Биологический деструктор нитроцеллюлозы
BIOLOGICAL DECOMPOSER OF NITROCELLULOSE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к биотехнологии защиты окружающей среды от негативного влияния на нее техногенных экотоксикантов и предназначено для проведения биоремедиационных мероприятий на территориях химических предприятий, загрязненных промышленными отходами нитроцеллюлозы.
Уровень техники
Известно, что в результате деятельности человечества образуются различные отходы, количество которых непрерывно возрастает. Только в РФ ежегодно накапливается более 150 млн. тонн твердых (промышленных и бытовых) отходов. Надежная локализация биосферы от вредных компонентов невозможна без их предварительной переработки и обезвреживания. В соответствии с федеральными законами, действующими в области охраны окружающей среды, обеспечение экологической безопасности является важным и актуальным компонентом национальной безопасности страны.
В настоящее время современным требованиям по эффективному решению экологических задач, направленных на оздоровление внешней среды, нейтрализацию и обезвреживание различных экотоксикантов, в наибольшей степени отвечает метод микробиологической биодеградации. Он основан на способности различных видов микроорганизмов в процессе своей жизнедеятельности разлагать до простых и экологически безопасных
соединений или усваивать в ходе биохимических реакций многие органические загрязнители и их компоненты.
Биологический метод очистки является в XXI веке наиболее прогрессивным и перспективным для практической реализации, а во многих случаях и единственным направлением, вследствие своей экологической безопасности, низкой материало-, трудо- и энергоемкости биотехнологических производств и сравнительной дешевизны.
Несмотря на стремительное развитие биотехнологии и ее значительные и несомненные успехи, многие актуальные практические вопросы, касающиеся обезвреживания конкретных экотоксикантов со сложной химической структурой, остаются и до настоящего времени не решенными.
Так, анализ отечественной и зарубежной научно-технической литературы показывает, что в настоящее время не разработано и не предлагается приемлемой и адекватной технологии для практического осуществления такой актуальной и сложной экологической задачи, как биодеструкция и нейтрализация отходов нитроцеллюлозы (НЦ) на химических предприятиях, которые производят и используют ее в своем технологическом цикле.
Целью настоящей работы являлось проведение экспериментальных исследований по поиску микроорганизмов, обладающих нитроцеллюлозолитической активностью, и оценке возможности использования их (препаратов на их основе) для обезвреживания биологическим методом промышленных территорий, загрязненных нитроцеллюлозой.
Известно, что нитроцеллюлоза и ее производные (коллоксилин, пироксилин и др.) сравнительно сложно поддаются биологической деструкции и могут разлагаться в основном некоторыми представителями анаэробных сульфатредуцирующих микроорганизмов, например, рода Desulfovibrio. Учитывая определенные биотехнологические сложности в получении культур сульфатредукторов, длительность протекания анаэробных биохимических процессов, применять их для создания биологических препаратов экологического назначения (тем более, что до настоящего времени такие примеры не известны), а тем более использовать для решения конкретных экологических задач в натурных условиях, не представлялось целесообразным.
Одновременно укажем, что в научно-технической литературе имеются единичные упоминания о том, что денитрифицирующая способность зафиксирована и у некоторых представителей аэробных микроорганизмов таких родов как Aspergillus, Arthrobacter, Acinetobacter и Pseudomonas.
Так, известен «Способ детоксикации хозяйственно-бытовых сточных вод» (Патент на изобретение №2547112 от 10 апреля 2014 г., Заявитель -ФГОУ ВПО «Челябинский государственный университет»), когда денитрификационная активность микроорганизмов активного ила в аэротенках интенсифицировалась за счет повышенного количества подаваемого кислорода, образующегося при электролизе воды.
Действие патента прекращено 7 сентября 2016 г.
Основным недостатком данного способа является то, что он, по сути, предназначен для биологической очистки от различных органических примесей сточных вод, а процессу денитрификации подвергаются, в частности, аммонийные соединения азота (мочевина). Видовой состав аэробных микроорганизмов активного ила не конкретизирован и представляет собой сообщество бактерий, грибов, а также водорослей (диатомовых, зеленых, сине-зеленых), а возможность создания на их основе эффективного экобиопрепарата и практического его использования для биологической нейтрализации нитроцеллюлозы не известна.
