Мұнаймен ластанған топырықты микроағзалар көмегімен тазарту

Мазмұны

 

Кіріспе                                                                                                                                                  

Мұнай өндірісіне жалпы сипаттама беру

Табиғи ресурстарды  тиімді пайдалану

Экологиялық жағдайы

Химия мен мұнай-химия  өнеркәсіптері

Топырақтағы мұнай  және мұнай өнімдерінің мөлшерін анықтау

Көмірсутегі тотықтырғыш микроорганизмдер

Қорытынды

Пайдаланған әдебиеттер тізімі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кiрiспе

Ғылыми-техникалық прогресс және әлемдiк шаруашылықтардың әр түрлi салаларының 19-20 ғасырларда өте жоғары қарқында дамуы әр түрлi пайдалы қазбалардың көп мөлшерде қолданылуына жағдай туғызды. Солардың iшiнде мұнай ерекше орын алады.Мұнайды Евфрат жағасында бiздiң эрамызға дейiнгi 4-6 мың жылдар бұрын таба бастады. Мұнай сонымен қатар дәрi ретiнде де қолданылған. Ежелгi египеттiктер асфальтты (қышқылданған мұнайды) өлi денелердi бальзамдауға пайдаланған. Мұнайлық битумдар құрылыстық ертiндiлердi жасауға қолданылған. Мұнай «гректiк от»  құрамына енген. Орта ғасырда мұнай Таяу Шығыста, Оңтүстiк Италияда  қалаларды жарықтандыруға қолданылған. 19 ғасырдың басында Ресейде, орта кезiнде Америкада мұнайды айдау жолымен керосин алынған. Ол шамдарда қолданылды. 19 ғасырдың орта кезiне дейiн  мұнай  өзiнiң жерге жақын жатқан жерiнен терең құдық қазу арқылы аз көлемде алынып отырды. Бу, содан кейiн дизель және бензин двигательдарын ойлап тапқаннан кейiн мұнай өндіру өндірiсi кеңiнен дами бастады.Мұнай – ол  өзiне тән иiсi бар, жасыл немесе қоңыр түстi, кейде тiптi қара немесе кей жағдайда түссiз болатын майлы жанғыш сұйық.Мұнай — көміртегілер қоспасы болатын, жанатын майлы сұйықтық; қызыл-қоңыр, кейде қара түске жақын, немесе әлсіз жасыл-сары, тіпті түссіз түрі де кездеседі; өзіндік иісі бар; жерде тұнбалық қабатында орналасады, пайдалы қазбалардың ең маңызды түрі. Болашақта бұл көрсеткіш мұнай өндірудің қиындай беруінен, және атом және басқа қуат көздерін пайдалануының өсуінен кеми береді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қазақстан дүние  жүзі бойынша мұнай державасы  болып саналатын елдердің қатарынды. Мұнай қоры бойынша дүние жүзінде 13-ші орынды иеленсе, ал мұнай шикізатын өндіру көлемі бойынша 18-ші орынды алады. Европа және Азия елдері ішінде Қазақстан Ресей, Ұлыбритания, Норвегиядан кейінгі төртінші орында тұр.  Территориямыздың 1 млн 700 мың шаршы шақырымын мұнай және газ қоры алып жатыр. Қазіргі таңда  208-ден астам мұнай газ кен орындары ашылған. Басым көпшілігі Батыс Қазақстан облысы аумағында шоғырланған .Мұнай және мұнай өнімдерін өндіру, өңдеу және тасымалдау жердің топырақ қабатының құнарлығына кері әсерін тигізеді. Құнарлы топырақ мол өнім екені белгілі. Сонымен бірге біздің планетамызда топырақ маңызды басқа да роль атқарады. Жердің топырақ жамылғысында  және оның гумустық қабатында тірі организмдердің және олардың биогенді энергиясының негізгі бөлігі  орналасқан. Осыдан «топырақ-организмдер»  экологиялық жүйесі биосфераның қалыптасуының, тұрақтылығының және өнімділігінің  бас механизмінің бірі болып табылады.Қазақстан Республикасының энергетикалық жоспары алдағы ұзақ уақытта «қара алтынды» өндіру көлемін жоғарылатуды көздейтіні белгілі. Бұл мұнай құбырларының кеңеюі мен мұнай және мұнай өнімдерін тасымалдау мөлшерінің көбеюіне әкеледі.

Сондықтан, жаңа апаттар  мен мұнай және мұнай өнімдерінің төгілу қауіптілігін жоққа шығаруға болмайды.Топырақ қабаты болып жатқан процестер  мен өзгерістер туралы ақпаратты жинап, қоршаған ортаның өзіндік индикаторы болып табылады.Топырақтың антропогендік деградациялануы негізінен мұнай өндіретін, тасымалдайтын және өңдейтін аймақтардың мұнай және мұнай өнімдерімен ластануымен байланысты. Мұнай және мұнай өнімдері биосфераны ластайтын заттар ішіндегі негізгілерінің бірі болып табылады.

