Управляемая биоремедиация нефтяных загрязнений в природных водах и производственных стоках
На правах рукописи
СИДОРОВ АЛЕКСАНДР ВЯЧЕСЛАВОВИЧ УПРАВЛЯЕМАЯ БИОРЕМЕДИАЦИЯ НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОКАХ Специальность 03.00.23 – Биотехнология 03.00.16 - Экология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Уфа – 2009 2
Работа выполнена на кафедре ботаники и экологической биотехнологии Татарского государственного гуманитарно-педагогического университета
Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Морозов Николай Васильевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук Селезнев Владимир Анатольевич доктор биологических наук, профессор Логинов Олег Николаевич
Ведущая организация: ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Защита состоится «23» декабря 2009 г. в 14-00 часов на заседании Объединенного совета по защите докторских и кандидатских диссертаций ДМ 002.136.01 при Институте биологии Уфимского научного центра РАН по адресу:
450054, г. Уфа, Проспект Октября, 69. тел./факс (3472) 35-62-47. Е-mail: [email protected] C диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского научного центра РАН и на официальном сайте АН РБ по адресу: http://www.anrb.ru/inbio/dissovet
Автореферат разослан «_» ноября 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент Р.В. Уразгильдин
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Проблема качественного истощения водных ресурсов актуальна для всего мира, в том числе и России. Наиболее приоритетным загрязнителем водных экосистем современности являются нефть и продукты её переработки (бензин, керосин, мазут, масла, асфальтены и др.), которые, попадая в водоем, изменяют его физическое и химическое состояние и, как следствие, качество вод. Это связано прежде всего с возрастанием объёма технологических потерь нефти, обусловленным добычей, транспортировкой и её ненадлежащим хранением. При современных объёмах добычи нефти в мире её потери достигают млн. тонн в год, что в нашей стране составляет почти 5% от общего объема (Аренс, 1999). Тонна разлитой нефти загрязняет 12 км2 водной поверхности. Имеющиеся литературные данные по загрязнению окружающей среды нефтью и персистентными её соединениями показывают актуальность проблемы очистки и восстановления нефтезагрязнённых водных объектов.
Последнее время биологический метод очистки углеводородных загрязнений, основанный на применении микроорганизмов деструкторов нефти и нефтепродуктов, становится приоритетным при любых количествах и масштабах загрязнения. Он характеризуется как наиболее экономический, эффективный и безвредный способ очистки.
Изучение свойств нефтеокисляющих микроорганизмов в аспекте их применения для биодеградации нефтяных загрязнений и биоремедиации нефтесодержащих вод и почв представляет особый интерес.
Цель диссертационной работы – повышение деструкционной активности углеводородокисляющих микроорганизмов для интенсификации биологической очистки природных вод и производственных технологических стоков, научное и практическое обоснование разработанной биотехнологической схемы глубокой очистки высококонцентрированных углеводородсодержащих стоков.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
1. Определение эффективности окисления нефти и нефтепродуктов монокультурой и сообществом углеводородокисляющих микроорганизмов в различных изменяющихся условиях среды.
2. Оптимизация условий роста и развития углеводородокисляющей микрофлоры в периодических и непрерывных условиях с целью получения активной биомассы для биодеградации нефтепродуктов.
3. Поиск нетрадиционных источников питания - легкоокисляемых органических веществ для биостимуляции, биодеградации нефти.
4. Оценка эффективности применения углеводородокисляющих микроорганизмов для очистки природных нефтезагрязненных вод.
5. Разработка и апробация биотехнологической схемы очистки смешанных нефтесодержащих сточных вод ОАО «Казаньоргсинтез» с использованием специально созданного для этой цели струйно-отстойного аппарата (СОА) и выведение всей технологии на режим очистки и доочистки сточных вод.
Научная новизна работы. Впервые использован струйно-отстойный аппарат в качестве локальной стадии биодеградации углеводородсодержащих сточных вод перед подачей их в аэротэнки после первичных отстойников. Разработана технологическая схема и установлены параметры локальной очистки углеводородсодержащих стоков. СОА может быть применен как на стадии основной очистки, так и доочистки для наиболее полного извлечения нефти и углеводородов из технологических стоков.
На основе оценки состава и свойств сточных вод, анализа роста углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ) впервые предложено использовать в качестве ускорителя биодеградации нефти и нефтепродуктов комплексные легкоокисляемые органические обогатители.
Изучен процесс естественного самоочищения природного водоёма от нефтяного загрязнения и показана эффективность использования УОМ для биологической очистки природных вод в модельных экосистемах.
Показано, что оптимизировать биоремедиацию нефтяных загрязнений позволяет добавление в состав водной среды не только биогенных элементов, но и комплексных обогатителей, служащих легкоокисляемой органикой. Комплексный подход использования микроорганизмов, добавление биогенов, легкоокисляемого субстрата в качестве соокисления и биостимуляторов, в концентрациях 2-5 мг/дм3, с аэрацией сточных вод, улучшает эффект очистки от нефтяных загрязнений, что может стать основой управления качеством нефтезагрязнённых природных и сточных вод нефтехимических предприятий.
Положения, выносимые на защиту.
1. Сообщества углеводородокисляющих микроорганизмов способны использовать нефть и нефтепродукты в качестве единственного источника углерода и энергии.
2. Биогенные элементы, комплексные органические индуцирующие вещества, биостимуляторы в комплексе с УОМ, аэрацией и регулированием температуры окружающей среды в сбалансированном соотношении позволяют ускорить процесс разложения нефти и нефтепродуктов и повысить его эффективность.
3. Легкоокисляемые органические субстраты растительного происхождения являются источником биостимуляции, биодеградации нефти УОМ.
4. Использование системного подхода в процессе очистки вод от углеводородов позволяет сократить сроки и ускорить темп проведения работ по восстановлению естественного состояния экосистемы.
5. Применение СОА, разработанная на его основе биотехнологическая схема, как стадия очистки сточных вод, включение аппарата в существующую схему очистки производственных стоков позволяет ускорить процесс биодеградации труднодоступных фракций нефти и нефтепродуктов, а также глубокой очистки углеводородсодержащих стоков и тем самым подготовить сточные воды до норм оборотного водоснабжения или отвода их в естественный водный источник без ущерба его санитарного состояния.