Наиболее близким по существу к заявляемому изобретению является «Способ биологической очистки сточных вод, содержащих нитроцеллюлозу» (Патент на изобретение №2026830 от 20 января 1995 г., Заявитель - ТОО «Научно-производственное предприятие «Новэкотех»).
-1
-1
-1
Промышленные отходы, содержащие нитроцеллюлозу, подвергались биологическому воздействию биоценоза микроорганизмов, состоящему преимущественно из бактерий родов Pseudomonas и Bacillus. Нейтрализация НЦ осуществлялась в ферментере объемом 12 л при температуре 30-36°С, подаче воздуха 1 л⋅мин, величине рН 7,0-7,4. Концентрация нитроцеллюлозы не превышала 1000 мг⋅л. Использовали минеральную среду, содержащую следующие компоненты (мг⋅л): аммоний сернокислый - 2000, калий хлористый - 370, магний сернокислый - 720, железо сернокислое - 12,6, марганец сернокислый - 12, кислота фосфорная (80%) - 0,5.
В качестве ростового фактора добавляли дрожжевой экстракт (0,5%). Процесс денитрификации проводили в течение 15-25 суток, степень очистки сточных вод, содержащих НЦ, достигала 70-75%.
Действие патента прекращено 10 марта 2002 г.
Недостатками данного способа являются:
не определен видовой состав микроорганизмов и не изучены их свойства, касающиеся биодеструкции нитроцеллюлозы;
высокая длительность процесса биологического разложения НЦ;
сравнительно высокие температуры, при которых происходит биодеструкция нитроцеллюлозы;
способ эффективен для нейтрализации НЦ, концентрация которой в реакционной среде не превышает 0,1%;
отсутствуют рекомендации и предложения, касающиеся возможности использования результатов лабораторных исследований для их последующей реализации и внедрения.
Данные о создании биологических препаратов, разработанных технологиях их практического применения в лабораторных или натурных условиях для нейтрализации промышленных нитроцеллюлозосодержащих отходов, а также наличии патентов в данной области биотехнологии, как в России, так и за рубежом, нам неизвестны.
Раскрытие изобретения
Ранее нами был предложен для биологической очистки воды и почвы от нефти и нефтепродуктов экобиопрепарат «Центрум - MMS» (Патент РФ №2428471 от 13 июня 2010 г.). Биологический препарат экологического назначения «Центрум - MMS» характеризуется:
компонентным составом, представленным двумя видами микроорганизмов с выраженной способностью утилизировать углеводороды при их совместном воздействии;
высокой биодеградационной активностью уже при однократном применении в отношении сырой нефти и различных видов углеводородных топлив;
активностью при утилизации «тяжелых», а также ароматических углеводородов;
возможностью применения для ремедиации почв и водных поверхностей при сравнительно низких температурах окружающей среды (8-12°С), что особенно актуально для северных нефтедобывающих районов РФ.
Предлагаемый экобиопрепарат представляет собой смесь двух природных штаммов бактерий Pseudomonas fluorescens ВКМ В-6847 и Rhodococcus erythropolis AC-1769, активно окисляющих углеводороды. Нитроцеллюлозолитическая (денитрифицирующая) активность этих штаммов до настоящего времени была неизвестна.
Таким образом, перед авторами стояла задача по обоснованию возможности практического использования в натурных условиях экобиопрепарата «Центрум-MMS», содержащего в своем составе виды аэробных микроорганизмов, ферменты которых способны деполимеризировать молекулы НЦ и использовать для своего роста и накопления биомассы углерод и азот, являющихся основными структурными компонентами этого органического соединения.
Запланированные нами исследования выполнялись как в лабораторных, так и в натурных условиях (на территории обанкротившегося и ликвидированного в 2003 году предприятия ФГУП «Режевской химический завод», г. Реж Свердловской области). Ранее на основном производстве завода выпускались пороха балистного типа для различных артиллерийских и ракетных систем, а также лакокрасочная продукция (15 тыс.тонн в год).
