробины; почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 20,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины Рисунок 73 – Динамика инвертазной активности почвы со средним уровнем загрязнения нефтью и добавлением пивной дробины 184 Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа 35 30 25 20 15 10 5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимена, месяцы почва без нефти и дробины; почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 20,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины Рисунок 74 – Изменение β-фруктофуранозидазной активности почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью, содержащей пивную дробину Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа 25 20 15 10 5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и дробины; почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 20,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины Рисунок 75 – Изменение инвертазной активности почвы, имеющей очень высокий уровень загрязнения нефтью, при внесении пивной дробины 185 β-фруктофуранозидазная активность черноземной почвы, содержащей различные дозы отработанного кизельгура, по истечению 0,5-месячного периода исследований при среднем уровне загрязнения нефтью увеличивается в 4,476,26 раза (рисунок 76), при высоком уровне – в 6,18-7,67 раза (рисунок 77), при очень высоком – в 5,67-7,27 раза (рисунок 78) по сравнению с почвой, загрязненной нефтью. Инвертазная активность почвенных образцов, содержащих отработанный кизельгур, при среднем и высоком уровнях загрязнения нефтью уменьшается с увеличением продолжительности опытов. При очень высоком уровне загрязнения нефтью выявлена тенденция к увеличению инвертазной активности почвы с добавлением отработанного кизельгура. В момент окончания исследований при среднем уровне загрязнения нефтью активность инвертазы почвы, содержащей отработанный кизельгур, увеличена в 1,67-2,95 раза, при высоком уровне загрязнения – в 2,49-1,18 раза, а при очень высоком уровне загрязнения – в 9,96-11,87 раза по сравнению с нефтезагрязненным черноземом Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа оподзоленным. 120 100 80 60 40 20 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и кизельгура; почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Рисунок 76 – Изменение инвертазной активности почвы, имеющей средний уровень загрязнения нефтью и содержащей отработанный кизельгур 186 Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа 140 120 100 80 60 40 20 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и кизельгура; почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа Рисунок 77 – Динамика активности инвертазы почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью и добавлением отработанного кизельгура 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и кизельгура; почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Рисунок 78 – Изменение β-фруктофуранозидазной активности почвы с очень высоким уровнем загрязнения нефтью и отработанным кизельгуром 187 Активность инвертазы чернозема оподзоленного, содержащего различные дозы смеси отходов пивоваренной промышленности, по истечению 0,5месячного периода опытов при среднем уровне загрязнения нефтью увеличивается в 3,82-4,99 раза (рисунок 79), при высоком уровне – в 4,88-5,84 раза (рисунок 80), при очень высоком – в 5,10-7,01 раза (рисунок 81) по сравнению с загрязненной нефтью почвой. β-фруктофуранозидазная активность почвенных образцов, содержащих отходы пивоварения, с течением времени уменьшается. По завершению исследований при среднем уровне загрязнения нефтью активность инвертазы почвы, содержащей смесь пивной дробины и отработанного кизельгура, увеличена в 2,82-3,80 раза, при высоком уровне загрязнения нефтью – в 3,02-4,37 раза, а при очень высоком уровне загрязнения – в 8,64-9,74 раза по сравнению с нефтезагрязненным черноземом оподзоленным. Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Продолжительность эксперимента, месяцы 3 почва без нефти и отходов; почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 79 – Изменение β-фруктофуранозидазной активности почвы со средним уровнем загрязнения нефтью с добавлением смеси пивной дробины и отработанного кизельгура 188 Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и отходов; почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 80 – Динамика активности инвертазы почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью, содержащей смесь отходов пивоварения Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Продолжительность эксперимента, месяцы 3 почва без нефти и отходов; почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 81 – Изменение инвертазной активности почвы с очень высоким уровнем загрязнения нефтью и смесью отходов пивоваренной промышленности 189 Результаты множественного регрессионного анализа результатов лабораторных исследований с пошаговым включением независимых переменных свидетельствуют о наличии статистически значимой взаимосвязи инвертазной активности чернозема оподзоленного с массовыми долями внесенных нефти и отходов пивоварения, а также продолжительностью опытов (таблица 61). Наблюдается обратно пропорциональная зависимость между активностью βфруктофуранозидазы и продолжительностью исследований. Между инвертазной активностью почвы и массовой долей отходов пивоваренной промышленности установлена прямо пропорциональная зависимость. Таблица 61 – Данные множественного регрессионного анализа показателей инвертазной активности почвы, загрязненной нефтью Отход пивоварения Пивная дробина Отработанный кизельгур Смесь отходов пивоварения Уравнение регрессии Y = 19,280 – 0,067х1 + 0,542х2 – 0,417х3 ± 3,826 Y = 54,119 + 0,217х1 + 0,258х2 – 0,476х3 ± 21,892 Y = 45,103 + 0,150х1 + 0,532х2 – 0,393х3 ± 15,108 R F p 0,687 256,84 < 0,01 0,584 148,22 < 0,01 0,678 244,52 < 0,01 х1 – массовая доля нефти, внесенной в почву, х2 – массовая доля отхода пивоварения, добавленного в почву, х3 – продолжительность опытов; R – коэффициент множественной корреляции; F – критерий Фишера; p – уровень статистической значимости Стимулирование пивной дробиной и отработанным кизельгуром инвертазной активности почвы свидетельствует об интенсификации процесса расщепления сахаров, поступающих в почву преимущественно в составе растительных остатков, что может привести к возрастанию содержания подвижного гумуса и повышению почвенного плодородия. Значительное возрастание активности почвенной инвертазы при добавлении отработанного кизельгура и смеси отходов пивоварения, наблюдающееся в наших исследованиях, объясняется внесением в составе отработанного кизельгура дрожжей рода Saccharomyces, обладающих высокой β-фруктофуранозидазной активностью. 190 Фосфатазная активность черноземной почвы, содержащего различные дозы пивной дробины, по истечению 2-х недельного периода опытов при среднем уровне загрязнения нефтью увеличивается в 1,44-2,10 раза (рисунок 82), при высоком уровне – в 1,58-2,30 раза (рисунок 83), при очень высоком – в 2,032,74 раза (рисунок 84) по сравнению с черноземом оподзоленным, загрязненным нефтью. На протяжении всех исследований отмечена тенденция к возрастанию фосфатазной активности почвы. В момент окончания опытов активность фосфатазы почвы, содержащей пивную дробину, при среднем уровне загрязнения нефтью увеличена в 1,38-2,87 раза, при высоком уровне загрязнения нефтью – в 1,45-1,97 раза, а при очень высоком уровне загрязнения – в 1,45-2,00 раза по сравнению с загрязненной нефтью почвой. Активность фосфатазы, мг Р2О5 / 1 г почвы за 1 час 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и дробины; почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 20,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины Рисунок 82 – Изменение фосфатазной активности почвы, имеющей средний уровень загрязнения нефтью, при добавлении пивной дробины 191 Активность фосфатазы, мг Р2О5 / 1 г почвы за 1 час 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимена, месяцы почва без нефти и дробины; почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 20,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины Рисунок 83 – Изменение фосфатазной активности почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью, содержащей пивную дробину Активность фосфатазы, мг Р2О5 / 1 г почвы за 1 час 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и дробины; почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 20,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины Рисунок 84 – Динамика активности фосфатазы почвы с очень высоким уровнем загрязнения нефтью и пивной дробиной 192 Активность фосфатазы почвы, содержащей различные дозы отработанного кизельгура, по истечению 0,5-месячного периода опытов при среднем уровне загрязнения нефтью увеличивается в 1,50-3,00 раза (рисунок 85), при высоком уровне – в 1,61-3,15 раза (рисунок 86), при очень высоком – в 2,11-3,46 раза (рисунок 87) по сравнению с загрязненным нефтью черноземом оподзоленным. В течением исследований отмечена тенденция к возрастанию фосфатазной активности контрольного и опытных образцов почвы. По завершению опытов активность фосфатазы чернозема оподзоленного, содержащей отработанный кизельгур, при среднем уровне загрязнения нефтью увеличена в 1,64-2,50 раза, при высоком уровне загрязнения нефтью – в 1,55-2,50 раза, а при очень высоком уровне загрязнения – в 1,66-2,56 раза по сравнению с нефтезагрязненной почвой. Активность фосфатазы, мг Р2О5 / 1 г почвы за 1 час 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и кизельгура; почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00% кизельгура Рисунок 85 – Изменение активности фосфатазы почвы, имеющей средний уровень загрязнения нефтью, при добавлении отработанного кизельгура 193 Активность фосфатазы, мг Р2О5 / 1 г почвы за 1 час 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и кизельгура; почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Активность фосфатазы, мг Р2О5 / 1 г почвы за 1 час Рисунок 86 – Динамика фосфатазной активности почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью, содержащей отработанный кизельгур 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и кизельгура; почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Рисунок 87 – Изменение фосфатазной активности почвы с очень высоким уровнем загрязнения нефтью при добавлении отработанного кизельгура 194 Фосфатазная активность чернозема оподзоленного, содержащего различные дозы смеси пивной дробины и отработанного кизельгура, по истечению 0,5-месячного периода опытов при среднем уровне загрязнения нефтью увеличивается в 1,48-2,40 раза (рисунок 88), при высоком уровне – в 1,60-2,58 раза (рисунок 89), при очень высоком – в 2,07-3,07 раза (рисунок 90) по сравнению с нефтезагрязненной почвой. Обнаружена тенденция к возрастанию фосфатазной активности чернозема оподзоленного в ходе проведения исследований. По окончанию опытов активность фосфатазы черноземной почвы, содержащей отходы пивоваренной промышленности, при среднем уровне загрязнения нефтью увеличена в 1,52-2,19 раза, при высоком уровне загрязнения нефтью – в 1,502,24 раза, а при очень высоком уровне загрязнения – в 1,57-2,26 раза по сравнению с загрязненной нефтью почвой. Активность фосфатазы, мг Р2О5 / 1 г почвы за 1 час 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Продолжительность эксперимента, месяцы 3 почва без нефти и отходов; почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 88 – Динамика фосфатазной активности почвы со средним уровнем загрязнения нефтью, содержащей смесь пивной дробины и отработанного кизельгура Активность фосфатазы, мг Р2О5 / 1 г почвы за 1 час 195 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и отходов; почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 89 – Изменение фосфатазной активности почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью при добавлении смеси отходов пивоварения Активность фосфатазы, мг Р2О5 / 1 г почвы за 1 час 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и отходов; почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 90 – Изменение активности фосфатазы почвы, имеющей очень высокий уровень загрязнения нефтью, при добавлении смеси отходов пивоваренной промышленности 196 Множественный регрессионный анализ результатов лабораторных опытов с пошаговым включением независимых переменных выявил наличие статистически значимой взаимосвязи фосфатазной активности черноземной почвы с массовыми долями внесенных нефти и отходов пивоварения, а также продолжительностью исследований. Наблюдается обратная зависимость между активностью фосфатазы и массовой долей нефти, внесенной в чернозем оподзоленный. Между фосфатазной активностью почвы и массовой долей отходов пивоваренной промышленности, а также продолжительностью опытов установлена прямая зависимость (таблица 62). Таблица 62 – Данные множественного регрессионного анализа показателей фосфатазной активности нефтезагрязненной почвы Отход пивоварения Пивная дробина Отработанный кизельгур Смесь отходов пивоварения Уравнение регрессии Y = 1,324 – 0,156х1 + 0,764х2 + 0,429х3 ± 0,195 Y = 1,363 – 0,130х1 + 0,812х2 + 0,364х3 ± 0,306 Y = 1,325 – 0,120х1 + 0,790х2 + 0,408х3 ± 0,235 R F p 0,891 1098,8 < 0,01 0,899 1212,6 < 0,01 0,897 1180,5 < 0,01 х1 – массовая доля нефти, внесенной в почву, х2 – массовая доля отхода пивоварения, добавленного в почву, х3 – продолжительность опытов; R – коэффициент множественной корреляции; F – критерий Фишера; p – уровень статистической значимости Возрастание фосфатазной активности черноземной почвы при внесении отходов пивоваренной промышленности свидетельствует об интенсификации биохимических процессов мобилизации почвенных органофосфатов, входящих в состав гумуса, либо попадающих в почву с растительными и животными остатками, вследствие развития в составе биоценоза различных групп почвенных бактерий и микромицетов, в результате чего фосфорсодержащие соединения становятся доступны для растений. Возрастание фосфатазной активности черноземной почвы, содержащей пивную дробину и отработанный кизельгур, с течением времени свидетельствует об увеличении интенсивности протекания биохимических процессов мобилизации органических фосфорсодержащих соединений, внесенных в составе пивной дробины и отработанного кизельгура. 197 Липазная активность черноземной почвы, содержащей различные дозы пивной дробины, по истечению 0,5-месячного периода опытов при среднем уровне загрязнения нефтью увеличивается в 3,50-5,12 раза (рисунок 91), при высоком уровне – в 3,95-5,80 раза (рисунок 92), при очень высоком – в 3,455,23 раза (рисунок 93) по сравнению с загрязненным нефтью черноземом оподзоленным. По мере увеличения продолжительности исследований обнаружена тенденция к снижению активности липазы нефтезагрязненных почвенных образцов, содержащих пивную дробину. По завершению опытов при среднем уровне загрязнения нефтью активность липазы почвы, содержащей пивную дробину, увеличена в 2,71-4,40 раза по сравнению с нефтезагрязненной почвой. При высоком уровне загрязнения нефтью инвертазная активность чернозема оподзоленного с добавлением пивной дробины, повышена в 3,56-5,62 раза, а при очень высоком уровне загрязнения – в 2,45-4,39 раза. Активность липазы, мл 0,1 М KOН / 1 г почвы за 72 часа 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и дробины; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 20,00 % дробины; Рисунок 91 – Изменение активности липазы почвы, имеющей средний уровень загрязнения нефтью, при добавлении пивной дробины 198 Активность липазы, мл 0,1 М KOН / 1 г почвы за 72 часа 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и дробины; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины почва + нефть + 20,00 % дробины; Активность липазы, мл 0,1 М KOН / 1 г почвы за 72 часа Рисунок 92 – Динамика липазной активности почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью, содержащей пивную дробину 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и дробины; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 20,00 % дробины; Рисунок 93 – Изменение липазной активности почвы с очень высоким уровнем загрязнения нефтью при добавлении пивной дробины 199 Активность липазы чернозема оподзоленного, содержащего различные дозы отработанного кизельгура, по истечению 0,5-месячного периода исследований при среднем уровне загрязнения нефтью увеличивается в 1,17-2,67 раза (рисунок 94), при высоком уровне – в 1,46-2,80 раза (рисунок 95), при очень высоком – в 1,18-2,73 раза (рисунок 96) по сравнению с нефтезагрязненной почвой. С течением времени обнаружена тенденция к снижению активности липазы контрольной нефтезагрязненной почвы и нефтезагрязненных почвенных образцов, содержащих отработанный кизельгур. По завершению опытов при среднем уровне загрязнения нефтью активность липазы чернозема оподзоленного, содержащего отработанный кизельгур, увеличена в 1,46-2,60 раза, при высоком уровне загрязнения – в 1,82-3,29 раза, а при очень высоком уровне загрязнения – в 1,36-2,64 раза по сравнению с загрязненной нефтью почвой. Активность липазы, мл 0,1 М KOН / 1 г почвы за 72 часа 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и кизельгура; почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Рисунок 94 – Изменение активности липазы почвы со средним уровнем загрязнения нефтью при добавлении отработанного кизельгура 200 Активность липазы, мл 0,1 М KОН / 1 г почвы за 72 часа 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, мысяцы почва без нефти и кизельгура; почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Рисунок 95 – Изменение липазной активности почвы, имеющей высокий уровень загрязнения нефтью, при добавлении отработанного кизельгура Активность липазы, мл 0,1 М KOН / 1 г почвы за 72 часа 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и кизельгура; почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Рисунок 96 – Динамика липазной активности почвы с очень высоким уровнем загрязнения нефтью, содержащей отработанный кизельгур 201 Липазная активность черноземной почвы, содержащей различные дозы смеси пивоваренных отходов, по истечению 0,5-месячного периода исследований при среднем уровне загрязнения нефтью увеличивается в 1,98-4,24 раза (рисунок 97), при высоком уровне – в 2,37-4,59 раза (рисунок 98), при очень высоком – в 1,85-3,83 раза (рисунок 99) по сравнению с загрязненным нефтью черноземом оподзоленным. Активность липазы почвенных образцов, содержащих отходы пивоварения, с течением времени уменьшается. К концу опытов при среднем уровне загрязнения нефтью активность липазы почвы, содержащей смесь пивной дробины и отработанного кизельгура, увеличена в 2,03-4,23 раза, при высоком уровне загрязнения – в 2,62-5,15 раза, а при очень высоком уровне загрязнения – в 1,88-3,85 раза по сравнению с нефтезагрязненной почвой. Активность липазы, мл 0,1 М KOН / 1 г почвы за 72 часа 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и отходов; почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 97 – Изменение липазной активности почвы со средним уровнем загрязнения нефтью, содержащей смесь отходов пивоваренной промышленности 202 Активность липазы, мл 0,1 М KOН / 1 г почвы за 72 часа 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефи и отходов; почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 98 – Изменение активности липазы почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью при добавлении смеси отходов пивоварения Активность липазы, мл 0,1 М KOН / 1 г почвы за 72 часа 0,2 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва без нефти и отходов; почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 99 – Динамика липазной активности почвы, имеющей очень высокий уровень загрязнения нефтью, при добавлении смеси пивной дробины и отработанного кизельгура 203 Множественный регрессионный анализ результатов лабораторных опытов с пошаговым включением независимых переменных установил наличие статистически значимой взаимосвязи липазной активности черноземной почвы с массовыми долями внесенных нефти и смеси отходов пивоваренной промышленности, а также продолжительностью исследований. Наблюдается обратная зависимость между активностью липазы и продолжительностью опытов. Между липазной активностью почвы и массовой долей смеси отходов пивоварения установлена прямо пропорциональная зависимость (таблица 63). Таблица 63 – Данные множественного регрессионного анализа показателей липазной активности почвы, загрязненной нефтью Отход пивоварения Пивная дробина Отработанный кизельгур Смесь отходов пивоварения Уравнение регрессии Y = 0,128 + 0,033*х1 + 0,734х2 – 0,329х3 ± 0,035 Y = 0,052 – 0,004*х1 + 0,923х2 – 0,085х3 ± 0,010 Y = 0,077 – 0,068х1 + 0,825х2 – 0,172х3 ± 0,024 R F p 0,805 527,06 < 0,05 0,927 1751,7 < 0,01 0,846 720,72 < 0,01 х1 – массовая доля нефти, внесенной в почву, х2 – массовая доля отхода пивоварения, добавленного в почву, х3 – продолжительность опытов; R – коэффициент множественной корреляции; F – критерий Фишера; p – уровень статистической значимости (* - p > 0,05) Интенсификация липазной активности черноземной почвы свидетельствует о способности отходов пивоварения стимулировать гидролиз жиров, которые входят в состав всех растительных тканей, по сложноэфирным связям с образованием глицерина и жирных кислот. Внесение различных доз пивной дробины по окончанию исследований увеличивает степень деструкции углеводородов в черноземной почве при среднем уровне загрязнения нефтью в 1,02-1,13 раза (рисунок 100), при высоком уровне загрязнения – в 1,04-1,15 раза (рисунок 101), при очень высоком – в 1,05-1,20 раза (рисунок 102). 204 Степень удаления углеводородов, % 90 85 80 75 70 65 60 55 50 1 2 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 20,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины Рисунок 100 – Изменение степени удаления углеводородов из почвы, имеющей средний уровень загрязнения нефтью, при добавлении пивной дробины Степень удаления углеводородов, % 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 1 2 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 20,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины Рисунок 101 – Изменение степени удаления углеводородов из почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью, содержащей пивную дробину 205 Степень удаления углеводородов, % 75 70 65 60 55 50 45 40 1 2 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % дробины; почва + нефть + 5,00 % дробины; почва + нефть + 10,00 % дробины; почва + нефть + 20,00 % дробины; почва + нефть + 30,00 % дробины Рисунок 102 – Изменение степени удаления углеводородов из почвы с очень высоким уровнем загрязнения нефтью при добавлении пивной дробины Добавление различных доз отработанного кизельгура по завершению исследований увеличивает степень удаления углеводородов из почвы, при среднем уровне загрязнения нефтью в 1,06-1,17 раза (рисунок 103), при высоком уровне загрязнения – в 1,06-1,21 раза (рисунок 104), при очень высоком – в 1,06-1,27 раза (рисунок 105). Внесение различных доз смеси пивной дробины и отработанного кизельгура к концу опытов увеличивает степень деструкции нефти в черноземной почве при среднем уровне загрязнения нефтью в 1,04-1,14 раза (рисунок 106), при высоком уровне загрязнения – в 1,06-1,18 раза (рисунок 107), при очень высоком – в 1,04-1,23 раза (рисунок 108). Данные множественного регрессионного анализа результатов лабораторных исследований с пошаговым включением независимых переменных свидетельствуют о наличии статистически значимой взаимосвязи степени удаления углеводородов с массовыми долями внесенных нефти и смеси отходов пивоваренной промышленности, а также продолжительностью опытов (таблица 64). 