Мұнай және мұнай өнімдерімен  ластану жаңа экологиялық жағдай тудырады, табиғи биоценоздың терең  өзгерісіне және толық трансформациясына  әкеледі. Ластанған топырақ жалпы  ерекшелігі: топырақ мезо және микрофаунасының түрлік және сандық шектелуі. Топырақтық мезофаунаның жаппай жойылуы: апаттан соң үш күн аралығында топырақ жануарларының көп түрлері өліп, немесе ластанбаған топырақпен салыстырғанда 1% ғана құрайды. Оларға ең улы әсерді мұнайдың жеңіл фракциясы тигізеді .

Аз уақыт ингибирленгеннен соң ластану әсеріне жауап  ретінде топырақтың микроорганизмдер кешенінің тез көбеюі мен белсенділігінің  артуы байқалады.  Ең алғаш көмірсутекті тотықтырғыш бактериялар саны ластанбаған топыраққа қарағанда тез көбейеді. Көмірсутектерді залалсыздандыру процесіне қатысатын «арнайы» топтар пайда болады.Микроорганизмдердің максимум мәні ферменттер санымен байланысты. Микроорганизмдердің ең көп мәнге жетуі негізінен мұнайдың табиғи деградациялануының екінші сатысында байқалады.

Топырақта мұнай және мұнай  өнімдерінің ыдырау барысында микроорганизмдер саны ластанбаған топырақтағы микроорганизмдер санына жақындайды. Бірақ көмірсутек тотықтырғыш бактериялар саны көпке  дейін үлкен мән көрсетеді.

Экологиялық жағдайдың  өзгерісі өсімдік организмдерінің фотосинтездеу белсенділігін тежейді. Ең бірінші топырақ балдырларының өсуіне әсерін тигізеді. Сондай тежегіштердің бірі болып шикі мұнай және минералды сулар болып  табылады.Жоғары өсімдіктердің фотосинтездеу функциясының өзгерісі, соның ішінде дәнді-дақылдар. Кейбір жұмыстар ластанған топырақта көп ферменттер белсенділігінің төмендегенін көрсетті. Ластану нәтижесінде каталаза, уреаза, гидролаза, протеаза, нитратредуктаза, ферменттерінің белсенділігі төмендейді. Дегидрогеназа белсенділігі артады.  Химия мен мұнай-химия өнеркәсіптерінің қарқынды дамуына байланысты мұнайға деген сұраныс жанар-жағар майлар үшін ғана емес, синтетикалық каучук, синтетикалық талшықтар, пластмасс, жуу құралдарын, пластификатор, бояғыштар т.б. (әлемдік өндірістің 8%-нан астамы) өндіру шикізат көздері үшін өсуде. Осыларды шығаруға бастапқы заттар ретінде көп қолданылатындар: парафиндік көміртектер – метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан, және жоғарымолекулярлықтар (10-20 атомды молекулалы көміртектер), циклогексан; ароматты көміртектер – этилен, пропилен, бутадиен; ацетилен.          Мұнай негiзiнен 79,5 – 87,5% көмiртегiнен және 11,0-14,5% сутегiнен тұрады. Олармен қатар мұнайда басқа да үш элементтер бар: күкiрт, оттегi  және азот. Олардың жалпы қосындысы мұнай салмағының 0,5-8%-тін құрайды. Сонымен қатар мұнайда аз концентрацияда басқа да элементтер кездеседi: ванадий, никель, темiр, алюминий, мыс, магний, барий, стронций, марганец, хром, кобальт, молибден, бор, мышьяк, калий және т.б. Олардың барлығының  қосындысы мұнай салмағының 0,02-0,03 %-тін құрайды. Аталған элементтер органикалық және неорганикалық қосындыларды қалыптастырады. Оттегi мен азот мұнайда тек қана қосылған қалыпта кездеседi. Күкiрт еркiн қалыпта немесе күкiрттегi  құрамында болуы мүмкiн.Жалпы Қазақстан көмірсутегінің мол қоры бар мемлекеттердің қатарына кіреді.            Республика территорисында көмірсутегінің 208 кен орны ашылған болса, оның жартысы- мұнай, үштен бірі-мұнай-газ, қалғандары газ және газконденсаттары. Осылардың ішінен қазіргі уақытта 70-тен астам кен орындары игерілуде. Жалпы Қазақстандағы көмірсутегінің қоры 13 млрд. т мұнай және корнденсат және 7,1 трлн. метр куб табиғи газ.Атырау және Маңғыстау облыстарының территорисында мұнай қорының 70 % орналасқан. Мұнайдың ең ірі кен орныдары: Теңіз, Өзен, Қарашығанақ, Қаламқас. Газдың ең ірі кен орныдарына Қарашығанақ, Теңіз, Жаңажол, жіне Жамбыл облысының территорисындағы га кен орныдарының Амангелді тобы жатады.Қазақстан пайдалы қазбалардың қоры бойынша дүние жүзінде алғашқы орында алғанымен оның сапасы бойынша соңғы орындарды иеленді.Топырақ қабатының ластануы оның тұрақты функцияларын бұзады: физико-химиялық қасиетін өзгертеді, биохимиялық процестердің сипаттамасын, микробиотаның белсенділігін төмендетеді. Осыған байланысты топырақтың мұнай және мұнай өнімдерімен ластану өзекті проблемасы қарастырылып, топырақ қабатының жағдайына экологиялық баға беріліп, оны шешу жолы келтіріледі .