Работы осуществлялись в рамках федеральной целевой программы «Национальной системы химической и биологической безопасности Российской Федерации (2009-2014 годы)» и участия в исполнении государственного контракта от 26 декабря 2011 г. №11412.1007500.13.005 с Минпромторгом России.
3
Ранее проведенные ООО «Компания ЭКОТЕХПРОМ» инженерно-экологические изыскания установили, что основное количество нитроцеллюлозы на данном предприятии находится в двух прудках-накопителях (шламохранилищах) общей площадью 4,8 га, содержащих наряду с НЦ и другие промышленные отходы общим объемом 27800 ми массой 50040 т, в основном в виде донных отложений полужидкой консистенции.
Расчетными показателями было определено, что основными загрязняющими веществами в прудках-накопителях были нитроцеллюлоза (625 т), нефтяные (мазут и технические масла) углеводороды (950 т), окислы металлов, сульфаты и др.
Результаты выполненных нами экспериментальных исследований и предложения по их практическому использованию в последующем вошли составной частью в «Промышленный регламент по обезвреживанию и рекультивации прудков-накопителей на территории бывшего ФГУП «Режевской химический завод» (г. Реж Свердловской области)».
Осуществление изобретения
Для решения поставленной задачи использовали:
четыре вида аэробных микроорганизмов: Arthrobacter sp.(1 штамм), Acinetobacter sp. (1 штамм), Rhodococcus sp. (2 штамма), Pseudomonas sp. (4 штамма), выделенных из почвы в районе береговой зоны и проб донных осадков прудков-накопителей Режевского химического завода;
штамм Pseudomonas fluorescens ВКМ В-6847;
штамм Rhodococcus erythropolis ВКМ АС-1769;
экобиопрепарат «Центрум - MMS» (партии 01/2013 - 08/2013), приготовленный в соответствии с действующими ТУ и Промышленным регламентом по производству. Состав и порядок приготовления препарата описаны ранее (Патент РФ №2428471 от 13 июня 2010 г.);
4
2
2
4
2
4
4
2
синтетическую питательную среду (для выращивания видов Pseudomonas и Rhodococcus) следующего состава: FeSO⋅7HO - 0,1 г; KHPO - 2,5 г; KHPO - 0,3 г; MgSO⋅7HO - 0,3 г; глюкоза - 1,0 г; вода дистиллированная до 1 дм, раствор аммиака - до рН (6,9±0,1);
2
2
4
2
4
2
2
4
2
3
4
2
4
4
2
3
синтетическую питательную среду (для выращивания видов Arthrobacter и Acinetobacter) следующего состава: (CaCl⋅6HO - 0,01 г; MgSO⋅5HO - 0,02 г; FeSO⋅7HO - 0,01 г; NaHPO - 1,0 г; NaCO - 0,1 г; NHCl - 1,0 г; NaCl - 1,0 г; KHPO - 1,5 г; MgSO⋅7HO - 0,2 г; глюкоза - 5,0 г; вода дистиллированная до 1 дм);
дрожжевой экстракт (2-3 мл на 100 мл питательной среды) для стимулирования размножения микроорганизмов;
гранулированное фосфорное удобрение - суперфосфат (ГОСТ 5956-78), калий хлористый (ГОСТ 4568-95);
3
плотную питательную среду следующего состава: мясо-пептонный агар (пептона - 10,0 г, NaCl - 5,0 г, агар-агара - 20,0 г, мясной воды - до 1,0 дм);
технический образец нитроцеллюлозы (бездымный порох марки «Сокол», изготовленный по ГОСТ 22781-77 с массовой долей НЦ равной 96%);
ацетон (ГОСТ 2603-79) для разведения НЦ;
шейкер-инкубатор KS 4000i с колбами вместимостью 250 см;
3
лабораторный биореактор емкостью 5 дм с принудительной подачей воздуха;
атомно-абсорбционный спектрофотометр 66506650G и хроматограф Цвет 800.