206 Степень удаления углеводородов, % 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 1 2 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Рисунок 103 – Изменение степени удаления углеводородов из почвы со средним уровнем загрязнения нефтью при добавлении отработанного кизельгура Степень удаления углеводородов, % 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 1 2 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Рисунок 104 – Изменение степени удаления углеводородов из почвы, имеющей высокий уровень загрязнения нефтью, при добавлении отработанного кизельгура 207 Степень удаления углеводородов, % 80 75 70 65 60 55 50 45 40 1 2 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % кизельгура; почва + нефть + 5,00 % кизельгура; почва + нефть + 10,00 % кизельгура; почва + нефть + 20,00 % кизельгура; почва + нефть + 30,00 % кизельгура Рисунок 105 – Изменение степени удаления углеводородов из почвы с очень высоким уровнем загрязнения нефтью, содержащей отработанный кизельгур Степень удаления углеводородов, % 90 85 80 75 70 65 60 55 50 1 2 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва + нефть 10,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 106 – Изменение степени удаления углеводородов из почвы со средним уровнем загрязнения нефтью при добавлении смеси пивной дробины и отработанного кизельгура 208 Степень удаления углеводородов, % 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 1 2 3 Продолжительность эсперимента, месяцы почва + нефть 30,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 107 – Изменение степени удаления углеводородов из почвы с высоким уровнем загрязнения нефтью, содержащей смесь отходов пивоварения Степень удаления углеводородов, % 80 75 70 65 60 55 50 45 40 1 2 3 Продолжительность эксперимента, месяцы почва + нефть 50,00 г/кг; почва + нефть + 1,00 % отходов; почва + нефть + 5,00 % отходов; почва + нефть + 10,00 % отходов; почва + нефть + 20,00 % отходов; почва + нефть + 30,00 % отходов Рисунок 108 – Изменение степени удаления углеводородов из почвы, имеющей очень высокий уровень загрязнения нефтью, при добавлении смеси отходов пивоваренной промышленности 209 Таблица 64 – Данные множественного регрессионного анализа показателей степени удаления углеводородов из почвы Органический компонент Пивная дробина Отработанный кизельгур Смесь отходов пивоварения Уравнение регрессии Y = 53,591 – 0,567х1 + 0,485х2 + 0,593х3 ± 3,051 Y = 57,860 – 0,544х1 + 0,622х2 + 0,459х3 ± 3,576 Y = 55,011 – 0,559х1 + 0,545х2 + 0,544х3 ± 3,222 R F p 0,953 1588,4 < 0,01 0,945 1345,8 < 0,01 0,952 1540,1 < 0,01 х1 – массовая доля нефти, внесенной в почву, х2 – массовая доля отхода пивоварения, добавленного в почву, х3 – продолжительность опытов; R – коэффициент множественной корреляции; F – критерий Фишера; p – уровень статистической значимости Выявлена обратно пропорциональная зависимость между степенью удаления углеводородов и массовой долей нефти, внесенной в почву. Между степенью деструкции углеводородов и продолжительностью исследований, а также массовыми долями внесенных смеси отходов пивоваренной промышленности наблюдается прямо пропорциональная зависимость. В результате комплексных лабораторных исследований установлено, что внесение органических компонентов отходов пивоваренной промышленности положительно воздействует на физико-химические характеристики нефтезагрязненной черноземной почвы. При этом отмечается наиболее существенное увеличение общей влагоемкости почвы. Изменения физико-химических показателей загрязненной нефтью почвы зависят от дозы добавленных органических компонентов отходов пивоварения. Органические компоненты отходов пивоваренной промышленности повышают ферментативную активность нефтезагрязненной черноземной почвы, а также стимулируют развитие различных групп почвенных микроорганизмов и изменяют структуру микробного сообщества нефтезагрязненной почвы. Применение органических компонентов отходов пивоварения ускоряет удаление углеводородов из загрязненной почвы. Оценка влияния различных показателей на степень разложения углеводородов при биоремедиации нефтезагрязненной почвы с применением органиче- 210 ских компонентов отходов пивоваренной промышленности в лабораторных условиях проведена с использованием анализа многомерных данных методом проекций на латентные структуры (ПЛС). Оценка общей остаточной дисперсии (рисунок 109) показала, что анализ достаточно проводить по двум главным компонентам, так как эти главные компоненты объясняют 50% исходных дан- Общая остаточная дисперсия ных. Количество главных компонент Рисунок 109 – Зависимость общей остаточной дисперсии от количества главных компонент О точности построенной модели можно судить по коэффициенту корреляции, который составляет 82,95 %, что говорит о высокой зависимости (рисунок 110), следовательно, построенная модель может считаться «рабочей». На графике счетов (рисунок 111) условно можно выделить 3 группы объектов. Разделение происходит под влиянием таких переменных как численность актиномицетов (a), активность инвертазы (il), содержание органического вещества (OMC), с одной стороны, и переменными рН водной вытяжки (pHW), рН солевой вытяжки (pHS), влагоемкость (WC), активность фосфатазы (pho), время проведения эксперимента (T) и сумма поглощенных оснований (SAB), с другой стороны. Предсказано 211 Измерено Рисунок 110 – Результаты проверки ПЛС-модели Рисунок 111 – График счетов Так для первой группы объектов характерны высокие значения показателей: численность актиномицетов (a), активность инвертазы (il), содержание органического вещества (OMC) и низкие значения показателей: рН водной вытяжки (pHW), рН солевой вытяжки (pHS), влагоемкость (WC), активность фос- 212 фатазы (pho), время проведения эксперимента (T) и сумма поглощенных оснований (SAB). И, наоборот, для третьей группы характерны высокие значения показателей: рН водной вытяжки (pHW), рН солевой вытяжки (pHS), влагоемкость (WC), активность фосфатазы (pho), время проведения эксперимента (T) и сумма поглощенных оснований (SAB) и низкие значения показателей: численность актиномицетов (a), активность инвертазы (il), содержание органического вещества (OMC). Вторая группа занимает промежуточное положение и характеризуется средними по величине показателями: численность актиномицетов (a), активность инвертазы (il), содержание органического вещества (OMC), рН водной вытяжки (pHW), рН солевой вытяжки (pHS), влагоемкость (WC), активность фосфатазы (pho), время проведения эксперимента (T) и сумма поглощенных оснований (SAB). Рассматривая каждую группу, отдельно следует заметить, что расположение объектов по первой главной компоненте происходит под влиянием таких переменных как численность автохтонных (ac) микроорганизмов и активность полифенолоксидазы (ppo). Получается, что в группах объекты, расположенные слева, характеризуются более высокими значениями показателя численности автохтонных (ac) микроорганизмов, а справа - с высокими значениями показателя активности полифенолоксидазы (ppo). На графике нагрузок (рисунок 112) видно, что по первой главной компоненте между показателями степени разложения нефти (oddl), содержания пивной дробины (BGC), численности грибов (f) и углеводородокисляющих (ho) микроорганизмов, активности ферментов пероксидазы (p), полифенолоксидазы (ppo), фосфатазы (pho) и липазы (l), влагоемкости (WC), рН водной вытяжки (pHW), рН солевой вытяжки (pHS), суммы поглощенных оснований (SAB) и времени проведения эксперимента (T), существует прямая зависимость. По отношению к показателям исходного содержания нефти (OOC) и численности автохтонных (ac) микроорганизмов перечисленные выше параметры проявляют обратную зависимость. Показатели содержания нефти (OOC) и численности ав- 213 тохтонных (ac) микроорганизмов имеют прямую зависимость. Рисунок 112 – График нагрузок Наиболее сильная зависимость проявляется между показателями активности ферментов пероксидазы (p) и полифенолоксидазы (ppo), численности грибов (f) и степени разложения нефти (oddl), а также между показателями рН водной вытяжки (pHW), рН солевой вытяжки (pHS), влагоемкости (WC), активности фосфатазы (pho), суммы поглощенных оснований (SAB) и времени проведения эксперимента (T). По второй главной компоненте можно видеть обратную зависимость между показателями численности актиномицетов (a), активности инвертазы (il), содержания органического вещества (OMC), содержания отработанного кизельгура (DC) и показателем суммы поглощенных оснований (SAB). Между показателями численности актиномицетов (a), активности инвертазы (il), содержания органического вещества (OMC), содержания отработанного кизельгура (DC) присутствует прямая зависимость. Показатели активности фермента каталазы (cl) и численность бактерий (b) имеют низкие значения и по первой, и по второй главной компоненте, что 214 свидетельствует о низком влиянии этих показателей на степень разложения нефти. 3.3.2. Полевые исследования воздействия органических соединений отходов пивоваренной промышленности на эффективность биоремедиации нефтезагрязненной почвы Результаты исследований изменений содержания углеводородов в загрязненной черноземной почве в течение пяти месяцев полевого эксперимента представлены на рисунке 113. Установлено, что присутствие в черноземе оподзоленном пивной дробины сопровождается увеличением степени удаления уг- Степень удаления углеводородов, % леводородов из загрязненной почвы в 1,11 раза. 95 90 85 80 75 70 65 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы нефтезагрязненная почва (слой (0-5 см); нефтезагрязненная почва (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва с дробиной (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва с дробиной (слой 5-20 см) Рисунок 113 – Изменение степени удаления углеводородов из почвы с добавлением пивной дробины в полевом эксперименте Из анализа спектров поглощения углеводородов, выделенных из нефтезагрязненной черноземной почвы, содержащей пивную дробину (приложения 3, 4) следует, что содержание углеводородов, имеющих максимумы поглощения при длинах волн больше 270 нм, в течение эксперимента в почве уменьшается. 215 Это относится к углеводородам содержащих конденсированную систему из более чем одного ароматического кольца, а также ненасыщенных углеводородов с более чем тремя сопряженными двойными связями [128]. Данные множественного регрессионного анализа результатов полевого эксперимента с пошаговым включением независимых переменных свидетельствуют о наличии статистически значимой сильной линейной взаимосвязи степени удаления углеводородов 0-5 см и 5-20 см слоев черноземной почвы с массовыми долями внесенной пивной дробины, а также продолжительностью эксперимента. Линейные уравнения регрессии: слой почвы 0-5 см: Y = 398,342 – 0,637х1 – 0,727х2 ± 17,471 (R = 0,967; F = 235,54; p < 0,01); слой почвы 5-20 см: Y = 397,597 – 0,658х1 – 0,717х2 ± 15,910 (R = 0,973; F = 292,39; p < 0,01), где х1 – массовая доля пивной дробины, добавленной в почву, х2 – продолжительность эксперимента. Из приведенных уравнений следует, что на степень удаления углеводородов из черноземной почвы большее влияние оказывает продолжительность исследований. Между степенью удаления углеводородов из чернозема оподзоленного, продолжительностью эксперимента и содержанием пивной дробины наблюдается обратно пропорциональная зависимость. На рисунке 114 представлена графическая зависимость результатов полевого эксперимента по влиянию добавок отработанного кизельгура на степень удаления углеводородов из загрязненной почвы. Установлено, что в слое 0-5 см степень удаления углеводородов увеличивается в 1,13 раза и в 1,14 раза – в слое 5-20 см. Из анализа спектров поглощения углеводородов, выделенных из нефтезагрязненной почвы, содержащей отработанный кизельгур (приложения 5, 6) следует, что содержание углеводородов, имеющих максимумы поглощения при длинах волн больше 270 нм, в течение эксперимента в почве уменьшается. Это относится к углеводородам содержащих конденсированную систему из более 216 чем одного ароматического кольца, а также ненасыщенных углеводородов с более чем тремя сопряженными двойными связями. При этом сокращается содержание ненасыщенных углеводородов с более чем двумя сопряженными двойными связям, имеющих максимумы поглощения в интервале длин волн от Степень удаления углеводородов, % 230 до 270 нм [128]. 95 90 85 80 75 70 65 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы нефтезагрязненная почва (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва с кизельгуром (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва с кизельгуром (5-20 см) Рисунок 114 – Изменение степени удаления углеводородов из почвы с добавлением отработанного кизельгура в полевом эксперименте Данные множественного регрессионного анализа результатов полевого эксперимента с пошаговым включением независимых переменных свидетельствуют о наличии статистически значимой сильной линейной взаимосвязи степени удаления углеводородов 0-5 см и 5-20 см слоев черноземной почвы с массовыми долями внесенного отработанного кизельгура, а также продолжительностью исследований. Линейные уравнения регрессии: слой почвы 0-5 см: Y = 396,812 – 0,722х1 – 0,656х2 ± 16,092 (R = 0,976; F = 332,35; p < 0,01); 217 слой почвы 5-20 см: Y = 399,336 – 0,723х1 – 0,658х2 ± 16,000 (R = 0,978; F = 364,23; p < 0,01), где х1 – массовая доля отработанного кизельгура, добавленного в почву, х2 –продолжительность эксперимента. Из полученных уравнений следует, что на степень удаления углеводородов из почвы большее влияние оказывает массовая доля внесенного отработанного кизельгура. Между степенью удаления углеводородов из почвы, продолжительностью эксперимента и содержанием отработанного кизельгура наблюдается обратно пропорциональная зависимость. В полевых исследованиях при внесении смеси пивной дробины и отработанного кизельгура в загрязненную почву отмечается увеличение степени дест- Степень удаления углеводородов, % рукции нефти в 1,12 раза (рисунок 115). 95 90 85 80 75 70 65 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы нефтезагрязненная почва (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва с отходами (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва с отходами (слой 5-20 см) Рисунок 115 – Изменение степени удаления углеводородов из почвы с добавлением смеси отходов пивоварения в полевом эксперименте Из анализа спектров поглощения углеводородов, выделенных из нефтезагрязненного чернозема оподзоленного, содержащего смесь пивной дробины и отработанного кизельгура (приложения 7, 8) следует, что содержание углеводо- 218 родов, имеющих максимумы поглощения при длинах волн больше 270 нм, в течение эксперимента в почве уменьшается. Это относится к углеводородам содержащих конденсированную систему из более чем одного ароматического кольца, а также ненасыщенных углеводородов с более чем тремя сопряженными двойными связями. При этом уменьшается содержание углеводородов, имеющих максимумы поглощения при длинах волн от 230 до 270 нм. К ним относятся ненасыщенные углеводороды с более чем двумя сопряженными двойными связям [128]. Данные множественного регрессионного анализа результатов полевого эксперимента с пошаговым включением независимых переменных свидетельствуют о наличии статистически значимой сильной линейной взаимосвязи степени удаления углеводородов 0-5 см и 5-20 см слоев черноземной почвы с массовыми долями внесенных отходов пивоваренной промышленности, а также продолжительностью эксперимента. Линейные уравнения регрессии: слой почвы 0-5 см: Y = 396,318 – 0,696х1 – 0,682х2 ± 16,008 (R = 0,974; F = 305,54; p < 0,01); слой почвы 5-20 см: Y = 397,067 – 0,692х1 – 0,689х2 ± 15,274 (R = 0,977; F = 340,95; p < 0,01), где х1 – массовая доля смеси пивной дробины и отработанного кизельгура, добавленной в почву, х2 – продолжительность эксперимента. Из приведенных уравнений следует, что на степень удаления углеводородов из почвы практически одинаково влияют массовая доля внесенных отходов пивоварения и продолжительность эксперимента. Между степенью удаления углеводородов из почвы, продолжительностью эксперимента и содержанием смеси пивной дробины и отработанного кизельгура наблюдается обратно пропорциональная зависимость. В микрополевом эксперименте по истечению 0,5-месячного периода после добавления пивной дробины каталазная активность нефтезагрязненной почвы увеличивается в 1,57-1,63 раза (рисунок 116). В последующие месяцы исследований активность каталазы нефтезагрязненной черноземной почвы по- 219 степенно уменьшается. В момент окончания эксперимента каталазная активность почвы с добавлением пивной дробины в 1,42-1,43 раза ниже, чем по завершении эксперимента, и превышают контрольный показатель загрязненной нефтью почвы в 1,67-1,70 раза. Активность каталазы, мл KMnO4 / 1 г почвы за 20 мин. 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы незагрязненная почва (слой 0-5 см); незагрязненная почва (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва (слой 5-20 см); незагрязненная почва с дробиной (слой 0-5 см); незагрязненная почва с дробиной (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва с дробиной (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва с дробиной (слой 5-20 см) Рисунок 116 – Изменение каталазной активности почвы с добавлением пивной дробины в полевом эксперименте Многофакторный дисперсионный анализ результатов полевого эксперимента установил зависимость динамики каталазной активности 0-5 см слоя почвы от содержания нефти (F = 46,6; p < 0,01; k = 1), пивной дробины (F = 2874,4; p < 0,01; k = 1) и продолжительности эксперимента (F = 234,1; p < 0,01; k = 5). Обнаружено статистически достоверное совокупное влияние на активность почвенной каталазы: содержания нефти и пивной дробины (F = 517,9; p < 0,01; k = 1); содержания нефти и продолжительности исследований (F = 9,2; p < 0,01; k = 5); содержания пивной дробины и продолжительности эксперимента (F = 29,9; p < 0,01; k = 5). Проведение многофакторного дисперсионного анализа выявило статистически достоверное совокупное влияние на каталазную ак- 220 тивность почвы содержания нефти и пивной дробины, а также продолжительности эксперимента (F = 10,8; p < 0,01; k = 5) (рисунок 117). "Var1"*"Var2"*"Var3"; МНК средние Текущ. эффект: F(5, 192)=10,770, p=,00000 Декомпозиция гипотезы Вертик. столбцы равны 0,95 доверительных интервалов 2,0 1,8 1,6 Var4 1,4 1,2 1,0 Var3: 0 Var3: 1 Var3: 2 Var3: 3 Var3: 4 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 0,6 Var2: 0 0,8 Var1 0 Var1 10 Var3: 5 Рисунок 117 – Результаты многофакторного дисперсионного анализа зависимости каталазной активности 0-5 см слоя почвы (Var 4) от содержания нефти (Var 1), пивной дробины (Var 2) и продолжительности эксперимента (Var 3) Многофакторный дисперсионный анализ результатов полевых исследований выявил зависимость динамики каталазной активности 5-20 см слоя почвы от содержания нефти (F = 6,9; p < 0,01; k = 1), пивной дробины (F = 2606,1; p < 0,01; k = 1) и продолжительности эксперимента (F = 218,7; p < 0,01; k = 5). Обнаружено статистически достоверное совокупное влияние на активность почвенной каталазы: содержания нефти и пивной дробины (F = 1084,1; p < 0,01; k = 1); содержания нефти и продолжительности исследований (F = 8,2; p < 0,01; k = 5); содержания пивной дробины и продолжительности эксперимента (F = 24,7; p < 0,01; k = 5). Проведение многофакторного дисперсионного анализа не выявило статистически достоверное совокупное влияние на каталазную активность почвы содержания нефти и пивной дробины, а также продолжительности эксперимента (F = 4,7; p < 0,01; k = 5) (рисунок 118). 221 "Var1"*"Var2"*"Var3"; МНК средние Текущ. эффект: F(5, 192)=4,6774, p=,00047 Декомпозиция гипотезы Вертик. столбцы равны 0,95 доверительных интервалов 2,0 1,8 1,6 Var4 1,4 1,2 1,0 0,8 Var3: 0 Var3: 1 Var3: 2 Var3: 3 Var3: 4 10 0 Var2: 10 0 Var2: 10 0 Var2: 10 0 Var2: 10 0 Var2: 10 0 0,4 Var2: 0,6 Var1 0 Var1 10 Var3: 5 Рисунок 118 – Результаты многофакторного дисперсионного анализа зависимости каталазной активности 5-20 см слоя почвы (Var 4) от содержания нефти (Var 1), пивной дробины (Var 2) и продолжительности эксперимента (Var 3) В микрополевом опыте добавление отработанного кизельгура к нефтезагрязненной черноземной почве по истечению 0,5-месячного периода эксперимента увеличивает ее каталазную активность в 1,15-1,18 раза (рисунок 119). Со временем активность каталазы нефтезагрязненной черноземной почвы постепенно уменьшается. По завершению исследований каталазная активность нефтезагрязненной черноземной почвы, содержащей отработанный кизельгур, превышают контрольный показатель загрязненной нефтью почвы в 1,12-1,25 раза. Многофакторный дисперсионный анализ результатов полевого эксперимента обнаружил зависимость динамики каталазной активности 0-5 см слоя почвы от содержания нефти (F = 372,7; p < 0,01; k = 1), отработанного кизельгура (F = 275,4; p < 0,01; k = 1) и продолжительности исследований (F = 174,7; p < 0,01; k = 5). Обнаружено статистически достоверное совокупное влияние на активность почвенной каталазы: содержания нефти и отработанного кизельгура (F = 225,7; p < 0,01; k = 1); содержания нефти и продолжительности эксперимента (F = 24,1; p < 0,01; k = 5). Проведение многофакторного дисперсионного анализа не выявило статистически достоверное совокупное влияние на каталаз- 222 ную активность почвы содержания отработанного кизельгура и продолжительности исследований (F = 2,3; p < 0,05; k = 5), содержания нефти и ила кизельгура, а также продолжительности эксперимента (F = 1,7; p < 0,14; k = 5) (рисунок Активность каталазы, мл KMnO4 / 1 г почвы за 20 мин. 120). 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы незагрязненная почва (слой 0-5 см); незагрязненная почва (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва (слой 5-20 см); незагрязненная почва с кизельгуром (слой 0-5 см); незагрязненная почва с кизельгуром (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва с кизельгуром (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва с кизельгуром (слой 5-20 см) Рисунок 119 – Изменение каталазной активности почвы с добавлением отработанного кизельгура в полевом эксперименте Многофакторный дисперсионный анализ результатов полевого эксперимента выявил зависимость динамики каталазной активности 5-20 см слоя почвы от содержания нефти (F = 823,6; p < 0,01; k = 1), отработанного кизельгура (F = 233,5; p < 0,01; k = 1) и продолжительности эксперимента (F = 219,7; p < 0,01; k = 5). Обнаружено статистически достоверное совокупное влияние на активность почвенной каталазы: содержания нефти и отработанного кизельгура (F = 169,6; p < 0,01; k = 1); содержания нефти и продолжительности исследований (F = 18,0; p < 0,01; k = 5); содержания отработанного кизельгура и продолжительности эксперимента (F = 6,2; p < 0,01; k = 5). Многофакторный дисперсионный анализ выявил статистически достоверное совокупное влияние на каталазную 223 активность почвы содержания нефти и отработанного кизельгура, а также продолжительности эксперимента (F = 8,2; p < 0,01; k = 5) (рисунок 121). "Var1"*"Var2"*"Var3"; МНК средние Текущ. эффект: F(5, 192)=1,6996, p=,13650 Декомпозиция гипотезы Вертик. столбцы равны 0,95 доверительных интервалов 1,5 1,4 1,3 1,2 Var4 1,1 1,0 0,9 0,8 Var3: 0 Var3: 1 Var3: 2 Var3: 3 Var3: 4 10 0 Var2: 10 0 Var2: 10 0 Var2: 10 0 Var2: 10 0 Var2: 10 0 0,6 Var2: 0,7 Var1 0 Var1 10 Var3: 5 Рисунок 120 – Результаты многофакторного дисперсионного анализа зависимости каталазной активности 0-5 см слоя почвы (Var 4) от содержания нефти (Var 1), отработанного кизельгура (Var 2) и продолжительности эксперимента (Var 3) "Var1"*"Var2"*"Var3"; МНК средние Текущ. эффект: F(5, 192)=8,2313, p=,00000 Декомпозиция гипотезы Вертик. столбцы равны 0,95 доверительных интервалов 1,5 1,4 1,3 Var4 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 Var3: 0 Var3: 1 Var3: 2 Var3: 3 Var3: 4 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 0,6 Var2: 0 0,7 Var1 0 Var1 10 Var3: 5 Рисунок 121 – Результаты многофакторного дисперсионного анализа зависимости каталазной активности 5-20 см слоя почвы (Var 4) от содержания нефти (Var 1), отработанного кизельгура (Var 2) и продолжительности эксперимента (Var 3) 224 Добавление смеси пивной дробины и отработанного кизельгура по истечению 0,5-месячного периода после начала микрополевого эксперимента увеличивает каталазную активность нефтезагрязненной черноземной почвы в 1,741,78 раза (рисунок 122). Со временем каталазная активность нефтезагрязненной черноземной почвы постепенно уменьшается. По окончанию исследований каталазная активность нефтезагрязненной черноземной почвы, содержащей отходы пивоварения, превышает контрольный показатель загрязненной нефтью Активность каталазы, мл KMnO4 / 1 г почвы за 20 мин. почвы в 1,96-2,00 раза. 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы незагрязненная почва (слой 0-5 см); незагрязненная почва (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва (слой 5-20 см); незагрязненная почва с отходами (слой 0-5 см); незагрязненная почва с отходами (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва с отходами (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва с отходами (слой 5-20 см) Рисунок 122 – Изменение каталазной активности почвы с добавлением отходов пивоварения в полевом эксперименте Многофакторный дисперсионный анализ результатов полевого эксперимента установил зависимость динамики каталазной активности 0-5 см слоя почвы от содержания нефти (F = 173,1; p < 0,01; k = 1), отходов пивоварения (пивной дробины и отработанного кизельгура) (F = 2987,2; p < 0,01; k = 1) и продолжительности эксперимента (F = 157,1; p < 0,01; k = 5). Обнаружено статистически достоверное совокупное влияние на активность почвенной каталазы: содержания нефти и отходов пивоварения (F = 1855,8; p < 0,01; k = 1); со- 225 держания нефти и продолжительности исследований (F = 11,2; p < 0,01; k = 5). Проведение многофакторного дисперсионного анализа не выявило статистически достоверное совокупное влияние на каталазную активность почвы содержания пивоваренных отходов и продолжительности эксперимента (F = 3,5; p < 0,01; k = 5), а также содержания нефти, отходов пивоваренной промышленности и продолжительности эксперимента (F = 2,8; p < 0,01; k = 5) (рисунок 123). "Var1"*"Var2"*"Var3"; МНК средние Текущ. эффект: F(5, 192)=2,8067, p=,01800 Декомпозиция гипотезы Вертик. столбцы равны 0,95 доверительных интервалов 2,2 2,0 1,8 Var4 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 Var3: 0 Var3: 1 Var3: 2 Var3: 3 Var3: 4 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 0,4 Var2: 0 0,6 Var1 0 Var1 10 Var3: 5 Рисунок 123 – Результаты многофакторного дисперсионного анализа зависимости каталазной активности 0-5 см слоя почвы (Var 4) от содержания нефти (Var 1), отходов пивоварения (пивной дробины и отработанного кизельгура) (Var 2) и продолжительности эксперимента (Var 3) Многофакторный дисперсионный анализ результатов полевого эксперимента выявил зависимость динамики каталазной активности 5-20 см слоя почвы от содержания нефти (F = 93,5; p < 0,01; k = 1), отходов пивоварения (пивной дробины и отработанного кизельгура) (F = 3068,4; p < 0,01; k = 1) и продолжительности эксперимента (F = 158,3; p < 0,01; k = 5). Обнаружено статистически достоверное совокупное влияние на активность почвенной каталазы: содержания нефти и отходов пивоварения (F = 2099,1; p < 0,01; k = 1); содержания нефти и продолжительности эксперимента (F = 5,7; p < 0,01; k = 5). Проведение многофакторного дисперсионного анализа не выявило статистически достовер- 226 ное совокупное влияние на каталазную активность почвы содержания пивоваренных отходов и продолжительности исследований (F = 3,4; p < 0,01; k = 5), а также содержания нефти, отходов пивоваренной промышленности и продолжительности эксперимента (F = 3,4; p < 0,01; k = 5) (рисунок 124). "Var1"*"Var2"*"Var3"; МНК средние Текущ. эффект: F(5, 192)=3,4269, p=,00546 Декомпозиция гипотезы Вертик. столбцы равны 0,95 доверительных интервалов 2,0 1,8 1,6 Var4 1,4 1,2 1,0 0,8 Var3: 0 Var3: 1 Var3: 2 Var3: 3 Var3: 4 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 0,4 Var2: 0 0,6 Var1 0 Var1 10 Var3: 5 Рисунок 124 – Результаты многофакторного дисперсионного анализа зависимости каталазной активности 5-20 см слоя почвы (Var 4) от содержания нефти (Var 1), отходов пивоварения (пивной дробины и отработанного кизельгура) (Var 2) и продолжительности эксперимента (Var 3) В полевых условиях при добавлении к нефтезагрязненному чернозему пивной дробины его инвертазная активность по истечению 0,5-месячного периода эксперимента увеличивается в 1,27-1,30 раза по сравнению с контролем (рисунок 125). Инвертазная активность нефтезагрязненной черноземной почвы с добавлением пивной дробины незначительно возрастает в течение первого месяца исследований. В последующие месяцы исследований активность инвертазы нефтезагрязненной черноземной почвы с дробиной постепенно уменьшается, но в момент окончания эксперимента она превышает контрольное значение нефтезагрязненной почвы в 1,16-1,17 раза. Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа 227 35 30 25 20 15 10 5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы незагрязненная почва (слой 0-5 см); незагрязненная почва (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва (слой 5-20 см); незагрязненная почва с дробиной (слой 0-5 см); незагрязненная почва с дробиной (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва с дробиной (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва с дробиной (слой 5-20 см) Рисунок 125 – Изменение инвертазной активности почвы с добавлением пивной дробины в полевом эксперименте Многофакторный дисперсионный анализ результатов полевого эксперимента установил зависимость динамики инвертазной активности 0-5 см слоя почвы от содержания нефти (F = 2104,3; p < 0,01; k = 1), пивной дробины (F = 2652,4; p < 0,01; k = 1) и продолжительности эксперимента (F = 483,9; p < 0,01; k = 5). Обнаружено статистически достоверное совокупное влияние на активность почвенной β-фруктофуранозидазы: содержания нефти и пивной дробины (F = 474,5; p < 0,01; k = 1); содержания нефти и продолжительности исследований (F = 39,4; p < 0,01; k = 5). Не обнаружено статистически достоверное совокупное влияние на активность почвенной инвертазы содержания пивной дробины и продолжительности эксперимента (F = 2,9; p < 0,01; k = 5). Проведение многофакторного дисперсионного анализа выявило статистически достоверное совокупное влияние на инвертазную активность почвы содержания нефти и пивной дробины, а также продолжительности эксперимента (F = 29,0; p < 0,01; k = 5) (рисунок 126). 