Мұнай және мұнай  өнімдерімен ластанған топырақтың өзіндік тазару және қайта қалпына келу процестері өте ұзақ, көптеген ғалымдардың айтуы бойынша шамамен 20-25 жыл уақыт аралылығында жүзеге асады екен.

Мұнай өнімдерін  топырақтан тазартудың әлемдік тәжірибеде қолданылатын әдістері  экстракция, физикалық адсорбция, пиролиз, өртеу және т.б  әдістер экономикалық және экологиялық жағынан тиімсіз болып келеді.Сондықтан бұл проблемаға байланысты жүргізілген бірнеше зерттеулерге қарамастан, аймақтың табиғи жағдайларының ерекшеліктерін есепке ала отырып тазарту әдістерінің тиімді түрін қажет етеді.Қазіргі уақытта тазартудың тиімді тәсілінің бірі көмірсутектерді тотықтырушы микроағзалар көмегімен тазарту болып болып табылады.     

Зерттеуіміздің мақсаты  Қаражанбас кен орнының мұнайымен  ластанған топырақты көмірсутектерді  тотықтырушы микроағзалар көмегімен тазарту.Қаражанбас кен орны Маңғыстау облысының территорниясында Бузачи түбегінде, шамамен Ақтау қаласының200 кмқашықтықтағы солтүстік бөлігінде орналасқан. Кен орны 1974 жылы шамамен303 метртереңдікте мұнай кені табылғаннан кейін ашылған болатын  Бұл өлке биоклиматтық сипаты бойынша сұр-қоңыр топырақты шөл зонасына жатады.Кен орнының мұнайымен ластанған топырағы және көмірсутектерді тотықтырушы микроағзалар. Мұнаймен ластанған топырақтан көмірсутектерді тотықтырушы микроағзаларын бөліп алу культураларды жинақтау тәсілі арқылы орындалды.Энергия және көміртек көзі ретінде Қаражанбас кен орнының шикі мұнайы пайдаланылды. Мұнайдың құрамы 20% тығыздықта  0,949, масс. Күкірт 1,68; смола 21,6; асфальтендер 5,3. Көмірсутекті ингрдиенттер бойынша мұнайдың құрамы,масс.%: парафиндік-71; нафтендік – 15,1: ароматтық-13,9. Мұнайдың салқындау температурасы   -20 ⁰  -25  ⁰.

Топырақтағы мұнай және мұнай  өнімдерінің мөлшерін анықтау  гравиметриялық әдіспен орындалды. Ол үшін мұнайды хлороформмен экстракциялайды, содан кейін  хлороформды сығындыдан гексанмен экстракциялайды.Аналитикалық зерттеулер тың сынамалы топырақтарда жүргізілді. Сынаманы алу уақыты мен лабораторияға түсу уақыты арасы 2-3 күн. Топырақтың биологиялық белсенділігі мен оның өзіндік тазаруын  қалдық мұнай және мұнай өнімдерінің  болуына, топырақтың ферменттік белсенділігіне, демалу қарқындылығына, микроорганизмдердің маңызды физиологиялық топтарының санына және химиялық құрамына қарап бағалайды.Топырақтағы мұнай және мұнай өнімдерінің массалық концентрациясын «ФЛЮОРАТ-02» сұйықтық анализаторныда өлшенді.Өлшеуге арналған топырақты 

 

сынама	Гравиметрия әдісі, мг/кг	«ФЛЮОРАТ-02» сұйықтық анализаторы, мг/г
1	34,4	0,0367
2	23,3	0,0244
3	20,5	0,0217
4	4,2	0,00425

Дегидрогеназа 24 сағ ішінде  1 г-ға ТТХ мг 

 

Сынамалар
1	2	3	4
0,078	0,039	0,033	0,008

 