Практическая значимость. В результате научных исследований разработан метод локальной очистки вод от нефтезагрязнений. Установлены оптимальные параметры и подобраны условия развития углеводородокисляющих микроорганизмов, при которых достигается максимальная их численность и высокая эффективность деструкции нефти и нефтепродуктов. На основании полученных результатов сформулированы рекомендации по применению биогенных элементов и комплексных органических биостимуляторов в процессе биодеградации углеводородов нефти в водной среде. Разработана и испытана технологическая схема очистки производственных сточных вод ОАО «Казаньоргсинтез». В результате применения струйно-отстойного аппарата достигнуто увеличение скорости и эффективности окисления труднодоступных фракций нефтепродуктов для микробной деградации в целом и очистки углеводородсодержащих сточных вод до норм сброса в аэротенки. Проведены промышленные испытания, которые подтвердили эффективность и высокую степень очистки сточных вод ОАО «Казаньоргсинтез» в процессе биоокисления углеводородов УОМ.
Личное участие автора. Автором проведен аналитический обзор литературы, спланированы и выполнены лабораторные опыты, полупроизводственные испытания, в результате которых получена экспериментальная база данных и проведена их интерпретация, были написаны статьи и тезисы докладов.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены на международных и всероссийских конференциях:
1-ой Всероссийской научной конференции «Ресурсосберегающие, водо – и почвоохранные биотехнологии, основанные на использовании живых экосистем» (Казань, 2006), 4-ой Международной конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов» (Харьков, 2007), V-ом Международном конгрессе «Управление отходами и природоохранными технологиями, ВэйсТек –2007» (Москва, 2007), Международной молодежной научной конференции «XI Туполевские чтения» (Казань, 2007), научно – практической конференции «Экологические проблемы урбанизированных территорий» (Елец, 2007), научно - практической конференции «Эколого-географические исследования в Среднем Поволжье» (Казань, 2008), VI-ой Международной научно-практической конференция (Тамбов, 2008), Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные подходы к естественнонаучным исследованиям и образованию» (Казань, 2009), научно исследовательских работ студентов «Актуальные естественнонаучные исследования» (Казань, 2009), V-ом Московском международном конгрессе «БИОТЕХНОЛОГИЯ» «Состояние и перспективы развития» (Москва, 2009), Х-ой международной конференции молодых учёных «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2009), Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы охраны почв, биологического разнообразия и здоровья человека в условиях трансформированной среды обитания» (Оренбург, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 21 печатная работа, из них 2 в рекомендованных ВАК журналах, материалы доложены и обсуждены на международных и всероссийских конференциях.
Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 167 страницах, состоит из введения, обзора литературы, объектов и методов исследования, экспериментальной части, результатов исследования, выводов, списка литературы и приложений, включает 15 таблиц, 28 рисунков. Список литературы включает литературных источников.
Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность и признательность за руководство работой, помощь в выполнении исследований и поддержку научному руководителю Морозову Николаю Васильевичу, сотрудниками кафедры ботаники и экологической биотехнологии ТГГПУ, а также начальнику лаборатории цеха нейтрализации и очистки промышленно-сточных вод ОАО «Казаньоргсинтез» Гицаревой Е.В., коллегам и соавторам публикаций.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Глава 1. Совершенствование очистки сточных и природных вод от нефти и нефтепродуктов по данным отечественных и зарубежных авторов (обзор литературы) На основании литературных данных выяснено, что при целенаправленном применении аборигенной гетеротрофной углеводородокисляющей микробиоты водоемов и сточных вод, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, изучении условий развития, регулировании концентрации биогенных элементов, использовании соокислителей или биостимуляторов, поддержании реакции среды и температуры в нужном диапазоне, можно управлять процессом бактериального самоочищения водной среды от углеводородов различного класса с переводом их в безвредные продукты окисления, т.е. СО2 и Н2О. Сформулированы цели и задачи работы.
Глава 2. Объекты и методы исследования В лабораторных, полевых условиях, а также полупромышленных производственных испытаниях в течение 2003 - 2008 гг. были изучены процессы биодеградации нефти и нефтепродуктов в природных водах и технологических производственных стоках. В процессе биодеградации загрязнённых водных объектов использовали штаммы гетеротрофных углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ), выделенных из производственных сточных вод, действующих очистных сооружений предприятия органического синтеза ОАО «Казаньоргсинтез» и природных нефтезагрязнённых вод, идентифицированных до вида. Для оптимизации условий роста и развития углеводородокисляющей микрофлоры в периодических хемостатных условиях с целью получения активной биомассы использовали биогенные элементы и комплексные обогатители. В качестве нетрадиционных источников питания для достижения биостимуляции биодеградации нефти были выбраны шелуха кукурузы, ячменя, гречихи и вермикулит с различным размером частиц и концентрацией.
Для культивирования микроорганизмов и определения нефтеокисляющей активности применяли жидкую минеральную среду Мюнца. В качестве источника углерода использовали стерильную нефть Альметьевского месторождения. Также применяли синтетическую среду с углеводородами (сточная вода ОАО «Казаньоргсинтез»). Культивирование бактерий, в зависимости от цели эксперимента, проводили в статических условиях при температуре 280С в накопительных колбах объемом 1000 см3, либо в аппарате непрерывного культивирования микроорганизмов (АНКУМ-2М) объемом 10000 см3. Длительность культивирования в накопительных колбах составляла 96 часов, в ферментере - часа. Рост УОМ оценивали по оптической плотности и методом титра, путём посева проб воды на среду МПА в чашки Петри методом предельных разведений с последующим подсчётом выросших колоний (Герхардт, 1983).
Критериями суждения о биологическом окислении нефти и нефтепродуктов в воде и способности к самоочищению водоемов служили следующие параметры:
изменение общего количества УОМ прямым счетом (Герхардт, 1983), оптической плотностью на фотоэлектрокалориметре (КФК-2), БПК5 и БПКполное, растворенный кислород, ХПК, общее количество NO2, NO3-, NH4+, (Чернокальский, 1980), P2O (Методика выполнения измерения массовой концентрации фосфат ионов.., 2004), реакцию среды измеряли с помощью рН метра 410. Отбор проб, их подготовку, микробиологическое и аналитическое исследования проводили по стандартным методикам. Содержание остаточных углеводородов определяли весовым методом, используя в качестве экстрагента четыреххлористый углерод (Лурье, 1984).
Объектом исследований служили различные фракции углеводородов нефти и нефтесодержащие природные, а также смешанные сточные воды ОАО «Казаньоргсинтез».
