1.2 Влияние нефтяного загрязнения на микробиологические процессы в почве

Загрязнение нефтью существенно изменяет комплекс почвенных актиномицетов, снижая их численность и обедняя видовой состав. Кроме того, в загрязненной нефтью почве возрастает число фитопатогенных и фитотоксичных видов микроскопических грибов. Развитие фитотоксичных форм грибов может усилить отрицательное воздействие на почву нефтяного загрязнения [10].

Изменения микробиологических параметров почвы рассматриваются как значимые экологические нарушения. Они зафиксированы при концентрациях нефти более 1-5 мл/кг в зависимости от типа почвы.

1.3 Биодеградация нефти

Биодеградация углеводородов, то есть окисление их молекул в результате деятельности микробов, является основным, а порой и единственным процессом самоочищения почв от большинства углеводородов нефти. Доступность углеводородов для биодеградации зависит от их класса, разветвленности и длины углеродной цепочки, наличия в соединении галогенов, кислорода или других гетерогенных атомов, а также концентрации углеводородов в среде. Кроме того, способность к окислению углеводородов зависит от штамма микроорганизмов и условий их жизнедеятельности (аэрации, содержания СО₂ в воздухе и проч.).

Практически все углеводороды, входящие в состав нефти, могут быть объектом микробиологического воздействия, претерпевая разнообразные превращения [11].

Наиболее активно утилизируются углеводороды с прямой цепью, н-алканы с длиной цепи С₁₂-С₂₂. Оптимальные для роста микроорганизмов концентрации н-алканов в различных средах варьируют от 0,5 до 2-5%. Низкомолекулярные н-алканы обычно угнетают развитие микробного сообщества, однако вследствие летучести их действие непродолжительно.

Более устойчивы к окислению изоалканы, циклоалканы и ароматические углеводороды. Многие из них в виде моносубстратов не потребляются микроорганизмами, но разлагаются в режиме соокисления с другими более доступными углеводородами.

Биодеградация тяжелых фракций нефти, содержащих смолы и асфальтены, затруднена устойчивостью к воздействию ферментов и малой способностью их диспергирования в жидкой среде. Время полураспада этих соединений варьируется от 3 до 2000 недель.

Заключительный и самый длительный этап в разложении нефти связан с трансформацией оставшихся высокомолекулярных соединений и образованием связанных остатков. Небольшая часть компонентов нефти, находясь в почве, полимеризуется с образованием асфальтенов и полиароматических углеводородов. В силу инертности новые высокомолекулярные соединения и связанные остатки малоопасны для окружающей среды [12].

Конечными продуктами метаболизма нефти в почвах являются:

1) углекислота, которая может связываться в карбонаты и воду;

2) кислородные соединения (спирты, кислоты, альдегиды, кетоны и др.), которые частично входят в почвенный гумус, частично растворяются в воде и удаляются из почвенного профиля;

3) твердые нерастворимые продукты метаболизма – результат дальнейшего уплотнения высокомолекулярных продуктов или связывание их в органоминеральные комплексы;

4) твердые корочки высокомолекулярных компонентов нефти на поверхности почвы.