228 "Var1"*"Var2"*"Var3"; МНК средние Текущ. эффект: F(5, 192)=29,012, p=0,0000 Декомпозиция гипотезы Вертик. столбцы равны 0,95 доверительных интервалов 35 30 Var4 25 20 15 Var3: 0 Var3: 1 Var3: 2 Var3: 3 Var3: 4 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 5 Var2: 0 10 Var1 0 Var1 10 Var3: 5 Рисунок 126 – Результаты многофакторного дисперсионного анализа зависимости инвертазной активности 0-5 см слоя почвы (Var 4) от содержания нефти (Var 1), пивной дробины (Var 2) и продолжительности эксперимента (Var 3) Многофакторный дисперсионный анализ результатов полевого эксперимента обнаружил зависимость динамики инвертазной активности 5-20 см слоя почвы от содержания нефти (F = 1601,0; p < 0,01; k = 1), пивной дробины (F = 1177,7; p < 0,01; k = 1) и продолжительности эксперимента (F = 568,6; p < 0,01; k = 5). Обнаружено статистически достоверное совокупное влияние на активность почвенной инвертазы: содержания нефти и пивной дробины (F = 165,6; p < 0,01; k = 1); содержания нефти и продолжительности эксперимента (F = 7,51; p < 0,01; k = 5). Проведение многофакторного дисперсионного анализа не выявило статистически достоверное совокупное влияние на инвертазную активность почвы содержания пивной дробины и продолжительности исследований (F = 1,2; p < 0,30; k = 5). Обнаружено статистически достоверное совокупное влияние на активность почвенной инвертазы содержания нефти и пивной дробины, а также продолжительности эксперимента (F = 14,2; p < 0,01; k = 5) (рисунок 127). 229 "Var1"*"Var2"*"Var3"; МНК средние Текущ. эффект: F(5, 192)=14,166, p=,00000 Декомпозиция гипотезы Вертик. столбцы равны 0,95 доверительных интервалов 30 28 26 24 Var4 22 20 18 16 14 12 Var3: 0 Var3: 1 Var3: 2 Var3: 3 Var3: 4 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 8 Var2: 0 10 Var1 0 Var1 10 Var3: 5 Рисунок 127 – Результаты многофакторного дисперсионного анализа зависимости инвертазной активности 5-20 см слоя почвы (Var 4) от содержания нефти (Var 1), пивной дробины (Var 2) и продолжительности эксперимента (Var 3) Добавление отработанного кизельгура к нефтезагрязненной черноземной почве по истечению 0,5-месячного периода исследований увеличивает ее инвертазную активность в 4,15-4,51 раза (рисунок 128). На протяжении всего эксперимента активность почвенной инвертазы снижается. По завершении исследований инвертазная активность нефтезагрязненной черноземной почвы, содержащей отработанный кизельгур, превышают контрольный показатель загрязненной нефтью почвы в 2,06-2,90 раза. Многофакторный дисперсионный анализ результатов полевого эксперимента установил зависимость динамики инвертазной активности 0-5 см слоя почвы от содержания нефти (F = 313,92; p < 0,01; k = 1), отработанного кизельгура (F = 24587,55; p < 0,01; k = 1) и продолжительности эксперимента (F = 1210,84; p < 0,01; k = 5). Обнаружено статистически достоверное совокупное влияние на активность почвенной β-фруктофуранозидазы: содержания нефти и отработанного кизельгура (F = 903,65; p < 0,01; k = 1); содержания нефти и продолжительности эксперимента (F = 5,89; p < 0,01; k = 5); содержания отработанного кизельгура и продолжительности эксперимента (F = 616,71; p < 0,01; k 230 = 5). Проведение многофакторного дисперсионного анализа выявило статистически достоверное совокупное влияние на инвертазную активность почвы содержания нефти и отработанного кизельгура, а также продолжительности ис- Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа следований (F = 11,43; p < 0,01; k = 5) (рисунок 129). 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы незагрязненная почва (слой 0-5 см); незагрязненная почва (слой 5-20); нефтезагрязненная почва (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва (слой 5-20 см); незагрязненная почва с кизельгуром (слой 0-5 см); незагрязненная почва (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва с кизельгуром (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва с кизельгуром (слой 5-20 см) Рисунок 128 – Изменение инвертазной активности почвы с добавлением отработанного кизельгура в полевом эксперименте Многофакторный дисперсионный анализ результатов полевого эксперимента выявил зависимость динамики инвертазной активности 5-20 см слоя почвы от содержания нефти (F = 484,03; p < 0,01; k = 1), отработанного кизельгура (F = 17586,79; p < 0,01; k = 1) и продолжительности исследований (F = 114,59; p < 0,01; k = 5). Обнаружено статистически достоверное совокупное влияние на активность почвенной β-фруктофуранозидазы: содержания нефти и осадка кизельгура (F = 1443,39; p < 0,01; k = 1); содержания нефти и продолжительности эксперимента (F = 50,07; p < 0,01; k = 5); содержания отработанного кизельгура и продолжительности исследований (F = 471,07; p < 0,01; k = 5). Обнаружено статистически достоверное совокупное влияние на активность почвенной β- 231 фруктофуранозидазы содержания нефти и отработанного кизельгура, а также продолжительности эксперимента (F = 66,94; p < 0,01; k = 5) (рисунок 130). "Var1"*"Var2"*"Var3"; МНК средние Текущ. эффект: F(5, 192)=11,428, p=,00000 Декомпозиция гипотезы Вертик. столбцы равны 0,95 доверительных интервалов 90 80 70 Var4 60 50 40 30 20 Var3: 0 Var3: 1 Var3: 2 Var3: 3 Var3: 4 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 0 Var2: 0 10 Var1 0 Var1 10 Var3: 5 Рисунок 129 – Результаты многофакторного дисперсионного анализа зависимости инвертазной активности 0-5 см слоя почвы (Var 4) от содержания нефти (Var 1), отработанного кизельгура (Var 2) и продолжительности эксперимента (Var 3) "Var1"*"Var2"*"Var3"; МНК средние Текущ. эффект: F(5, 192)=66,940, p=0,0000 Декомпозиция гипотезы Вертик. столбцы равны 0,95 доверительных интервалов 70 60 50 Var4 40 30 20 Var3: 0 Var3: 1 Var3: 2 Var3: 3 Var3: 4 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 0 Var2: 0 10 Var1 0 Var1 10 Var3: 5 Рисунок 130 – Результаты многофакторного дисперсионного анализа зависимости инвертазной активности 5-20 см слоя почвы (Var 4) от содержания нефти (Var 1), отработанного кизельгура (Var 2) и продолжительности эксперимента (Var 3) 232 После поверхностного загрязнения нефтью в массовом соотношении 10 г/кг и внесения смеси отходов пивоварения по истечению 0,5-месячного периода эксперимента активность инвертазы чернозема оподзоленного среднесуглинистого возрастает в 3,41-3,75 раза (рисунок 131). Инвертазная активность нефтезагрязненного чернозема оподзоленного с добавлением смеси отходов пивоваренной промышленности постепенно возрастает в течение первого месяца исследований. В последующие месяцы наблюдений активность инвертазы нефтезагрязненного чернозема постепенно уменьшается. К концу эксперимента инвертазная активность почвы, содержащей отходы пивоварения, превышают Активность инвертазы, мг редуцирующих веществ / 1 г почвы за 24 часа контрольный показатель загрязненной нефтью почвы в 3,38-4,19 раза. 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Продолжительность эксперимента, месяцы 4,5 5 незагрязненная почва (слой 0-5 см); незагрязненная почва (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва (слой 5-20 см); незагрязненная почва с отходами (слой 0-5 см); незагрязненная почва с отходами (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва с отходами (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва с отходами (слой 5-20 см) Рисунок 131 – Изменение инвертазной активности почвы с добавлением отходов пивоварения в полевом эксперименте Многофакторный дисперсионный анализ результатов полевого эксперимента установил зависимость динамики инвертазной активности 0-5 см слоя почвы от содержания нефти (F = 145,28; p < 0,01; k = 1), отходов пивоварения (пивной дробины и отработанного кизельгура) (F = 24440,84; p < 0,01; k = 1) и 233 продолжительности эксперимента (F = 587,55; p < 0,01; k = 5). Обнаружено статистически достоверное совокупное влияние на активность почвенной βфруктофуранозидазы: содержания нефти и отходов пивоварения (F = 592,42; p < 0,01; k = 1); содержания нефти и продолжительности эксперимента (F = 37,17; p < 0,01; k = 5); содержания пивоваренных отходов и продолжительности исследований (F = 209,12; p < 0,01; k = 5). Проведение многофакторного дисперсионного анализа выявило статистически достоверное совокупное влияние на инвертазную активность почвы содержания нефти и отходов пивоваренной промышленности, а также продолжительности эксперимента (F = 25,74; p < 0,01; k = 5) (рисунок 132). "Var1"*"Var2"*"Var3"; МНК средние Текущ. эффект: F(5, 192)=25,739, p=0,0000 Декомпозиция гипотезы Вертик. столбцы равны 0,95 доверительных интервалов 80 70 60 Var4 50 40 30 20 Var3: 0 Var3: 1 Var3: 2 Var3: 3 Var3: 4 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 0 Var2: 0 10 Var1 0 Var1 10 Var3: 5 Рисунок 132 – Результаты многофакторного дисперсионного анализа зависимости инвертазной активности 0-5 см слоя почвы (Var 4) от содержания нефти (Var 1), отходов пивоварения (пивной дробины и отработанного кизельгура) (Var 2) и продолжительности эксперимента (Var 3) Многофакторный дисперсионный анализ результатов полевого эксперимента обнаружил зависимость динамики инвертазной активности 5-20 см слоя почвы от содержания нефти (F = 1913,42; p < 0,01; k = 1), отходов пивоварения (пивной дробины и отработанного кизельгура) (F = 20369,74; p < 0,01; k = 1) и продолжительности эксперимента (F = 702,25; p < 0,01; k = 5). Обнаружено ста- 234 тистически достоверное совокупное влияние на активность почвенной βфруктофуранозидазы: содержания нефти и отходов пивоварения (F = 3503,05; p < 0,01; k = 1); содержания нефти и продолжительности исследований (F = 41,33; p < 0,01; k = 5); содержания пивоваренных отходов и продолжительности эксперимента (F = 172,00; p < 0,01; k = 5). Проведение многофакторного дисперсионного анализа выявило статистически достоверное совокупное влияние на инвертазную активность почвы содержания нефти и отходов пивоваренной промышленности (пивной дробины и отработанного кизельгура), а также продолжительности эксперимента (F = 57,86; p < 0,01; k = 5) (рисунок 133). "Var1"*"Var2"*"Var3"; МНК средние Текущ. эффект: F(5, 192)=57,863, p=0,0000 Декомпозиция гипотезы Вертик. столбцы равны 0,95 доверительных интервалов 80 70 60 Var4 50 40 30 20 Var3: 0 Var3: 1 Var3: 2 Var3: 3 Var3: 4 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 Var2: 0 10 0 Var2: 0 10 Var1 0 Var1 10 Var3: 5 Рисунок 133 – Результаты многофакторного дисперсионного анализа зависимости инвертазной активности 5-20 см слоя почвы (Var 4) от содержания нефти (Var 1), отходов пивоварения (пивной дробины и отработанного кизельгура) (Var 2) и продолжительности эксперимента (Var 3) Обнаружено, что внесение пивной дробины в нефтезагрязненный чернозем оподзоленный среднесуглинистый на протяжении первых трех месяцев эксперимента практически не изменяет степень его ингибирующего действия на проростки кресс-салата по сравнению с контрольной загрязненной нефтью почвой (рисунок 134). По окончанию исследований ингибирование нефтезаг- 235 рязненной почвой, содержащей пивную дробину, кресс-салата на 11,28 ± 0,34 % больше, чем у нефтезагрязненной почвы. Длина корней проростков, % от контроля 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы незагрязненная почва с дробиной (слой 0-5 см); незагрязненная почва с дробиной (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва (слой 5-20 см); нефтезарязненная почва с дробиной (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва с дробиной (слой 5-20 см) Рисунок 134 – Результаты биотестирования почвы с добавлением пивной дробины в полевом эксперименте При этом ингибирующий эффект действия нефти на проростки кресссалата после добавления в почву отработанного кизельгура (рисунок 135) и смеси отходов пивоварения (рисунок 136) выражен в меньшей степени, чем в нефтезагрязненной почве. Изменения степени ингибирования проростков кресс-салата не загрязненной почвой при внесении отходов пивоваренной промышленности, можно объяснить тем, что в ризосфере растений, произрастающих на незагрязненной почве, доля сапротрофных немикоризообразующих микромицетов в общей численности микроорганизмов обычно невелика, их численность резко увеличивается лишь при отмирании растений. В некоторых случаях (например, при внесении органических веществ) в почве также отмечается стимулирование са- 236 протрофных микромицетов в прикорневой зоне, приводящее к угнетению растений, снижению их биомассы и урожайности [70]. Длина корней проростков, % от контроля 120 100 80 60 40 20 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы незагрязненная почва с кизельгуром (слой 0-5 см); незагрязненная почва с кизельгуром (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва с кизельгуром (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва с кизельгуром (слой 5-20 см) Рисунок 135 – Результаты биотестирования почвы с добавлением отработанного кизельгура в полевом эксперименте Длина корней проростков, % от контроля 120 100 80 60 40 20 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Продолжительность эксперимента, месяцы незагрязненная почва с отходами (слой 0-5 см);" незагрязненная почва с отходами (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва (слой 5-20 см); нефтезагрязненная почва с отходами (слой 0-5 см); нефтезагрязненная почва с отходами (слой 5-20 см) Рисунок 136 – Результаты биотестирования почвы с добавлением отходов пивоварения в полевом эксперименте 237 В целом результаты проведенных полевых экспериментов свидетельствуют, что внесение органических компонентов отходов пивоваренной промышленности увеличивает ферментативную активность черноземной почвы. Пивная дробина незначительно повышает ингибирование нефтезагрязненной черноземной почвой проростков кресс-салата, при этом отработанный кизельгур и смесь отходов пивоварения снижают ингибирующий эффект, возникающий после добавления в почву нефти. Использование органических компонентов отходов пивоварения позволяет более быстро и полно уменьшить концентрации углеводородов в нефтезагрязненной почве, особенно углеводородов с конденсированной системой, содержащей более одного ароматического кольца, и ненасыщенных углеводородов с более чем двумя и тремя сопряженными двойными связями. Таким образом, результаты лабораторных и полевых исследований показывают, что внесение органических компонентов отходов пивоваренной промышленности стимулирует процесс биоремедиации путем увеличения общей влагоемкости, стимуляции общего количество всех физиологических групп микроорганизмов и повышения ферментативной активности нефтезагрязненной почвы. 3.4. Технология биоремедиации почв с использованием органических компонентов отходов пивоваренной промышленности Результаты проведенных исследований и имеющиеся литературные данные позволяют дать комплексную оценку воздействия органических компонентов отходов пивоваренной промышленности на почву (рисунок 137) и оценить преимущества их использования для биоремедиации нефтезагрязненных почв. Органические компоненты отходов пивоварения оказывают комплексное положительное воздействие на почву и ее микробиоту, а также на загрязняющие вещества, способствуя биремедиации загрязняющих веществ. Использование органических компонентов отходов пивоваренной промышленности для 238 биоремедиации почвы имеет экологические, социальные и экономические преимущества. Органические компоненты отходов пивоваренния Действие на почву: − Рыхление − Удерживание влаги − Увеличение содержания питательных веществ − Медленный выпуск питательных веществ − Минимальная возможность дополнительного загрязнения − Внесение внеклеточных ферментов Действие на углеводороды: − Адсорбция углеводородов − Адсорбция продуктов разложения углеводородов − Снижение выщелачивающей активности углеводородов − − − − − − Действие на микроорганизмы: Являются источником питательных веществ и энергии Увеличение ферментативной активности Увеличение биологического разнообразия Иммобилизация аборигенных микроорганизмов Пространственное сближение микроорганизмов и потребляемых субстратов Улучшение массообмена между клетками и окружающей средой Использование для биоремедиации нефтезагрязненных почв Экологические преимущества: − Очистка загрязненных экосистем − Минимальное негативное воздействие на экосистему − Замыкание круговорота химических элементов Социальные преимущества: − Одобрение общественного мнения − Повышение имиджа предприятия в обществе Экономические преимущества: − Утилизация отходов − Получение прибыли от утилизации отходов − Снижение затрат на биоремедиацию Рисунок 137 – Комплексная оценка воздействия органических компонентов отходов пивоваренной промышленности на нефтезагрязненные почвы с целью их биоремедиации Полученные результаты явились основой для разработки технологии биоремедиации почв с использованием органических компонентов отходов пивоварения. Биоремедиация проводится, когда содержание углеводородов в почве не превышает 50 г/кг. 239 Согласно предложенной технологии биоремедиация загрязненных почв (рисунок 138) начинается с внесения органических компонентов отходов пивоваренной промышленности на поверхность загрязненной почвы тракторами с разбрасывателями твердых органических удобрений или экскаваторами. При небольших площадях загрязнения допускается разбрасывание отходов пивоварения вручную. Расход органических компонентов отходов пивоварения (влажностью 70-80 %) составляет 2,80-84,00 кг/м2 или 11,20-336,00 кг/м3(т). Распределение 2,80-84,00 кг/м2 или 11,20-336,00 кг/м3(т) органических компонентов отходов пивоваренной промышленности (влажностью 70-80 %) по поверхности загрязненной почвы (содержание углеводородов не более 50 г/кг) Внесение мелиорантов (до 0,3 кг/м2 или 1,0 кг/м3(т)) Рыхление почвы (на глубину до 15-30 см) или перемешивание внесенных компонентов с загрязненной почвой Увлажнение почвы до уровня не менее 20 % Внесение минеральных удобрений (до 5-10 г/м2 или 15-30 г/м3(т)) Увлажнение почвы до уровня не менее 20 % Ферментация (при температуре окружающей среды) с регулярным рыхлением (1 раз в 1-4 недели) и при необходимости – поливом для поддержания влажности почвы на уровне не менее 20 % Очищенная почва (содержание нефти и нефтепродуктов <1000 мг/кг) Рисунок 138 – Блок-схема технологии биоремедиации загрязненных нефтью почв с использованием органических компонентов отходов пивоваренной промышленности 240 Расчеты доз добавок, необходимых для осуществления биоремедиации, проводятся по формулам, основанным на результатах проведенных лабораторных исследований, обработанных при помощи множественного регрессионного анализа с пошаговым включением независимых переменных (таблицы 65, 66). Внесение органических компонентов отходов пивоварения увеличивает содержание биогенных элементов, способствует созданию благоприятного водновоздушного и температурного режимов в очищаемй почве. Таблица 65 – Данные множественного регрессионного анализа остаточного содержания нефти в почве в лабораторном эксперименте Отход пивоварения Пивная дробина Отработанный кизельгур Смесь отходов пивоварения Уравнение регрессии Y = 3,614 + 0,940х1 – 0,183х2 – 0,208х3 ± 1,658 Y = 3,253 + 0,921х1 – 0,251х2 – 0,184х3 ± 1,864 Y = 3,579 + 0,931х1 – 0,213х2 – 0,203х3 ± 1,786 R F p 0,980 3866,2 < 0,01 0,973 2813,8 < 0,01 0,976 3268,7 < 0,01 х1 – массовая доля нефти, внесенной в почву, х2 – массовая доля отхода пивоварения, добавленного в почву, х3 – продолжительность эксперимента; R – коэффициент множественной корреляции; F – критерий Фишера; p – уровень статистической значимости Таблица 66 – Расчет доз органических компонентов отходов пивоваренной промышленности, необходимых для проведения биоремедиации Отход пивоварения Пивная дробина Отработанный кизельгур Смесь отходов пивоварения Формула для расчета дозы органических компонентов отходов пивоварения, необходимых для проведения биоремедиации х2 = (3,614 + 0,940х1 – 0,208х3 – Y ± 1,658)/0,183 х2 = (3,253 + 0,921х1 – 0,184х3 – Y ± 1,864)/0,251 х2 = (3,579 + 0,931х1 – 0,203х3 – Y ± 1,786)/ 0,213 Y – допустимое остаточное содержание нефти в почве (г/кг), х1 – массовая доля нефти в почве (г/кг), х2 – массовая доля отхода пивоварения (г/кг), х3 – продолжительность очистки (мес.) При значительном отклонении рН почвы от нейтральных значений в нее вносят мелиоранты в массовой концентрации до 0,3 кг/м2 или 1,0 кг/м3(т): в кислые почвы – известь, доломитовую муку или туф, в щелочные почвы – гипс, 241 известняковую муку и др. Распределение мелиорантов по поверхности загрязненной почвы проводят тракторами с разбрасывателями минеральных удобрений или экскаваторами. При небольших площадях загрязнения допускается разбрасывание мелиорантов вручную. После распределения органических компонентов отходов пивоваренной промышленности или органических компонентов отходов пивоварения с мелиорантами на поверхности загрязненной почвы проводят ее рыхление на глубину до 15-30 см тракторами с навесными орудиями (плугами, боронами или культиваторами) или фрезерованием, либо производят перемешивание внесенных компонентов с загрязненной почвой при помощи экскаваторов. При небольших площадях загрязнения допускается проводить рыхление или перемешивание почвы с использованием подручных средств (лопат, граблей и т.п.). Рыхление способствует усилению аэрации, удалению легких, наиболее токсичных углеводородов, обеспечивает равномерное распределение отходов пивоваренной промышленности и загрязняющих веществ в почве, увеличивает поверхность контакта загрязняющих веществ с микробиотой, почвенной влагой и воздухом. При необходимости проводят увлажнение почвы до уровня не менее 20 % при помощи поливомоечных машин. При небольших площадях загрязнения допускается увлажнение почвы вручную при помощи леек или шлангов автоцистерн. Увлажнение загрязненной почвы способствует поддержанию активности ее микробиоты. После внесения органических компонентов отходов пивоваренной промышленности или органических компонентов отходов пивоварения с мелиорантами, рыхления и увлажнения осуществляют контроль за ходом процесса деструкции углеводородов, периодически проводя химические анализы очищаемой почвенной массы. В них уточняют рН почвенного раствора, концентрацию загрязняющих веществ и содержание основных биогенных элементов (азота, фосфора, калия), необходимых для питания микроорганизмов. При недостатке доступных форм основных биогенных элементов в загрязненной почве и нарушении соотношения углерода загрязнения к азоту и 242 фосфору в почву носят минеральные удобрения тракторами с разбрасывателями минеральных удобрений или экскаваторами. При небольших площадях загрязнения допускается разбрасывание минеральных удобрений вручную. Расход минеральных удобрений составляет до 5-10 г/м2 или 15-30 г/м3(т). Внесение минеральных удобрений способствует активации углеводородокисляющих микроорганизмов. После внесения минеральных удобрений при необходимости проводят увлажнение почвы до уровня не менее 20 % при помощи поливомоечных машин. При небольших площадях загрязнения допускается увлажнение почвы вручную при помощи леек или шлангов автоцистерн. Ферментацию под действием окислительной активности аборигенных углеводородокисляющих микроорганизмов проводят до остаточного содержания нефти и нефтепродуктов в почве <1000 мг/кг при температуре окружающей среды, производя регулярное рыхление (1 раз в 1-4 недели) и при необходимости – полив для поддержания влажности почвы на уровне не менее 20 %. Влажность загрязненной почвы на уровне не менее 20 % способствует поддержанию активности ее микробиоты. В жаркую и солнечную погоду для предотвращения сильного испарения воды полив проводят в вечернее время. В течение всего периода ферментации контролируют ход процесса биоремедиации проведением химических и биологических анализов очищаемой почвы. В ней уточняют концентрацию загрязняющих веществ и определяют содержание биогенных элементов, необходимых для питания микробиоты. На основании результатов анализов уточняют необходимость проведения тех или иных мероприятий, агроприемов и др. и проводят их. Отличительной особенностью предложенной технологии биоремедиации загрязненных почв является использование органических компонентов отходов пивоваренной промышленности, которые оказывают комплексное воздействие на загрязненную почву: улучшают физико-химические характеристики почвы; ускоряют процесс удаления загрязняющих веществ за счет внесения углеводородокисляющих микроорганизмов и стимулирования активности аборигенных микроорганизмов почвы. Дополнительные преимущества предложенной техно- 243 логии биоремедиации загрязненных почв заключаются в том, что органические компоненты отходов пивоварения не содержат токсичных веществ, патогенных микроорганизмов и яиц гельминтов; образуются в больших количествах, доступны в течение всего года и имеют низкую стоимость. При проведении биоремедиации загрязненных почв необходимо соблюдать правила охраны труда и техники безопасности. К выполнению работ допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие инструктаж по технике безопасности, санитарным правилам обращения с удобрениями и другими материалами. При проведении работ необходимо выполнять типовые инструкции по безопасной эксплуатации применяемых технических средств, оборудования и материалов. Работа с минеральными удобрениями должна проводиться в респираторах, спецодежде и резиновых перчатках. Минеральные удобрения должны храниться на складах химических реактивов и реагентов в соответствии с правилами хранения. После завершения работ технику необходимо очищать от грязи, остатков удобрений, промывать водой и хранить под навесом. Ежегодный прирост прибыли за счет экономии денежных средств вследствие применения технологии биоремедиации нефтезагрязненной почвы с использованием органических компонентов отходов пивоваренной промышленности составляет 497,14-714,00 руб. на 1 м3 (т) очищенной почвы (приложение 10). Результаты маркетинговых исследований (приложения 11, 12) свидетельствуют о том, что технологию биоремедиации почв с использованием органических компонентов отходов пивоварения можно применять для ликвидации аварийных разливов нефти. 