Для постановки лабораторного эксперимента использовали колбы объемом дм с минеральной средой Мюнца с нефтью и нефтепродуктами, а также УОМ (моно – три и поликультуры). Влияние условий среды на развитие и биодеградацию углеводородов нефтеокисляющими микроорганизмами исследовали по таким параметрам, как: температура 23, 28, 370С, аэрация среды, выбор вида и концентрации биогенных элементов, индуцирующих соединений (комплексные обогатители) и питательных веществ. Для поддержания заданных параметров использовали термостат и перемешивание опытного варианта на качалке в течение 12 часов. Пробы для микробиологических и химических анализов отбирали через каждые два дня, длительность эксперимента составляла 21 день.
Активную биомассу отселектированных нефти и углеводородокисляющих микроорганизмов получали на АНКУМ-2М. В процессе культивирования на среде Мюнца и сточной воде предприятия ОАО «Казаньоргсинтез» поддерживали заданную температуру 25-280С, аэрацию и рН =7,2. Исследовали влияние биогенных элементов, комплексных обогатителей, углеводородов в различных соотношениях.
Нефть и нефтепродукты, не подвергшиеся окислению, определяли гравиметрическим методом (Лурье, 1984).
При подборе легкоокисляемых органических субстратов использовали шелуху кукурузы, ячменя, гречихи и вермикулит с различным количеством УОМ. Опыты проводили в колбах объемом 1 дм3 и моделированных микроэкосистемах, которыми являлись аквариумами объёмом 50 дм3. Согласно вариантам (не менее трехкратная повторность) вносили по 2 мл/дм3 двухсуточной культуры углеводородокисляющих микроорганизмов, 2-5 г/дм3 исследуемого субстрата и 20 мг/дм3 нефти. Эксперимент длился в течение 21 дня, измерения основных показателей вели через каждые три дня.
Натурные эксперименты по изучению процесса естественного самоочищения проводили в естественных условиях. Пробы отбирали в течение двух лет, в весенний, летний и осенний периоды.
С целью интенсификации процессов биологической очистки сточных вод в очистных сооружениях ОАО «Казаньоргсинтез» от труднодоступных фракций нефти и нефтепродуктов (с начальным содержанием углеводородов до 183 мг/дм3) производили разработку и апробацию биотехнологической схемы с использованием СОА.
Статистическую обработку результатов проводили в стандартной компьютерной программе «Microsoft Excel». Группу данных считали однородной, если среднее квадратичное отклонение Q в группе не превышало 13 %. Различие между группами считали достоверным при критерии вероятности р 0.05.
Глава 3. Экспериментальная часть 3.1. Исследование условий роста и способности гетеротрофных микроорганизмов, выделенных из сточных вод, окислять различные фракции углеводородов Рассмотрены условия роста УОМ и их способность окислять различные нефтепродукты. Биодеградации подвергали нефть и нефтепродукты в концентрации 0,5% по объему. В качестве УОМ использовали бактерии родов: Pseudomonas ( вид), Acetobacterium (1 вид), Corinebacterium (1 вид), Micrococcus (1 вид), Rhodococcus (1 вид), Brevibacterium (1 вид), Bacillus (1 вид), Nocardia (1 вид), Sarcina (1 вид).
0, одна одна 0, 0, 0, три три 0, оптическая плотность 0, смесь смесь 0, 0, оптическая плотность контроль контроль 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 дни 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 дни нефть бензин 0, 0,45 одна одна оптическая плотность 0, 0,4 три три 0, 0,35 смесь оптическая плотность 0, контроль 0,3 смесь 0, 0, 0, контроль 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 дни дни соляровое масло машинное масло Рис.1 Динамика роста численности нефтеокисляющих бактерий в процессе окисления нефти, бензина, солярового и машинного масел Предварительными опытами было установлено, что интенсивное развитие всех испытуемых микроорганизмов в среде с нефтью, бензином, соляровым и машинным маслами наблюдается на 13-16 дни, и составляет в среднем 3,45·108кл/мл при росте на всех субстратах (рис.1). На эффективность и скорость деструкции нефти и нефтепродуктов влияют состав и виды микроорганизмов, с которыми они контактируют. Степень окисления нефтепродуктов максимальна при участии большего количества смешанных видов нефтеокисляющих бактерий, относящихся к родам: Pseudomonas, Acetobacterium, Corinebacterium, Micrococcus, Rhodococcus, Brevibacterium, Bacillus, Nocardia, Sarcina. В присутствии трех культур (роды Pseudomonas, Micrococcus, Brevibacterium) степень окисления уменьшается, а в среде с одной монокультурой (Pseudomonas) она минимальна. Исключение составляет опыт с бензиновой фракцией, растворимость которой максимальна по сравнению с другими применяемыми углеводородными компонентами, что облегчает транспорт молекул в клетку и её окисление. Кроме того, более высокая эффективность применения консорциума культур объясняется и сложностью субстрата, каковым является товарная нефть и масла. Эффективность деструкции бензина достигает 90% при применении трёх культур, что связано, по–видимому, с избирательностью и использованием этими УОМ лёгких фракций нефти. На это указывает нарастание численности микрофлоры в одинаковые сроки, которое наблюдалось на 13 – 16 дни эксперимента (рис.1).
Присутствие свободного кислорода является необходимым условием окисления нефти любой химической структуры. Полученные нами в ходе исследований данные свидетельствуют о том, что процесс аэрации ускоряет рост численности УОМ, что отражается на эффективности деструкции нефтепродуктов.
При этом зафиксировано увеличение степени окисления товарной нефти до 91%, бензина до 94%, солярового масла до 83%, машинного масло до 80%.
Температура среды, так же, как и аэрация, оказывает значительное влияние на процесс биодеструкции нефти и нефтепродуктов и является наиболее значимым лимитирующим фактором всех метаболических процессов. Нашими исследованиями показано, что оптимальный температурный интервал для роста и развития используемых сообществ УОМ является 230С - 280С. Установлено, что при указанных температурных интервалах углеводороды разрушаются культурами, участвующими в эксперименте с эффективностью 80-91%. Максимальный уровень загрязнения снимается при t = 280C. Отклонения от этой температуры, как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения, замедляют процесс деструкции. Это связано с тем, что исследуемая группа УОМ является мезофильной, и указанные температурные условия для них наиболее оптимальны. Следует также учесть, что при повышении температуры наблюдается уменьшение растворимости кислорода в воде, что отрицательно сказывается на росте и развитии сообщества бактерий.
3.2. Оптимизация условий выращивания аборигенных форм углеводородокисляющих микроорганизмов с целью получения активной биомассы хемостатным культивированием. Проведение модельных опытов по биодеградации нефтяных загрязнений в сточных водах ОАО «Казаньоргсинтез» При получении накопительной культуры нефтеокисляющих микроорганизмов, используемых в процессе очистки нефти загрязненных сточных вод, была предпринята попытка отыскать для исследуемых культур альтернативные источники питания – это комплексные обогатители, а также использовать традиционные соединения, которыми явились неорганические формы азота и фосфора.