Для проведения исследований по изучению возможности использования биологического (микробиологического) метода для разложения НЦ использовали экспериментальные модели, в которых в качестве объекта исследований применяли пироксилиновый бездымный порох и бактериальные культуры нитроцеллюлозолитических штаммов.
3
3
7
-3
В конические колбы вместимостью 250,0 см вносили по (50,0±0,5) см питательной среды, оптимальной для выращивания конкретных видов микроорганизмов. Затем в колбы со средой добавляли исследуемый образец экотоксиканта в пересчете на НЦ в количестве 1, 3, 5 или 10 масс. %. После этого в колбы вносили по (1,0±0,1) см суспензии клеток изучаемых штаммов или их ассоциаций в концентрации не менее 1⋅10 микр.кл⋅см. Параллельно готовили колбы без внесения в них культур штаммов и бактериальных изолятов.
-1
Колбы закрывали ватно-марлевыми пробками и устанавливали в шейкер-инкубатор при 120 об⋅мин. Экспериментальные модели инкубировали при комнатной температуре (20±2)°С. После приготовления опытных и контрольных образцов, а также через 7, 14 и на 21 сутки (максимальный срок наблюдения) инкубирования, отбирали пробы для проведения аналитических исследований и оценки степени биодеградации нитроцеллюлозы.
Для проведения исследований в существенно больших объемах использовали биореактор.
Количественное содержание НЦ в опытных и контрольных пробах определяли методом хромато-масс-спектрометрии. Регистрацию сигналов детектора и обсчет хроматограмм проводили с использованием программного комплекса «ЦветХром». Градуировочную зависимость для количественной оценки компонентов оценивали по результатам анализа калибровочных проб. Каждый образец анализировали трижды.
Для поиска наиболее оптимальных условий эффективной биологической нейтрализации НЦ условия культивирования (биодеградации) изменяли путем корректировки температуры, величины рН и времени культивирования, концентрации НЦ и штаммов-биодеструкторов, а также внесением биостимуляторов.
Результаты выполненных экспериментальных исследований представлены в таблице 1.
Таким образом, в сравнительных экспериментальных исследованиях установлено, что практически у всех представителей выбранных нами родов микроорганизмов Arthrobacter, Acinetobacter, Rhodococcus и Pseudomonas наблюдается способность расти и развиваться в присутствии в питательной среде НЦ.
Наивысшую интенсивность размножения показали бактериальные изоляты Rhodococcus sp. 1 и Pseudomonas fluorescens 4, обильный рост которых наблюдался даже при концентрации НЦ - 5%. Эти же культуры показали способность роста на плотных питательных средах и в случае концентрации НЦ равной 10%.
Полученные результаты свидетельствовали о наличии у изучаемых изолятов бактериальных ферментов, способных подвергать биологический деструкции макромолекулы нитроцеллюлозы.
На основании полученных экспериментальных данных можно было рекомендовать выделенные активные штаммы, относящиеся к вышеперечисленным родам и видам микроорганизмов, для последующего углубленного изучения и количественной оценки их биодеградационных свойств с целью последующего использования (в случае создания на их основе биологических препаратов экологического назначения) для разложения различных органических загрязнителей, содержащих соединения азота, в том числе и НЦ.
В настоящее время на коммерческом рынке предлагаются экобиопрепараты (Центрин, Путидойл, Центрум-MMS, Деворойл, Дестройл, Олеворин, Фенобак, Бациспецин, Нафтокс, Петробак, Гидробак, Эконтэкс, Эконадин, Валентис, Экойл, Uni-rem, Konsan, Noscum, Furezume, Bio-rem и т.д.), содержащие моно- или поликультуры различных видов и штаммов биодеструкторов (Jarrowia lipolytica, Alcaligencs sp, Rhodococcus spp., Acinetobacter Valentis, Acinetobacter species, Candida maltosa, Acinetobacter Oleovorum, Candida, Pseudomonas fluorescens, Bacillus subtilis и др.), действующим началом которых, в ряде случаев, является один или несколько из рекомендуемых видов микроорганизмов-биодеструкторов.