244 ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ Проведенные исследования показали, что загрязнение нефтью в несколько раз снижает общую влагоемкость черноземной почвы, но не оказывает существенного влияния на рН водной и солевой вытяжек и сумму поглощенных оснований. При этом возрастает общее содержание органического вещества в почве при увеличении степени нефтяного загрязнения. Результаты наших исследований согласуются с данными других авторов о том, что загрязнение нефтью приводит к уменьшению потенциала почвенной влаги, снижению полной капиллярной влагоемкости [4, 47, 112, 113, 306]. Снижение общей влагоемкости почвы при нефтяном загрязнении свидетельствует о резком увеличении ее гидрофобности [113]. Присутствие нефти и нефтепродуктов в почве может непосредственно воздействовать на ее влагоудерживающую способность из-за своих гидрофобных свойств и косвенно из-за его влияния на строение почвы. Потенциальные механизмы, способствующие изменениям смачиваемости почвы, включают: образование нефтяной пленки на поверхности раздела почвавоздух, закупорку почвенных макро- и микроканалов [217, 330]. Повышение массовой доли органического вещества при загрязнении черноземной почвы нефтью объясняется способностью органических соединений нефти вступать в прочные химические связи с минеральной частью почвы [3, 61], а также перестройкой группового состава гумуса и частичным закреплением в почвах привнесенного органического углерода [102]. Среди аборигенных микроорганизмов нативной черноземной почвы выявлено большое разнообразие родов, способных окислять нефтяные загрязнения, в том числе н-алканы, ароматические и полициклические ароматические углеводороды. При исследовании отдельных групп микроорганизмов не обнаружено закономерностей повышения уровня или элиминирования какой-либо группы микроорганизмов, при этом наблюдается тенденция к увеличению концентрации углеводородокисляющих микроорганизмов при повышении степени нефтяного загрязнения почвы. Полученные данные не противоречат другим авторам, которые свидетельствуют, что при нефтяном загрязнении изменяется 245 соотношение численности и качественный состав микроорганизмов почвы, при этом активно развиваются углеводородокисляющие микроорганизмы [60, 66, 113, 114, 121, 268, 321]. Однако в литературе отсутствует единая точка зрения на то, каким образом изменяется структура и численность микробного сообщества почвы. Одни авторы обнаруживают, что при увеличении доз нефти в почве возрастают общая численность бактерий, количество углеводородокисляющих микроорганизмов и численность микромицетов, а численность актиномицетов постепенно снижается. Другие исследователи показывают, что увеличивается доля бактерий, но снижается количество и разнообразие актиномицетов и грибов [66]. Такие расхождения данных возможны из-за влияния на численность микроорганизмов, помимо загрязнения, других факторов окружающей среды. Структура и численность сообщества микроорганизмов, разрушающих углеводороды, зависит от многих биотических и абиотических факторов, но преимущественно от адаптивной способности микроорганизмов и наличия предшествующего загрязнения углеводородами данной группы [425]. Исследования ферментативной активности почвы показали, что при нефтяном загрязнении в черноземной почве с течением времени повышаются активности каталазы, пероксидазы и фосфатазы, снижается активность инвертазы и липазы при увеличении степени нефтяного загрязнения. Резкое уменьшение коэффициента гумификации в загрязненной нефтью почве свидетельствует о преобладании процессов окисления гумусовых веществ над процессами превращения органических соединений в компоненты гумуса, а также о снижении плодородия почвы в результате ее загрязнения. В полевых исследованиях отмечено снижение ферментативной активности почвы при загрязнении ее нефтью. Изменение активностей ферментов при нефтяном загрязнении черноземной почвы, зафиксированные в наших исследованиях, не противоречат данным других авторов, которые отмечали, что в результате физического и токсического влияния нефти изменяются ферментативные свойства почв [134, 241]. Многочисленные исследования показали, что загрязнение нефтяными углеводородами может вызвать как ингибирование, так и стимуляцию активности 246 почвенных ферментов [47, 49, 63, 82, 114, 134, 144, 189, 195, 227, 269, 271, 272], причем для некоторых ферментов разными исследователями получены противоположные результаты. Некоторые авторы [273] считают, что неполярные органические соединения (углеводороды) гидрофобны и значительно не взаимодействуют с белками в растворе, поэтому в загрязненной почве ферментативные активности особенно не замедляются. R. Margesin и др. [272] полагают, что увеличение активности почвенных ферментов в условиях углеводородного загрязнения объясняется увеличением численности микроорганизмов – разрушителей углеводородов. Повышение ферментативной активности чернозема оподзоленного при загрязнении его нефтью можно объяснить стимулированием активности аборигенных углеводородокисляющих микроорганизмов. В литературе описаны случаи развития в местах загрязнения сырой нефтью или другими органическими соединениями бактерий, грибов или актиномицетов, способных к их разложению [274, 321]. Сообщество микроорганизмов почвы принимает неустойчивый характер [345]. После периода угнетения биологической активности, продолжительность которого варьируется в зависимости от способа и интенсивности загрязнения, наблюдается увеличение интенсивности дыхания, ферментативной активности, развитие микроорганизмов и постепенное разложение загрязняющих веществ [1, 47, 149, 161, 374, 384]. По мере снижения содержания нефти и нефтепродуктов в почве общее количество микроорганизмов приближается к фоновым значениям, но количество углеводородокисляющих бактерий довольно долго остается более высоким, чем в незагрязненных почвах [209, 321], что может быть обусловлено изменением соотношения компонентов микробного биоценоза под действием загрязняющих веществ. Существуют исследования, в которых увеличение активности почвенных ферментов коррелирует с удалением углеводородов и дыханием почвы, что можно объяснить активацией углеводородокисляющих микроорганизмов [161]. Некоторые авторы отмечают, что чем свежее загрязнение почвы углеводородами, тем выше активность почвенных ферментов и больше разнообразие гетеротрофных микроорганизмов [144]. 247 Ингибирование почвой проростков кресс-салата в условиях ее нефтяного загрязнения может быть обусловлено не только непосредственным токсическим воздействием углеводородов на растения, но и развитием микроскопических грибов [53, 70, 265], которые при разложении сырой нефти могут вырабатывать токсичные вещества [161, 236, 237, 375]. В некоторых исследованиях отмечается, что при загрязнении почвы нефтью численность ризосферных сапротрофных микромицетов резко возрастает, при этом повышается фитотоксичность почвы [70]. Отходы пивоваренного производства, использованные в качестве органических компонентов при биоремедиации нефтезагрязненной почвы, содержат большое количество разнообразных химических элементов. Пивная дробина представляет собой зерна ячменя, из которых гидролитическим способом удален крахмал, но сохранены все остальные компоненты зерна. Отработанный кизельгур является техногенным отходом, содержащим большое количество минеральных компонентов и белков. Основную массу сухого вещества пивной дробины составляют органические вещества, а у отработанного кизельгура преобладают минеральные компоненты. Органические компоненты отходов пивоваренной промышленности воздействуют на физико-химические свойства черноземной почвы: увеличиваются общая влагоемкость почвы и массовая доля органического вещества в почве, снижается рН почвенного раствора, при этом наблюдается тенденция к повышению суммы поглощенных оснований. Уменьшение кислотности почвы, аналогичное подщелачиванию почвенного раствора, обнаруженному в проведенных нами исследованиях, наблюдается и при использовании спиртовой барды – зернового отхода, образующегося при производстве этилового спирта [99]. Одной из причин подщелачивания почвы при добавлении органических компонентов отходов пивоварения может быть увеличение концентрации катионов калия, которые могут внедряться в почвенный поглощающий комплекс и вытеснять катионы других металлов, определяющих почвенную кислотность. Последующий сдвиг рН почвенного раствора в кислую сторону можно объяснить 248 тем, что отходы пивоваренной промышленности способствует развитию грибов, продукты метаболизма которых представляют собой низкомолекулярные органические кислоты. Органические компоненты отходов пивоваренной промышленности стимулируют биологическую активность черноземной почвы. Исследования микробиологических характеристик черноземной почвы показали, что при добавлении органических компонентов отходов пивоварения в ее микробиоценозе увеличилось общее количество всех групп микроорганизмов: на два порядка возросла численность бактерий и актиномицетов, на один или два порядка увеличилось количество грибов, при этом до одного порядка повысилось содержание автохтонных и на два порядка – углеводородокисляющих микроорганизмов. Под действием органических компонентов отходов пивоваренной промышленности произошла модификация микробного сообщества почвы, изменилось соотношение численности различных физиологических групп микроорганизмов; возросла доля грибов, наблюдалась тенденция к снижению доли бактерий и увеличению доли актиномицетов. Стимуляцию биологической активности черноземной почвы можно объяснить влиянием отходов пивоварения на жизнедеятельность микроорганизмов. Отходы пивоваренной промышленности могут обеспечить микроорганизмам поверхности для роста и создать различные экологические ниши. Они часто используются человеком для адсорбции различных микроорганизмов. Отходы пивоварения состоят из частиц различного размера и имеют негомогенный химический состав, обеспечивая «активные центры», которые легко заселяются микроорганизмами [139, 140, 165, 243]. В почве отходы пивоваренной промышленности также могут обеспечивать адсорбцию микроорганизмов на своей поверхности. Иммобилизация способна поддерживать высокую численность микроорганизмов в течение долгого периода времени, т.к. в почве неоднородная структура отходов пивоварения может обладать протекторными свойствами для клеток адсорбированных микроорганизмов, аккумулировать влагу и кислород [89, 95]. При использовании органических компонентов отходов пивоваренной 249 промышленности увеличилась ферментативная активность почвы. Стимулирование ферментативной активности черноземной почвы свидетельствует об интенсификации процессов гидролиза различных органических веществ, что способствует обогащению почвы разнообразными химическими соединениями. Изменения степени ингибирования проростков кресс-салата не загрязненной почвой при внесении органических компонентов отходов пивоварениия, можно объяснить тем, что в ризосфере растений, произрастающих на незагрязненной почве, доля сапротрофных немикоризообразующих микромицетов в общей численности микроорганизмов обычно невелика, их численность резко увеличивается лишь при отмирании растений. В некоторых случаях (например, при внесении органических веществ) в почве также отмечается стимулирование сапротрофных микромицетов в прикорневой зоне, приводящее к угнетению растений, снижению их биомассы и урожайности [70]. Согласно современным представлениям биоремедиация загрязненных почв проводится преимущественно путем биостимулирования или биоаугментации. Биоаугментация предусматривает внесение в загрязненную почву специализированных микроорганизмов с желательной производительностью разложения загрязняющих веществ, которые более эффективны при разложении целевых загрязнителей, чем аборигенная почвенная микробиота [160, 161, 238, 380]. Биостимулирование предусматривает активацию жизнедеятельности аборигенной почвенной биоты путем оптимизации условий окружающей среды (водно-воздушного и теплового режимов почвы, доступности загрязняющих веществ для их биологического разложения, содержания питательных веществ и косубстратов и т.п.). Для улучшения естественной способности почвенных микроорганизмов расщеплять углеводороды нефти были предложены многие методы. Рыхление, вспашка, боронование или дискование позволяют улучшить аэрацию и разрушить гидрофобные пленки нефтяных компонентов на частицах почвы. Орошение стимулярует жизнедеятельность микроорганизмов. Известкование или гипсование нейтрализуют почвенную кислотность или щелочность, улучшают аг- 250 рохимические свойств почв и ускоряют разложение метано-нафтеновых углеводородов. Внесение поверхностно-активных веществ, ферментов или косубстратов стимулирует активность аборигенной микробиоты. Добавление сорбентов способствует удалению загрязнителей. Фитомелиоративные мероприятия (подбор трав и травосмесей, посев и уход за посевами) необходимы для закрепления поверхностного слоя почвы корневой системой растений, создания сомкнутого травостоя и предотвращения развития водной и ветровой эрозии почв [43, 103, 171, 194, 233, 238, 317, 363, 404]. Для увеличения активности аборигенной микробиоты и интенсификации процесса биологической ремедиации нефтезагрязненных почв часто используют структураторы, а также минеральные и органические удобрения. Структураторы представляют собой материалы низкой плотности, которые понижают объемную плотность почвы, увеличивают пористость и диффузию кислорода, а также могут помочь формировать устойчивые к воде агрегаты, что увеличивает аэрирование и микробную активность почвы [401, 404]. При проведении биоремедиации минеральные удобрения используют реже, чем органические из-за опасности дополнительного загрязнения окружающей среды и необходимости их закупки, что увеличивает расходы на проведение биоремедиации. Органические удобрения чаще всего представляют собой отходы сельского хозяйства и других производств, т.е. они являются природными веществами и не требуют значительных капиталовложений. Финансовые затраты связаны, в основном, с их транспортировкой к месту проведения биоремедиации и распределением по загрязненному участку. При сравнении эффектов от внесения минеральных и органических удобрений предпочтение отдается веществам органического происхождения [294, 424]. Проведенные исследования показали, что внесение органических компонентов в составе отходов пивоваренной промышленности воздействует на физико-химические свойства нефтезагрязненной черноземной почвы: увеличивается общая влагоемкость почвы, в большинстве случаев наблюдается тенденция к повышению массовой доли органического вещества и суммы поглощенных 251 оснований, при этом снижается рН почвенного раствора. Изменения показателей массовой доли органического вещества и суммы поглощенных оснований зависят от уровня загрязнения почвы нефтью и дозы добавленных органических компонентов отходов пивоваренной промышленности. Добавление органических компонентов отходов пивоварения стимулирует биологическую активность нефтезагрязненной почвы. При этом на один или два порядка увеличивается общее количество всех групп микроорганизмов нефтезагрязненной почвы. Наиболее значимые изменения отмечены для углеводородокисляющих микроорганизмов. При этом обнаружено, что при увеличении нефтяного загрязнения возрастает содержание углеводородокисляющих микроорганизмов. Внесение органических компонентов отходов пивоваренной промышленности повышает активность как окислительно-восстановительных (пероксидазы, полифенолоксидазы, каталазы), так и гидролитических (инвертазы, фосфатазы, липазы) ферментов нефтезагрязненной почвы. При внесении органических компонентов отходов пивоварения замедляется уменьшение коэффициента гумификации, что свидетельствует об активации процессов превращения органических соединений в компоненты гумуса. Полученные результаты показывают, что под действием органических компонентов отходов пивоваренной промышленности в нефтезагрязненной почве уменьшается содержание углеводородов, имеющих конденсированную систему из более чем одного ароматического кольца, а также ненасыщенных углеводородов с более чем двумя сопряженными двойными связями, что свидетельствует о возможности применения органических компонентов при биоремедиации нефтезагрязненных почв. Органические компоненты отходов пивоварения оказывают положительное воздействие на нефтезагрязненную почву. Они представляет собой легко доступные источники питательных веществ (азота, фосфора, калия и др.), которые жизненно необходимых для нормального функционирования клеток аборигенных микроорганизмов, разлагающих нефть. Кроме того, органические компоненты отходов пивоваренной промышленности содержат микроорганизмы, 252 которые способны окислить углеводороды нефти при помощи молекулярного кислорода и использовать окисленные продукты в своем обмене веществ в качестве источников углерода [365]. Однако при использовании органических компонентов отходов пивоваренной промышленности в биоремедиации нефтезагрязненной почвы могут возникнуть некоторые трудности. Низкие значения pH нефтезагрязненной почвы замедляют развитие бактерий и стимулируют развитие грибов и актиномицетов [53, 70, 265]. В нефтезагрязненной почве мицелиальные грибы и актиномицеты могут вырабатывать промежуточные метаболиты [237], токсичные для всех представителей ее биоценоза. Этим, по-видимому, можно объяснить зафиксированное в наших исследованиях ингибирование нефтезагрязненной черноземной почвы с добавлением пивной дробины проростков кресс-салата при одновременном увеличении ее биологической активности. Однако, ингибирующий эффект действия нефти на проростки кресс-салата после добавления в почву отработанного кизельгура и смеси отходов пивоварения выражен в меньшей степени, чем после добавления в почву одной нефти без кизельгура и смеси отходов пивоваренной промышленности. Химический состав и физические свойства отходов пивоварения позволяют считать, что в загрязненной почве они могут выполнять функции структураторов и удобрений. Обобщение результатов собственных исследований и данных литературы показывают, что добавление структураторов к почве, загрязненной углеводородами, влияет на местные микробные популяции и может усилить их способность разлагать углеводороды и другие углеродсодержащие загрязняющие вещества, поскольку они: – Улучшают качество почвы. Органическое вещество структуратора улучшает многие физические и химические свойства почвы, такие как влагоемкость, аэрирование, pH и ионная обменная (буферная) емкость [80, 85, 233, 255, 260, 343, 419]. Адсорбция на органическом материале структуратора минимизирует выщелачивающую активность загрязняющих веществ [95, 252]. Струк- 253 тураторы улучшают массообмен кислорода и питательных веществ, которые являются ограничивающими факторами для биологического разложения гидрофобных загрязняющих веществ (например, сырой нефти) в почве [188, 255, 286, 323, 402]. – Содержат углеводородокисляющие микроорганизмы. Микробные популяции растительных остатков могут участвовать в разложении углеводородов. Остатки кукурузы содержат углеводород разрушающие микроорганизмы [233], которые вместе с аборигенными микроорганизмами почвы могут участвовать в удалении углеводородов [286]. Пивная дробина, обогащенная дрожжами, содержит разнообразные микроорганизмы, некоторые из них (например, бактерии рода Pseudomonas и дрожжи) способны окислить углеводороды нефти при помощи молекулярного кислорода и использовать окисленные продукты в своем обмене веществ в качестве источника углерода [365]. Бактерии рода Bacillus, выделенные нами из пивной дробины, являются углеводородокисляющими микроорганизмами. Из различных природных источников выделены различные штаммы бациллюсов, обладающих способностью разрушать углеводороды нефти и нефтепродуктов [83, 84, 86]. На их основе создано большое количество биопрепаратов (например, Ленойл, Бидегойл, Бамил-15, Омуг-15 и др.) для деструкции нефтяных загрязнений почвы и водоемов, содержащих консорциумы различных видов углеводородокисляющих микроорганизмов, в состав которых входят бактерии рода Bacillus [52, 104]. – Адсорбируют аборигенные микроорганизмы. Структураторы могут обеспечить микроорганизмы поверхностями для роста и создать различные экологические ниши. Некоторые органические (растительные остатки, диатомит, вермикулит, торф и т.д.) и минеральные (микропористое стекло, кварцглауконитовый песок) структураторы могут адсорбировать микроорганизмы на своей поверхности [286, 323] и в поровом пространстве [89, 95]. Иммобилизация способна поддерживать высокую численность популяции углеводородразлагающих микроорганизмов в течение долгого периода времени [255]. Волокнисто-пористые структураторы обладают протекторными свойствами для кле- 254 ток адсорбированных микроорганизмов [89], аккумулируют влагу и кислород, создающие благоприятные условия для деструктивной деятельности аборигенных микроорганизмов [95]. Формирование биопленки на структураторе может усилить микробные взаимодействия и обмен конъюгативными плазмидами, кроме того, трансформация плазмид чаще происходит на твердых поверхностях, чем в растворах [344, 364]. – Являются источниками питательных веществ и энергии. Органические структураторы (например, растительные остатки) могут использоваться углеводородокисляющими микроорганизмами в качестве источников углерода [286, 323], азота [365] и энергии [80]. – Являются источниками внеклеточных ферментов. Органические структураторы (например, растительные остатки) могут содержать внеклеточные ферменты, способные участвовать в трансформации углеводородов [201, 207]. – Адсорбируют углеводороды и токсические промежуточные продукты их разложения. W. Namkoong и др. [294] заметили, что испарение н-алканов уменьшилось, когда в почве увеличилось количество органического структуратора. R.L. Rhykerd и др. [337] применяли различные структураторы (древесные опилки, активированный уголь, вермикулит и торф) в качестве веществ, адсорбирующих летучие фракции сырой нефти. Растительные остатки (например, кукурузы) могут участвовать в удалении углеводородов [103] и токсических метаболических побочных продуктов их разложения [286, 298]. Внесение структурообразователей чаще всего стимулирует микробную активность почвы. Однако их роль в биологическом разложении загрязняющих веществ до конца не понята и потенциальные преимущества их внесения могут быть совмещены с возможным отсутствием стимуляции или даже ингибированием процесса разложения [252]. Cho и другие [179] показали, что кокосовый древесный уголь усиливал биологическое разложение углеводородов в нефтезагрязненной почве, а использование в качестве структурообразующих материалов микропористого стекла и диатомита, подвергнутого термической обработке, не усиливало биологического разложения углеводородов [255]. Добавле- 255 ние к нефтезагрязненным почвам северо-востока Италии кукурузной соломы никак не влияло на разложение сырой нефти, но привело к увеличению микробной биомассы на 21-36 % [194]. Отсутствие стимуляции или даже ингибирование процесса разложения углеводородов при использовании структураторов может наблюдаться в силу нескольких причин: – Иногда микроорганизмы предпочитают в качестве источников питательных веществ и энергии более доступные органические вещества структуратора, а не менее легко разлагаемые, бедные азотом углеводороды [365, 401]. Если структуратор является более предпочтительным источником углерода по сравнению с загрязняющими веществами, то микробная деятельность по разложению целевых загрязнителей может быть подавлена. При этом у аборигенных микроорганизмов чрезмерно увеличивается кометаболическая система, которая активно использует избыток косубстратов с получением энергии и оставляет стойкие загрязняющие вещества [365]. – Сцепление с органическим материалом структуратора посредством агрегирующих механизмов, подобных тем, которые происходят при образовании гумуса, снижает биоаккумулирование загрязнителя и увеличивает его устойчивость в системе почвы [251], также приводя к образованию трудно разлагаемых микроорганизмами остаточных веществ [286, 343], иногда обладающих токсическим действием на биосистему почвы. Анализ результатов собственных исследований и данных литературы свидетельствует о том, что добавление удобрений к почве, загрязненной углеводородами, может быть благоприятно для развития аборигенной микробиоты, поскольку они: – Являются источниками кофакторов и питательных веществ. Введение больших количеств источников органического углерода (например, углеводородов нефти) приводит к быстрому истощению доступных неорганических питательных веществ, например, азота и фосфора (III) или изменяет C:N:P отношение [272]. Известно, что добавление азота, фосфора (III) и других химиче- 256 ских элементов стимулирует разложение углеводородов в почве [163, 164, 169, 183, 198, 270, 359, 412]. Внесение органических удобрений обеспечивает процессы микробной деградации нефти в почве необходимыми кофакторами и, частично, питательными веществами [54, 103]. – Являются источниками микроорганизмов. Большинство органических удобрений имеют высокое микробное разнообразие (намного выше, чем в самой плодородной почве). Увеличивая микробную плотность, можно ускорить удаление загрязнителей, т.к. микроорганизмы осуществляют разложение органических загрязняющих веществ в почве [294]. – Улучшают качество почвы. Внесение органических удобрений обеспечивает их сцепление с загрязнителем подобно тому, что происходит в гумусе. Это минимизирует выщелачивающую активность загрязнителя, но, в то же самое время, снижает его биоаккумулирование и увеличивает устойчивость в системе почвы [252]. Внесение питательных веществ, особенно in situ, не всегда стимулирует метаболическую активность аборигенных микроорганизмов и удаление углеводородов из загрязненных почв [268]. Это может происходить в силу разных причин: – Особенности климатических условий и метаболических способностей местной микробиоты. В низкотемпературных областях Земли не высокие скорости биологического разложения углеводородов in situ наиболее вероятно являются результатом ограниченного биоаккумулирования и олиготрофной природы местных микроорганизмов [268, 365]. – Использование не адекватных доз питательных веществ. Количество применяемых удобрений зависит от типа загрязненной почвы и климатических характеристик района, где произошло загрязнение [105]. Чтобы гарантировать подвижность питательных веществ, почву часто переудобряют [325]. Однако избыточное внесение питательных веществ ставит под угрозу весь процесс биологической очистки [183, 200]. Несоответствующее соотношение загрязненной почвы и добавленных питательных веществ может замедлить или инги- 257 бировать микробную активность и, следовательно, снизить ремедиационный эффект [294, 365]. Поскольку добавление сырой нефти увеличивает содержание углерода почвы, добавление азота и фосфора необходимо, чтобы создать питательный баланс, благоприятный для разлагающейся микробиоты [319]. Во многих исследованиях показано, что добавление неорганического азота и фосфора (III) приводит к более высокой эффективности разложения углеводородов [169, 198, 208, 232]. При биологической очистке традиционно рассчитывают индекс, позволяющий определить количество N и P, которые нужно добавить, чтобы достигнуть оптимального соотношения C:N:P [152, 258, 363]. В литературе указывается, что отношение C нефти к N и P удобрений, оптимальное для усиления удаления углеводородов из загрязненных почв, составляет 100:10:1 [168, 300], хотя также была показана эффективность других соотношений [176, 220, 343, 412]. В практических целях редко бывает необходимо добавить N и P до того количества, к которому призывает это теоретическое отношение [333], потому что питательные вещества рециркулируют в ходе очистки за счет жизнедеятельности микроорганизмов [260]. Результаты некоторых исследований дают основания полагать, что избыток удобрений угнетает бактериальный рост и уменьшает ассимиляцию углеводородов [175, 333, 345, 363]. Некоторые эксперименты показали ингибирование или сокращение разложения углеводородов и микробной активности при добавлении азота между 300 и 4000 мг/кг почвы [200, 285]. Влияние высокой концентрации азота было приписано увеличению осмотического давления, вызванного высокими уровнями растворимых солей [409]. Другие авторы объяснили токсическое действие аммония и нитрата накоплением нитрита и оксидов азота из-за процесса денитрификации, вызванного бактериями Nitrobacter и Nitrosomona, который происходит в кислой среде при ограничении доступа кислорода [333]. При выборе доз удобрений, вносимых в почву для проведения процесса биологической ремедиации, нужно учитывать вероятность различных ответов разнообразных бактериальных популяций в одних и тех же условиях окру- 258 жающей среды. Так, в исследовании D.A. Wardle [415] торможение роста микроорганизмов происходило при концентрациях азота и форфора, часто наблюдаемых в плодородных почвах, которые ускоряли рост микроорганизмов в процессах биологической очистки у других авторов [283]. Отсутствие стимулирующего влияния азота и фосфора на деятельность автохтонной микробиоты свежезагрязненных почв болота также описано в работе J.A. Nyman [299]. – Наличие легко разлагаемых субстратов, конкурирующих с нефтяными углеводородами. Если очищаемая среда содержит простые химические вещества (лактат, этиловый спирт, ацетат и т.