Исследованиями выявлено, что при хемостатном культивировании девяти культур УОМ в ферментере на среде Мюнца максимальное количество микроорганизмов наблюдается на 4-й час после начала культивирования, что составляет по оптической плотности 0,45 соответствующей численности бактерий 3,45·108кл/см3 (рис.2).
0, 0, о т ч с я п он сь лт от 0, 0, 0, 0, п и е ка 0, 0, 0, 0, 1 2 3 4 5 6 7 вре мя, часы Рис.2. Динамика роста числе нности угле водородокисляющих микроорганизмов в фе рме нте ре Соотношение биогенов БПКполное:N:P, равное 100:5:1 в стоке, всегда стимулировало рост биомассы популяции микроорганизмов. Под их влиянием достигнут рост численности популяции УОМ до 291 млн. кл/см3. При изменении соотношения в сторону увеличения биогенов наблюдалось угнетение роста популяции микроорганизмов за счёт образования токсических соединений и накопление нитратов, что приводило к снижению численности нефтеокисляющих бактерий до 10,7 млн. кл/см3 (табл.1).
Потребление источника азота и фосфора на единицу нефтепродукта зависит как от качественного состава углеводородного загрязнителя, так и от его концентрации в среде. Принимая во внимание этот факт, можно целенаправленно оптимизировать процесс очистки, полностью удовлетворяя потребности УОМ в содержании в среде компонентов азотно-фосфорного питания, и не допускать накопления избытков удобрений в окружающей среде.
Таблица Условия выращивания аборигенных форм углеводородокисляющих микроорганизмов в нефти Концентрация Соотношение Плотность суспензии Число клеток, нефти, БПКполное: N :P микроорганизмов кл/см мг/ дм3 температура культивирования С 23 28 23 3,83·107 6,1· контроль 0,05 0, 1,3·108 1,53· 10 100:2.5:0.5 0,17 0, 1,83·108 2,07· 100:05:01 0,24 0, 9,97·107 1,38· 100:10:02 0,13 0, 6,1·107 9,2· 100:20:04 0,08 0, 1,61·108 1,92· 20 100:2.5:0.5 0,21 0, 2,3·108 2,91· 100:05:01 0,3 0, 1,15·108 1,46· 100:10:02 0,15 0, 6,1·107 8,4· 100:20:04 0,08 0, 1,23·108 1,46· 40 100:2.5:0.5 0,16 0, 1,38·108 1,76· 100:05:01 0,18 0, 9,2·107 1,23· 100:10:02 0,12 0, 4,6·107 7,6· 100:20:04 0,06 0, Эффективность биоокисления нефти и её производных зависит также от концентрации углеводородов в сточной воде. Нами установлено, что максимальное биоокисление углеводородов стока достигается при начальной концентрации мг/дм3 и температуре - 280С (табл.1), где в качестве источника углеводородов выбрана нефть, а не машинное масло (эти данные подтверждают результаты предыдущей серии экспериментов). Применение индуцирующих соединений в различных концентрациях от 17,5·10-6М до 150·10-6М отражается на степени окисления нефти и численности УОМ, оптимальной при этом является 35·10-6М, что повышает численность клеток до 3,45·108 кл/см3 и степень очистки 86% (табл.2).
Таблица Параметры и условия выращивания аборигенных форм углеводородокисляющих микроорганизмов Условия Индуцирующие Оптическая плотность Число Эффективность клеток, кл/см соединения суспензии УОМ очистки, % 17,5·10-6М 9,97· нефть, 0,13 64± 20 мг/дм 35·10-6М 3,45· соотношение 0,45 86±1, БПКполное:N:P 70·10-6М 3,14· 100:05:01 0,41 71± температура, 280С 150·10-6М 9,2· 0,12 58±1, Регулирование концентрации биогенных элементов, индуцирующих соединений, поддержание реакции среды и температуры в нужном диапазоне положительно отражаются не только на развитии микроорганизмов, но и на их биохимической активности по очищению воды от нефти и нефтепродуктов.
3.3. Использование легкоокисляемых органических субстратов растительного происхождения для достижения биостимуляции биодеградации нефти В качестве субстратов применяли шелуху гречихи, ячменя, кукурузы и вермикулита с размерами частиц от 0,071 до 0,5 мм. Общий вес вычислялся из расчёта от 2 до 5 мг/дм3. Количество видов бактерий, как и в предыдущих исследованиях, соответствовало монокультуре, трем культурам и консорциуму, состоящему из девяти родов УОМ.
При определении оптимального размера органического субстрата были поставлены следующие варианты опытов: 1. Вода + субстрат + нефть (контроль);
2.
Вода + субстрат + нефть + три вида УОМ;
3. Вода + субстрат + нефть + девять видов УОМ.
Экспериментами установлено, что наилучшим субстратом является гречишная и ячменная шелуха с фракцией 0,1 мм при использовании сообщества УОМ. Именно в эксперименте с указанными субстратами быстрее увеличивалась численность микроорганизмов, соответственно возрастала степень окисления субстрата, что приводило к росту количества осуществляемых ферментативных реакций, следовательно, к наиболее эффективной деструкции нефти и составило 70,1 и 55% соответственно.
Динамика БПК5, ХПК и других химических показателей выявила, что во всех вариантах опыта происходит их уменьшение, а в частности ХПК от 5% в контрольном варианте при использовании гречихи до 65% под действием консорциума УОМ, количество фосфатов уменьшается к концу эксперимента с 7,9 до 6,8 мг/дм3, аммонийный азот незначительно увеличивается от 1,35 до 8,3 мг/дм3.
При использовании шелухи кукурузы и субстрата вермикулита мы наблюдаем, минимальный процент окисления нефти 51% и 48% при этом ХПК уменьшается на 56% и 44,8% соответственно. Это указывает на то, что данные легкоокисляемые субстраты менее используются УОМ, и в связи с этим их роль в процессе разложения нефти минимальна.
В контрольном варианте эффективность процесса деструкции нефти из-за отсутствия УОМ ещё меньше и составляет около 5%. Тот факт, что эффективность процесса биодеградации выше в опытах с фракцией субстрата 0,1 мм, чем 0,5 мм, объясняется увеличением поверхностной площади соприкосновения с нефтью и УОМ, хотя в варианте размером 0,071 мм эффективность ниже.
