Эффективность защиты технологических трубопроводов от биоповреждений

вого азота в почвах агроландшафтов обусловлено меньшим поступлением в них растительного опада, отчуждением и вывозом с полей большей части растительной массы, а также более интенсивно протекающими процессами минерализации. Полученные микробиологические показатели выявили закономерность, что определенной зоне и типу почв соответствуют определенные комбинации разных групп микроорганизмов и их численности. Кроме того, сельскохозяйственное использование почв приводит к изменению состава почвенной микрофлоры.

ЛИТЕРАТУРА

1. Почвы Краснодарского края, их использование и охрана / В.Ф. Вальков, Ю.А. Штомпель, И. Т. Трубилин и др. - Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 1995. - 192 с.

2. Енкина О.В., Коробский Н.Ф. Микробиологические аспекты сохранения плодородия черноземов Кубани. - Краснодар, 1999. - 150 с.

3. Агроэкологический мониторинг в земледелии Красно -дарского края: Юбил. вып. - Краснодар, 1997.

4. Симакин А.И. Агрохимическая характеристика Кубан -ских черноземов и удобрения. - Краснодар, 1969.

5. Добровольская Т.Г., Скворцова И.Н., Лысак Л.В. Методы выделения и иде нтификация почвенных бактерий. - М.: Изд-во МГУ. 1990. - 72 с.

6. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г. Звягинцева. - М.: Изд-во МГУ, 1980. - 224 с.

7. Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. - М.: Изд-во МГУ, 1989. - 336 с.

8. Мишустин Е.Н., Рунов Е.В. Успехи разработки принципов микробиологического диагностирования состояния почвы // Успехи современной микробиологии. - 1957. - 14. - Вып. 2. -С. 256-268.

9. Практикум по агрохимии / В.Г. Минеев, Е.П. Дурынина,

Н.Ф. Гомонова и др. - М.: Изд-во МГУ, 1989. - 305 с.

10. Богоев В.М., Гильманов Т.Г. Численность и биомасса микроорганизмов в почвах некоторых зональных экосистем // Био -логические науки. - 1982. - № 7. - С. 80-83.

Кафедра биохимии и технической микробиологии

Поступила 10.03.05 г.

621.643.2:620.197.004.15

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАЩИТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ ОТ БИОПОВРЕЖДЕНИЙ

П.И. КУДИНОВ, И.В. НАУМОВИЧ

Кубанский государственный технологический университет

Одним из наиболее распространенных способов защиты размещаемых в почве трубопроводов и сооружений от биоповреждений является использование бактерицидов - химических средств, вызывающих гибель микроорганизмов.

Разрабатываемые и рекомендуемые в этом качестве химические соединения должны иметь высокую активность подавления развития микроорганизмов, вызывающих биокоррозию, дешевую и доступную сырьевую базу для промышленного производства бактерицидов, экологическую безопасность, безвредность для работающего персонала; они не должны вступать в химическую реакцию с компонентами защищаемых материалов, а по отношению к металлам должны быть коррозионно-инертными.

Кроме перечисленных к бактерицидам предъявляют также специальные требования, учитывающие технические особенности защищаемых материалов и сооружений, условия их эксплуатации и т. п.

За рубежом и у нас в стране основным методом борьбы с микробиологической коррозией является применение бактерицидов, созданием которых занимаются фирмы, специализирующиеся на разработке и выпуске химреагентов. Имеются также фирмы, принимающие заказы на решение конкретных коррозионных проблем с выдачей рекомендаций по защите после проведения исследований непосредственно в полевых условиях и определения причины коррозии. Если коррозия связана с жизнедеятельностью микроорганизмов, фирма проводит исследования по идентификации

бактерий и решает вопрос о методе защиты. Затем в лабораторных и промысловых условиях осуществляется подбор эффективного реагента-бактерицида, который и поставляется покупателю в необходимом количестве. При этом фирма рекомендует необходимую концентрацию, оптимальную технологию и места ввода реагента. Она также осуществляет контроль эффективности выданных рекомендаций.

Оценка эффективности бактерицидов связана с многообразием факторов, действующих в системе защищаемый объект-среда-бактерицид.