д.), которые являются потенциальными источниками углерода и энергии, микроорганизмы в качестве питательных веществ предпочитают использовать эти более легко доступные соединения вместо трудно разлагаемых углеводородов нефти [425]. – Токсическое действие продуктов метаболизма загрязняющих веществ или применяемых удобрений. Некоторые из химических соединений, входящих в состав нефти (особенно полициклические ароматические углеводороды), и промежуточные побочные продукты их окисления могут оказывать дополнительное токсическое действие на активное микробное сообщество [319]. После биологического разложения с применением органических удобрений отдельные продукты окисления углеводородов нефти, например, ацетонафтенон и гидроксипиренон [262], а также антрахинон [326] имеют остаточную токсичность. Это, возможно, происходит из-за угнетения микробной активности вследствие дисбаланса между углеродом в составе нефти и присутствующими в почве питательными веществами, ограничения доступности питательных веществ и вероятно также кислорода [326]. Особенности метаболизма используемых питательных веществ также могут оказывать токсическое действие на активность аборигенной микробиоты загрязненных почв. D. Sarkar и соавт. [363] отмечали снижение численности микробной популяции в почвах вследствие повышения кислотности, вызванной применением минерального удобрения. Случаи подавления биологической активности почвы описаны также при использовании мочевины. Высокие дозы 259 мочевинного азота вызывали ингибирование нитрифицирующей активности микроорганизмов почвы [320]. Кроме того, мочевина оказывала негативное воздействие на грибные популяции почвы из-за токсической концентрации газообразного аммиака, образующегося в процессе ассимиляционной нитратредукции [109, 174]. 260 ВЫВОДЫ 1. В условиях лабораторных и полевых экспериментов выявлено, что внесение в почву органических компонентов отходов пивоваренной промышленности (пивной дробины, отработанного кизельгура и их смеси) позитивно изменяет физико-химические характеристики и состояние биоценоза как незагрязненной, так и нефтезагрязненной черноземной почвы: наблюдается увеличение общей влагоемкости и массовой доли органического вещества до 9,51 раза и 1,37 раза, соответственно; на 1-2 порядка стимулируется рост и развитие различных физиологических групп микроорганизмов и на 2 порядка повышается общее количество углеводородокисляющих микроорганизмов; повышается ферментативная активность чернозема оподзоленного. Отработанный кизельгур и смесь отходов пивоваренного производства до 8,86 ± 0,27 % снижают степень ингибирующего воздействия нефтезагрязненной почвы на проростки кресссалата. 2. Экспериментальным путем установлено, что присутствие в почве органических компонентов отходов пивоварения (пивной дробины, отработанного кизельгура и смеси отходов пивоварения) стимулирует процесс биологической трансформации углеводородов. Это выражается уменьшением концентрации полициклических углеводородов, содержащих конденсированную систему из более чем одного ароматического кольца, а также ненасыщенных углеводородов с более чем тремя сопряженными двойными связями. 3. Аборигенная микробиота черноземной почвы, обладающая способностью окислять углеводороды нефти, увеличивает степень деградации сырой нефти от 32,41 ± 0,97 до 83,12 ± 2,49 %. Установлено, что наибольшую активность при деградации нефти проявляют бактерии родов Acinetobacter, Bacillus, Mycobacterium и Pseudomonas. 4. Структура микробного сообщества нефтезагрязненной почвы существенно изменяется в присутствии органических компонентов отходов пивова- 261 ренной промышленности (пивной дробины, отработанного кизельгура и их смеси). В микробиоценозе нефтезагрязненной черноземной почвы отмечается повышение на 1-3 порядка численности бактерий; на 1-2 порядка – актиномицетов и грибов; до одного порядка увеличивается содержание автохтонных и на 1-3 порядка – углеводородокисляющих микроорганизмов. Увеличение уровня нефтяного загрязнения почвы при одновременном возрастании в ее составе дозы органических компонентов отходов пивоварения сопровождается при повышении содержания бактерий в микробной популяции почвы снижением доли актиномицетов и грибов. 5. Нефтяное загрязнение среднего, высокого и очень высокого уровней существенно изменяет физико-химические свойства и биологическую активность чернозема оподзоленного: общая влагоемкость почвы снижается относительно контроля до 7,2 раза; по сравнению с контролем в 1,32-1,75 раза увеличивается массовая доля органического вещества; увеличивается ингибирование почвой проростков кресс-салата и изменяется ферментативная активность чернозема оподзоленного; снижается активность как окислительно-восстановительных (полифенолоксидазы, каталазы), так и гидролитических (инвертазы, фосфатазы, липазы) почвенных ферментов, при этом выявлена тенденция к увеличению пероксидазной активности почвы. 6. На основе результатов лабораторных и полевых исследований с использованием органических компонентов отходов пивоваренной промышленности разработана и апробирована технология биоремедиации нефтезагрязненных почв, которая прошла успешное испытание при очистке и обезвреживании загрязненных нефтью и нефтепродуктами грунтов, расположенных на территории г.о. Новокуйбышевск, на площадках ООО «НПП «Экотон», ОАО «Куйбышевский нефтеперерабатывающий завод», ОАО «Новокуйбышевский нефтеперерабатывающий завод», ОАО «Новокуйбышевский завод масел и присадок», ОАО «Самаранефтегаз». 262 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Абзалов, Р.3. Почвовосстанавливающая роль сельскохозяйственных культур и удобрений в зависимости от загрязнения почв нефтью / Р.3. Абзалов, А.3. Сахабутдинова, Р.С. Гумеров // Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. Труды V Всесоюз. совещ. Обнинск, 12-15 января 1987 г. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – С. 322-326. 2. Алексеева, Т.П. Биодеградация нефти под действием микробных сообществ, содержащихся в торфе / Т.П. Алексеева, Т.И. Бурмистрова, Н.Н. Терещенко // Проблемы стабилизации и развития сельскохозяйственного производства Сибири, Монголии и Казахстана в XXI веке: Тез. Докл. Межд. науч.-практич. конф., Новосибирск, 20-23 июля, 1999. – Новосибирск – 1999. – С. 9-10. 3. Артемьева, Т.И. Экологические последствия загрязнения почв неф- тью / Т.И. Артемьева, Э.А. Штина // Бактериальный фильтр Земли: Тез. докл. семинара, 30–31 мая 1985 г. – Пермь. – 1985. – Т. 1. – С. 28-29. 4. Ахмедов, А.Г. Закономерности распределения химических элемен- тов в аридных биогеоценозах при нефтезагрязнении: Матер. съезда, Новосибирск, август 1989 / А.Г. Ахмедов, Л.Б. Гусейнова, А.М. Мусаева, Г.И. Рустамов // Успехи почвоведения и агрохимии в Азербайджане. – Баку. – 1989. – С. 50. 5. Бабьева, И.П. Биология дрожжей / И.П. Бабьева, И.Ю. Чернов. – М.: Издательство МГУ, 2004. – 240 с. 6. Боровиков, В.П. STASTIKA. Искусство анализа данных на компью- тере: Для профессионалов / В.П. Боровиков. – СПб: Питер, 2003. – 688 с. 7. Бурлака, В.А. Обоснование агроинженерно-мелиоративных прие- мов повышения плодородия черноземов и продуктивности полевых культур: дис. ... д-ра с.-х. наук: 06.01.02, 06.01.09 / Барлака Владимир Александрович. – Пенза, 2006. – 502 с. 8. Вадюнина, А.Ф. Методы определения физических свойств почв / А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина. – М.: Агропроиздат, 1986. – 416 с. 263 9. Винаров, А.Ю. Биодобавки для роста растений и рекультивации почв. Экспертный подход к выбору и применению / А.Ю. Винаров, Е.Н. Дирина, В.В. Челноков. – М.: ДеЛи принт, 2006. – 150 с. 10. Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем / Ред. М.А. Глазовская. – М.: Наука. – 1988. – 254 с . 11. Вторичные материальные ресурсы пищевой промышленности (образование и использование). Справочник. – М.: Экономика, 1984. – 327 с. 12. Вторичные пищевые ресурсы пищевой и перерабатывающей промышленности АПК России и охрана окружающей среды. Справочник / Под общей редакцией академика РАСХН Е.И. Сизенко. – М.: Пищепромиздат, 1999. – 468 с. 13. Гасанов, К.С. Рекультивация нефтезагрязненных земель полуострова Абшерон. Рациональный подход / К.С. Гасанов // Журнал химических проблем. – 2005. – № 3. – С. 38-43. 14. Где в России добывают нефть – рейтинг регионов / РИА-Новости: Рейтинги. URL: http://ria.ru/research_rating/20120228/578638606.html (дата обращения: 23.06.2014). 15. ГОСТ 17.4.4.02-84. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа. – М.: Стандартинформ, 2008. – 8 с. 16. ГОСТ 17.5.3.04-83. Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель. – М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1983. – 11 с. 17. ГОСТ 1756-2000. Нефтепродукты. Определение давления насыщенных паров. – Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2001. – 16 с. 18. ГОСТ 2177-99. Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава. – Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1999. – 23 с. 264 19. ГОСТ 2477-65. Нефть и нефтепродукты. Метод определения содержания воды. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. – 6 с. 20. ГОСТ 3900-85. Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2000. – 38 с. 21. ГОСТ 6370-83. Нефть, нефтепродукты и присадки. Метод определения механических примесей. – М.: Стандартинформ, 2007. – 6 с. 22. ГОСТ 10847-74. Зерно. Методы определения зольности. – М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1974. – 5 с. 23. ГОСТ 11851-85. Нефть. Метод определения парафина. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2000. – 13 с. 24. ГОСТ 21534-76. Нефть. Методы определения содержания хлористых солей. – М.: Комитет стандартизации, метрологии и сертификации СССР, 1976. – 18 с. 25. ГОСТ 26213-91. Почвы. Методы определения органического вещества. – М.: Издательство стандартов, 1992. – 6 с. 26. ГОСТ 26423-85. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки. – М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1985. – 7 с. 27. ГОСТ 26483-85. Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее pH по методу ЦИНАО. – М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1985. – 4 с. 28. ГОСТ 27821-88. Почвы. Определение суммы поглощенных оснований по методу Каппена. – М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1985. – 6 с. 29. ГОСТ 28268-89. Почвы. Методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания растений. – М.: Стандартинформ, 2006. – 8 с. 30. ГОСТ Р 8.599-2003. Государственная система обеспечения единства измерений. Плотность и объем нефти. Таблицы коэффициентов пересчета 265 плотности и массы. – М.: Госстандарт России, ИПК Издательство стандартов, 2003. – 43 с. 31. ГОСТ Р 50802-95. Нефть. Метод определения сероводорода, метили этилмеркаптанов. – М.: Стандартинформ, 2008. – 8 с. 32. ГОСТ Р 51858-2002. Нефть. Общие технические условия. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2006. – 6 с. 33. ГОСТ Р 51947-2002. Нефть и нефтепродукты. Определение серы методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии. – М.: Госстандарт России, 2002. – 7 с. 34. ГОСТ Р 52247-04. Нефть. Методы определения хлорорганических соединений. – М.: Госстандарт России, 2004. – 29 с. 35. Градова, Н.Б. Способы биоремедиации нефтезагрязненных почв и грунтов: применимость, эффективность, направления развития / Н.Б. Градова // 4 Московский международный конгресс "Биотехнология: состояние и перспективы развития", Москва, 12-16 марта, 2007: Материалы конгресса. – Ч. 2. – М. – 2007. – С. 130. 36. Градова, Н.Б. Использование бактерий рода Azotobacter при биоремедиации нефтезагрязненнызх почв / Н.Б. Градова, И.Б. Горнова, Р. Эддауди, Р.Н. Салина // Прикладная биохимия и микробиология. – 2003. – Т. 39. – № 3. – С. 318-321. 37. Данг, Т.Т. Перспективы использования бактерий рода Acinetobacter для деградации почвенных нефтяных загрязнений / Т.Т. Данг, О.О. Логинова, Е.В. Белоусова, М.Ю. Грабович, М.Ю. Шевченко // Проблемы региональной экологии. – 2011. – №. 4. – С. 202-208. 38. Дворнина, А.А. Базидиальные съедобные грибы в искусственной культуре / А.А. Дворнина. – Кишинев: Штиинца, 1990. – 111 с. 39. Денщиков, М.Т. Отходы пищевой промышленности и их использование / М.Т. Денщиков. – М.: Пищепромиздат, 1963. – 616 с. 40. Долгушина, С.В. Разработка безотходной технологии переработки пивной дробины – отхода пивоваренной промышленности с целью получения 266 глутаминовой кислоты и других ценных продуктов / С.В. Долгушина, А.А. Ким // Ученые записки МИТХТ. – 2003. – № 7. – С. 28-29. 41. Донченко, Л.В. Безопасность пищевой продукции / Л.В. Донченко, В.Д. Надыкта. – М.: Пищепромиздат, 2001. – 528 с. 42. Другов, Ю.С. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов / Ю.С. Другов, А.А. Родин. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. – 2007. – 270 с. 43. Журавлева, Л.М. Рекультивация почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами / Л.М. Журавлева // Сб. трудов. VII Междунар. науч.-практич. конф. «Ашировские чтения» (Туапсе, Россия, 6-9 октября 2010 г). – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2010. – Т. 1. – С. 266-269. 44. Забелина О.Н., Трифонова Т.А. Экологическое состояние парковорекреационных урбаноземов города Владимира / О.Н. Забелина, Т.А. Трифонова // Известия Самарского научного центра РАН. – 2012. – Т. 14. – № 1 (8). – С. 2140-2143. 45. Звягинцев, Д.Г. Растения как центры формирования бактериальных сообществ / Д.Г. Звягинцев, Т.Г. Добровольская, Л.В. Лысак // Журнал общей биологии. – 1993. – № 2. – С. 183-199. 46. Зенова, Г.М. Практикум по биологии почв: Учеб. пособие / Г.М. Зенова, А.Л. Степанов, А.А. Лихачева, Н.А. Манучарова. – М.: Издательство МГУ, 2002. – 120 с. 47. Исмаилов, Н.М. Биодинамика загрязненной нефтью почвы Н.М. Исмаилов, Ю.И. Пиковский // Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. Труды III Всесоюзного совещания Обнинск, сентябрь 1981 г. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – С. 195-198. 48. Казеев, К.Ш. Биологическая диагностика и индикация почв: методология и методы исследований / К.Ш. Казеев, С.И. Колесников, В.Ф. Вальков. – Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 2003. – 216 с. 49. Кайгородова, С.Ю. Биологическая активность нефтезагрязненных болотных почв Тюменской области / С.Ю. Кайгородова // 4 Молодежной на- 267 учной конференции Института биологии "Актуальные проблемы биологии", Сыктывкар, 11-12 апреля, 1996: Программа и тезисы. – Сыктывкар. – 1996. – С. 56. 50. Калакуцкий, Л.В. Актиномицеты и высшие растения / Л.В. Калакуцкий, Л.С. Шарая // Успехи микробиологии. – 1990. – Т. 24. – С. 26-65. 51. Касаткина, А.Н. Использование мультиэнзимных композиций для деструкции пивной дробины / А.Н. Касаткина, Н.Б. Градова, Э.В. Удалова // Биотехнология. – 2008. – № 2. – С. 59-64. 52. Киреева, Н.А. Эффективность применения биопрепаратов для восстановления плодородия техногенно-загрязненных почв / Н.А. Киреева, В.В. Водопьянов, А.С. Григориади, Е.И. Новоселова, Г.Г. Багаутдинова, А.Р. Гарссва, Е.Ю. Лобастова // Известия Самарского научного центра РАН. – 2010. – Т. 12. – №1 (4). – С. 1023-1026. 53. Киреева, Н.А. Микромицеты почв, загрязненных нефтью, и их фитотоксичность / Н.А. Киреева, А.М. Галимзянова, А.М. Мифтахова // Микология и фитопатология. – 2000. – Т. 34. – Вып.1. – С. 36-41. 54. Киреева, Н.А. Биоремедиация почв, загрязненных нефтью / Н.А. Киреева, А.М. Мифтахова, Г.Ф. Ямалетдинова // Пробл., способы и средства защиты окруж. среды от загрязнений нефтью и нефтепродуктами: Тез. докл. 3-й Науч.-техн. конф., Москва, 6-9 апр., 1999. – М. – 1999. – С. 107. 55. Козловская, Н.В. Изменение свойств почвы, загрязненной пластовой минерализованной водой, при посеве галофитов / Н.В. Козловская, М.С. Чуракова, А.Н. Журавлева // 10 молодежная научная конференция "Актуальные проблемы биологии и экологии", Сыктывкар, 15-17 апр., 2003: Материалы докладов. – Сыктывкар. – 2003. – С. 104-105. 56. Колесникова, И.М. Методы рекультивации нефтезагрязненных почв / И.М. Колесникова, Е.И. Базенкова, А.В. Благиных, О.В. Плещева // Микробиол. методы защиты окруж. среды. Тез. докл. Пущино, 5-7 апр., 1988. – Пущино. – 1988. – С. 145. 268 57. Колпакчи, А.П. Вторичные материальные ресурсы пивоварения / А.П. Колпакчи, Н.В. Голикова, О.П. Андреева. – М.: Агропромиздат, 1986. – 160 с. 58. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. Энциклопедия «Экометрия» / Под ред. Л.К. Исаева. – СПб: Издательство «Крисмас», 1998. – 890 с. 59. Кутовой, Г.И. Из опыта применения пивной дробины и солодовых ростков в производстве ферментных препаратов / Г.И. Кутовой // Ферментная и спиртовая промышленность. – 1971. – № 3. – С. 32–33. 60. Леднев, А.В. Влияние различных концентраций нефти и систем удобрений на химические свойства дерново-подзолистой почвы, интенсивность ее дыхания и урожайность биомассы ячменя / А.В. Леднев // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. – 2004. – № 5. – С. 62-66. 61. Леднев, А.В. Изменение свойств дерново-подзолистых суглинистых почв под действием загрязнения продуктами нефтедобычи и приемы их рекультивации: Автореф. дис. ... докт. с.-х. наук: 06.01.03. / Леднев Андрей Викторович. – Ижевск, 2008. – 43 с. 62. Логинова, О.О. Использование штаммов рода Acinetobacter для биоремедиации нефтезагрязненных почв на территории Воронежской области / О.О. Логинова, Т.Т. Данг, Е.В. Белоусова, М.Ю. Грабович // Вестник ВГУ, Серия: Химия, биология, фармация. – 2011. – № 2. – С. 127-133. 63. Медведева, Е.И. Изучение дегидрогеназной активности нефтезагрязненных почв / Е.И. Медведева // Молодые ученые Волго-Уральского региона на рубеже веков: Матер. юбилейн. науч. конф. молод. ученых, Уфа, 2426 окт. 2001. – Т.1. – Уфа. – 2001. – C. 78-79. 64. Методика выполнения измерений массовой доли кремния, кальция, титана, ванадия, хрома, бария, марганца, железа, никеля, меди, цинка, мышьяка, стронция, свинца, циркония, молибдена в порошкообразных пробах почв и донных отложений рентгеноспектральным методом с применением энерго- 269 дисперсионных рентгенофлуоресцентных спектрометров типа EDX фирмы Shimadzu. М-02-0604-2007. – СПб: ООО «Аналит», 2007. – 18 с. 65. Мещеряков, С.В. Утилизация нефтяных шламов – масштабная экологическая проблема ТЭК России / С.В. Мещеряков // Экология и промышленность России. – 2012. – № 2. – С. 2-3. 66. Микроорганизмы и охрана почв / Под ред. Д.Г. Звягинцева. – М.: Изд-во МГУ, 1989. – 206 с. 67. Мирчинк, Т.Г. Почвенная микология / Т.Г. Мирчинк. – М.: Издательство МГУ. – 1988. – 220 с. 68. Михновська, А.Д. Микрофлора почв, загрязненных нефтепродуктами / А.Д. Михновська, Л.Г. Тете // Агрохимия и почвоведение. – 1980. – № 40. – С. 79-85. 69. Мушинский, А.С. Применение пивной дробины в качестве компонента субстрата для выращивания базидиального гриба вешенка обыкновенная / А.С. Мушинский, И.А. Быкова // Вестник ОГУ. – 2002. – №3. – С.100103. 70. Назаров, А.В. Изучение причин фитотоксичности нефтезагрязненных почв / А.В. Назаров, С.А. Иларионов // Письма в Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». – 2005. – № 1. – С. 6065. 71. Назаров, В.Д. Опыт подготовки нефтешламовых амбаров к рекультивации / В.Д. Назаров, М.В. Назаров, В.Ю. Разумов // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2012. – № 2. – С. 63-68. 72. Нетрусов, А.И. Практикум по микробиологии: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений / А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, Л.М. Захарчук и др.; Под ред. А.И. Нетрусова. – М.: Издательский центр "Академия", 2005. – 608 с. 73. Никифорова, В.М. Геохимическая трансформация пахотных дерново-подзолистых почв под воздействием нефти / В.М. Никифорова, Н.П. Солнцева, Н.В. Кабанова // Влияние промышленных предприятий на окружающу- 270 юю среду. Материалы Всесоюзной конференции, Звенигород, январь, 1985. – М. – 1987. – С. 241-253. 74. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды на территории деятельности Приволжского УГМС за 2010 год // Приволжское УГМС. Центр по мониторингу загрязнения окружающей среды. URL: http://www.pogodasv.ru/info/ecology_info/ (дата обращения: 30.09.2011). 75. Оборин, А.А. Нефтяное загрязнение почв и способы рекультивации / А.А. Оборин, И.Г. Калачникова, Т.А. Масливец, Е.И. Базенкова, Е.Н. Казакова, Н.М. Колесникова // Влияние промышленных предприятий на окружающую среду: Матер. Всес. конф., Звенигород, янв., 1985. – М. – 1987. – С. 284-290. 76. Оборин, А.А. Самоочищение и рекультивация нефтезагрязненных почв Предуралья и Западной Сибири / А.А. Оборин, И.Г. Калачникова, Т.А. Масливец, Е.И. Базенкова, О.В. Плещеева, А.И. Оглоблина // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. – М.: Наука, 1988. – С. 140-159. 77. Общая и санитарная микробиология с техникой микробиологических исследований / Под ред. А.С. Лабинской, Л.П. Блинковой, А.С. Ещиной. – М.: Медицина, 2004. – 576 с. 78. Определитель бактерий Берджи / Под. ред. Д. Хоулта, Н. Крига, П. Снита, Дж. Стейли, С. Уилльямса. В 2-х т. Т. 1. – М.: Мир, 1997 а. – 432 с. 79. Определитель бактерий Берджи / Под. ред. Д. Хоулта, Н. Крига, П. Снита, Дж. Стейли, С. Уилльямса. В 2-х т. Т. 2. – М.: Мир, 1997 б. – 368 с. 80. Патент 2044434 Российская Федерация, МПК6 A 01 B 79/02, C 05 F 11/00. Способ рекультивации нарушенных почв / Коровкин А.С., Врублевский В.С., Коровкин В.А., Шуверов В.М., Щеколдин Н.А., Калинин Н.Ф.; заявитель и патентообладатель АОО "ЛУКойл-Пермнефтеоргсинтез". – № 94004234/15; заявл. 16.02.1994; опубл. 27.09.1995, Бюл. № 27. – С. 146. 81. Патент 2046141 Российская Федерация, МПК6 C12 N9/14, C12 N9/42, C12 N9/14, C12 R1:125. Штамм бактерий Bacillus subtilis – продуцент комплекса гидролитических ферментов, обогащённых β-глюканазой / Н.Г. 271 Бочкарева, Ю.А. Белогорцев, Э.В. Удалова, Р.Г. Козлова, Л.М. Федотова. – № 93017716/13; заявл. 04.05.1993; опубл. 10.20.1995, Бюл. № 29. – С. 197. 82. Патент 2077397 Российская Федерация, МПК6 B09 C1/10, C09 K3/32, C12 N1/20, B09 C101:00, C12 R1:07, C12 N1/20. Способ рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами / Р.К. Андресон, Ф.Х. Хазиев, В.С. Дешура, Ф.Я. Багаутдинов, Т.Ф. Бойко, Е.И. Новоселева. – № 93029534/13; заявл. 15.06.1993; опубл. 20.04.1997, Бюл. № 11. – С.121. 83. Патент 2157843 Российская Федерация, МПК7 C12 N1/26, B09 C1/10 C12 N1/26, C12 R1:085. Штамм бактерий Bacillus cereus B 3б ГКМ ВИЗР № 98 для окисления углеводородов нефти и нефтепродуктов / В.М. Саксон, С.А. Кузнецов, И.В. Бойкова, И.И. Новикова, А.Я. Чумакова, Ю. Сабаляускас, А. Диджяпетрис, К. Янкявичус. – № 99111658/13; заявл. 31.05.99; опубл. 20.10.2000, Бюл. № 29. – С. 386. 84. Патент 2170149 Российская Федерация, МПК7 B09C1/10. Способ очистки почвы от нефтяных загрязнений / И.М. Габбасова, А.А. Калимуллин, Ф.Х. Хазиев, Р.Р. Сулейманов, Т.Ф. Бойко, Н.Ф. Галимзянова, В.М. Фердман, Р.М. Тухтеев. – № 2000122182/12; заявл. 21.08.2000; опубл. 10.07.2001, Бюл. № 19. – С. 220. 85. Патент 2193590 Российская Федерация, МПК7 C09 K17/40. Состав для рекультивации земель минерально-органической смесью на основе кварцглауконитового песка / В.Н. Вознесенский, А.Н. Маковский, В.В. Лядов, С.Н. Гляденов, А.В. Кулишев. – № 2000100521/13; заявл. 10.01.2000; опубл. 27.11.2002, Бюл. № 33. – С. 270. 86. Патент 2211861 Российская Федерация, МПК7 C12 N1/20, C12P1/04 C12N1/20, C12R1:125. Штамм бактерий Bacillus subtilis - продуцент термо- и биостойких поверхностно-активных веществ / Л.Ю. Кузьмина, А.И. Мелентьев, Г.Э. Актуганов, В.М. Фердман, О.В. Яковлева. – № 2002106951/13; заявл. 18.03.02; опубл. 10.09.03, Бюл. № 25. – С. 506. 87. Патент 2225086 Российская Федерация, МПК7 A01 B79/02, A01 N63/00. Способ фиторекультивации нефтезагрязненных почв / А.В. Назаров, 272 С.А. Иларионов, В.А. Сергеев, И.Г. Калачникова, В.А. Фусс. – № 2002123819/13; заявл. 06.09.2002; опубл. 10.03.2004, Бюл. № 7. – С. 555. 88. Патент 2241537 Российская Федерация, МПК7 B01 J20/26, B01 J20/02. Пористый магнитный сорбент / А.М. Тишин, С.Н. Сидоров, Ю.И. Спичкин. – № 2003110073/15; заявл. 09.04.2003; опубл. 10.12.2004, Бюл. № 34. – С. 820. 89. Патент 2245748 Российская Федерация, МПК7 B09 C1/08, B09 C1/10, C12 N1/38. Способ рекультивации почвы, загрязненной нефтью и нефтепродуктами / Н.Н. Терещенко, С.В. Лушников. – № 2002112759/13; заявл. 14.05.2002; опубл. 10.02.2005, Бюл. № 3. – С. 697-698. 90. Патент 2283195 Российская Федерация, МПК B09 C1/00. Способ рекультивации почвы, загрязненной нефтью и нефтепродуктами / С.В. Лушников, Н.Н. Терещенко. – № 2004120620/15; заявл. 05.07.2004; опубл. 10.09.2006, Бюл. № 15. – С. 246-247. 91. Патент 2288044 Российская Федерация, МПК B09 C1/08. Способ очистки грунта от нефтяных загрязнений / Е.В. Дубровская, Е.В. Плешакова, О.В. Турковская. – № 2005109527/15; заявл. 05.04.2005; опубл. 27.11.2006, Бюл. № 33. – С. 543. 92. Патент 2294804 Российская Федерация, МПК B09 C1/10, C12 N1/26. Способ очистки и рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами / А.П. Максименко. – № 2005112993/13; заявл. 28.04.2005; опубл. 10.03.2007, Бюл. № 7. – С. 330-331. 93. Патент 2301258 Российская Федерация, МПК C12 N1/26, B09 C1/10. Способ очистки почвы от нефтяных загрязнений / Е.В. Дубровская, Е.В. Плешакова, О.В. Турковская. – № 2005109528/13; заявл. 05.04.2005; опубл. 20.06.2007, Бюл. № 17. – С. 591. 94. Патент 2307707 Российская Федерация, МПК B 01 J 20/24. Сфагновый сорбционно-активный препарат / В.В. Чаков. – № 2006122090/15; заявл. 20.06.2006; опубл. 10.10.2007, Бюл. № 28. – С. 501. 273 95. Патент 2318592 Российская Федерация, МПК B01 J20/24. Сорбент для очистки почвы от нефтепродуктов / В.В. Чаков. – № 2006142599/15; заявл. 01.12.2006; опубл. 10.03.2008, Бюл. № 7. – С. 546. 96. Патент 2320429 Российская Федерация, МПК B09 C1/10, C12 N1/26, C09 K17/00. Способ биологической рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами / П.И. Кузнецов, В.В. Мелихов, Т.В. Каренгина, П.В. Швагерус, В.И. Кузнецова, М.В. Мелихова. – № 2006145927/13; заявл. 22.12.2006; опубл. 27.03.2008, Бюл. № 9. – С. 566. 97. Патент 2329200 Российская Федерация, МПК C02 F11/00, B09 B3/00. Способ переработки шламов очистных сооружений нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств / О.И. Якушева, Р.П. Наумова, А.А. Самольянов, В.П. Кичигин, В.А. Галухин, В.Н. Никонорова, И.И. Аскаров, Р.А. Галиев. – № 2006115820/15; заявл. 06.05.2006; опубл. 20.07.2008, Бюл. № 20. – С. 877-878. 98. Патент 2369586 Российская Федерация, МПК C05 F7/00. Способ приготовления илодробинного компоста / Г.Н. Ганин, К.В. Домнин. – № 2008100891/12; заявл. 09.01.2008; опубл. 10.10.2009. 99. Пахненко, Е.П. Осадки сточных вод и другие нетрадиционные органические удобрения / Е.П. Пахненко. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – 311 с. 100. Петухова, Е.А. Зоотехнический анализ кормов / Е.А. Петухова, Р.Ф. Бессарабова, Л.Д. Халенева, О.А. Антонова. – М.: Агропромиздат, 1989. – 239 с. 101. Пиковский, Ю.И. Экспериментальные исследования трансформации нефти в почвах / Ю.И. Пиковский, И.Г. Калинникова, А.И. Оглоблина, А.А. Оборин // Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. Труды III Всесоюзного совещания Обнинск, сентябрь 1981 г. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – С. 191-195. 102. Пиковский, Ю.И. Геохимическая трансформация дерново- подзолистых почв под влиянием потоков нефти / Ю.И. Пиковский, Н.П. 274 Солнцева // Техногенные потоки вещества в ландшафтах и состояние экосистем. – М.: Наука, 1981. – С. 149-154. 103. Подавалов, Ю.А. Экология нефтегазового производства / Ю.А. Подавалов. – М.: Инфра-Инженерия, 2010. – 416 с. 104. Прикладная экобиотехнология: учебное пособие: в 2 т. Т. 1 / А.Е. Кузнецов, Н.Б. Градова, С.В. Лушников, М. Энгельхарт, Т. Вайссер, М.В. Чеботаева. – М.: БИНОМ: Лаборатория знаний, 2012. – 629 с. 105. РД 39-00147105-006-97. Инструкция по рекультивации земель, нарушенных и загрязненных при аварийном и капитальном ремонте магистральных нефтепроводов. – М.: АК «Транснефть», 1997. – 23 с. 106. Рекомендации по определению массы нефти при учетных операциях с применением СИКН (системы измерений количества и показателей качества нефти), утверждённые приказом № 69 Минпромэнерго России от 31.03.2005 г. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2005. – 32 с. 107. Руденко, Е.Ю. Влияние отходов пивоварения на ферментативную активность нефтезагрязненной черноземной почвы / Е.Ю. Руденко // Теоретическая и прикладная экология. – 2011. – № 3. – С. 60-64. 108. Руденко, Е.Ю. Утилизация отходов пивоварения / Е.Ю. Руденко. – Самара: СамГТУ, 2012 а. – 114 с. 109. Руденко, Е.Ю. Экологические основы биологической рекультивации нефтезагрязненных почв / Е.Ю. Руденко. – Самара: СамГТУ, 2012 б. – 166 с. 110. Садыхов, А.М. Основные направления рекультивации загрязненных нефтепромысловых земель в Азербайджане / А.М. Садыхов, Н.Ш. Алиев, Ф.С. Оруджалиев // Азербайджанское нефтяное хозяйство. – 1986. – № 10. – С. 6062. 111. Свиридов, Д.А. Пивная дробина в производстве белковых концентратов / Д.А. Свиридов, М.В. Гернет, К.В. Кобелев // Пиво и напитки. – 2005. – № 6. – С. 28-29. 275 112. Ситдиков, Р.Н. Влияние нефтепромысловых поллютантов и рекультивации на агрофизические свойства почв Приуралья Республики Башкортостан: автореф. дис … канд. с.-х. наук / Ситдиков Рустем Наилевич. – Уфа, 2002. – 24 с. 113. Славнина, Т.П. Биологическое состояние почв при загрязнении нефтью / Т.П. Славнина, В.П. Середина, Л.А. Изерская // Проблемы экологии Томской области: Тезисы докладов региональной конференции, Томск, 22-24 апреля, 1992. – Т. 2. – Томск. – 1992. – С. 66-67. 114. Смирнов, А.В. Нефть как фактор подавления почвенной биоты и мероприятия по ликвидации последствий нефтезагрязнения почвы / А.В. Смирнов, Л.Б. Сватовская, А.В. Панин, Т.В. Смирнова // Молодые ученые, аспиранты и докторанты Петербургского государственного университета путей сообщений. – СПб. – 1997. – С. 57-59. 115. Солнцева, Н.П. Геохимическая трансформация дерново- подзолистых почв под влиянием потоков высокомннерализованных сточных и пластовых вод / Н.П. Солнцева // Техногенные потоки вещества в ландшафтах и состояние экосистем. – М.: Наука, 1981. – С. 155-193. 116. Солнцева, Н.П. Устойчивость техногенной трансформации лесных почв при нефтедобыче / Н.П. Солнцева // Вестник МГУ. – 1981. – № 3. – С. 50-58. 117. Солнцева, Н.П. Оценка влияния добычи нефти на почвы Пермского Прикамья / Н.П. Солнцева, Е.М. Никифорова // Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. Труды V Всесоюзного совещания Обнинск, 12-15 января 1987 г. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – С. 313-322. 118. Солнцева, Н.П. Проблемы загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами: геохимия, экология, рекультивация / Н.П. Солнцева, Ю.И. Пиковский, Е.М. Никифорова, А.А. Оборин, И.Г. Калачникова, И.И. Шилова, Э.А. Штина, Н.М. Исмаилов, Т.И. Артемьева // Доклады делегатов 7 Съезда Всесоюзного общества почвоведов, Ташкент, 9-13 октября, 1985. Ч. 6. – Ташкент – 1985. – С. 246-254. 276 119. Союз Российских Пивоваров: Пивоваренная отрасль 2011 год. URL: http://beerunion.ru/otchet/otchet_2011.pdf (дата обращения: 24.06.2014). 120. Теппер, Е.З. Практикум по микробиологии: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений / Е.З. Теппер, В.К. Шильникова, Г.И. Переверзева; Под ред. В.К. Шильниковой. – М.: Дрофа, 2004. – 256 с. 121. Терещенко, Н.Н. Особенности биологической рекультивации нефтезагрязненных и техногенно засоленных почв / Н.Н. Терещенко, С.В. Лушников, Н.А. Митрофанова, С.В. Пилипенко // Экология и промышленность России. – 2005. – № 6. – С. 33-36. 122. Терещенко, Н.Н. Биологическая азотфиксация как фактор ускорения микробной деструкции нефтяных углеводородов в почве и способы ее стимулирования / Н.Н. Терещенко, С.В. Лушников, Е.В. Пышьева // Биотехнология. – 2004. – № 5. – С. 69-79. 123. Толстова, С.В. Гидролиз пивной дробины целлюлазными препаратами / С.В. Толстова, К.А. Калунянц, А.И. Садова, Г.М. Лисюк // Ферментная и спиртовая промышленность. – 1984. – № 7. – С. 16-17. 124. Трибрат, Т.Г. Количественная характеристика влияния различной степени нефтяного загрязнения почвы на некоторые ее свойства / Т.Г. Трибрат, Т.А. Фасхутдинова, Р.К. Даутов // Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. Труды IV Всесоюзного совещания Обнинск, июнь 1983 г. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – С. 188-192. 125. Унифицированные методы исследования качества вод. Часть I. Методы химического анализа вод. Том 1. (Стр. 1- 592). Основные методы. – М.: Издательский отдел Управления делами секретариата СЭВ, 1987 а. – 592 с. 126. Унифицированные методы исследования качества вод. Часть I. Методы химического анализа вод. Том 1. (Стр. 593 – 1244). Основные методы. – М.: Издательский отдел Управления делами секретариата СЭВ, 1987 б. – 652 с. 127. Федоров, Л.А. Пестициды – токсический удар по биосфере и человеку / Л.А. Федоров, А.В. Яблоков. – М.: Наука, 1999. – 462 с. 277 128. Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов. Вып. 4 / Под ред. М.Д. Тиличеева. – М., Л.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1953. – 436 с. 129. Хазиев, Ф.Х. Методы почвенной энзимологии / Ф.Х. Хазиев. – М.: Наука, 2005. – 252 с. 130. Хазиев, Ф.Х. Влияние нефтяного загрязнения на некоторые компоненты агроэкосистемы / Ф.Х. Хазиев, Е.И. Тишкина, Н.А. Киреева, Г.Г. Кузяхметов // Агрохимия. – 1988. – № 2. – С. 56-61. 131. Хетагуров, Р.А. Разработка технологии производства кормовой добавки из отходов пивоварения: автореф. дисс. ... канд. техн. наук: 05.18.01 / Хетагуров Роман Асламбекович. – Москва, 2005. – 24 с. 132. Чижов, Б.Е. Деградационно-восстановительная динамика лесных фитоценозов после нефтяного загрязнения / Б.Е. Чижов, А.И. Захаров, Г.А. Гаркунов // Леса и лесное хозяйство Западной Сибири. – 1998. – № 6. – С. 160172. 133. Шилова, И.И. Биологическая рекультивация нефтезагрязненных земель в условиях таежной зоны / И.И. Шилова // Восстановление нефтезагрязнных почвенных экосистем. – М.: Наука, 1988. – С. 159-168. 134. Щемелинина, Т.Н. Агробиологические параметры нефтезагрязненных почв при разных способах рекультивации / Т.Н. Щемелинина, Л.Г. Емельянова // 12 Молодежная научная конференция Института биологии Коми НЦ УрО РАН "Актуальные проблемы биологии и экологии", Сыктывкар, 4-7 апр., 2005: Материалы докладов. – Сыктывкар: Изд-во Коми НЦ УрО РАН. – 2005. – С. 181-183. 135. Эсбенсен, К. Анализ многомерных данных. Избранные главы / К. Эсбенсен: Пер. с англ. С.В. Кучерявского; Под ред. О.Е. Родионовой. – Самара: Изд-во СамГТУ, 2006. – 159 с. 136. Adesodun, J.K. Soil faunal activity of an oil-polluted tropical alfisol amended with organic wastes as determined by micromorphological observations / 278 J.K. Adesodun, D.A. Davidson, J.S.C. Mbagwu // Applied Soil Ecology. – 2008. – V. 39. – P. 46-57. 137. Adesodun, J.K. Biodegradation of waste-lubricating petroleum oil in a tropical alfisol as mediated by animal droppings / J.K. Adesodun, J.S.C. Mbagwu // Bioresource Technology. – 2008. – V. 99. – P. 5659-5665. 138. Alexander, M. Aging, bioavailability, and overestimation of risk from environmental pollutants / M. Alexander // Environmental Science and Technology. – 2000. – V. 34. – P. 4259-4265. 139. Almeida, C. Continuous production of pectinase by immobilized yeast cells on spent grains / C. Almeida, T. Brányik, P. Moradas-Ferreira, J. Teixeira // Journal of Bioscience and Bioengineering. – 2003. – V. 96. – № 6. – P. 513-518. 140. Almeida, C. Use of two different carriers in a packed bed reactor for endopolygalacturonase production by a yeast strain / C. Almeida, T. Brányik, P. Moradas-Ferreira, J. Teixeira // Process Biochemistry. – 2005. – V. 40. – P. 19371942. 141. Al-Mutairi, N. Ecorisk evaluation and treatability potential of soils contaminated with petroleum hydrocarbon-based fuels / N. Al-Mutairi, A. Bufarsan, F. Al-Rukaibi // Chemosphere. – 2008. – V. 74. – P. 142-148. 142. Amadi, A. Chronic effects of oil spill on soil properties and microflora of a rainforest ecosystem in Nigeria / A. Amadi, S.D. Abbey, A. Nwa // Water Air Soil Pollut. – 1996. – V. 86. – P. 1-11. 143. Anderson, T.A. Bioremediation in the rhizosphere: plant roots and associated microbes clean contaminated soil / T.A. Anderson, E.A. Guthrie, B.T. Walton // Environmental Science and Technology – 1993. – V. 27. – P. 2630-2636. 144. Andreoni, V. Bacterial communities and enzyme activities of PAHs polluted soils / V. Andreoni, L. Cavalca, M.A. Rao, G. Nocerino, S. Bernasconi, E. Dell’Amico, M. Colombo, L. Gianfreda // Chemosphere. – 2004. – V. 57. – P. 401412. 279 145. Anoliefo, G.O. Effect of spent lubricating oil on the growth of Capsicum annum L. and Lycopersicon esculentum Mill. / G.O. Anoliefo, D.E. Vwioko // Environmental Pollution. – 1995. – V. 99. – P. 361-364. 146. Antizar-Ladislao, B. Bioremediation of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) – contaminated waste using composting approaches / B. Antizar-Ladislao, J.M. Lopez-Real, A.J. Beck // Critical Reviews in Environmental Science and Technology. – 2004. – V. 34. – P. 249-289. 147. Atlas, R.M. Hydrocarbon biodegradation and oil spill bioremediation / R.M. Atlas, R. Bartha // Advances in Microbial Ecology. – 1992. – V. 12. – P. 287338. 148. Balba, M.T. Bioremediation of oil-contaminated soil: microbiological methods for feasibility assessment and field evaluation / M.T. Balba, N. AlAwadhi, R. Al-Daher // Journal of Microbiological Methods. – 1998. – V. 32. – P. 155-164. 149. Baran, S. Enzymatic activity in an airfield soil polluted with polycyclic aromatic hydrocarbons / S. Baran, J.E. Bielińska, P. Oleszczuk // Geoderma. – 2004. – V. 118. – P. 221-232. 150. Bartolomé, B. Growth and release of hydroxycinnamic acids from brewer’s spent grain by Streptomyces avermitilis CECT 3339 / B. Bartolomé, C. Gómez-Cordovés, A.I. Sancho, N. Díez, P. Ferreira, J. Soliveri, J.L. Copa-Patiño // Enzyme and Microbial Technology. – 2003. – V. 32. – P. 140-144. 151. Bartolomé, B. Pentoses and hydroxycinnamic acids in brewer’s spent grain / B. Bartolomé, M. Santos, J.J. Jiménez, J. M.del Nozal, C. Gómez-Cordovés // Journal of Cereal Science. – 2002. – V. 36. – P. 51-58. 152. Beaudin, N. Identification of the key factors affecting composting of a weathered hydrocarboncontaminated soil / N. Beaudin, R.F. Caron, R. Legros, J. Ramsay, B. Ramsay // Biodegradation. – 1999. – V. 10. – P. 127-133. 153. Beckhoff, J. Nährstoffgehalt und Qualität von Biertreber-Silagen / J. Beckhoff // Brauwelt. – 1986. – B. 126. – № 13. – S. 498-501. 280 154. Bell, W. Verfahren zur Wertstoffgewinnung aus Kieselgurschlamm / W. Bell // Brauindustrie. – 1992. – B. 77. – № 4. – S 315-317. 155. Berg, S.J.H. Separation of coal-tar constituents from soil particles in a two-liquid-phase slurry system / S.J.H. Berg, B. Mattiasson // Environmental Technology. – 2003. – V. 24. – P. 755-765. 156. Berto, D. Panorama do mercado de bebidas. cerveja, a bebida alcoólica mais consumida no país / D. Berto // Food Ingredients. – 2003. – V. 23. – P. 36-39. 157. Bogan, B.W. Polycyclic aromatic hydrocarbondegrading capabilities of Phanerochaete laevis HHB-1625 and its extracellular ligninolytic enzymes / B.W. Bogan, R.T. Lamar // Applied and Environmental Microbiology. – 1996. – V. 62. – P. 1597-1603. 158. Bogan, B.W. Physicochemical soil parameters affecting sequestration and mycobacterial biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil / Bogan, W.R. Sullivan // Chemosphere. – 2003. – V. 52. – P. 1717–1726. 159. Bogar, B. Production of alpha-amylase with Aspergillus oryzae on spent brewing grain by solid substrate fermentation / B. Bogar, G. Szakacs, R.P. Tengerdy, J.C. Linden, A. Pandey // Applied Biochemistry and Biotechnology. – 2002. – V. 102/103. – P. 453-461. 160. Boonchan, S. Degradation and mineralization of high-molecular-weight polycyclic aromatic hydrocarbons by defined fungal–bacterial cocultures / S. Boonchan, M.L. Britz, G.A. Stanley // Applied and Environmental Microbiology. – 2000. – V. 66. – P. 1007-1019. 161. Boopathy, R. Factors limiting bioremediation technologies / R. Boopathy // Bioresource Technology. – 2000. – V. 74. – P. 63-67. 162. Bosma, T.N.P. Mass transfer limitation of biotransformation: quantifying bioavailability / T.N.P. Bosma, P.J.M. Middeldorp, G. Schraa, A.J.B. Zehnder // Environmental Science and Technology. – 1997. – V. 31. – P. 248-252. 163. Braddock, J.F. Enhancement and inhibition of microbial activity in hydrocarbon-contaminated Arctic soils: implications for nutrient-amended bioreme- 281 diation / J.F. Braddock, M.L. Ruth, J.L. Walworth, K.A. McCarthy // Environmental Science and Technology. – 1997. – V. 31. – P. 2078-2084. 164. Braddock, J.F. Biodegradation of aliphatic vs. aromatic hydrocarbons in fertilized arctic soils / J.F. Braddock, J.L. Walworth, K.A. McCarthy // Bioremediation Journal. – 1999. – V. 3. – P. 105-116. 165. Brányik, T. Spent grains – a new support for brewing yeast immobilization / T. Brányik, A.A. Vicente, J.M. Machado-Cruz, J.A. Teixeira // Biotechnology Letters. – 2001. – V. 23. – P. 1073-1078. 166. Brányik, T. Continuous primary beer fermentation with brewing yeast immobilized on spent grains / T. Brányik, A.A. Vicente, J.M. Machado-Cruz, J.A. Teixeira // Journal of the Institute of Brewing. – 2002. – V. 108. - № 4. – P. 410415. 167. Brányik, T. Continuous primary fermentation of beer with yeast immobilized on spent grains – the effect of operational conditions / T. Brányik, A.A. Vicente, J.M. Machado-Cruz, J.A. Teixeira // Journal of American Society of Brewing Chemists. – 2004. – V. 62. – № 1. – P. 29-34. 168. Breedveld, D.G. Nutrient-limited biodegradation of PAH in various soil strata at a creosote contaminated site / D.G. Breedveld, M. Sparrevik // Biodegradation. – 2000. – V. 11. – P. 391-399. 169. Brook, R.T. Biodegradation of diesel fuel in soil under various nitrogen addition regimes / R.T. Brook, H.S. Warren, R.G. Zytner // Soil and Sediment Contamination. – 2001. – V. 10. – P. 539-553. 170. Bundy, J.G. Limitations of a cosolvent for ecotoxicity testing of hydrophobic compounds / J.G. Bundy, H. Maciel, M.T.D. Cronin, G.I. Paton // Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. – 2003. – V. 70. – P. 1-8. 171. Bundy, J.G. Combined microbial community level and single species biosensor responses to monitor recovery of oil polluted soil / J.G. Bundy, G.I. Paton, C.D. Campbell // Soil Biology and Biochemistry. – 2004. – V. 36. – P. 11491159. 282 172. Callaham, Jr.M.A. Effects of earthworms (Eisenia fetida) and wheat (Triticum aestivum) straw additions on selected properties of petroleumcontaminated soils / Jr.M.A. Callaham, A.J. Stewart, C. Alarcón, S.J. McMillen // Environmental Toxicology and Chemistry. – 2002. – V. 21. – P. 1658-1663. 173. Carvalheiro, F. Optimization of brewery’s spent grain dilute-acid hydrolysis for the production of pentose-rich culture media / F. Carvalheiro, L.C. Duarte, R. Medeiros, F.M. Gírio // Applied Biochemistry and Biotechnology. – 2004. – V. 115. – P. 1059-1072. 174. Chaillan, F. Factors inhibiting bioremediation of soil contaminated with weathered oils and drill cuttings / F. Chaillan, C.H. Chaîneau, V. Point, A. Saliot, J. Oudot // Environmental Pollution. – 2006. – V. 144. – P. 255-265. 175. Chaîneau, C.H. Effects of nutrient concentration on the biodegradation of crude oil and associated microbial populations in the soil / C.H. Chaîneau, G. Rougeux, C. Yéprémian, J. Oudot // Soil Biology and Biochemistry. – 2005. – V. 37. – P. 1490-1497. 176. Chang, Z.Z. Oil bioremediation in a high and low phosphorus soil / Z.Z. Chang, R.W. Weaver, R.L. Rhykerd // Journal of Soil Contamination. – 1996. – V. 5. – P. 215-224. 177. Chaw, D. Cocomposting of cattle manure and hydrocarbon contaminated flare pit soil / D. Chaw, U. Stoklas // Compost Science and Utilization. – 2001. – V. 9. – P. 322-335. 178. Chiena, H.Y. Application of enhanced bioremediation to clean up dieseloil contaminated soils: Laboratory microcosm study / H.Y. Chiena, C.M. Kaoa, C.J. Jou, P.Y. Yang, C.C. Huang // Journal of Biotechnology. – 2008. – V. 136S. – P. S678-S707. 179. Cho, B.H. Laboratoryscale bioremediation of oil-contaminated soil of Kuwait with soil amendment materials / B.H. Cho, H. Chino, H. Tsuji, T. Kunito, K. Nagaoka, S. Otsuka // Chemosphere. – 1997. – V. 35. – P. 1599-1611. 283 180. Coupe, S.J. Biodegradation and microbial diversity within permeable pavements / S.J. Coupe, H.G. Smith, A.P. Newman, T. Puehmeier // European Journal of Protistology. – 2003. – V. 39. – P. 495-498. 181. Delille, D. Effects of temperature warming during a bioremediation study of natural and nutrient-amended hydrocarbon-contaminated sub-Antarctic soils / D. Delille, F. Coulon, E. Pelletier // Cold Regions Science and Technology. – 2004. – V. 40. – P. 61-70. 182. Delille, D. Highly efficient pilot biopiles for on-site fertilization treatment of diesel oil-contaminated sub-Antarctic soil / D. Delille, A. Duval, E. Pelletier // Cold Regions Science and Technology. – 2008. – V. 54. – P. 7-18. 183. Dibble J.T. Effect of environmental parameters on the biodegradation of oil sludge / J.T. Dibble, R. Bartha // Applied and Environmental Microbiology. – 1979. – V. 37. – P. 729-739. 184. Di Toro, S. Role of Enzyveba in the aerobic bioremediation and detoxification of a soil freshly contaminated by two different diesel fuels / S. Di Toro, G. Zanaroli, G.C. Varese, V.F. Marchisio, F. Fava // International Biodeterioration and Biodegradation. – 2008. – V. 62. – P. 153-161. 185. Dorn, P.B. Temporal ecological assessment of oil contaminated soils before and after bioremediation / P.B. Dorn, J.P. Salanitro // Chemosphere. – 2000. – V. 40. – P. 419-426. 186. Dorn, P.B. Assessment of the acute toxicity of crude oils using earthworms, Microtox, and plants / P.B. Dorn, T.E. Vipond, J.P. Salanitro, H.L. Wisniewski // Chemosphere. – 1998. – V. 37. - № 5. – P. 845-860. 187. Duarte, L.C. Comparison of two posthydrolysis processes of brewery’s spent grain autohydrolysis liquor to produce a pentose-containing culture medium / L.C. Duarte, F. Carvalheiro, S. Lopes, S. Marques, J.C. Parajó, F.M. Gírio // Applied Biochemistry and Biotechnology. – 2004. – V. 113-115. – P. 1041-1058. 188. Elektorowicz, M. Bioremediation of petroleum-contaminated clayey soil with pretreatment / M. Elektorowicz // Environmental Technology. – 1994. – V. 15. – P. 373-380. 284 189. Emtiazi, G. Effect of DSO on microbial flora of soil / G. Emtiazi, S. Abbasi // Isfahan University Research Journal. – 2006. – V. 74. – P. 1-10. 190. Field, J.A. Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons by new isolates of white rot fungi / J.A. Field, E.D. De Jong, G. Costa, A.M. De Bout // Applied and Environmental Microbiology. – 1992. – V. 58. – P. 2219-2226. 191. Flynn, P.T. Nutritional benefits of spent filter cake in agricultural applications / P.T. Flynn // Advances in Filtration and Separation Technology. – 2003. – V.16. – P. 585-593. 192. Francis, F. Use of response surface methodology for optimizing process parameters for the production of α-amylase by Aspergillus oryzae / F. Francis, A. Sabu, K.M. Nampoothiri, S. Ramachandran, S. Ghosh, G. Szakacs, A. Pandey // Biochemical Engineering Journal. – 2003. – V. 15. – P. 107-115. 193. Francis, F. Synthesis of α-amylase by Aspergillus oryzae in solid-state fermentation / F. Francis, A. Sabu, K.M. Nampoothiri, G. Szakacs, A. Pandey // Journal of Basic Microbiology. – 2002. – V. 42. – P. 320-326. 194. Franco, I. Microbiological resilience of soils contaminated with crude oil / I. Franco, M. Contin, G. Bragato, M. De Nobili // Geoderma. – 2004. – V. 121. – P. 17-30. 195. Frankenberger, W.T. Influence of crude oil and refined petroleum products on soil dehydrogenase activity / W.T. Frankenberger, J.B. Johanson // Journal of Environmental Quality. – 1982. – V. 11. – P. 602-607. 196. Freijer, J.I. Mineralization of hydrocarbons in soil under decreasing oxygen availability / J.I. Freijer // Journal of Environmental Quality. – 1986. – V. 25. – P. 296-304. 197. Фурукава, Т. Способ получения органического удобрения с использованием остатка от производства пива / Т. Фурукава, Й. Ота, Х. Мидзума, Р. Сано // Кокай токкё кохо. Сер. 3 (1). – 1990. – V. 67. – P. 447-453. 198. Gallego, J.R. Bioremediation of diesel-contaminated soils: evaluation of potential in situ techniques by study of bacterial degradation / J.R. Gallego, J. 285 Loredo, J.F. Llamas, F. Vázquez, J. Sánchez // Biodegradation. – 2001. – V. 12. – P. 325-335. 199. García, I. Evaluation of the yield of a strain of P. ostreatus grown in its initial phase on a cultivation medium of spent grain and wheat bran / I. García, L. Fragoso, F. Cisneros, X. Padrón, I.C. García, M. Núñez // Alimentaria. – 2000. – V. 311. – P. 99-101. 200. Genouw, G. Degradation of oil sludge by landfarming – a case-study at the Ghent Harbour / G. Genouw, F. De Naeyer, P. Van Meenen, H. Van de Werf, W. De Nijis, W. Verstraete // Biodegradation. – 1994. – V. 5. – P. 37-46. 201. Gianfreda, L. Potential of extra cellular enzymes in remediation of polluted soils: a review / L. Gianfreda, M.A. Rao // Enzyme and Microbial Technology. – 2004. – V. 35. – P. 339-354. 202. Gogoi, B.K. A case study of bioremediation of petroleum-hydrocarbon contaminated soil at a crude oil spill site / B.K. Gogoi, N.N. Dutta, P. Goswami, T.R. Krishna Mohan // Advances in Environmental Research. – 2003. – V. 7. – P. 767-782. 203. Goldstein, R.M. Reasons for possible failure of inoculation to enhance biodegradation / R.M. Goldstein, L.M. Mallory, M. Alexander // Applied and Environmental Microbiology. – 1985. – V. 50. – P. 977-983. 204. Gong, Z. Dissolution and removal of PAHs from a contaminated soil using sunflower oil / Z. Gong, K. Alef, B.M. Wilke, P. Li // Chemosphere. – 2005. – V. 58. – P. 291-298. 205. Gong, Z. Assessment of microbial respiratory activity of a manufactured gas plant soil after remediation using sunflower oil / Z. Gong, K. Alef, B.-M. Wilke, M. Mai, P. Li // Journal of Hazardous Materials. – 2005. – V. B124. – P. 217-223. 206. Gong, Z. Influence of soil moisture on sunflower oil extraction of polycyclic aromatic hydrocarbons from a manufactured gas plant soil / Z. Gong, B.M. Wilke, K. Alef, P. Li // Science of the Total Environment. – 2005. – V. 343. – P. 51-59. 286 207. Goyal, S. Microbial biomass turnover and enzyme activities following the application of farmyard manure to field soils with and without previous longterm applications / S. Goyal, M.M. Mishra, S.S. Dhankar, K.K. Kapoor, R. Batra // Biology Fertility Soils. – 1993. – V. 15. – P. 60-64. 208. Graham, D.W. Effects of nitrogen and phosphorus supply on hexadecane biodegradation in soil systems / D.W. Graham, V.H. Smith, D.L. Cleland, K.P. Law // Water Air and Soil Pollution. – 1999. – V. 111. – P. 1-18. 209. Greene, E.A. Composition of soil microbial communities enriched on a mixture of aromatic hydrocarbons / E.A. Greene, J.G. Kay, K. Jaber, L.G. Stehmeier, G. Voordouw // Applied and Environmental Microbiology. – 2000. – V. 66. – P. 5282-5289. 210. Gregori, A. The use of spent brewery grains for Pleurotus ostreatus cultivation and enzyme production / A. Gregori, M. Švagelj, B. Pahor, M. Berovič, F. Pohleven // New Biotechnology. – 2008. – V. 25. – № 2/3. – P. 157-161. 211. Gupta, M. Barley for brewing: characteristic changes during malting, brewing and applications of its by-products / M. Gupta, N. Abu-Ghannam, E. Gallaghar // Comprehensive reviews in food science and food safety. – 2010. – V. 9. – P. 318-328. 212. Hagemann, S. Problemstoff kieselgur / S. Hagemann // Brauindustrie. – 1997. – №. 12. – S. 34-35. 213. Hassona, H.Z. High fibre bread containing brewer's spent grains and its effect on lipid metabolism in rats / H.Z. Hassona // Nahrung-Food. – 1993. – V. 37. – P. 576-582. 214. Hatzinger, P.B. Effect of aging of chemicals in soil on their biodegradability and extractability / P.B. Hatzinger, M. Alexander // Environmental Science and Technology. – 1995. – V. 29. – P. 537-545. 215. Hatzinger, P.B. Biodegradation of organic compounds sequestered in organic solids or in nanopores within silica particles / P.B. Hatzinger, M. Alexander // Environmental Toxicology and Chemistry. – 1997. – V. 16. – P. 2215-2221. 287 216. Hernández, A.M. Chemical and functional characterization of malt spent grain / A.M. Hernández, J.L. Rodríguez, B. López, O.L. Zerquera // Alimentaria. – 1999. – V. 105. – P. 105-107. 217. Heyse, E. Non-aqueous phase liquid dissolution and soil organic matter sorption in porous media: Review of system similarities / E. Heyse, D. Augustijn, P.S.C. Rao, J.J. Delfino // Critical Reviews in Environmental Science and Technology. – 2002. – V. 32. – P. 337-397. 218. Hodenberg, G.W.V. Kieselgurentsorgung auf landwirtschaftliche Flächen / G.W.V. Hodenberg, K. Sulke, H. Rasp, M. Gaudchau // Brauwelt. – 1987. – B. 127. – № 23. – S. 1046-1080. 219. Holliger, C. Anaerobic biodegradation of hydrocarbons / C. Holliger, A.J.B. Zehnder // Current Opinion in Biotechnology . – 1996. – V. 7. – P. 326-330. 220. Huesemann, M.H. Guidelines for land-treating petroleum hydrocarboncontaminated soils / M.H. Huesemann // Journal of Soil Contamination. – 1994. – V. 3. – P. 299-318. 221. Huesemann, M.H. Incomplete hydrocarbon biodegradation in contaminated soils: limitations in bioavailability or inherent recalcitrance? / M.H. Huesemann // Biochemical Journal. – 1997. – V. 1. – P. 27-39. 222. Huesemann, M.H. Does bioavailability limit biodegradability? A comparison of hydrocarbon biodegradation and desorption rates in aged soils / M.H. Huesemann, T.S. Hausmann, T.J. Fortman // Biodegradation. – 2004. – V. 15. – P. 261-274. 223. Huesemann, M.H. Leaching of BTEX from aged crude oil contaminated model soils: experimental and modelling results M.H. Huesemann, T.S. Hausmann, T.J. Fortman // Soil and Sediment Contamination. – 2005. – V. 14. – P. 545-558. 224. Hug, H. Versuche zur kurzfristigen Lagerung von Nassmalztrebern mit und ohne Zusatz von Konservierungsmitteln / H. Hug, H. Sonderregger // BrauereiRdsch. – 1984. – B. 95. – № 4. – S. 53-57. 288 225. Hyun, S. Implication of hydraulic properties of bioremediated dieselcontaminated soil / S. Hyun, M.-Y. Ahn, A.R. Zimmerman, M. Kim, J.-G. Kim // Chemosphere. – 2008. – V. 71. – P. 1646-1653. 