Таким образом, наилучшая эффективность в процессе интенсификации биодеградации нефти достигнута с применением двух субстратов, ячменной и гречишной шелухи, с фракциями 0,1 мм. Поэтому последующие опыты были проведены при использовании только данного размера частиц субстрата.
Температура окружающей среды является важным фактором, влияющим на развитие УОМ и на интенсивность окисления легкоокисляемого субстрата и нефти.
При использовании гречишной шелухи и температуры 280С 75% нефти окисляется на седьмой день опыта, тогда как при комнатной температуре (22-250С) к указанному сроку было разложено около 70% нефти.
При сохранении оптимальной температуры и аэрации среды влияние легкоокисляемого субстрата на степень трансформации ещё выше (рис.3).
Максимальная эффективность при этом составляет 87% в варианте с девятью культурами УОМ и субстратом «гречишная шелуха». Минимальный процент окисления, как и в предыдущих опытах, наблюдается в контроле без УОМ и составляет 7,6%, а также при использовании вермикулита и кукурузной шелухи, где процент окисления ниже в два раза.
шелуха гречихи 90 шелуха ячменя н сть, % 80 контроль эф ектив о ф дни 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Рис. 3. Дина мика биодеградации не фти в оптимальных условиях под действием органического субстра та Полученные положительные результаты (опыты выполнялись в колбах (1 дм3) в стационарных условиях) позволили продолжить лабораторный эксперимент с моделированием микрооэкосистем с сохранением тех же параметров среды (легкоокисляемый субстрат, нефть и культуры УОМ численностью 3,45·108кл/мл).
Модельные эксперименты подтвердили ранее полученные данные (рис.3).
Максимальная эффективность биодеградации наблюдается при использовании гречишной и ячменной шелухи в присутствии нефти и смеси культур УОМ и составляет 71% и 55% соответственно. При этом ХПК уменьшается в 3 и раза от 818 до 275 с эффективностью 66,4% и от 1169 до 669 мгО2/дм3 43% соответственно. Это указывает на очистку стока от нефти. В эти же сроки за 18 дней эксперимента происходит незначительное увеличение количества аммонийного азота с 1,16 до 8,52 и от 5,3 до 11,95 мг/дм3 и уменьшение фосфора с 8,3 до 7,3 и с 13,9 до 7,4 мг/дм3, которое позволяет говорить о деградации нефти на более простые азотосодержащие соединения.
Таким образом, нами выбран легкоокисляемый органический субстрат растительного происхождения, служащий активатором и сорбентом для закрепления ассоциации УОМ, а главное, источником биостимуляции окисления нефти и её производных. Таким субстратом оказались «гречишная шелуха» и «ячменная шелуха» с размером фракций 0,1 мм, причем максимальная эффективность наблюдалась при использовании гречишной шелухи и составила 71%. При изменении условий среды (температура, аэрация) наблюдается увеличение степени эффективности деструкции нефти на 10 – 20%, с уменьшением времени окисления нефти на 5 суток.
3.4. Эффективность применения углеводородокисляющих микроорганизмов для очистки поверхностных вод от нефтепродуктов В течении двух лет нами проводился мониторинг процесса естественного самоочищения воды оз. Моховое от нефтяного загрязнения (табл.3), произошедшего в результате прорыва нефтепровода с выбросом нефти.
Таблица Изменение основных показателей воды в процессе естественного самоочищения о. Мохового Содержание, мг/дм Показатели ПДК 9.04. 2007г. 08.11.2007г. 15.04.2008г. 13.11.2008г. мг/дм 1 2 1 2 1 2 1 Нитраты, NO3- 6,2 0.05 7,85 0,63 21,5 1,13 15,8 1, 3, Нитриты, NO2- 0,2 0.05 0,98 0,06 6,17 2,05 3,8 2, Азот аммонийный 14 1,1 6,78 4,06 9,71 7,11 6,64 5,64 1, Фосфаты,РO43- 0,5 0.05 1,02 0.05 2,08 0,43 1,77 0,5 0,05-0, Сульфаты,SO42- 2 2,3 6,47 4,02 6 5,34 4,5 4,19 Нефтепродукты 60 0,03 1,22 0,06 4,23 1,11 2,55 1,04 0, ХПК 895 6 112 21 421 223 234 205 БПК 5 125 0,6 10,1 1,6 36,5 7,3 20,3 5,1 БПК 15 полное 480 1 21,6 3,1 73 28,4 40,6 23 Примечание: 1 – озеро загрязнённое 2 – озеро близлежащее «условно чистое» Материалы, характеризующие самоочищение воды оз. Моховое в 2007 – 2008гг, приведены в табл.3, рис.4. Как видно из таблицы и рис.4., количество нефтепродуктов в воде озера первые дни составляет 60 мг/дм, а спустя 7 месяцев после аварии 18 мг/дм3, что превышает ПДК в 360 раз [ГН 2.1.5.1315-03;
СанПиН 2.1.5.980-00]. Если сравнивать с «условно чистым» близлежащим озером (II –я ступень), мы наблюдаем также превышение исследуемых гидрохимических показателей в несколько раз. Причина подобного связана по всей вероятности с выносом загрязнений по водоносному горизонту.
60 1 озеро 55 2 озеро ПДК к л ч с в н фи м/д о иет о е т, г м 09.04.07г. 10.06.07г. 22.10.07г. 08.11.07г. 15.04.08г. 09.06.08г. 05.09.08г. 13.11.08г дата отбора проб Рис.4. Динамика самоочище ния о.М охового от не фти Повторные анализы, проведенные весной 2008 года, показали на увеличение концентрации нефти в воде озера от 1,22 до 4,23 мг/дм3 (табл.3., рис.4). Это связано с всплыванием осевшей нефти со дна и выносом её из загрязнённой территории поверхностным стоком, что увеличивает концентрацию нефтепродуктов в поверхностном слое. При рассмотрении динамики изменения основных параметров (табл.3) в летне-осенний период 2008 г выявлено, что уровень всех исследуемых показателей уменьшается, что говорит о процессе естественного самоочищения водоёма. Этому способствовало высокая температура воды и наличие богатой высшей водной растительности, что привело к повышению скорости биологической деградации нефтяных загрязнений.
Наличие в воде аммонийного азота (NH4+) и его повышение в весенний период до 9,71 мг/дм3 указывает на локальное загрязнение, что характерно для данного сезона. Сезонные колебания содержания нитритов характеризуются отсутствием их зимой и появлением весной, что составляет 6,17 мг/дм3 по сравнению с условно чистым озером 2,05 мг/дм3. Осенью концентрация нитритов уменьшается и составляет 3,8 и 2,1 мг/дм3 соответственно.
