Очистка грунта, загрязнённого нефтепродуктами
МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ HCZYME
ПРОТОКОЛ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ  HCZYME

HCZyme — это химический агент с многогранными возможностями, усиливающий возможности биовосстановления, в высшей степени эффективный, простой в использовании, недорогой и совершенно не токсичный. HCZyme представляет собой сложную безбактериальную композицию органических веществ, предназначенную для увеличения возможностей биологического восстановления почвы и воды, загрязненных самыми разнообразными нефтепродуктами. HCZyme не содержит ни бактерий, ни созданных с помощью генной инженерии микробов, но скорее стимулирует естественно обитающих в среде бактерий к разрушению этих веществ.

Обработка загрязнённого нефтепродуктами грунта раствором HCZyme

Испытания подтвердили, что усиленное продуктом HCZyme биовосстановление почвы, загрязненной нефтяными продуктами, привело к снижению концентраций нефтяных составляющих ниже нормативного уровня. Этот результат был достигнут на многочисленных участках общим весом свыше 2 000 000 тонн загрязненной почвы. Окончательной мерой успеха стало быстрое исчезновение загрязнителей (как тех, против которых процесс очистки был направлен, так и некоторых других) без возникновения токсических побочных продуктов, как последствий биовосстановления, усиленного HCZyme'ом.

Грунт, очищенный от нефтепродуктов с помощью HCZyme

Технология использования HCZyme, будучи элегантно простой, с научной точки зрения безупречна и в высшей степени эффективна при низкой стоимости. Она благотворна по отношению к окружающей среде, нетоксична и была одобрена и рекомендована к использованию многими правительственными агентствами США и других стран. Все ингредиенты HCZyme — органического происхождения и легко разрушаются в естественных условиях.

Результаты избранных стендовых и пилотных испытаний, а также результаты использования HCZyme в реальных полевых условиях могут быть направлены  по требованию. Следует иметь в виду, что патентованная композиция HCZyme исторически испытывалось под несколькими различными рабочими названиями, включая Bactozyme и FyreZyme. HCZyme одобрен Агентством по Охране Окружающей Среды Соединенных Штатов для включения в Производственное Расписание Национального Плана Действий в Чрезвычайных Ситуациях с 1991 года. Поскольку HCZyme нетоксичен и не содержит бактерий (см. лист данных по безопасности материала), он был утвержден к применению многочисленными общенациональными регулирующими агентствами.

Наверх Страницы

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ HCZYME

Почва и ее сложное микробиологическое сообщество до некоторой степени способны воспринимать и разлагать разнообразные загрязнители на основе нефти, превращая их в нетоксические формы. В природе существуют различные микроскопические формы (т.е. бактерии, дрожжевые грибки, плесневые грибки и т.д.), которые обладают способностью биологического разложения многих нефтепродуктов, вредных для окружающей среды. Эти микробы обладают способностью производить внеклеточные ферменты, приводящие к расщеплению (минерализации) сложных нефтяных соединений, что ведет к трансформации их в источники питания для их роста и размножения самих микробов. Этот процесс продолжается до тех пор, пока все источники питания не будут разложены  на двуокись углерода (CO2), воду (H2O) и биомассу (жирные кислоты, которые служат в качестве источников питания других микроорганизмов).

Биологическое разложение сложных смесей на нефтяной основе может совершаться как в богатой кислородом (аэробной), так и в бедной кислородом (анаэробной) среде. Аэробная минерализация загрязнителей происходит гораздо быстрее и более полно, чем анаэробный процесс. Однако в некоторых случаях могут оказаться необходимыми как аэробный, так и анаэробный способы обработки.

В загрязненных нефтепродуктами участках, лишь небольшой процент общей бактериальной популяции способен утилизировать эти смеси в качестве источников пищи для получения энергии и роста. Эта ограниченная бактериальная популяция в сочетании с недостатком стимулирующих факторов является препятствием, ограничивающим действенность обычных проектов биологического восстановления. При использовании же стимуляции продуктом HCZyme микробы, потребляющие в пищу нефтяные продукты, становятся главными в биологической цепи и увеличивают свою численность без какого-либо изменения своих свойств.

Действие продукта HCZyme представляет собой трехступенчатый процесс, направленный на усиление биологического восстановления грунта.

На первой стадии естественно обитающие в почве бактериальные популяции в богатом нефтью окружении получают стимуляцию благодаря HCZyme стимулятору. В то же самое время содержащиеся в HCZyme биологически усвояемые ферменты (природные катализаторы) расщепляют нефтяные соединения на более удобоваримые фрагменты. Присутствие продуктов расщепления нефтяных соединений стимулирует естественно обитающих в почве бактерии “переключиться” и начать поглощать нефтяные смеси.

На второй стадии обычная, но увеличившаяся в численности, бактериальная популяция подвергается действию естественного отбора. Бактериям, способным к утилизации нефтяных соединений в качестве “источника питания”, как раз и предоставляется такой богатый источник удобоваримых нефтяных соединений для продолжения роста.

