Благодаря низкой стоимости, эффективности, универсальности и безопасности использования и хранения, топливо, получаемое из сырой нефти, до сих пор является наиболее используемым источником энергии.
Эти виды топлива составляют значительную часть международного рынка, и их использование в планетарном масштабе повышает риск разливов.
Присутствие углеводородов в природе является экологической проблемой во всем мире, в том числе полярные и изолированные регионы, такие как Арктика и Антарктика, где углеводороды загрязняют почву, отложения и воду, в основном возле населенных пунктов.
Большинство из почти 50 антарктических станций, использующих топливо из сырой нефти для производства энергии и тепла, расположены в нескольких свободных от льда регионах (менее 0,3% от общей площади континента), где также установлена большая часть наземной биоты. Для защиты подобных экосистем в Протоколе к Договору об Антарктике от 1991 года, были установлены правила, регламентирующие охрану природы.
К чему пришли
По этой причине необходима разработка методов удаления углеводородов из почв Антарктики с учетом местных особенностей. Эти методы должны быть экологически безопасными, простыми, недорогими и эффективными при низких температурах.
Кроме того, для выполнения экологической политики, предложенной Договором об Антарктике и Протоколом к нему по охране ОС, она должна предусматривать использование исключительно автохтонных организмов. Природное ослабление включает в себя различные физические, химические и биологические процессы и включает в себя действие автохтонных микроорганизмов, действующих без вмешательства человека (EPA, 1999).
Хотя эта стратегия считается эффективным инструментом биорекультивации некоторых почв, а также подземных вод. Не допускается повторное использование без разрешения; низкие температуры, низкая скорость испарения, вязкость долгоцепочечных углеводородов, низкая водорастворимость загрязняющих веществ превращают естественное ослабление в неэффективный процесс удаления СН-продуктов из почвы в холодные зоны.
В Антарктиде большинство населенных пунктов сосредоточено в прибрежных районах Западно-Антарктического полуострова (ЗАП), где температура почвы достигает значений выше точки замерзания только около трех месяцев, а почвы остаются замороженными и укрытыми льдом и снегом в течение оставшихся девяти месяцев года.
Эти условия также ограничивают естественное затухание, что делает неэффективной стратегию доведения приемлемого уровня загрязнения почв. По этой причине удаление СН-продуктов из почв WAP в основном требует разработки и применения активных стратегий биорекультивации. Биологическая рекультивация in situ (или, в качестве альтернативы, на месте) с привлечением большого спектра микроорганизмов считается наилучшим подходом для достижения максимального удаления СН-продуктов из почвы.
Предыдущие исследования с антарктическими почвами показали, что биостимуляция азотом и фосфором значительно улучшает удаление алифатических СН-продуктов из загрязненных почв, тогда как биосегментация, как представляется, не дает дополнительных преимуществ, когда почва имеет долгосрочное воздействие топлива и местная микробиота хорошо адаптирована к их присутствию в окружающей среде.
Аналогичные результаты, полученные на разных почвах и при различных климатических условиях, были получены в других местах. Успешная биостимуляция зависит как от типа, так и от количества источников азота и фосфора, и несколько исследований были посвящены оптимизации количества питательных веществ для добавления в почву, чтобы сбалансировать высокое поступление углерода от загрязняющих углеводородов.
В этой связи низкие темпы биодеградации СН-продуктов были связаны с недостаточным количеством добавленных в качестве удобрений полезных веществ, в то время как их избыток может препятствовать распаду углеводородов. Поэтому поддержание правильного баланса веществ на протяжении всего процесса биорекультивации, есть однин из главных факторов, влияющих на успешное лечение.
Однако оптимальное соотношение C:N:P для деградации СН-продуктов в почвах широко варьируется, что делает необходимым проведение оптимизационных испытаний для каждой конкретной почвы и ситуации.
Исследование показало, что природа удобрений также играет важную роль в деградации нефтепродуктов. В этом смысле для биорекультивации было протестировано множество различных источников азота и фосфора. Неорганические соли (аммиак, нитраты и фосфаты), как сообщается, являются простыми и эффективными источниками питательных веществ для поддержания процесса биодеградации углеводородов.
Однако из-за их высокой растворимости в воде они теряют поверхностный сток, что затрудняет контроль скорости их растворения и поддержание достаточной концентрации для поддержания роста микроорганизмов с минимальным риском токсичности на ранних стадиях после добавления.
Что применять
Поэтому для восстановления углеводородов были протестированы альтернативные источники полезных веществ с лучшим соотношением цены и качества. Среди этих источников можно выделить карбамид, различные биоотходы, такие как соевый торт, помет птицы, масличный пучок фруктов, багасса сахарного тростника, неорганические удобрения NPK и другие коммерческие биологические регенераторы.
Деградация углеводородов в почве в аэробных условиях доказала свою эффективность и часто приводит к их быстрому удалению. Выбор наилучшего источника питательных веществ, похоже, зависит от характеристик обрабатываемой почвы, так как микробиота, процветающая в каждой почве, отличается и может обладать различными метаболическими потребностями.