226. Jacobsen, C.S. Growth and survival of Pseudomonas cepacia DBO1 (pRO101) in soil amended with 2,4-dichlorophenoxyacetic acid / C.S. Jacobsen, J.C. Petersen // Biodegradation. – 1992. – V. 2. – P. 245-252. 227. Janke, S. Beeinflussung der bodenbiologischen Aktivität durch Heizöl / S. Janke, H. Schamber, C. Kunze // Angewandte Botanik. – 1992. – B. 66. – S. 4245. 228. Jay, A.J. A systematic micro-dissection of brewers’ spent grain / A.J. Jay, M.L. Parker, R. Faulks, F. Husband, P. Wilde, A.C. Smith, C.B. Faulds, K.W. Waldron // Journal of Cereal Science. – 2008. – V. 47. – P. 357-364. 229. Ji, G.D. Phytodegradation of extra heavy oil-based drill cuttings using mature reed wetland: an in situ pilot study / G.D. Ji, Y.S. Yang, Q. Zhou, T. Sun, J.R. Ni // Environment International. – 2004. – V. 18. – № 4. – P. 509-517. 230. Joergensen, R.G. Biomass and activity of microorganisms in a fuel oil contaminated soil / R.G. Joergensen, F. Schmadeke, K. Windhorst, B. Meyer // Soil Biology and Biochemistry. – 1995. – V. 27. – P. 1137-1143. 231. Jolibert, F. Gestion des déchets spécifiques de la filière boissons / F. Jolibert, F. Aime // Bios (Fr.). – 1994. – V. 25. – № 247. – P. 27-37. 232. Joo, C.-S. Evaluation of bioremediation effectiveness by resolving ratelimiting parameters in diesel-contaminated soil / C.-S. Joo, Y.-S. Oh, W.-J. Chung // Microbiology and Biotechnology. – 2001. – V. 11. – P. 607-613. 233. Jørgensen, K.S. Bioremediation of petroleum hydrocarbon-contaminated soil by composting in biopiles / K.S. Jørgensen, J. Puustinen, A.-M. Suortti // Environmental Pollution. – 2000. – V. 107. – P. 245-254. 234. Juhasz, A.L. Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons: a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene / A.L. Juhasz, R. Naidu // International Biodeterioration and Biodegradation. – 2000. – V. 45. – P. 57-88. 289 235. Kaksonen, A.H. Rhizosphere effect of Galega orientalis in oilcontaminated soil / A.H. Kaksonen, M.M. Jussila, K. Lindström, L. Suominen // Soil Biology and Biochemistry. – 2006. – V. 38 – P. 817-827. 236. Kanaly, R. Biodegradation of [14C]benzo[a]pyrene added in crude oil to uncontaminated soil / R. Kanaly, R. Bartha, S. Fogel, M. Findlay // Applied and Environmental Microbiology. – 1997. – V. 63. – P. 4511-4515. 237. Kanaly, R.A. Biodegradation of high-molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons by bacteria / R.A. Kanaly, S. Harayama // Journal of Bacteriology. – 2000. – V. 182. – P. 2059-2067. 238. Kaplan, C.W. Bacterial succession in a petroleum land treatment unit / C.W. Kaplan, C.L. Kitts // Applied and Environmental Microbiology. – 2004. – V. 70. – P. 1777-1786. 239. Kästner, M. Impact of inoculation protocols, salinity, and pH on the degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and survival of PAHdegrading bacteria introduced into soil / M. Kästner, M. Breuer-Jammali, B. Mahro // Applied and Environmental Microbiology. – 1998. – V. 64. – P. 359-362. 240. Khan, F.I. An overview and analysis of site remediation technologies / F.I. Khan, T. Husain, R. Hejazi // Journal of Environmental Management. – 2004. – V. 71. – P. 95-122. 241. Kiss, S. Enzymology of the recultivation of technogenic soils / S. Kiss, M.Dragan-Bularda, D. Pasca // Advances in Agronomy. – 1989. – V. 42. – P. 229278. 242. Kopsahelis, N. Comparative study of spent grains and delignified spent grains as yeast supports for alcohol production from molasses / N. Kopsahelis, N. Agouridis, A. Bekatorou, M. Kanellaki // Bioresource Technology. – 2007. – V. 98. – P. 1440-1447. 243. Kopsahelis, N. Low temperature brewing using cells immobilized on brewer’s spent grains / N. Kopsahelis, M. Kanellaki, A. Bekatorou // Food Chemistry. – 2007. – V. 104. – P. 480-488. 290 244. Korda, A. Petroleum hydrocarbon bioremediation: sampling and analytical techniques, in situ treatments and commercial microorganisms currently used / A. Korda, P. Santas, A. Tenente, R. Santas // Applied Microbiology and Biotechnology . – 1997. – V. 48. – P. 677-686. 245. Kuntzel, U. Preservation of pressed brewers’ spent grains with potassium sorbate / U. Kuntzel, H. Sonnenberg // Monatsschrift fuer Brauwissenschaft. – 1997. – V. 50. – P. 175-181. 246. Kuyukina, S.M. Bioremediation of crude oil-contaminated soil using slurryphase biological treatments and land farming techniques / S.M. Kuyukina, I.B. Ivshina, M.I. Ritchkova, J.C. Philp, C.J. Cunningham, N. Christofi // Soil and Sediment Contamination. – 2003. – V. 12. – P. 85-99. 247. Laine, M.M. Fate and toxicity of chlorophenols, polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans during composting of contaminated sawmill soil / M.M. Laine, J. Ahtiainen, N. Wagman, L. Öberg, K.S. Jørgensen // Environmental Science and Technology. – 1997. – V. 31. – P. 3244-3250. 248. Lal, B. Degradation of crude oil by Acinetobacter calcoaceticus and Alcaligenus odorans / B. Lal, S. Khanna // Journal of Applied Bacteriology. – 1996. – V. 81. – P. 355-362. 249. Lara, E. Molecular comparison of cultivable protozoa from a pristine and a polycyclic aromatic hydrocarbon polluted site / E. Lara, C. Berney, F. Ekelund, H. Harms, A. Chatzinota // Soil Biology and Biochemistry. – 2007. – V. 39. – P. 139148. 250. Leahy, J.G. Microbial degradation of hydrocarbons in the environment / J.G. Leahy, R.R. Colwell // Microbiological Reviews. – 1990. – V. 54. – P. 305315. 251. Lee, M. Enhanced biodegradation of diesel oil by a newly identified Rhodococcus baikonurensis EN3 in the presence of mycolic acid / M. Lee, M.K. Kim, I. Singleton, M. Goodfellow, S.-T. Lee // Journal of Applied Microbiology. – 2006. – V. 100. – P. 325-333. 291 252. Lee, S.-H. Effect of various amendments on heavy mineral oil bioremediation and soil microbial activity / S.-H. Lee, B.-I. Oh, J.-G. Kim // Bioresource Technology. – 2008. – V. 99. – P. 2578-2587. 253. Levanon, D. Chemical and physical parameters in recycling organic wastes for mushroom production / D. Levanon // Biological Wastes. – 1988. – V. 26. – P. 341-348. 254. Li, G. Enrichment of degrading microbes and bioremediation of petrochemical contaminants in polluted soil / G. Li, W. Huang, D.N. Lerner, X. Zhang // Water Research. – 2000. – V. 34. – № 15. – P. 3845-3853. 255. Liang, Y. Porous biocarrier-enhanced biodegradation of crude oil contaminated soil / Y. Liang, X. Zhang, D. Dai, G. Li // International Biodeterioration and Biodegradation. – 2009. – V. 63. – P. 80-87. 256. Lindstrom, J.E. Long-term effects on microbial communities after a subarctic oil spill / J.E. Lindstrom, R.P. Barry, J.F. Braddock // Soil Biology and Biochemistry. – 1999. – V. 31. – P. 1677-1689. 257. Line, M.A. Evaluation of landfarm remediation of hydrocarboncontaminated soil at the Inveresk Railyard, Launceston, Australia / M.A. Line, C.D. Garland, M. Crowley // Waste Management. – 1996. – V. 16. – P. 567-570. 258. Liu, L. An integrated feasibility study on designing remediation systems for petroleum-contaminated sites / L. Liu, R.X. Hao, S.Y. Cheng, H.C. Guo // Water, Air and Soil Pollution. – 2004. – V. 156. – P. 83-95. 259. Liu, S. Ecology and evolution of microbial populations for bioremediation / S. Liu, J.M. Suflita // Trends in Biotechnology. – 1993. – V. 11. – P. 344-352. 260. Liu, W. Prepared bed bioremediation of oily sludge in an oil field in northern China / W. Liu, Y. Luoa, Y. Tenga, Z. Li, P. Christie // Journal of Hazardous Materials. – 2009. – V. 161. – P. 479-484. 261. Long, S.C. Metabolite formation and toxicity measurements in evaluating bioremediation of a jet-fuel-contaminated aquifer / S.C. Long, C.M. Aelion // Applied Biochemistry and Biotechnology. – 1999. – V. 76. – P. 79-97. 292 262. Lundstedt, S. Degradation and formation of polycyclic aromatic compounds during bioslurry treatment of an aged gasworks soil / S. Lundstedt, P. Haglund, L. Oberg // Environmental Toxicology and Chemistry. – 2003. – V. 22. – P. 1413-1420. 263. Luthy, R.G. Sequestration of hydrophobic organic contaminants by geosorbents / R.G. Luthy, G.R. Aiken, M.L. Brusseau, S.D. Cunningham, P.M. Gschwend, J.J. Pignatello, M. Reinhard, S.J. Traina, Jr.W.J. Weber, J.C. Westall // Environmental Science and Technology. – 1997. – V. 31. – P. 3341-3347. 264. Maiwald, R. Neues Verfahren zur thermischen Regenerierung von Kieselgur, Freiberg (Sachsen) / R. Maiwald, K. Hebmulle, K. Bohm, F. Jurgen // Brauwelt. – 1999. – № 44. – S. 2044-2051. 265. Maliszewska-Kordybach, B. The effect of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) on microbial properties of soils of different acidity and organic matter content / B. Maliszewska-Kordybach, B. Smreczak, S. Martyniuk // Rocznik Glebozn. – 2000. – № 3/4 – P. 5-18. 266. Mallouchos, A. Ambient and low temperature winemaking by immobilized cells on brewer’s spent grains: Effect on volatile composition / A. Mallouchos, P. Loukatos, A. Bekatorou, A. Koutinas, M. Komaitis // Food Chemistry. – 2007. – V. 104. – P. 918-927. 267. Mandalari, G. Fractionation and characterization of arabinoxylans from brewers’ spent grain and wheat bran / G. Mandalari, C.B. Faulds, A.I. Sancho, A. Saija, G. Bisignano, R. LoCurto, K.W. Waldron // Journal of Cereal Science. – 2005. – V. 42. – P. 205-212. 268. Margesin, R. Potential of cold-adapted microorganisms for bioremediation of oil-polluted Alpine soils / R. Margesin // International Biodeterioration and Biodegradation. – 2000. – V. 46. – P. 3-10. 269. Margesin, R. Bioremediation of diesel-oil-contaminated alpine soils at low temperatures / R. Margesin, F. Schinner // Applied Microbiology and Biotechnology . – 1997. – V. 47. – P. 462-468. 293 270. Margesin, R. Bioremediation (natural attenuation and biostimulation) of diesel-oil-contaminated soil in an Alpine glacier skiing area / R. Margesin, F. Schinner // Applied and Environmental Microbiology. – 2001. – V. 67. – P. 31273133. 271. Margesin, R. The impact of hydrocarbon remediation (diesel oil and polycyclic aromatic hydrocarbons) on enzyme activities and microbial properties of soil / R. Margesin, G. Walder, F. Schinner // Acta Biotechnol. – 2000. – V. 20. – P. 313-333. 272. Margesin, R. Monitoring of bioremediation by soil biological activities / R. Margesin, A. Zimmerbauer, F. Schinner // Chemosphere. – 2000. – V. 40. – P. 339-346. 273. Marin, J.A. Bioremediation of oil refinery sludge by landfarming in semiarid conditions: Influence on soil microbial activity / J.A. Marin, T. Hernandez, C. Garcia // Environmental Research. – 2005. – V. 98. – P. 185-195. 274. Márquez-Rocha, F.J. Biodegradation of diesel oil in soil by a microbial consortium / F.J. Márquez-Rocha, V. Hernández-Rodríguez, M.A.T. Lamela // Water, Air and Soil Pollution. – 2001. – V. 128. – P. 313-320. 275. Meier, J. Moderne Filtration / J. Meier // Brauwelt. – 1993. – №. 20. – S. 856-862. 276. Melope, M.B. Contributions by fungi and bacteria to aggregate stability of cultivated soils / M.B. Melope, I.C. Griwe, E.R. Pege // Journal of Soil Science. – 1987. – V. 38. – P. 71-77. 277. Menendez-Vega, D. Engineered in situ bioremediation of soil and groundwater polluted with weathered hydrocarbons / D. Menendez-Vega, J.L.R. Gallego, A.I. Pelaez, G.F. de Cordoba, J. Moreno, D. Muñoz, J. Sanchez // European Journal of Soil Biology. – 2007. – V. 43. – P. 310-321. 278. Meulenberg, R. Partially oxidized polycyclic aromatic hydrocarbons show an increased bioavailability and biodegradability / R. Meulenberg, H.H.M. Rijnaarts, H.J. Doddema, J.A. Field // FEMS Microbiology Letters. – 1997. – V. 152. – P. 45-49. 294 279. Meyer-Pittroff, R. Möglichkeiten der alternativen Treberverwertung / R. Meyer-Pittroff // Brauwelt. – 1994. – B. 134. – № 1. – S. 8-14. 280. Mihelcic, J.R. Bioavailability of sorbed- and separate-phase chemicals / J.R. Mihelcic, D.R. Lueking, R.J. Mitzell, J.M. Stapleton // Biodegradation. – 1993. – V. 4. – P. 141-153. 281. Mikulasova, M. Influence of phenolics on biomass production by Candida utilis and Candida albicans / M. Mikulasova, S. Vodny, A. Pekarovicova // Biomass. – 1990. – V. 23. – № 2. – P. 149-154. 282. Mills, D.K. A comparison of DNA profiling techniques for monitoring nutrient impact on microbial community composition during bioremediation of petroleum-contaminated soils / D.K. Mills, K. Fitzgerald, C.D. Litchfield, P.M. Gillevet // Journal of Microbiological Methods. – 2003. – V. 54. – P. 57-74. 283. Mills, S.A. Evaluation of phosphorus sources promoting bioremediation of diesel fuel in soil / S.A. Mills, Jr.W.T. Frankenberger // Bulletin of Environment Contamination and Toxicology. – 1994. – V. 53. – P. 280-284. 284. Mishra, S. Evaluation of inoculum addition to stimulate in situ bioremediation of oily-sludge-contaminated soil / S. Mishra, J. Jyot, R.C. Kuhad, B. Lal // Applied and Environmental Microbiology. – 2001. – V. 67. – P. 1675-1681. 285. Mohn, W.W. Limiting factors for hydrocarbons biodegradation at low temperature in artic soils / W.W. Mohn, G.R. Steward // Soil Biology and Biochemistry. – 2000. – V. 32. – P. 1161-1172. 286. Molina-Barahona, L. Diesel removal from contaminated soils by biostimulation and supplementation with crop residues / L. Molina-Barahona, R. Rodríguez-Vázquez, M. Hernández-Velasco, C. Vega-Jarquín, O. Zapata-Pérez, A. Mendoza-Cantú, A. Albores // Applied Soil Ecology. – 2004. – V. 27. – P. 165-175. 287. Møller, J. Inhibitory effects on degradation of diesel oil in soil microcosms by a commercial bioaugmentation product / J. Møller, H. Gaarn, T. Steckel, E.B. Wedebye, P. Westermann // Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. – 1995. – V. 54. – P. 913-918. 295 288. Mulder, H. Prediction of complete bioremediation periods for PAH soil pollutants in different physical states by mechanistic models / H. Mulder, A.M. Breure, W.H. Rulkens // Chemosphere. – 2001. – V. 43. – P. 1085-1094. 289. Mussatto, S.I. Influence of the toxic compounds present in brewer’s spent grain hemicellulosic hydrolysate on xylose-to-xylitol bioconversion by Candida guilliermondii / S.I. Mussatto, G. Dragone, C.I. Roberto // Process Biochemistry. – 2005. – V. 40. – P. 3801-3806. 290. Mussatto, S.I. Brewer’s spent grain: generation, characteristics and potential applications / S.I. Mussatto, G. Dragone, C.I. Roberto // Journal of Cereal Science. – V. 2006. – V. 43. – P. 1-14. 291. Mussatto, S.I. Optimum operating conditions for brewer’s spent grain soda pulping / S.I. Mussatto, G. Dragone, G.J.M. Rocha, C.I. Roberto // Carbohydrate Polymers. – 2006. – V. 64. – P. 22-28. 292. Mussatto, S.I. Lignin recovery from brewer’s spent grain black liquor / S.I. Mussatto, M. Fernandes, C.I. Roberto // Carbohydrate Polymers. – 2007. – V. 70. – P. 218-223. 293. Nadim, F. Detection and remediation of soil and aquifer systems contaminated with petroleum products: an overview / F. Nadim, G.E. Hoag, S.L. Liu, R.J. Carley, P. Zack // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2000. – V. 26. – P. 169-178. 294. Namkoong, W. Bioremediation of diesel-contaminated soil with composting / W. Namkoong, E.-Y. Hwang, J.-S. Park, J.-Y. Choi // Environmental Pollution. – 2002. – V. 119. – P. 23-31. 295. Nannipieri, P. Use of enzymes to detoxify pesticidecontaminated soils and waters / P. Nannipieri, J.-M. Bollag // Journal of Environmental Quality. – 1991. – V. 20. – P. 510-517. 296. Nascimento, R.P. Production and partial characterisation of xylanase from Streptomyces sp. strain AMT-3 isolated from Brazilian cerrado soil / R.P. Nascimento, R.R.R. Coelho, S. Marques, L. Alves, F.M. Gґırio, E.P.S. Bon, M.T. 296 Amaral-Collaco // Enzyme and Microbial Technology. – 2002. – V. 31. – P. 549555. 297. Nigam, P. Utilization of agricultural and food waste and by-products by biotechnology / P. Nigam, D. Sing, A. Pandey // Agro Food Ind. Hi-Tech/AG Biotech. – 2003. – V. 12. – № 3. – P. 26-29. 298. Nocentini, M. Bioremediation of a soil contaminated by hydrocarbon mixtures: the residual concentration problem / M. Nocentini, D. Pinelli, F. Fava // Chemosphere. – 2000. – V. 41. – P. 1115-1123. 299. Nyman, J.A. Effects of crude oil and chemical additives on metabolic activity of mixed microbial populations in fresh marsh soils / J.A. Nyman // Microbial Ecology. – 1999. – V. 37. – P. 152-162. 300. Obbard, J.P. Bioremediation of petroleum contaminated beach sediments: use of crude palm oil and fatty acids to enhance indigenous biodegradation / J.P. Obbard, K.L. Ng, R. Xu // Water, Air and Soil Pollut. – 2004. – V. 157. – P. 149-161. 301. Okamoto, H. Development of production process of charcoal bricks from spent grain / H. Okamoto, K. Sato, N. Yagi, M. Inoue, S.Yamasaki, S. Ishida, J. Shibata // Kagaku Kogaku Ronbunshu. – 2002. – V. 28. – P. 137-142. 302. Okieiman, C.O. Effect of natural rubber processing sludge on the degradation of crude oil hydrocarbon in soil / C.O. Okieiman, F.E. Okieiman // Bioresource Technology. – 2002. – V. 82. – P. 95-97. 303. Ortiz, I. Effect of toluene as gaseous cosubstrate in bioremediation of hydrocarbon-polluted soil / I. Ortiz, A. Velasco, S. Revah // Journal of Hazardous Materials. – 2006. – V. 131. – P. 112-117. 304. Pala, D.M. A suitable model to describe bioremediation of a petroleumcontaminated soil / D.M. Pala, D.D. de Carvalho, J.C. Pinto, Jr G.L. Sant’Anna // International Biodeterioration and Biodegradation. – 2006. – V. 58. – P. 254-260. 305. Palmqvist, E. Fermentation of lignocellulosic hydrolysates. I. Inhibition and detoxification / E. Palmqvist, B. Hahn-Hagerdal // Bioresource Technology. – 2000. – V. 74. – № 1. – P. 17-24. 297 306. Pan, X. Interactive factors leading to dying-off Carex tato in Momoge wetland polluted by crude oil, Western Jilin, China / X. Pan, D. Zhang, L. Quan // Chemosphere. – 2006. – V. 65. – P. 1772-1777. 307. Pannu, J.K. Influence of peanut oil on microbial degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons / J.K. Pannu, A. Singh, O.P. Ward // Canadian Journal of Microbiology. – 2003. – V. 49. – P. 508-513. 308. Patent AU 4524385 (A) Austria, IPC C12 C5/00, C12 C7/04, C12 F3/06, C 2 P7/06. Utilization of Spent Grains / D.R.J. Laws, M.J. Waites. – № AU19850045243D; prior. 22.07.1985; publ. 23.01.1986. 309. Patent DE 3128673 Germany, IPC C02 F11/18, C05 D3/02, C09 K17/04, C02 F11/18, C05 D3/00, C09 K17/02. Process and unit for the production of a sewage-sludge-based soil conditioner / R. Gustav. – № 19810720; prior. 20.07.1981; publ. 18.03.1982. 310. Patent DE 3440738 Germany, IPC С02 11/14, С05 9/00, С05 5/00. Verfahren zur Aufbereitung von organische Bestandteile enthaltendem wasserhaltigem Schlamm / M. Meul. – № 3440738.3; prior. 08.11.1984; publ. 07.05.1986. 311. Patent DE 3701346 (A1) Germany, IPC B01 D41/02; B01 J20/14; B09 B3/00; B09 B5/00; C02 F3/32; C05 D9/00. Process for the disposal and use of waste kieselguhr from the beverages industry with the aid of a biological soil/plant filter system / D. Schildbach. – № DE19873701346; prior. 19.01.1987; publ. 28.07.1988. 312. Patent DE 4000834 (A1) Germany, IPC C02 F1/44, C02 F11/12, C02 F3/28, C02 F3/30, C02 F3/34. 2 stage brewery wastes treatment - comprises hydrolysis and methano genesis / J. Hanf, K. Schmid. – № DE19904000834; prior. 13.01.1990; опубл. 16.08.1990. 313. Patent US 4377601 (A) USA, IPC A21 D13/02, A23 L1/10. Method of removing hulls from brewer's spent grain / P.C. Dreese, R.C. Hoseney. – № US19810299511; prior. 04.09.1981; publ. 22.03.1983. 298 314. Patent US 6261604 (B1) USA, IPC A01 N59/00, A01 N63/02, A01 N65/00, C05 F5/00, C05 F9/04. Soil amendment with insect control capabilities / G.R. Teufel. – № US08/163902; prior. 06.12.1993; publ. 17.07.2001. 315. Patent US 2009227452 (А1) USA, IPC A01 N25/26, A01 P3/00, A01 P13/00, A01 P21/00, A01 P7/04, A01 P19/00, A01 P7/00. Spent fermented grain soil additive / T.D. Birthisel. – № US 0912/407430; prior. 19.03.2009; publ. 10.09.2009. 316. Patent WO 2004001030 (A1) Germany, IPC A23 L1/0524, A23 L2/84, C12 N9/24. Method for producing pectinase-preparations / E. Rebholz. – № WO2002EP14665; prior. 20.12.2002; publ. 31.12.2002. 317. Paudyn, K. Remediation of hydrocarbon contaminated soils in the Canadian Arctic by landfarming / K. Paudyn, A. Rutter, R.K. Rowe, J.S. Poland // Cold Regions Science and Technology. – 2008. – V. 53. – P. 102-114. 318. Pelletier, E. Crude oil bioremediation in sub-Antarctic intertidal sediments: chemistry and toxicity of oiled residues / E. Pelletier, D. Delille, B. Delille // Marine Environmental Research. – 2004. – V. 57. – P. 311-327. 319. Peltola, R. Nitrification in polluted soil fertilized with fast- and slowreleasing nitrogen: A case study at a refinery landfarming site / R. Peltola, M. Salkinoja-Salonen, J. Pulkkinen, M. Koivunen, A.-R. Turpeinen, T. Aarnio, M. Romantschuk // Environmental Pollution. – 2006. – V. 143. – P. 247-253. 320. Penschke, A. Konservierung von Trebern und Kieselgurschlamm fur einen Einsatz in Ziegeln und Kalksandsteinen. Dokt.-Ing. – Techn. Univ. Munchen / Penschke Alexandra. – Munchen, 1998. – 130 s. 321. Peressutti, S.R. Dynamics of hydrocarbon-degrading bacteriocenosis of an experimental oil pollution in Patagonian soil / S.R. Peressutti, H.M. Alvarez, O.H. Pucci // International Biodeterioration and Biodegradation. – 2003. – V. 52. – P. 21-30. 322. Perfumo, A. Thermally enhanced approaches for bioremediation of hydrocarbon-contaminated soils / A. Perfumo, I.M. Banat, R. Marchant, L. Vezzulli // Chemosphere. – 2007. – V. 66. – P. 179-184. 299 323. Piehler, M.F. Stimulation of diesel fuel biodegradation by indigenous nitrogen fixing bacterial consortia / M.F. Piehler, J.G. Swistak, J.L. Pinckney, H.W. Paerl // Microbial Ecology. – 1999. – V. 38. – P. 69-78. 324. Pignatello, J.J. Mechanisms of slow sorption of organic chemicals to natural particles / J.J. Pignatello, B. Xing // Environmental Science and Technology. – 1996. – V. 30. – P. 1-11. 325. Pizzul, L. Effect of rapeseed oil on the degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil by Rhodococcus wratislaviensis / L. Pizzul, M. del Pilar Castillo, J. Stenström // International Biodeterioration and Biodegradation. – 2007. – V. 59. – P. 111-118. 326. Plessas, S. Immobilization of kefir and Lactobacillus casei on brewery spent grains for use in sourdough wheat bread making / S. Plessas, M. Trantallidi, A. Bekatorou, M. Kanellaki, P. Nigam, A.A. Koutinas // Food Chemistry. – 2007. – V. 105. – P. 187-194. 327. Pointing, S.B. Feasibility of bioremediation by white-rot fungi / S.B. Pointing // Applied Microbiology and Biotechnology. – 2001. – V. 57. – P. 20-32. 328. Prenafeta-Boldu, F.X. Substrate interactions during the biodegradation of benzene, toluene, ethylbenzene and xylene (BTEX) hydrocarbons by the fungus Cladophialophora sp. strain T1 / F.X. Prenafeta-Boldu, J. Vervoort, J.T. Grotenhuis, J.W. Van Groenestijn // Applied and Environmental Microbiology. – 2002. – V. 68. – P. 2660-2665. 329. Pritchard, P.H. Use of inoculation in bioremediation / P.H. Pritchard // Current Opinion of Biotechnology. – 1992. – V. 3. – P. 232-243. 330. Quyum, A. Effect of wetting and drying and dilution on moisture migration through oil contaminated hydrophobic soils / A. Quyum, G. Achari, R.H. Goodman // Science of the Total Environment. – 2002. – V. 296. – P. 77-87. 331. Radwan, S. Oil biodegradation around roots / S. Radwan, N. Sorkhoh, I. El-Nemr // Nature. – 1995. – V. 376. – P. 302-305. 332. Rahman, K.S. Bioremediation of gasoline contaminated soil by a bacterial consortium amended with poultry litter, coir pith and rhamnolipid biosurfactant 300 / K.S. Rahman, I.M. Banat, J. Tharira, T. Thauyumanavan, P. Lakshmanaperumalsamy // Bioresource Technology. – 2002. – V. 81. – P. 25-32. 333. Ramírez, M.E. Assessment of hydrocarbon biodegradability in clayed and weathered polluted soils / M.E. Ramírez, B. Zapién, H.G. Zegarra, N.G. Rojas, L.C. Fernández // International Biodeterioration and Biodegradation. – 2009. – V. 63. – P. 347-353. 334. Reddy, C.A. The potential for white-rot fungi in the treatment of pollutants / C.A. Reddy // Current Opinion in Biotechnology. – 1995. – V. 6. – P. 320328. 335. Reuther, H. Uber Filterhilfsmittel auf Diatomeen- und Perlitbasis / H. Reuther // Brauwelt. – 1965. – B. 105. – № 6/7. – S. 77-80. 336. Rhykerd, R.L. Impact of bulking agents, forced aeration and tillage on remediation of oil-contaminated soil / R.L. Rhykerd, B. Crews, K.J. McInnes, R.W. Weaver // Bioresource Technology. – 1999. – V. 67. – P. 279-285. 337. Rhykerd, R.L. Volatilization of crude oil from soil amended with bulking agents / R.L. Rhykerd, D. Sen, K.J. McInnes, R.W. Weaver // Soil Science. – 1998. – V. 163. – P. 87-92. 338. Rieker, C. Biogasgewinnung aus Reststoffen der Lebensmittel-Industrie / C. Rieker, M. Möller, K. Sommer // Chemie Ingenieur Technik. – 1992. – V. 64. – № 9. – P. 819-820. 339. Riffaldi, R. Soil biological activities in monitoring the bioremediation of diesel oil-contaminated soil / R. Riffaldi, R. Levi-Minzi, R. Cardelli, S. Palumbo, A. Saviozzi // Water, Air, Soil Pollut. – 2006. – V. 170. – P. 3-15. 340. Ritter, W.F. A review of bioremediation of contaminated soils and groundwater / W.F. Ritter, R.W. Scarborough // Journal of Environmental Health. – 1995. – V. 30. – P. 323-330. 341. Robertson, B.K. Sequestration of DDT and dieldrin in soil: disappearance of acute toxicity but not the compounds / B.K. Robertson, M. Alexander // Environmental Science and Technology. – 1998. – V. 17. – P. 1034-1038. 301 342. Rogerson, A. The effects of cold temperatures and crude oil on the abundance and activity of protozoa in a garden soil / A. Rogerson, J. Berger // Canadian Journal of Zoology. – 1981. – V. 59. – P. 1554-1560. 343. Rojas-Avelizapa, N.G. A field trial for an ex-situ bioremediation of a drilling mud-polluted site / N.G. Rojas-Avelizapa, T. Roldán-Carrillo, H. ZegarraMartínez, A.M. Muñoz-Colunga, L.C. Fernández-Linares // Chemosphere. – 2007. – V. 66. – P. 1595-1600. 344. Romantschuk, M. Means to improve the effect of in situ bioremediation of contaminated soil: an overview of novel approaches / M. Romantschuk, I. Sarand, T. Petanen, R. Peltola, M. Jonsson-Vihanne, T. Koivula // Environmental Pollution. – 2000. – V. 107. – P. 179-185. 345. Ruberto, L. Effectiveness of the natural bacterial flora of a hydrocarbon contaminated Antarctic soil / L. Ruberto, S.C. Vazquez, W.P. Mac Cormack // International Biodeterioration and Biodegradation. – 2003. – V. 52. – P. 115-125. 346. Ruess, L. Fatty acids of fungi and nematodes – possible biomarkers in the soil food chain? / L. Ruess, M.M. Haggbolm, E.J.C. Zapata, J. Dighton // Soil Biology and Biochemistry. – 2002. – V. 34. – P. 745-756. 347. Russ, W. Introduction of a waste management plan for breweries / W. Russ // Brauwelt International. – 1994. – № III. – S. 235-239. 348. Russ, W. Examples of special case studies in different branches / W. Russ // Utilization of By-Products and Treatment of Waste in the Food Industry. – New York: Springer Science+Business Media, LLC, 2007. – P. 259-272. 349. Russ, W. Aus Abfall Wertschöpfen – Organischer Müll als Produktionsgrundlage / W. Russ, U. Behmel, M. Knirsch, A. Penschke, H. Schöberl, V. Herdegen // Lebensmitteltechnik. – 1997. – B. 4. – P. 46-50. 350. Russ, W. Rechtliche Vorschriften fur Kieselgur / W. Russ, R. MeyerPittroff // Brauwelt. – 2001. – №. 