Содержание ХПК уменьшалось в течение года с 09.04.07г. по 05.04.08г. в 2 раза (с 895 до 421 мг/дм3), к концу второго года этот показатель составил 205 мг/дм3. В то же время значение БПК5 и БПКполное сократилось с 125 – 480 мг/дм3 до 36,5 и мг/дм3 соответственно (табл.3). Последнее указывает на активное самоочищение воды от легкоокисляемых органических веществ. Снижение содержания сульфатов с 6 до 4,5 мг/дм3 в опытах тоже подтверждает активность самоочищения воды в озере.
Параллельно с наблюдением процесса естественного самоочищения воды были проведены исследования в модельной экосистеме (аквариумы объёмом 50 дм3).
Было выяснено, что содержание биогенных элементов в исследуемой природной воде находится в оптимальном количестве и, исходя из этого, добавляли только индуцирующие соединения в ранее установленном соотношении - 35·10-6М (табл.2).
Максимальная скорость деструкции по основным показателям наблюдается в варианте со смесью культур и индуцирующими соединениями. Под влиянием последних количество нефтепродуктов падало в 8,5 раза, а в контроле за тот же срок количества нефти и нефтепродуктов сокращалось всего в 1,1 раз. Наличие УОМ также способствует ускорению разрушения нефти в 2,2 раза.
Сравнение эффективности деструкции в модельных опытах и в природных условиях, показало, что процесс естественного самоочищения идёт медленнее за тот же период и составляет всего 4,7%, тогда как в экспериментах с внесением дополнительных источников питания и УОМ – 88,2% (рис.5).
По мере уменьшения концентрации нефтяного загрязнения происходит падение концентрации и остальных исследуемых параметров, а в частности ХПК, БПК5 и БПКполное, от 421, 36,5, 73,1 до 124, 5,2 и 9,3 соответственно, что говорит о количественных снижениях в воде органических и минеральных веществ.
5 I 4, II количество нефти, мг/дм III 3, IV 2, 1, 0, 15.04.08г. 10.05.08г. 09.06.08г. дата Рис.5. Эффективность деструкции нефти в модельных и природных условиях Примечание: I – контроль;
II – природная вода с УОМ;
III – природная вода с УОМ и КО;
IV- природные условия.
В целом из результатов эксперимента следует, что скорость бактериального окисления зависит от наличия микроорганизмов, источников биогенных элементов и индуцирующих соединений. Таким образом, применение активного углеводородокисляющего консорциума микроорганизмов эффективно при очищении природных нефтезагрязнённых вод.
3.5. Разработка и апробация технологии интродукции и стимуляции углеводородокисляющих микроорганизмов с целью интенсификации процессов биологической очистки сточных вод на очистных сооружениях ОАО «Казаньоргсинтез» Наиболее эффективными техническими решениями в области очистки нефтесодержащих сточных вод являются комплексные установки, обеспечивающие оптимальные технико-экономические характеристики процесса очистки. Таким техническим решением может быть биотехнологическая схема, включающая в себя созданный нами струйно-отстойный аппарат (СОА), позволяющий провести глубокую очистку и доочистку нефтесодержащих сточных вод.
Полученные в лабораторных и модельных экспериментах данные были применены при проведении производственных испытаний биотехнологической схемы, осуществляемой в рамках договора с ОАО «Казаньоргсинтез» цехе нейтрализации и очистки промышленно – сточных вод. Новая схема очистки нефтесодержащих сточных вод включает отстой, нейтрализацию, осветление стоков в горизонтальном отстойнике 1,5-2 часа, очистку загрязнений на специальной опытной установке, представляющей собой СОА и последующее двухчасовое осветление во вторичном отстойнике (рис.6).
Объектом служили нефтесодержащие сточные воды ОАО «Казаньоргсинтез» следующего состава: ХПК 604,8 – 1858 мг/дм3, О2 в пределах 1,5 – 6 мг/дм3, сумма неорганических форм азота (NH4, NO2 и NO3) 10 – 35, фосфор (P2O5) 0,3 – 2,2, нефтепродукты до 183 мг/дм3, фенол до 20 мг/дм3, гликоли до 250 мг/дм3, СПАВ до 20 мг/дм3. Биодеградацию нефтяных загрязнений проводили с применением вновь созданного консорциума углеводородокисляющих микроорганизмов с общей численностью на входе от 107 млн. кл/см3 до 162 млн. кл/см3.
Рис.6. Технологическая схема очистки нефтесодержащих сточных вод включающая: 1- усреднитель сточных вод;
2-шламовые площадки;
3 первичный отстойник;
4-струйно – отстойный аппарат;
5-дозаторы биогенных элементов, комплексных обогатителей и УОМ;
6-вторичные отстойники;
7 – аэротенки;
8 – насосы.
Технологический режим очистки предварительно подготовленного (отстой, нейтрализация и осветление) стока на опытной установке осуществляли следующим образом: сточная вода поступает в струйный элемент СОА (рис.7), одновременно туда же из дозатора направляются биогены (азот в виде сульфат аммония, фосфор в виде суперфосфата), индуцирующие вещества в различных соотношениях и расчётное количество суспензии нефтеокисляющих бактерий.
Распространяясь вдоль оси элемента, струя жидкости образует в нём прямой и обратный потоки и, вследствие разряжения, создаваемого струёй, через отверстия в боковой поверхности верхней части цилиндра поступает внутрь струйного элемента.
Из-за значительных градиентов скорости и сдвиговых напряжений осуществляется разрыв бронирующих оболочек на каплях эмульгированной нефти и углеводородов и дробление капель. q q Рис.7. Гидродинамика потока сточной жидкости в струйном элементе (СОА) q – направление движения потока Остальной объём СОА в зоне струйного элемента и внешнего рецикла образует зону, обеспечивающую развитую поверхность контакта между компонентами жидкости микроорганизмами, с одной стороны, и углеводородами, с другой. После выхода из струйного элемента распылённая жидкость постепенно осаждается и скапливается в нижней части аппарата, где происходит её отстой и осветление. В силу возникающих условий в СОА обеспечивается эффективная биодеградация с ускорением биоокисления растворенных и взвешенных нефтепродуктов в установке.
Далее сточная вода поступает во вторичный отстойник и отстаивается в течение двух часов. При этом достигается освобождение стока от бактериальной взвеси (рис.7).
Сточная вода, очищенная от нефтепродуктов в СОА, поступает на биологическую очистку в аэротенки для окисления других органических соединений. Это обеспечивает непрерывный процесс биодеградации углеводородсодержащих сточных вод.
