Вестник МГТУ, 2024, Т. 27, № 1.

Мязин В. А. и др. Оценка эффективности биогеосорбентов на основе минеральных носителей. Введение В настоящее время в мире широко применяются методы очистки почвы и воды от углеводородов с использованием сорбентов (Pabis-Mazgaj et al., 2022; Guirado et al., 2021; Алексанян и др., 2020; Zhang et al., 2019; Vidal et al., 2019; Bandura et al., 2017), которые подразделяются на неорганические, органические, органоминеральные и синтетические. Глины и диатомиты используются в качестве сорбентов в силу своей доступности и низкой стоимости (Al-Jammal et al., 2019; Алексеева и др., 2017; Buzimov et al., 2018; Shchemelinina et al., 2017). Многие сорбенты малоэффективны, имеют низкую сорбционную емкость и не способны удерживать легкие углеводороды. Результаты исследования эффективности сорбентов в отношении нефти и нефтепродуктов, полученные при стандартных условиях, отличаются от данных, касающихся поведения сорбентов в реальных условиях, из-за ряда факторов природного и антропогенного характера, которые не учитываются производителями сорбционных материалов (Васильева и др.,, 2023). Повысить эффективность сорбентов может иммобилизация на их поверхности углеводородокисляющих микроорганизмов (Costa et al., 2014; Lin et al., 2014). Сорбенты с иммобилизованными клетками микроорганизмов являются центрами деструкции углеводородов, где субстрат находится в непосредственной близости к микробному сообществу. Сорбция углеводородов на сорбенте также способствует снижению токсичности среды и предотвращает распространение загрязнения (Vasilyeva et al., 2020). Сорбенты на основе минерального сырья положительно влияют на газовоздушный и тепловой режим почвы, способствуют сохранению высокой численности микроорганизмов, что усиливает активность ферментов и протекание биохимических процессов (Vasilyeva et al., 2022; Myazin et al., 2021; Мязин и др., 2020). В ходе исследований (Щемелинина и др., 2018) смоделированы биогеосорбенты на основе глинистых и цеолитовых пород с иммобилизованными на них микроорганизмами, обладающими углеводородокисляющей активностью. Полученные биогеосорбенты позволили снизить содержание нефтепродуктов в модельной воде в 2,5-5 раз, а биодеструкция нефтепродуктов за 4 сут составила 12-77 %. Целью настоящей работы стала оценка эффективности биогеосорбентов с иммобилизованными углеводородокисляющими бактериями, выделенными из почв Мурманской области, для очистки нефтезагрязненной почвы в лабораторных условиях и определения перспективы их дальнейшего использования при очистке территорий в условиях Севера. Материалы и методы В качестве сорбентов для углеводородокисляющих бактерий (УОБ) использовали минеральные носители на основе анальцимсодержащих пород Веслянской группы проявлений, глауконитсодержащих пород Чим-Лоптюгского месторождения горючих сланцев (Республика Коми) (Щемелинина и др., 2018; Shchemelinina et al., 2019; Симакова, 2016; Shushkov et al, 2023) и термоактивированного вермикулита Ковдорского месторождения (Мурманская область). Для иммобилизации минеральные сорбенты заливали бактериальной суспензией (соотношение сорбентов и суспензии составляло 1 : 6, титр клеток - 109 кл./г), содержащей штаммы углеводородокисляющих бактерий, относящихся к родам Pseudomonas и Microbacterium, и перемешивали в течение 1 ч с помощью верхнеприводной мешалки. Используемые штаммы были выделены из загрязненных почв Мурманской области (данные штаммы находятся в коллекции микроорганизмов Института проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН, г. Апатиты). После перемешивания сорбент отфильтровывали с применением фильтра "Белая лента" и высушивали в сушильном шкафу при температуре 35 °С. Высушенные сорбенты хранили при комнатной температуре в герметичной упаковке. Определение численности бактериальных клеток на биогеосорбентах проводили методом посева на мясопептонный агар через 1 сут после иммобилизации, а также через 3 и 9 месяцев хранения. Исследование поверхности биогеосорбентов и элементный анализ проводили через 15 сут после иммобилизации, через 6 и 12 месяцев хранения в центре коллективного пользования "Геонаука" на базе Института геологии Коми НЦ УрО РАН (г. Сыктывкар) с помощью сканирующего электронного микроскопа Axia ChemiSEM, оборудованного энергодисперсионной приставкой при ускоряющем напряжении 5 кВ и токе 0,18-0,49 нА. Предварительно образцы покрывали углеродной или золотой пленкой. Для исключения вероятности токсического воздействия на растения при очистке почвы с использованием сорбентов был проведен тест на фитотоксичность. Почву просеивали через сито с ячейками диаметром 5 мм и увлажняли до 60-70 % от полной влагоемкости. Увлажненную почву помещали в пластиковые контейнеры объемом 400 мл (масса почвы 200 г). Используемые сорбенты добавляли к почве в количестве 2 % от массы почвы и тщательно перемешивали. После внесения сорбентов в каждый контейнер с почвой было посеяно 15 семян пшеницы, которые предварительно проращивались в течение 24 ч в чашке Петри при температуре 27 °С. Тест проводили при комнатной температуре в течение 7 сут, после чего замеряли высоту побегов и длину корней. 92