Разработка ингибиторов микробиологической коррозии заглубленного оборудования включает несколько этапов [1]. В лабораторных условиях определяют эффективную концентрацию бактерицида, т. е. ту дозу, которая вызывает гибель 99% бактерий. Для испытания эффективности ингибиторов используют как музейные штаммы сульфатредуцирующих бактерий (СРБ), так и культуры, выделенные непосредственно из почв. Поскольку микроорганизмы со временем адаптируются к ингибиторам и приобретают устойчивость к ним, целесообразно при лабораторных испытаниях уточнить степень адаптируемости почвенной микрофлоры к ингибитору коррозии. Второй этап - испытание бактерицида в реальных условиях с определением активности микробиологических процессов и зон максимального развития коррозии. Третий этап - широкое промышленное применение ингибитора бактериальной коррозии с соответствующей разработкой технологических схем и расчетных показателей.

Преимущество применяемых для этих целей четвертичных соединений аммония перед другими бактерицидами - в высокой эффективности действия: низ-

ких минимальных ингибирующих концентрациях, относительно низкой стоимости и длительности сохранения бактерицидной активности. Возможный механизм их действия связан с катионной структурой соединений и способностью растворяться в фосфоли-пидных биомембранах клеточной оболочки бактерий, что приводит их к гибели. Бактерицидное действие четвертичных соединений аммония зависит от природы содержащихся в их молекулах углеводородных цепей. Так, увеличение длины цепи до 12 атомов углерода или наличие в молекулах двух цепей с 10 атомами углерода приводит к снижению минимальной ингибирующей концентрации с 800 до 100 мг/л [2].

В настоящее время наиболее разработаны способы борьбы с биоповреждениями металлических трубопроводов, используемых для перекачки нефти. Для борьбы с биокоррозией на нефтепромыслах Саудовской Аравии используют интенсивную обработку бактерицидами два раза в неделю попеременно глутаро-вым диальдегидом в концентрации 500 мг/л и четвертичным аммониевым соединением, именнуемым РИЛТ, в той же концентрации в течение 1 ч. В результате обработки глутаровым диальдегидом погибают 95% СРБ, составом ОИЛТ - 99% [3].

Наиболее исследована бактерицидная активность 2,4-динитрофенола [4] и изменение величины его эффективной концентрации под влиянием температуры, времени контакта реагента с культурой СРБ, плотности бактериальной суспензии и ее адаптационных свойств. Установлено, что мезофильная культура СРБ проявляет адаптационные свойства после пятикратной обработки.

Для защиты от коррозии труб из углеродистой стали применяют специальные добавки, в состав которых входят раскислитель кислорода, ингибитор коррозии и бактерицид [5]. Для обеспечения эффективности бактерицидно-ингибиторной смеси необходимо знать несколько параметров системы, в том числе характер взаимодействия и совместимости пары бактерицид-ингибитор.

Для предотвращения биокоррозии технических материалов используется биоцид с широким антимикробным спектром действия, содержащий 1-гетероа-рил-4-арилпиразолин-5-ОН. Применяемая концентрация зависит от тест-культуры бактерий и вида материала; массовая доля может составлять от 0,001 до 5%.

Анализ причин коррозии трубопроводов при бактериальном заражении выявил следующее [6]:

причиной возникновения локальных коррозионных поражений в трубопроводах системы ППД является электрохимическая коррозия, усиливающаяся в местах скопления осадков под действием макрогальва-нических пар, активность которых стимулируется в присутствии СРБ и продуктов их жизнедеятельности;

для снижения агрессивности перекачиваемых вод и уменьшения опасности возникновения очагов местной коррозии необходимо подготавливать воду;

с целью повышения надежности работы водоводов на месторождениях, продукция которых заражена СРБ, необходимо проводить стерилизацию или обработку воды ингибиторами-бактерицидами типа

СНПХ-1003, Додиген-1807, а при их отсутствии - сочетая ингибиторы коррозии с бактерицидами СНПХ-1002 или формалином;

для контроля качества реагентов и эффективности защиты необходимо проводить обязательный входной контроль всех ингибиторов и бактерицидов согласно техническим условиям.