 

Уреаза 24 сағ ішінде 5г-ға NH₃ мг 

 

Сынамалар
1	2	3	4
0,026	0,042	0,047	0,053

Көмірсутегі тотықтырғыш микроорганизмдер. 100 мл Ворошилова-Дианова (В-Д) қоректік ортасын араластырғыш колбаларға  250 мл көлемде құяды. Содан соң Қаражанбас кен орнынан алынған  шикі мұнайдан 3 мл қосу керек. Ортаға  Қаражанбас кен орны маңынан алынған ластанған топырақтың 5г салып, колбаны араластырғыш  (170 айн/мин) аппаратқа 27-29^оС температураға 7 күн шамасындағы уақытқа қояды. Көмірсутек қосылысының ортада болуы микроорганизмдер үшін жалғыз қорек көзі болып табылғандықтан, көмірсутекті тотықтырғыш микроорганизмдердің жақсы өсуіне себеп болады.  7 күннен соң колбадан топырақтық суспензияны тура тығыз В-Д қоректік ортаға себу жүргізілді.

Көмірсутегі тотықтырғыш  микроорганизмдер эколого-трофикалық микроорганизмдер топтарының ішіндегі ең маңыздыларының бірі, себебі әртүрлі  биотоптарда толық тотықсызданған көмірсутегі молекулаларын зат  алмасу процесіне қатыстырады. Дәлірек, олардың мұнай және мұнай өнімдерін ыдыратуда маңызды роль атқарады. Сондықтан,  көмірсутектерді тотықтырғыш микроағзалар функционалды белсенділігінің интенсивтілігі биотоптарда маңызды практикалық мәнге ие және мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған топырақтың қайта қалпына келуі тікелей байланысты. Кейбір микробиологиялық зерттеулердегі мәліметтер бойынша көмірсутектерді тотықтырғыш бактериялар ластанған топырақта бірінші жарты жылдық ішінде максималды мәнге дейін жетеді. Зерттеу кезінде ластанған сынамада1 гтопыраққа 1,89×105  түзілген колония бірлік мәні, яғни басқа сынамаларға қарағанда бір дәрежеге жоғары мән көрсетуі, ластану дәрежесінің жоғары екендігін және табиғи жағдайда КТ микроорганизмдерінің өзіндік тазарту процесін белсенді түрде бастап кеткенін көрсетеді      Сонымен, мұнайдың табиғи ыдырауында КТ бактериялардың алатын орны өте зор. Соған байланысты топырақты тазарту шараларында метаболиттік белсенділігі жоғары, мұнай және мұнай өнімдерін  жақсы ыдырата алатын сол топырақтың құрамындағы микроорганизмдер штамын бөліп алу шараларының практикалық маңызы зор  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қорытынды

Мұнай дүние жүзілік жанар-жағар  май-энергетикалық балансында орасан зор үлеске ие: оның адамзат пайдаланатын қуат көздері ішінде 48% алады. Болашақта бұл көрсеткіш мұнай өндірудің қиындай беруінен, және атом және басқа қуат көздерін пайдалануының өсуінен кеми береді. Мұнай – ол  өзiне тән иiсi бар, жасыл немесе қоңыр түстi, кейде тiптi қара немесе кей жағдайда түссiз болатын майлы жанғыш сұйық. көрсетеді.    Сонымен, мұнайдың табиғи ыдырауында КТ бактериялардың алатын орны өте зор. Соған байланысты топырақты тазарту шараларында метаболиттік белсенділігі жоғары, мұнай және мұнай өнімдерін  жақсы ыдырата алатын сол топырақтың құрамындағы микроорганизмдер штамын бөліп алу шараларының практикалық маңызы зор . 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пайдаланған әдебиеттер тізімі 

1. Сасон А. биотехнология: свершения и надежды, Мир 1987.- 410c
2. Громов Б.В., Павленко Г.В. Экология бактерии Л.:ЛГУ, 1989. -248c
3. Стейниер Р.,Эделберг Э., Ингрем Дж. Мир микробов. М.: Мир, 1979.T. 1-3.
4. Метаболизм микроорганизмов под.ред.Н.С.Егорова М.:МГУ.1986.-256с 
5. Веденев А.Г., Веденев Т.А. Биогазовые технологии «евро» 2006.-90с
6. Орлов Д. С., Амосова Я .М. Методы оценки нефтезагрязненных почв// Биотехнологические методы охраны окружающей среды. Тезисы докладов. – Самарканд, 1988 ж. 57 б.
7. Халимов Э. М., Левин С. В., Гузев В.С.// Экологические и микробиологические аспекты повреждающего действия нефти на свойства почвы//Вестник Московского ун-та, серия: Почвоведение, 1996.-№2.-59 б.