С целью предварительной оценки возможности и целесообразности использования некоторых из производимых в настоящее время экобиопрепаратов в сравнительных исследованиях оценивали способность микроорганизмов-биодеградантов, входящих в их состав расти и развиваться на средах, загрязненных НЦ. Результаты исследований представлены в таблице 2.
Результаты исследований, представленные в таблице 2, свидетельствуют о том, что микроорганизмы, на основе которых были созданы изучаемые экобиопрепараты, наиболее интенсивно развиваются на средах с НЦ при использовании препарата Центрум-MMS. Значительно более низкая активность наблюдается у препаратов Центрин, Деворойл и Дестройл.
Было проведено сравнительное исследование способности роста выделенных микроорганизмов Pseudomonas sp.и Rhodococcus sp., аналогичных коллекционным штаммам Pseudomonas fluorescens и Rhodococcus erythropolys, входящих в состав разработанного ранее нами препарата «Центрум-MMS» - биодеструктора различных нефтяных углеводородов. Так, было установлено, что штаммы Pseudomonas fluorescens ВКМ В-6847 и Rhodococcus erythropolys ВКМ АС-1769 в целом обладают биологическими свойствами как у аналогичных почвенных микроорганизмов Pseudomonas sp.и Rhodococcus sp., прошедших длительный период адаптации в экологических нишах, содержащих высокие концентрации НЦ.
6
7
-3
8
9
-3
-3
На плотных питательных средах определяли общую концентрацию бактериальных клеток в биопрепарате, обеспечивающую эффективную очистку загрязненных нитроцеллюлозой проб. Установлено, что увеличение посевной дозы с 10-10 кл⋅см до 10-10 кл⋅см, как правило, приводит к заметному ускорению биологической деградации. При внесении жебиодеструктора в концентрации 10 кл⋅см заметной деградации экотоксиканта не наблюдалось.
Полученные результаты показали целесообразность изучения возможности использования данного экобиопрепарата для решения поставленных нами задач по биодеструкции промышленных отходов нитроцеллюлозы.
3
8
-1
Деструктивная активность экобиопрепарата «Центрум-MMS» оценивали по степени разложения им НЦ на 7, 14 и 28 сутки. Эксперименты проводили в лабораторных условиях в колбах вместимостью 250 см, содержащих 10,0 г предварительно подготовленной почвы. Почву для исследований отбирали в береговой зоне в районе прудков-накопителей. Из почвы удаляли крупные включения и просеивали ее через сито с размером ячеек 5×5 мм. После этого почву высушивали в сухожаровом шкафу ГП-10 до остаточной влажности 5%. НЦ вносили в минерализованную среду из расчета 1, 3, 5 и 10% по массе. Экобиопрепарат «Центрум-MMS» добавляли в количестве, обеспечивающим начальную концентрацию клеток в загрязненной почве равную 10 кл⋅г. В качестве контроля использовали образцы почвы, загрязненной НЦ, без внесения экобиопрепарата. Инкубирование проводили с использованием шейкера-инкубатора при температуре (20±2)°С.
По выполненных результатам исследований (таблица 3) можно сделать вывод, что внесение экобиопрепарата «Центрум-MMS» в реакционную среду показало закономерное возрастание специфической биодеградационной активности препарата с 7 на 14 и далее на 28 сутки, причем более интенсивное увеличение установлено для экспериментальных систем, в которых концентрация НЦ составляла 1-5%. При возрастании концентрации НЦ до 10% наблюдались сравнительно более низкие значения ее биодеструкции. Отметим также, что максимальная активность препарата установлена при анализе экспериментальных проб на 28 сутки инкубирования (94±3 и 86±4% для 1 и 3% содержания нитроцеллюлозы соответственно), что свидетельствовало об очень высоком уровне ее биологического разложения, учитывая, что расчетная минимальная концентрация нитроцеллюлозы в шламохранилищах составляла 1,25%.
Примечание. В контрольных пробах при исходных содержаниях НЦ равным 1, 3, 5 и 10% без внесения экобиопрепарата уровень биодеградации во всех случаях был равен 0.