Бактерициды также применяются для предотвращения биодеструкции полиакриламидов (ПАА), возникающей под воздействием биоценоза микроорганизмов, в том числе и СРБ. Исследования показали [7], что под действием биоценоза вод деструкция ПАА может достигать 10-20% общей его массы.

Исследовано влияние промышленных ингибиторов коррозии серии КХО, которые представляют собой узкие фракции ректификации тяжелых пиридиновых оснований, получаемых при переработке каменноугольной смолы, на рост и ферментативную активность бактерий цикла серы. Установлено, что ингибиторы КХО, являясь бактерицидами по отношению к тионовым и сульфатредуцирующим бактериям, снижают скорость коррозии стали в 1,5-2 раза [8].

Предложено использовать ингибиторы серии КХО для повышения биостойкости битумно-резиновой мастики марки МБР-90, предназначенной для изоляции магистральных трубопроводов [9].

Для создания защитных покрытий с бактерицидным действием перспективны молотый сланец, кубовые остатки ректификации синтетических жирных кислот, дорожное масло, которые, подавляя жизнедеятельность коррозионно-активных бактерий, способствуют повышению защитных свойств мастично-пленочных покрытий на битумной основе [10].

Для защиты металлических поверхностей от внешних воздействий, в том числе микроорганизмов, широко применяются оксидные, фосфатные, оксидно-фосфатные и различные пассивирующие покрытия, которые образуют плотную пленку и могут служить подслоем для других покрытий, повышая их адгезию и защитные свойства. В условиях контакта металлических изделий с водой и почвой наиболее эффективными являются составы комплексного действия, предназначенные для обработки поверхности металла (обезжиривание, пассивирование, оксидирование, фосфатиро-вание) и включающие поверхностно-активные вещества, ингибиторы коррозии, ингибиторы травления, обладающие биоцидными свойствами.

Новым направлением в области защиты от биокоррозии является разработка полимерных биоцидов, одно из главных преимуществ которых заключается в пролонгированном действии.

Для промышленного использования перспективны оловоорганические биоцидные полимеры на основе трибутилоловосодержащих сополимеров, которые могут использоваться в качестве биоцидных присадок и пленкообразователей. Высокую степень защиты металлов, а также других материалов, подверженных биоразрушениям, обеспечивает лак АГС-4, представляющий 40%-й раствор сополимера трибутилоловоак-рилата с бутилакрилатом и метилметакрилатом в бутилацетате. Стальные конструкции, эксплуатируемые

в пресных водах, защищают лаками КО-42 на основе кремнийорганических смол, эмалями ХС на основе сополимеров хлорвинила, красками В-ЖС-41 на основе высокомодульного жидкого стекла. Для защиты конструкций, находящихся в морской воде, противокоррозионное покрытие дублируют другим покрытием, предотвращающим биообрастание, например ХВ-5153 на основе полихлорвиниловых и перхлорвиниловых смол [11].

Полимеры и полимерсодержащие соединения вводят также в состав каменноугольных изоляционных композиций для улучшения их физико-механических свойств. Изучение биостойкости 9 противокоррозионных каменноугольных композиций и 11 их компонентов показало, что композиции с участием полистирола и катизола обеспечивают гибель 100% СРБ [12].

Бактерицидной активностью по отношению к СРБ обладают отходы производства некоторых гербицидов - карахола, ацетала, мукохлорной кислоты, цимида. Доступность и низкая стоимость этих продуктов позволяют рекомендовать их для периодической обработки оборудования в целях предотвращения биогенной сульфатредукции и ликвидации биообразований [13].

Анализ выявил следующие основные факторы, способствующие достижению высокого эффекта программы защиты от биокоррозии:

тщательность проведения исследований по идентификации микроорганизмов и подбору бактерицидов;

широкое использование вычислительной техники в целях оптимизации программы дозирования бактерицида;

наличие на рынке сбыта широкого ассортимента эффективных реагентов-бактерицидов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Розанова Е.П. Развитие биогенной сульфатредукции в нефтяных пластах // Материалы Всесоюз. науч.-техн семинара «Особенности заражения нефтяных пластов микроорганизмами, со -вершенствование системы подготовки вод для закачки их в продук-

тивные пласты и методы борьбы с микробиологической коррозией».