Режим очистки стока в СОА непрерывный, длительность биоокисления 0,8;
1;
1,2;
1,4;
2;
3 и 4 часа. Биомасса популяции десяти нефтеокисляющих микроорганизмов для очистки сточной жидкости получена для каждого варианта опыта в условиях хемостатного культивирования в лабораторном ферментере.
На первом этапе работы нами было выявлено, что оптимальное время пребывания стока в СОА приближается к 1,2 часа, что соответствует скорости подачи сточной воды в струйно-отстойный аппарат 8 - 10 л/мин. При этом эффективность окисления нефтепродуктов составляет 40% (рис.8).
эффективность % 0,8 ч. 1 ч. 1,2 ч. 1,4 ч. время Рис. 8. Эффективность окисления нефтепродуктов в зависимости от времени пребывания стока в биореакторе При варьировании добавляемых в сточную жидкость биогенных элементов было выявлено, что оптимальное соотношение БПКполное:N:P для окисления углеводородов микроорганизмами в СОА составляет 100:5:1.
Дополнительное внесение реагентов, содержащих биогенные элементы, стимулировало рост биомассы популяции микроорганизмов, что повышало эффективность изъятия загрязнений до 70% по сравнению с контролем, где эффективность окисления была равна 37%. При увеличении дозировки биогенов выше оптимального уровня наблюдалось угнетение роста популяции микроорганизмов, что соответственно снизило эффективности биоокисления до 40% (рис.9).
опыт эффективнос контроль ть % БПК:N:Р 100:2,5:0,5 100:05:01 100:10:02 100:20: Рис.9. Эффективность биоокисления нефтепродуктов при различных соотношениях биогенных элементов Для оценки возможности интенсификации процесса биоокисления нефтепродуктов проводились опыты с применением индуцирующих веществ. Время пребывания нефтезагрязнённой сточной воды в СОА и концентрация биогенов были оптимизированы в предыдущих опытах. Результаты эксперимента представлены на рис.10.
контроль эффективность, опыт доочистка % индуцирующие 35·10-6М 70·10-6М 150·10-6М соединения Рис.10. Эффективность биоокисления нефтепродуктов при различных концентрациях индуцирующих соединений в СОА Было выявлено, что внесение индуцирующих соединений увеличивает количество углеводородокисляющих микроорганизмов до 376 млн. кл/см3, что повышает эффективность процесса биоокисления в СОА до 75%. В контроле в те же сроки процент окисления остаются на стабильном низком уровне и не превышают 40%.
Анализ содержания азота, нитратов, нитритов, фосфора на выходе с СОА показал, что ни в одном из вариантов опытов не происходило накопление вышеуказанных компонентов. Содержание азота и фосфора после биологической очистки уменьшается в среднем на 60 и 70% соответственно, что свидетельствует о минерализации загрязнений. В процессе отстаивания происходит дальнейшая биодеградация нефтепродуктов микроорганизмами и отделение биомассы от очищенных сточных вод, эффективность деструкции углеводородов при этом повышается до 82%.
Действительно, проведённые исследования по окислению углеводородов в СОА подтверждают полученные в лабораторных условиях результаты. Исследованиями было установлено, что степень и эффективность биоокисления нефтепродуктов по принятой схеме очистки зависят от концентрации углеводородов в воде и времени их контакта с окисляющей микрофлорой в СОА. Это связано, с одной стороны, с доступностью нефтяного загрязнения к микробной атаке, а в конечном итоге, с возможностью использования его микроорганизмами в качестве единственного источника углерода и энергии, а с другой, с возможностью оптимизации среды для участвующих в биодеградации микроорганизмов.
В результате проведённых лабораторных и полупроизводственных исследований были установлены и подобраны основные параметры и условия хемостатного культивирования углеводородокисляющих микроорганизмов стимуляции развития биомассы бактерий в процессе окисления нефтезагрязнённых сточных вод в биореакторе с использованием биогенных элементов и биокатализирующих соединений.
В заключении хотелось бы отметить, что применение СОА позволяет улучшить очистку производственных сточных вод от нефтепродуктов на 82%, и уменьшить нагрузку на аэротенки в 5,5 раза. На выходе из СОА количество нефтепродуктов в сточной воде составляет 0,59 мг/дм3, после чего сток поступает в аэротенки и проходит дополнительную биологическую очистку с эффективностью в 95%, что позволяет очистить сток до нормы 0,16 мг/дм3. При отсутствии СОА сток напрямую поступают в аэротенки, где степень очистки составляет не более 87% (табл.4), что увеличивает нагрузку на аэротенки и уменьшает эффективность очистки.
Таблица Эффективность очистки углеводородсодержащих сточных вод ОАО «Казаньоргсинтез» на опытной установки СОА и без неё Содержание На выходе Эффективность, На выходе Эффективность, нефтепродуктов из СОА % из аэротенка % в исходном стоке, после СОА 0,16 мг/дм после 0,59 мг/дм 82±2,3 95± первичных отстойников из аэротенков 3,18 мг/дм3 0,42 мг/дм3 87±3 87± Выводы 1. Разрушение различных фракций углеводородов нефти протекает за счёт биологического окисления и активности участвующих в окисление нефти УОМ и зависит от растворимости нефтепродуктов в водной среде.
2. Подобраны оптимальные условия роста и развития УОМ. Температура среды, где культивируются УОМ, оказывает значительное влияние на процесс биоремедиации нефти и нефтепродуктов, оптимальный температурный интервал для роста и развития сообществ является 230С - 280С. Отклонения от этой температуры, как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения, замедляют процесс деструкции.
Процесс аэрации ускоряет рост численности УОМ, что отражается на эффективности деструкции углеводородов.
3. Применение биокатализирующих и индуцирующих соединений повышает интенсивность биологического окисления нефтепродуктов до 75% по сравнению с контролем, где процент окисления остается на стабильном низком уровне 40%.
Использование легкоокисляемых органических субстратов (ячменная и гречишная шелуха) способствует при оптимальных условиях биостимуляции биодеградации нефти до 82-87%.
4. Впервые создана биотехнологическая схема очистки сточных вод, включающая в качестве основного струйно-отстойный аппарат, позволяющий очистить высококонцентрированные углеводородсодержащие сточные воды с эффективностью обезвреживания нефтепродуктов до 82% за 1,2 часа очистки и уменьшить нагрузку на аэротенки, а в конечном итоге, повысить эффективность очистки до 95%, что составляет по нефтепродуктам - 0,16 мг/дм3.