-1
-1
Оценивали эффективность биологической деградации нитроцеллюлозы экобиопрепаратом «Центрум-MMS» в пробах донных отложений из прудков-накопителей. В исследованиях использовали объединенные пробы, отобранные в контрольных точках прудков-накопителей «Южный» и «Северный» (по 5 точек). Содержание НЦ в данных пробах были близки к максимальным и составляли (21,15±5,28) г⋅кги (25,12±3,54) г⋅кг соответственно.
Результаты измерений представлены в таблице 4.
Примечания: 1. В контрольных пробах при исходных содержаниях НЦ равным 1, 2 и 3% без внесения экобиопрепарата уровень биодеградации во всех случаях был равен 0.
2. Различия достоверны (р<0,05) при сравнении экспериментальных данных с контролем.
Результаты исследований, представленных в таблице 4, позволяют сделать вывод, что применение экобиопрепарата «Центрум-MMS» после обработки им донных отложений, загрязненных промышленными отходами нитроцеллюлозы, приводит через 21 сутки к снижению ее содержания примерно на 70%.
Полученные данные свидетельствуют о высокой деструктивной активности экобиопрепарата «Центрум-MMS» по отношению к НЦ и перспективности его дальнейших реализации и внедрения в натурных условиях.
Изучение вновь установленной принципиально новой биологической характеристики экобиопрепарата «Центрум-MMS», существенно расширяющей его биотехнологические возможности, и определило необходимость проведения экспериментальных исследований по изучению целесообразности его использования для решения конкретной экологической задачи по ликвидации промышленных отходов НЦ в шламохранилищах Режевского химического завода.
В лабораторных условиях в прямых опытах при содержании в реакционной смеси не менее 3% НЦ (что было значительно выше реального содержания нитроцеллюлозы в донных отложениях - 1,25%), объективно подтверждено, что биодеградационные активности как микробных изолятов (см. табл. 1) Rhodococcus sp.1 и Pseudomonas fluorescens 4, так и экобиопрепарата «Центрум-MMS» существенно не различаются.
Укажем, что столь высокий уровень деградации НЦ являлся результатом оптимизации существенных биотехнологических факторов (концентрация водородных ионов, температура окружающей среды, удельная концентрация биологического препарата, продолжительность воздействия препарата, кратность применения препарата, уровень аэрируемости, количество вносимых биостимуляторов), значимых для протекания в экспериментальных системах биохимических процессов распада и нейтрализации макромолекул нитроцеллюлозы.
Учитывая определенные научные и технологические сложности при производстве новых многокомпонентных экобиопрепаратов, состоящих из ассоциаций еще до конца не идентифицированных и изученных микроорганизмов (Arthrobacter sp., Acinetobacter sp.и Rhodococcus sp.), с учетом того, что экобиопрепарат «Центрум-MMS» уже запатентован и производится в промышленных количествах, его сравнительно высокую биодеградационную активность в отношении экологических загрязнителей органической природы, низкую себестоимость, считали обоснованным и возможным рекомендовать и использовать именно его для практического применения при обезвреживании промышленных отходов нитроцеллюлозы.
Укажем также, что данный препарат стабилен при практическом применении, не наблюдается потери им специфических биодеградационных свойств, микробиологические компоненты, на основе которых он создан, сравнительно устойчивы к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды и не теряют метаболическую активность при интродуцировании их в загрязненные НЦ экосистемы.
Таким образом, была исключена необходимость разработки нового экобиопрепарата, что позволило нам, сосредоточится на дальнейшем углубленном изучении вновь открытых биотехнологических свойств уже имеющегося препарата.
В результате изучения влияния различных физико-химических и технологических факторов на эффективность нейтрализации НЦ биологическим способом было установлено, что основными лимитирующими факторами, определяющими эффективность биодеструкции НЦ, являются: концентрация водородных ионов, температура окружающей среды, удельная концентрация биологического препарата, продолжительность воздействия препарата и кратность его применения, уровень аэрируемости, количество вносимых биостимуляторов.