9/10. – S. 343-346. 351. Russ, W. Utilizing waste products from the food production and processing industries / W. Russ, R. Meyer-Pittroff // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. – 2004. – V. 44. – № 1. – P. 57-62. 302 352. Russ, W. Application of spent grains to increase porosity in bricks / W. Russ, H. Mörtel, R. Meyer-Pittroff // Construction and Building Materials. – 2005. – V. 19. – P. 117-126. 353. Russ, W. Kieselguhr sludge from the deep bed filtration of beverages as a source for silicon in the production of calcium silicate bricks / W. Russ, H. Mörtel, R. Meyer-Pittroff, A. Babeck // Journal of the European Ceramic Society. – 2006. – V. 26. – P. 2547-2559. 354. Russ, W. Heat treatment of kieselguhr in order to improve filtration properties and for recycling / W. Russ, N. Schmid, R. Meyer-Pittroff // Monatsschr Brauwiss. – 2003. – B. 56. – № 7/8. – S. 134-140. 355. Sabaté, J. Laboratory-scale bioremediation experiments on hydrocarboncontaminated soils / J. Sabaté, M. Viñas, A.M. Solanas // International Biodeterioration and Biodegradation. – 2004. – V. 54. – P. 19-25. 356. Salinas-Martínez, A. Development of a bioremediation process by biostimulation of native microbial consortium through the heap leaching technique / A. Salinas-Martínez, M. de los Santos-Córdova, O. Soto-Cruz, E. Delgado, H. PérezAndrade, L.A. Háuad-Marroquín, H. Medrano-Roldán // Journal of Environmental Management. – 2008. – V. 88. – P. 115-119. 357. Salt, D.E. Phytoremediation / D.E. Salt, R.D. Smith, I. Raskin // Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. – 1998. – V. 49. – P. 643-668. 358. Sanchez, M.A. Attenuation the natural way. A former wood-preserving site offers a case study for evaluating the potential of monitored natural attenuation / M.A. Sanchez, L.M. Campbell, F.A. Brinker, D. Owens // Industrial Wastewater. – 2000. – V. 5. – P. 37-42. 359. Sandvik, S. Biodegradation of oily sludge in Norwegian soils / S. Sandvik, A. Lode, T.A. Pederson // Applied Microbiology and Biotechnology. – 1986. – V. 23. – P. 297-301. 303 360. Sanscartier, D. Bioremediation of diesel-contaminated soil by heated and humidified biopile system in cold climates / D. Sanscartier, B. Zeeb, I. Koch, K. Reimer // Cold Regions Science and Technology. – 2009. – V. 55. – P. 167-173. 361. Santos, M. Variability of Brewer’s spent grain within a brewery / M. Santos, J.J. Jiménez, B. Bartolomé, C. Gómez-Cordovés, M.J. del Nozal // Food Chemistry. – 2003. – V. 80. – P. 17-21. 362. Sarand, I. Biofilms, degradative fluorescent Pseudomonads and bioremediation potential in the scots pine mycorrhizosphere exposed to petroleum derived hydrocarbons / I. Sarand, S. Timonen, M. Rajamäki, R. Peltola, E.L. Nurmiaho-Lassila, T. Koivula, K. Haahtela, M. Romantschuk, R. Sen // FEMS Microbiology Ecology. – 1998. – V. 27. – P. 115-126. 363. Sarkar, D. Bioremediation of petroleum hydrocarbons in contaminated soils: Comparison of biosolids addition, carbon supplementation, and monitored natural attenuation / D. Sarkar, M. Ferguson, R. Datta, S. Birnbaum // Environmental Pollution. – 2005. – V. 136. – P. 187-195. 364. Sayler, G.S. Catabolic plasmids of environmental and ecological significance / G.S. Sayler, S.W. Hooper, A.C. Layton, J.M.H. King // Microbial Ecology. – 1990. – V. 19. – P. 1-20. 365. Schaefer, M. The influence of earthworms and organic additives on the biodegradation of oil contaminated soil / M. Schaefer, J. Filser // Applied Soil Ecology. – 2007. – V. 36. – P. 53-62. 366. Schaefer, M. Effects of Lumbricus terrestris, Allolobophora chlorotica and Eisenia fetida on microbial community dynamics in oil-contaminated soil / M. Schaefer, S.O. Petersen, J. Filsera // Soil Biology and Biochemistry. – 2005. – V. 37. – P. 2065-2076. 367. Scherr, K. Influence of soil fractions on microbial degradation behavior of mineral hydrocarbons / K. Scherr, H. Aichberger, R. Braun, A.P. Loibner // European Journal of Soil Biology. – 2007. – V. 43. – P. 341-350. 368. Schildbach, R. Ein neues Bio-Filter-Kieselgur-Entsorgungssystem / R. Schildbach // Brauwelt. – 1988. – №. 50/51. – S. 2370-2378. 304 369. Schildbach, R. New developments in the environmentally safe disposal of spent grains and spent kieselguhr from breweries / R. Schildbach, W. Ritter, K. Schmithals, M. Burbidge // Proceedings of the Convention – Institute of Brewing (Asia Pacific Section). – 1992. – V. 22. – P. 139-143. 370. Schmid, N.A. Verbesserung der filtrationstechnischen Eigenschaften von Filterhilfsmitteln durch ein thermisches Verfahren. Dokt.-Ing. / Schmid Nikolaj Andrej. – Munchen, 2002. – 191 s. 371. Schulz, I. Möglichkeiten zur weiteren wirtschaftlichen Ausnutzung von Brauereitrebern / I. Schulz // Wissenschaftliche Zeitschrift der HumboldtUniversität zu Berlin. Reihe Agrarwissenschaften. – 1988. – B. 37. – № 3. – S. 242244. 372. Semple, K.T. Bioavailability of hydrophobic organic contaminants in soils: fundamental concepts and techniques for analysis / K.T. Semple, A.W.J. Morriss, G.I. Paton // European Journal of Soil Science. – 2003. – V. 54. – P. 809-818. 373. Setti, L. Further research into aerobic degradation of n-alkanes in a heavy oil by a pure culture of a Pseudomonas spp. / L. Setti, G. Lanzarini, P.G. Pifferi, G. Spagna // Chemosphere. – 1993. – V. 26. – P. 1151-1157. 374. Sextone, A.J. Fate of crude and refined oils in north slope soils / A.J. Sextone, K. Everett, T. Jenkins, R. Atlas // Arctic. – 1978. – V. 31. – P. 339–347. 375. Seymour, D.T. Acute toxicity and aqueous solubility of some condensed thiophenes and their microbial metabolites / D.T. Seymour, A.G. Verbeek, S.E. Hrudey, P.M. Fedorak // Environmental Toxicology and Chemistry . – 1997. – V. 16. – P. 658-665. 376. Shannon, M.J.R. Evaluating bioremediation: distinguishing fact from fiction / M.J.R. Shannon, R. Unterman // Annual Reviews in Microbiology. – 1993. – V. 47. – P. 715-738. 377. Shen, J. On-site bioremediation of soil contaminated by No. 2 fuel oil / J. Shen, R. Bartha // International Biodeterioration and Biodegradation. 33. – P. 61-72. – 1994. – V. 305 378. Shilev, S. Composting of food and agricultural wastes / S. Shilev, M. Naydenov, V. Vancheva, A. Aladjadjiyan // Utilization of By-Products and Treatment of Waste in the Food Industry. – New York: Springer Science+Business Media, LLC, 2007. – P. 283-301. 379. Sikkema, J. Mechanisms of membrane toxicity of hydrocarbons / J. Sikkema, J.A.M. de Bont, B. Poolman // Microbiological Reviews. – 1995. – V. 59. – P. 201-222. 380. Silva, Í.S. Durrant bioremediation of a polyaromatic hydrocarbon contaminated soil by native soil microbiota and bioaugmentation with isolated microbial consortia / Í.S. Silva, E. da Costa dos Santos, C.R. de Menezes, A.F. de Faria, E. Franciscon, M. Grossman, L. Regina // Bioresource Technology. – 2009. – V. 100. – P. 4669-4675. 381. Silva, J.P. Modeling adsorption of acid orange 7 dye in aqueous solutions to spent brewery grains / J.P. Silva, S. Sousa, I. Goncalves, J.J. Porter, S. Ferreira-Dias // Separation and Purification Technology. – 2004. – V. 40. – P. 163170. 382. Sim, T.S. Spent brewery grains as substrate for the production of cellulase by Trichoderma reesei qm9414 / T.S. Sim, J.C.S. Oh // Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. – 1990. – V. 5. – P. 153-158. 383. Sims, J.L. Approach to bioremediation of contaminated soil / J.L. Sims, R.C. Sims, J.E. Matthews // Hazardous Waste and Materials. – 1990. – V. 7. – P. 117-149. 384. Song, H. Bioremediation potential of terrestrial fuel spills / H. Song, X. Wang, R. Bartha // Applied and Environmental Microbiology. – 1990. – V. 56. – P. 652-656. 385. Sotsky, J.B. Frequency of genes in aromatic and aliphatic hydrocarbon biodegradation pathways within bacterial populations from Alaskan sediments / J.B. Sotsky, R.M. Atlas // Canadian Journal of Microbiology. – 1994. – V. 40. – P. 981-985. 306 386. Stojceska, V. The effect of different enzymes on the quality of high-fiber enriched brewer’s spent grain breads / V. Stojceska, P. Ainsworth // Food Chemistry. – 2008. – V. 110. – P. 865-872. 387. Stucki, G. Role of dissolution rate and solubility in biodegradation of aromatic compounds / G. Stucki, M. Alexander // Applied and Environmental Microbiology. – 1987. – V. 53. – P. 292-297. 388. Suominen, L. Evaluation of the Galega - Rhizobium galegae system for the bioremediation of oil contaminated soil / L. Suominen, M.M. Jussila, K. Mäkeläinen, M. Romantschuk, K. Lindström // Environmental Pollution. – 2000. – V. 107. – P. 239-244. 389. Tang, J. Combined effect of sequestration and bioremediation in reducing the bioavailability of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil / J. Tang, M.J. Carroquino, B.K. Robertson, M. Alexander // Environmental Science and Technology. – 1998. – V. 32. – P. 3586-3590. 390. Tao, Y. Исследование кормового белка, подвергнутого инверсии из пивной дробины биологическим методом / Y. Tao, B. Tang // Journal of Anhui Institute of Mechanical and Electrical Engineering. – 2001. – V. 16. – № 2. – P. 3336. 391. Ting, Y.P. Bioremediation of petroleum hydrocarbons in soil microcosms / Y.P. Ting, H.L. Hu, H.M. Tan // Resource and Environmental Biotechnology. – 1999. – V. 2. – P. 197-218. 392. Toledo, F.L. Selection and identification of bacteria isolated from waste crude oil with polycyclic aromatic hydrocarbons removal capacities / F.L. Toledo, C. Calvo, B. Rodelas, J. Gonzalez-Lopez // Systematic and Applied Microbiology. – 2006. – V. 29. – P. 244-252. 393. Trindade, P.V.O. Bioremediation of a weathered and a recently oilcontaminated soils from Brazil: a comparison study / P.V.O. Trindade, L.G. Sobral, A.C.L. Rizzo, S.G.F. Leite, A.U. Soriano // Chemosphere. – 2005. – V. 58. – P. 515-522. 307 394. Troquet, J. Evidence for the occurrence of an oxygen limitation during soil bioremediation by solid-state fermentation / J. Troquet, C. Larroche, C.-G. Dussap // Biochemical Engineering Journal. – 2003. – V. 13. – P. 103-112. 395. Tsai, W.T. Removal of basic dye (methylene blue) from wastewaters utilizing beer brewery waste / W.T. Tsai, H.C. Hsu, T.Y. Su, K.Y. Lin, C.M. Lin // Journal of Hazardous Materials. – 2008. – V. 154. – P. 73-78. 396. Tucker, M.P. Conversion of distillers grain into fuel alcohol and a highvalue animal feed by dilute-acid pretreatment / M.P. Tucker, N.J. Nagle, E.W. Jennings, K.N. Ibsen, A. Aden, Q.A. Nguyen, K.H. Kim, S.L. Noll // Applied Biochemistry and Biotechnology. – 2004. – V. 115. – P. 1139-1159. 397. Utilization of by-products and treatment of waste in the food industry / Edited by V. Oreopoulou, W. Russ. – New York: Springer Science+Business Media, LLC, 2007. – 316 c. 398. Valverde, P. Bagazo y su futuro / P. Valverde // Cerveza y Malta. – 1994. – V. 122. – P. 7-26. 399. Van Beelen, P.V. Significance and application of microbial toxicity tests in assessing ecotoxicological risks of contaminants in soil and sediment / P.V. Van Beelen, P. Doelman // Chemosphere. – 1997. – V. 34. – P. 455-499. 400. Van der Berg, R. In situ biorestoration of an oil contaminated soil / R. Van der Berg, J.H. Verheul, D.H. Eikeboom // Water Science and Technology. – 1988. – V. 20. – P. 255-256. 401. Van Gestel, K. Bioremediation of diesel oil-contaminated soil by composting with biowaste / K. Van Gestel, J. Mergaert, J. Swings, J. Coosemans, J. Ryckeboer // Environmental Pollution. – 2003. – V. 125. – P. 361-368. 402. Van Loosdrecht, M.C.M. Influence of interfaces on microbial activity / M.C.M. Van Loosdrecht, J. Lycklema, W. Norde, A.J.B. Zehnder // Microbiological Reviews. – 1990. – V. 54. – P. 75-87. 403. Van Wezel, A.P. Narcosis due to environmental pollutants in aquatic organisms: residue-based toxicity, mechanisms, and membrane burden / A.P. Van 308 Wezel, A. Opperhuizen // Critical Reviews in Toxicology. – 1995. – V. 25. – P. 255-279. 404. Vasudevan, N. Bioremediation of oil sludge-contaminated soil / N. Vasudevan, P. Rajaram // Environment International. – 2001. – V. 26. – P. 409-411. 405. Vázquez, P.D. Obtención de proteínas a partir de biomasa lignocelulosica: papel de la composición de las materias primas y situación en Galicia / P.D. Vázquez, Y.M.A. Lage, L.J.C. Parajó // Alimentaria. – 1992. – V. 28. – № 234. – P. 69-74. 406. Vokou, D. Activation of soil respiration and shift of the microbial population balance in soil as a response to Lavandula stoechas essential oil / D. Vokou, D. Chalkos, G. Karamanlidou, M. Yiangou // Journal of Chemical Ecology. – 2002. – V. 28. – P. 755-768. 407. Vokou, D. Effects of volatile oils from aromatic shrubs on soil microorganisms / D. Vokou, N.S. Margaris, J.M. Lynch // Soil Biology and Biochemistry. – 1984. – V. 5. – P. 509-513. 408. von Wedel R.T. Bacterial biodegradation of petroleum hydrocarbons in ground water: in situ augumented bioreclamation with enrichment isolates in California / R.T. von Wedel, S.F. Mosquera, C.D. Goldsmith, G.R. Hater, A. Wong, T.A. Fox, W.T. Hunt, M.S. Paules, J.M. Quiros, J.W. Wiegand // Water Science and Technology. – 1988. – V. 20. – P. 501-503. 409. Walworth, J. Nitrogen requirements for maximizing petroleum bioremediation in a sub-Antarctic soil / J. Walworth, A. Pond, I. Snape, J. Rayner, S. Ferguson, P. Harvey // Cold Reg. Sci. Technol. – 2007. – V. 48. – P. 84–91. 410. Walworth, J.L. Nutrient and temperature interactions in bioremediation of cryic soils / J.L. Walworth, J.T. Braddock, C.R. Woolard // Cold Regions Science and Technology. – 2001. – V. 32. – P. 85-91. 411. Walworth, J.L. Bioremediation of a petroleum-contaminated cryic soil: effects of phosphorus, nitrogen, and temperature / J.L. Walworth, C.M. Reynolds // Journal of Soil Contamination. – 1995. – V. 4. - № 3. – P. 299-310. 309 412. Walworth, J.L. Enhancement and inhibition of soil petroleum biodegradation through the use of fertilizer nitrogen: an approach to determining optimum levels / J.L. Walworth, C.R. Woolard, J.T. Braddock, C.M. Reynolds // Journal of Soil Contamination. – 1997. – V. 6. – P. 465-480. 413. Wang, D. Biological efficiency and nutritional value of Pleurotus ostreatus cultivated on spent beer grain / D. Wang, A. Sakoda, M. Suzuki // Bioresource Technology. – 2001. – V. 78. – P. 293-300. 414. Wang, X. Effects of bioremediation on residues, activity and toxicity in soil contaminated by fuel spills / X. Wang, R. Bartha // Soil Biology and Biochemistry. – 1990. – V. 22. – P. 501-505. 415. Wardle, D.A. Statistical analysis of soil quality / D.A. Wardle // Science. – 1994. – V. 264. – P. 281-283. 416. Watanabe, T. Pictorial atlas of soil and seed fungi: Morphologies of cultured fungi and key to species / T.Watanabe. – Florida: CRC Press, 2002. – 486 p. 417. Weissenfels, W.D. Adsorption of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) by soil particles: influence on biodegradability and biotoxicity / W.D. Weissenfels, H.J. Klewer, J. Langhoff // Applied Microbiology and Biotechnology. – 1992. – V. 36. – P. 689-696. 418. Weissmann, S. Microbial activity in heating oil contaminated soil under field and controlled conditions / S. Weissmann, C. Kunze // Angewandte Botanik. – 1994. – V. 68. – P. 137-142. 419. Wellman, D.E. Animal waste-enhanced degradation of hydrocarboncontaminated soil / D.E. Wellman, A.L. Ulery, M.P. Barcellona, S. Duerr-Auster // Soil Sediment Contaminat. – 2001. – V. 10. – P. 511-523. 420. Whittaker, M. The fate of heavy oil in soil microcosms II: a performance assessment of source correlation indices / M. Whittaker, S.J.T. Pollard, G.C. Risdon // Science of the Total Environment. – 1999. – V. 226. – P. 23-32. 421. Whyte, L.G. Bioremediation assessment of hydrocarbon-contaminated soils from the High Arctic / L.G. Whyte, L. Bourbonnière, C. Bellerose, C.W. Greer // Biochemical Journal. – 1999. – V. 3. – P. 69-79. 310 422. Whyte, L.G. Biodegradation of petroleum hydrocarbons by psychrotrophic Pseudomonas strains possessing both alkane (alk) and naphthalene (nah) catabolic pathways / L.G. Whyte, L. Bourbonnière, C.W. Greer // Applied and Environmental Microbiology. – 1997. – V. 63. – P. 3719-3723. 423. Whyte, L.G. Biodegradation of variable-chain-length alkanes at low temperatures by a psychrotrophic Rhodococcus sp. / L.G. Whyte, J. Hawari, E. Zhou, L. Bourbonnière, W.E. Inniss, C.W. Greer // Applied and Environmental Microbiology. – 1998. – V. 64. – P. 2578-2584. 424. Williams, C.M. The use of poultry litter as co-substrate and source of inorganic nutrients and microorganisms for the ex situ biodegradation of petroleum compounds / C.M. Williams, J.L. Grimes, R.L. Mikkelsen // Poultry Litter. – 1999. – V. 78. – P. 956-964. 425. Wolicka, D. Application of aerobic microorganisms in bioremediation in situ of soil contaminated by petroleum products / D. Wolicka, A. Suszek, A. Borkowski, A. Bielecka // Bioresource Technology. – 2009. – V. 100. – P. 32213227. 426. Wright M. Spent grain // New Brew. – 1995. – V. 12. – № 4. – P. 23-24. 427. Wu, Q. Effect of incubation temperature on the route of microbial reductive degradation of 2,3,4,6-tetrachlorobiphenyl in polychlorinated biphenyl (PCB)contaminated and PCB-free freshwater sediments / Q. Wu, D.L. Bedard, J. Wiegel // Applied and Environmental Microbiology. – 1997. – V. 63. – P. 2836-2843. 428. Xiros, C. Hydrolysis and fermentation of brewer’s spent grain by Neurospora crassa / C. Xiros, E. Topakas, P. Katapodis, P. Christakopoulos // Bioresource Technology. – 2008. – V. 99. – P. 5427-5435. 429. Yang, G. Предварительное изучение процесса обработки осадков от производства / G. Yang, P. Jiang, T. Chen // Journal of Zhejiang University. – 2000. – V. 28. – № 2. – P. 155-159. 430. Zak, J. Functional diversity of microbial communities: a quantitative approach / J. Zak, M.R. Willig, D.L. Moorhead, H.G. Wildman // Soil Biology and Biochemistry. – 1994. – V. 26. – P. 1101-1108. 311 431. Zanker, G. Die Verwertung von Biertrebern im Brauereiverbund / G. Zanker, W.L. Kepplinger // Brauwelt. – 2002. – B. 142. – № 46-47. – S. 1742-747. 432. Zanker, G. Incineration of solid food waste: a project about spent grain / G. Zanker, W. Kepplinger, C. Pecher // Utilization of By-Products and Treatment of Waste in the Food Industry. – New York: Springer Science+Business Media, LLC, 2007. – P. 273-281. 312 ПРИЛОЖЕНИЯ 313 Оптическая плотность ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Длина волны, нм Оптическая плотность 1 2 Длина волны, нм Рисунок – Ультрафиолетовые спектры поглощения углеводородов, выделенных из 0-5 см слоя загрязненной почвы (1 – 0,5 месяца эксперимента; 2 – 5 месяц эксперимента) 314 Оптическая плотность ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Длина волны, нм Оптическая плотность 1 2 Длина волны, нм Рисунок – Ультрафиолетовые спектры поглощения углеводородов, выделенных из 5-20 см слоя загрязненной почвы (1 – 0,5 месяца эксперимента; 2 – 5 месяц эксперимента) 315 Оптическая плотность ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Длина волны, нм Оптическая плотность 1 2 Длина волны, нм Рисунок – Ультрафиолетовые спектры поглощения углеводородов, выделенных из 0-5 см слоя почвы с добавлением пивной дробины (1 – 0,5 месяца эксперимента; 2 – 5 месяц эксперимента) 316 Оптическая плотность ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Длина волны, нм Оптическая плотность 1 2 Длина волны, нм Рисунок – Ультрафиолетовые спектры поглощения углеводородов, выделенных из 5-20 см слоя почвы с добавлением пивной дробины (1 – 0,5 месяца эксперимента; 2 – 5 месяц эксперимента) 317 Оптическая плотность ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Длина волны, нм Оптическая плотность 1 2 Длина волны, нм Рисунок – Ультрафиолетовые спектры поглощения углеводородов, выделенных из 0-5 см слоя почвы с добавлением отработанного кизельгура (1 – 0,5 месяца эксперимента; 2 – 5 месяц эксперимента) 318 Оптическая плотность ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Длина волны, нм Оптическая плотность 1 2 Длина волны, нм Рисунок – Ультрафиолетовые спектры поглощения углеводородов, выделенных из 0-5 см слоя почвы с добавлением отработанного кизельгура (1 – 0,5 месяца эксперимента; 2 – 5 месяц эксперимента) 319 Оптическая плотность ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Длина волны, нм Оптическая плотность 1 2 Длина волны, нм Рисунок – Ультрафиолетовые спектры поглощения углеводородов, выделенных из 0-5 см слоя почвы с добавлением пивной дробины и отработанного кизельгура (1 – 0,5 месяца эксперимента; 2 – 5 месяц эксперимента) 320 Оптическая плотность ПРИЛОЖЕНИЕ 8 Длина волны, нм Оптическая плотность 1 2 Длина волны, нм Рисунок – Ультрафиолетовые спектры поглощения углеводородов, выделенных из 5-20 см слоя почвы с добавлением пивной дробины и отработанного кизельгура (1 – 0,5 месяца эксперимента; 2 – 5 месяц эксперимента) 321 ПРИЛОЖЕНИЕ 9 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 ПРИЛОЖЕНИЕ 10 Расчет ежегодного прироста прибыли за счет экономии денежных средств вследствие применения технологии биоремедиации нефтезагрязненной почвы с использованием органических компонентов отходов пивоварения Таблица Калькуляции себестоимости биоремедиации 1 м3 (т) нефтезагрязненной почвы с использованием органических компонентов отходов пивоваренной промышленности № 1 2 3 4 5 6 7 Наименование статьи затрат % Сумма, руб. Существующая Предложенная технология технология 1% 30 % отработанного пивной кизельгура* дробины** 109,59 109,59 109,59 Затраты на оплату труда Единый социальный 30,2 33,10 33,10 налог Затраты на спецтехнику 527,50 448,26 и транспорт Материалы 428,3 3,30 Аренда загрязненного участка и площадки 30 30 для проведения рекультивации Итого 1128,49 624,25 Накладные расходы 20 225,70 124,85 Итого прямые затраты 1354,19 749,10 НДС 18 243,75 134,84 Всего с учетом НДС 1597,94 883,94 Стоимость 1969,62 1969,62 рекультивации Прибыль 371,68 1085,68 Рентабельность 0,23 1,23 * - самая дешевая технология; ** - самая дорогая технология 33,10 500,90 103,81 30 777,40 155,48 932,88 167,92 1100,80 1969,62 868,82 0,79 Ежегодный прирост прибыли за счет экономии денежных средств вследствие применения технологии биоремедиации нефтезагрязненной почвы с использованием органических компонентов отходов пивоваренной промышленности составляет 497,14-714,00 руб. на 1 м3 (т) очищенной почвы. 339 ПРИЛОЖЕНИЕ 11 Таблица Разливы нефти в крупнейших регионах России по добыче нефти (2011 г.) Объем Федеральный округ Регион добычи нефти, млн. т /год* Центральный Северо-западный Южный Приволжский Уральский Сибирский Дальневосточный Доля в добыче в стране, %* Объем разливов нефти**, тыс. т /год - - - - Ненецкий АО 13,8 2,7 414 Респ. Коми 13,4 2,6 402 Астраханская обл. 4,6 0,9 138 Волгоградская обл. 3,4 0,7 102 Респ. Башкортостан 14,4 2,8 432 Респ. Татарстан 32,5 6,4 975 Удмуртская респ. 10,7 2,1 321 Оренбургская обл. 22,8 4,5 684 Самарская обл. 14,2 2,8 426 Пермский край 13,2 2,6 396 Тюменская обл. 7,1 1,4 213 Ханты-Мансийский АО 261,0 51,3 7830 Ямало-Ненецкий АО 35,9 7,1 1077 Красноярский край 15,1 3,0 453 Иркутская обл. 6,6 1,3 198 Томская обл. 12,0 2,4 360 Сахалинская обл. 15,2 3,0 456 5,6 1,1 168 Республика Саха (Якутия) * [14] ** - потери нефти составляют 3 % от добычи 340 ПРИЛОЖЕНИЕ 12 Таблица Образование отходов на предприятиях пивоваренной отрасли по регионам (01.01.2011 г.) Регион Объем производства пива, тыс. дал* РФ Центральный ФО Белгородская обл. Брянская обл. Владимирская обл. Воронежская обл. Ивановская обл. Калужская обл. Костромская обл. Курская обл. Липецкая обл. г. Москва Московская обл. Орловская обл. Рязанская обл. Смоленская обл. Тамбовская обл. Тверская обл. Тульская обл. Ярославская обл. Северо-западный ФО Архангельская обл. Вологодская обл. Калининградская обл. Респ. Карелия Респ. Коми Ленинградская обл. Мурманская обл. Ненецкий АО Новгородская обл. Псковская обл. г. Санкт-Петербург 994 150,0 287 617,9 231,0 2 776,2 4 197,6 18 088,1 9 284,7 37 627,1 50,8 6 878,7 6 565,2 33 451,0 47 521,8 42,4 8 773,8 110,0 777,2 5 946,6 49 665,8 55 629,9 81 930,7 179,0 230,9 2 323,2 25,7 1 025,7 295,8 4 370,3 73 480,1 Образование отходов пивоварения, т/год Пивная Отработанный дробина** кизельгур** 2 385 960,0 86 988,19 690 282,96 25 166,60 554,40 20,21 6 662,88 242,92 10 074,24 367,29 43 411,44 1 582,71 22 283,28 812,41 90 305,04 3 292,37 121,92 4,45 16 508,88 601,89 15 756,48 574,46 80 282,40 2 926,96 114 052,32 4 158,16 101,76 3,71 21 057,12 767,71 264,00 9,63 1 865,28 68,01 14 271,84 520,33 119 197,92 4 345,76 133 511,76 4 867,62 196 633,68 7 168,93 429,60 15,66 554,16 20,20 5 575,68 203,28 61,68 2,25 2 461,68 89,75 709,92 25,88 10 488,72 382,40 176 352,24 6 429,51 341 продолжение таблицы Южный ФО Респ. Адыгея Краснодарский край Астраханская обл. Волгоградская обл. Респ. Калмыкия Ростовская обл. Северо-Кавказский ФО Респ. Дагестан Респ. Ингушетия Кабардино-Балкарская Респ. Карачаево-Черкесская Респ. Респ. Северная Осетия-Алания Ставропольский край Чеченская Респ. Приволжский ФО Респ. Башкортостан Респ. Марий Эл Респ. Мордовия Респ. Татарстан Удмуртская Респ. Чувашская Респ. Пермский край Кировская обл. Нижегородская обл. Оренбургская обл. Пензенская обл. Самарская обл. Саратовская обл. Ульяновская обл. Сибирский ФО Респ. Алтай Алтайский край Респ. Бурятия Забайкальский край Иркутская обл. Кемеровская обл. Красноярский край Новосибирская обл. Омская обл. Томская обл. Респ. Тыва Респ. Хакасия 90 652,1 643,5 16 506,1 12,3 18 254,7 55 235,5 7 558,3 189,3 264,3 287,9 1 024,8 5 792,0 249 716,1 40 024,8 560,9 16 307,0 34 168,4 1 835,9 10 592,1 22 281,7 5 534,1 29 685,2 423,6 13 883,9 56 860,8 2 037,1 15 520,6 173 517,7 4,4 13 643,1 175,3 434,8 19 373,1 1 405,8 18 247,8 56 854,2 42 669,8 14 965,6 5 743,8 217 565,04 1 544,40 39 614,64 29,52 43 811,28 132 565,20 18 139,92 454,32 634,32 690,96 2 459,52 13 900,80 599 318,64 96 059,52 1 346,16 39 136,80 82 004,16 4 406,16 25 421,04 53 476,08 13 281,84 71 244,48 1 016,64 33 321,36 136 465,92 4 889,04 37 249,44 416 442,48 10,56 32 743,44 420,72 1 043,52 46 495,44 3 373,92 43 794,72 136 450,08 102 407,52 35 917,44 13 785,12 7 932,07 56,31 1 444,28 1,08 1 597,29 4 833,11 661,35 16,56 23,13 25,19 89,67 506,80 21 850,17 3 502,17 49,08 1 426,86 2 989,74 160,64 926,81 1 949,65 484,23 2 597,46 37,07 1 214,84 4 975,32 178,25 1 358,05 15 182,81 0,39 1 193,77 15,34 38,05 1 695,15 123,01 1 596,68 4 974,74 3 733,61 1 309,49 502,58 342 продолжение таблицы Уральский ФО Курганская обл. Свердловская обл. Тюменская обл. Ханты-Мансийский АО Челябинская обл. Ямало-Ненецкий АО Дальневосточный ФО Амурская обл. Еврейская автономная обл. Камчатский край Магаданская обл. Приморский край Респ. Саха (Якутия) Сахалинская обл. Хабаровский край Чукотский АО 68 024,3 163 258,32 5 952,13 1 907,1 4 577,04 166,87 22 635,3 54 324,72 1 980,59 2 962,7 7 110,48 259,24 40 519,2 97 246,08 3 545,43 35 132,9 84 318,96 3 074,13 62,8 150,72 5,50 1 427,5 3 426,00 124,91 7 684,5 18 442,80 672,39 180,9 434,16 15,83 1 569,4 3 766,56 137,32 24 200,8 58 081,92 2 117,57 7,0 16,80 0,61 * [119] ** - норма образования пивной дробины – 2,4 т/тыс. дал пива, *** - норма образования отработанного кизельгура – 0,0875 т/тыс. дал пива 343 ПРИЛОЖЕНИЕ 13 344 345 ПРИЛОЖЕНИЕ 14 346 347 ПРИЛОЖЕНИЕ 15 348 349 ПРИЛОЖЕНИЕ 16 350 351 ПРИЛОЖЕНИЕ 17 352