5. Высокая эффективность принятой биотехнологической схемы достигается при регулировании концентрации биогенов с исходной нагрузкой нефтяных загрязнений, выраженной БПК в соотношении 100:5:1, количеством индуцирующих соединений 35·10-6М. и численностью нефти и УОМ от 107 млн. кл/см3 до 162 млн.
кл/см3.
6. Разработанная новая биотехнологическая схема очистки нефте - и углеводородсодержащих сточных вод позволяет очистить смешанные высококонцентрированные нефтесодержащие технологические стоки до норм сброса в основные очистные сооружения для дальнейшей очистки с целью сброса в водоём или использовать схему как доочистное сооружение в подготовки стока до норм оборотного водоснабжения и отвода в водные объекты без ущерба их экологического состояния.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Сидоров А.В., Хуснетдинова Л.З., Морозов Н.В. Исследование окисления различных классов углеводородов нефти гетеротрофными микроорганизмами // Экологические проблемы города Казани и прилегающих территорий. Сб. научн. тр.
Казань – 2005. - С. 28-32.
2. Сидоров А.В., Морозов Н.В. Оптимизация процессов очистки нефтесодержащих сточных вод ОАО «Казаньоргсинтез» на струйно-отстойном аппарате (СОА) аборигенными углеводородокисляющими микроорганизмами // Ресурсосберегающие, водо – и почвоохранные биотехнологии, основанные на использовании живых экосистем. Мат. всеросс. конф. - Казань – 2006. - С. 226-234.
3. Сидоров А.В., Морозов Н.В. Биодеградация углеводородов нефти и нефтепродуктов отселектированными углеводородокисляющими микроорганизмами // Фундаментальные исследования. – 2007. - №11. – С. 74 – 75.
4. Сидоров А.В., Морозов Н.В. Аборигенные углеводородокисляющие микроорганизмы в биоремедиации водных ресурсов от нефтяного загрязнения // Современные наукоёмкие технологии. – 2007. - №1. – С. 63-64.
5. Сидоров А.В., Морозов Н.В. Биологическая очистка и доочистка углеводородсодержащих сточных вод ОАО «Казаньоргсинтез» на пилотной установке.
Изучение влияния различных биогенных элементов и биокатализирующих соединений на эффективность процессов биоокисления // Сотрудничество для решения проблемы отходов. Матер. межд. конф. – Харьков, Украина. – 2007. – С. 253 – 258.
6. Сидоров А.В., Морозов Н.В. Иммобилизация углеводородокисляющих микроорганизмов на органических субстратах с целью создания селективных биопрепаратов для интенсификации биодеградации нефтяных загрязнений при их локальном и аварийном поступлении // Экологические проблемы урбанизированных территорий. Мат. научно – практ. конф. – Елец – 2007. – С.142-144.
7. Сидоров А.В., Морозов Н.В., Гицарева Е.В. Биодеградация нефтесодержащих природных и сточных вод консорциумом углеводородокисляющих микроорганизмов // Пятый международный конгресс по управлению отходами и природоохранным технологиям ВэйсТек – 2007. Москва – 2007. – С. 341-342.
8. Морозов Н.В., Сидоров А.В. Биодеградация нефтяных загрязнений в технологических стоках // Экология и промышленность России, июль, - 2007. – С. 4-7.
9. Морозов Н.В., Сидоров А.В. Нефтяное загрязнение в поверхностных водах и методы их биоремедиации // Вода и Экология проблемы и решения. – 2007.- №3. – С.
31-38.
10. Жукова О.В., Лыкова Е.В., Сидоров А.В. Консорциум углеводородокисляющих микроорганизмов для очистки земель и вод, загрязненных нефтью // XI Туполевские чтения. Матер. межд. молод. конф. – Казань. – 2007. Том I. - С. 384-385.
11. Азимов Ю.И., Сидоров А.В. Информационное обеспечение экологического образования в школе и вузе //Эколого-географические исследования в Среднем Поволжье. Мат. научно - прак. конф. по изучению экологии и географии Среднего Поволжья. – Казань: ЗАО «Новое знание», 2008. – С. 80 – 83.
12. Сидоров А.В. Экологическое состояние водоёмов при нефтяных разливах и их последствия // Фундаментальные и прикладные исследования в системе образования. Сб. тр. Меж. конф. – Тамбов. Т.III. 2008. – С. 61 – 63.
13. Сидоров А.В. Влияние углеводородных загрязнений на компоненты экосистемы и пути их предупреждения // Экология и промышленная безопасность. – 2008. - №3. - С.
40-44.
14. Меркушин О.С., Морозов Н.В., Сидоров А.В. Исследование естественного самоочищения поверхностных вод о. Мохового от нефти в результате его аварийного загрязнения // Вестник ТГГПУ. – 2008. - №4. – С. 84 – 88.
15. Сидоров А.В., Морозов Н.В. Управляемая биоремедиация нефтяных загрязнений в природных водоёмах и технологических сточных водах // Инновационные подходы к естественнонаучным исследованиям и образованию. Всеросс. научно-прак. конф. Казань, 2009. – С. 271 – 282.
16. Сидоров А.В., Дорофеева Е.В. Использования органического субстрата в процессе очистки водной среды от нефти // Актуальные естественнонаучные исследования, Мат. научно-исследовательских работ студентов. – Казань, 2009. - С. 92 95.
17. Меркушин О.С., Сидоров А.В., Евстюнин О. Антропогенное загрязнение памятника природы озеро Моховое // Актуальные естественнонаучные исследования.
Мат. научно-исследовательских работ студентов. – Казань, 2009. – С. 77 – 78.
18. Сидоров А.В., Морозов Н.В. Биоремедиация нефтяных загрязнений в поверхностных водах отселектированными штаммами углеводородокисляющих микроорганизмов // Мат. пятого Московского международного конгресса БИОТЕХНОЛОГИЯ: состояние и перспективы развития». – Москва, 2009. – С. 244-246.
19. Сидоров А.В., Морозов Н.В. Биотехнологическая схема биодеградации углеводородсодержащих сточных вод //Пищевые технологии и биотехнологии. Сб.
тезисов докладов Х международная конференция молодых учёных. – Казань, 2009. – С.
358.
20. Сидоров А.В., Морозов Н.В. Управляемая биоремедиация нефтяных загрязнений в природных водоемах как фактор здоровой экологии человека (на примере региона Республики Татарстан) // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2009. - №6. – С. 512 – 516.
21. Сидоров А.В., Иванов А.В. Управление качеством сточных вод нефтехимических предприятий // Вода: Химия и Экология. – 2009. - №6. – С. 25 – 29.