Оптимальные величины биотехнологических параметров, обоснованные по результатам экспериментальных исследований и рекомендованные для включении в «Технологический регламент по утилизации промышленных отходов химико-биологическим методом»:
концентрация водородных ионов
6,2-7,8 ед. рН;
температура окружающей среды
25-30°С;
удельная концентрация биологического препарата
10<sup>7</sup>-10<sup>8</sup> кл⋅см:
продолжительность воздействия препарата
21-28 сут.;
кратность применения препарата
2-3 раза;
уровень аэрируемости
15-20 мг⋅дм<sup>-3</sup>;
количество вносимых биостимуляторов:
суперфосфат гранулированный
5,0 г⋅дм<sup>-3</sup>;
калий хлористый
2,5 г⋅дм<sup>-3</sup>.
По результатам проведенных нами экспериментальных исследований были обоснованы количественные характеристики каждого из вышеприведенных параметров и предложены конкретные рекомендации по включению и разработке на их основе «Проекта обезвреживания и рекультивации прудков-накопителей на территории бывшего Режевского химического завода» и Технологического регламента, которые в последующем были реализованы в работе двух организаций-соисполнителей ООО «Компания ЭКОТЕХПРОМ» и ООО «НПЦ «Уралбиосинтез», г. Екатеринбург.
3
-1
3
-1
Следует указать, что для успешного проведения работ по нейтрализации нитроцеллюлозы, находящейся в донных осадках шламонакопителей, а также ее неравномерного распределения, особое значение имел этап их рыхления и перевода во взвешенное состояние, для чего использовали универсальную амфибию - земснаряд Truxor DM-5000, оборудованный ковшом, насосной навеской Doropump с насосом Dredgepump 2500, мотор Briggs & Stratton мощностью 23 л.с.и производительностью 10-40 м⋅ч, и насос марки DAB NOVA180-NOVA600-FEKA600 производительностью 15,9 м⋅ч.
В ходе выполнения биотехнологических работ по ремедиации прудков-накопителей было использовано биологического препарата «Центрум-MMS» - 50 т, биостимуляторов: суперфосфата - 107 т, хлористого калия - 26 т.
-6
-1
-1
Концентрация НЦ в донных осадках прудков-накопителей Режевского химического завода в результате применения биологического препарата экологического назначения «Центрум-MMS» и выполненного комплекса биоремедиационных работ снизилась до абсолютно безопасного уровня -менее чем 10 г⋅кг. Одновременно уменьшился и уровень загрязнения углеводородами до 0,3 г⋅кг, то есть в 10 раз ниже значения ПДК, установленного требованиями нормативных документов.
Обезвреживание и рекультивация прудков-накопителей (шламохранилищ) биологическим методом на территории бывшего ФГУП «Режевской химический завод», учитывая состав и количество специфических загрязнителей, являлась важной и сложной технологической проблемой, которая не имела аналогов в практике подобных работ и в нашей стране ранее не решалась. Особо укажем, что внедренный эффективный и безопасный биологический метод ремедиации территорий, загрязненных НЦ, позволяет исключить из практики экологической работы используемый ранее небезопасный и затратный химический метод щелочной нейтрализации нитроцеллюлозы.
Достижение цели и достоверность настоящих исследований доказываются полученными положительными результатами, которые в последующем были подтверждены заключениями экспертов (начальником экологической службы ООО «ЭкоРК», г. Москва, лицензия Ростехнадзора от 1 декабря 2014 г. № ВМ-00-015134, на осуществление деятельности, связанной с обращением взрывчатых материалов промышленного назначения; АО «Научный центр ВостНИИ по безопасности работ в горной промышленности», г. Кемерово, Аттестат аккредитации № РОСС RU. 0001.21ЦЦ02 по требованиям Технического регламента Таможенного союза TP ТС 028/2012 «О безопасности взрывчатых веществ и изделий на их основе»; ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий Роспотребнадзора», г. Екатеринбург, Аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.510545) и уполномоченным органом исполнительной власти (Заключение государственной экологической экспертизы Департамента Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Уральскому федеральному округу, от 28 февраля 2014 г. №194).