- М.: ВНИИОЭНГ, 1980. - С. 7-31.

2. Bessems E., Clemmit A.F. Quaternary ammonium

compounds: evaluation and application in the control of

sulphate-reducing bacteria // Chem. Oil Ind. Pros. Symp. Manchester, 22-23 March, 1983. - London, 1983.

3. Corros. Prev. and Control. - 1987. - Vol. 34, № 3. -P. 74-79.

4. Блохин В.Е., Новикова Г.М., Илюхина Н.С.,

Шкляр Т.Ф. Денитрофенол как бактерицид сульфатвосстанавли -вающих бактерий / Урал. политех. ин-т. - Свердловск, 1984. - Деп. во ВНИИОЭНГ.

5. Barton A., Gencen С. The influence of carbon on the toxicity of the combined filming inhibitor biocide // Materials Performance. - 1987. - Vol. 26, № 3. - P. 46^8.

6. Борьба с коррозией трубопроводов при бактериальном заражении скважин нефтяных месторождений Западной Сибири / Н.В. Кутлунина, Э.П. Мингалев и др. // Нефт. хоз-во. - 1986. - № 9. -С. 20-22.

7. Праздникова З.Ф., Вебер В.И., Костюк Т. В. Предупреждение биодеструкции полиакриламидов при полимерном заводне -нии месторождения Каламкас // НТИС. Сер. Нефтепромысловое дело и транспорт нефти. - М.: ВНИИОЭНГ, 1985. - Вып. 6. - С. 61-63.

8. Бактерицидные свойства ингибиторов коррозии серии КХО по отношению к бактериям цикла серы / А.И. Пиляшенко-Но -вохатный, Н.С. Антоновская, И.А. Козлова и др. // Микробиол. ж. -1985. - 47. - № 6. -С. 88-90.

9. Биостойкость некоторых мастичных покрытий в условиях грунта / Ж.П. Коптева, В.В. Занина, А.Е. Коптева и др. // Микробиол. ж. - 1988. - 50. - № 3. - С. 26-29.

10. Бактерицидные свойства антикоррозионных материалов на нефтебитумной и каменноугольной основе / Ж.П. Коптева,

B.В. Занина, А.Е. Коптева и др. // Микробиол. ж. - 1988. - 50. - № 1. -

C. 87-91.

11. Каневская И .Г. Биологическое повреждение промыш -ленных материалов. - Л.: Наука, 1984. - 230 с.

12. Биостойкость и биоцидные свойства каменноугольных изоляционных композиций и их составляющих / Ж.П. Коптева,

B.В. Занина, А.Е. Коптева и др. // Микробиол. ж. - 1988. - 50. - № 3. -

C. 29-34.

13. О бактерицидной активности отходов производства гер -бицидов / Н.Н. Силищев, Т.А. Соколова и др. // Экспресс-информ. / ВНИИОЭНГ. Сер. Борьба с коррозией и защита окружающей среды.

- 1988. - Вып. 5. - С. 1-3.

Кафедра биохимии и технической микробиологии

Поступила 22.11.04 г.

ПАТЕНТЫ

Патент на изобретение № 2260792. Способ идентификации семян рапса / С.М. Прудников, С.Ю. Ксан-допуло, С.К. Мустафаев и др. Заявка № 2004111231 от 12.04.04; Опубл. 20.09.2005.

После отбора пробы семян рапса измеряют их температуру, с помощью датчика импульсного ЯМР-ана-лизатора определяют ядерно-магнитные релаксационные характеристики протонов масла и вычисляют средневзвешенное значение времени спин-спиновой релаксации (Т2СВ) в миллисекундах по формуле

100 _

'Т’ /._У ’Т’ ?

1 2Се /_ 1 1 2/

где N = 3 - число компонент в сигнале ЯМР протонов масла; А/ - амплитуда сигнала ЯМР протонов /-й компоненты в процентах от общей амплитуды; 1 2/ - время спин-спиновой релаксации протонов /-й компоненты, мс.

Семена рапса относят к безэруковым, если Т2св > 2,06/ + 10,4. Технический результат: сокращается время проведения измерений, исключается разрушение семян.