На третьей стадии, HCZyme вносится через равные интервалы времени, для того, чтобы непрерывно стимулировать селективный рост бактерий, поглощающих нефтяные продукты, и обеспечить достаточное количество ферментов, расщепляющих нефтяные соединения для последующего усвоения бактериями. Благодаря добавлению HCZyme стимуляторов на этой стадии, нормальное гауссовское убывание бактериальных популяций сходит на нет до тех пор, пока не будет расщеплен весь остающийся запас нефтяных смесей. Когда нефтяные смеси полностью будут ликвидированы, популяция бактерий, поглощающих нефть, быстро убывает до своего естественного уровня в материнской породе. Ниже более подробно описывается, каким образом HCZyme взаимодействует в почве и/или воде, загрязнённой нефтяными смесями, катализируя естественные биохимические реакции.

Рост бактерий

Поскольку бактерии способны к утилизации углеводородов нефтяного происхождения как источника энергии, они преимущественно утилизируют простые сахара (глюкозу) с целью быстрого роста и получения энергии. Другие факторы роста, в которых нуждаются некоторые микробы, включают в себя аминокислоты, пурины и пиримидины. HCZyme обеспечивает богатый источник этих простых сахаров, аминокислот и других связанных с ними факторов роста. Когда глюкоза как энергетический источник истощен, те микробы, которые способны к утилизации нефти для своего роста, получают естественное преимущество, и их абсолютная, а также относительная численность возрастает драматически.

Фаза роста микробов характеризуется начальным фазовым запаздыванием, пока развивается фаза ДНК и ферментов. Внеклеточные ферменты, необходимые для расщепления органических молекул, чтобы обеспечить рост микробов, легко доступны в HCZyme, тем самым сокращая фазу запаздывания. Как только основные требования для производства ферментов и ДНК оказываются обеспеченными, почвенные микробы вступают в фазу экспоненциального роста. Во время этой фазы быстрого роста микробы особенно чувствительны к неблагоприятным условиям, и поэтому присутствие HCZyme идет им на пользу. Благодаря непрерывному добавлению свежих питательных веществ, рост микробов поддерживается на протяжении всей фазы экспоненциального роста. Вот почему необходимо вносить HCZyme дозами, так сказать, импульсно, как это описывается ниже, и вот почему так важен постоянный мониторинг содержания кислорода, водного насыщения и активности микробов.

Внесение ферментов

HCZyme обеспечивает богатую смесь внеклеточных ферментов, способных инициализировать и катализировать расщепление широкого спектра разнообразных нефтяных соединений. Внеклеточные ферменты, инициализирующие метаболический (окислительный) процесс, направленный на биологическое разложение нефтяных соединений, производятся некоторыми микробами. На первой стадии такого окисления эти внеклеточные ферменты мгновенно расщепляют два углеродных звена из насыщенных углеводородных цепей, типичных для большинства нефтяных соединений. После этого преобразованная молекула нефти освобождается ферментом, который в свою очередь оказывается свободным, чтобы вступить в реакцию с другими молекулами нефтяного соединения. Эти два углеродных звена, полученные в результате расщепления молекул нефтяного соединения, поглощаются в микробом в ходе его метаболического процесса. Микроб “считывает” происхождение источника питания, и изменяет производство собственного фермента таким образом, чтобы непосредственно сосредоточиться на идентифицированном источнике пищи (в данном случае — на молекулу нефтяного соединения). Это и называется “внесением фермента”. Такое внесение фермента в расширенное сообщество почвенных бактерий приводит в результате к  экспоненциальному росту популяции нефтяных бактерий.

Попутный метаболизм и вторичная активность субстрата

Далее, HCZyme интенсифицирует процесс очистки благодаря попутному метаболизму и вторичной активности субстрата. Расщепление в результате вторичного метаболизма происходит в результате того, что соединения других видов  оказываются в присутствии высокоэнергетического метаболического поля, созданного HCZyme. Ферменты, выработанные в процессе метаболизма нефтяных соединений, способны изменить органические соединения (речь идёт о любых других соединениях, находящихся в загрязнённом грунте) и преобразовать их в более легко окисляемые и нетоксичные формы, которые затем могут усваиваться и подвергаться химическим превращениям в результате деятельности сообщества почвенных микробов. По мере того, как загрязнение почвы, против которого направлена работа HCZyme, падает ниже некоторой критической концентрации, уменьшается и популяция микробов, а реакция замедляется или полностью прекращается. Этим объясняется, почему большинство операций по биологической очистке почвы от выбросов вредных веществ становятся неэффективными по мере того, как концентрации нефтяных соединений уменьшаются. Поддерживая обильную популяцию микробов источниками углерода и пищи, поставляемыми HCZyme, даже малые остатки нефтяных смесей продолжают подвергаться метаболизму до очень малых концентраций. Это позволяет использовать HCZyme для недорогой и эффективной очистке больших объемов загрязненных почв при низких концентрациях углеводородов.

Мобилизация нефтяных соединений для улучшения деятельности микробов

HCZyme содержит биологически расщепляемые биоэмульгаторы (ПАВ), которые прерывают поверхностное поглощение нефти частицами почвы. Это дает возможность углеводородам более свободно двигаться сквозь поры почвы там, где обитают сообщества менее подвижных микробов. Биоэмульгаторы расщепляют микроскопические комки нефти на более мелкие частицы, тем самым увеличивая площадь поверхности их и усиливая эффективность деятельности микробов. Действие ПАВ, кроме того, позволяет питательным веществам, содержащимся в HCZyme, более свободно перемещаться в порах почвы.

Инженерное руководство процессом биовосстановления

При нормальных операциях по восстановлению почв, усиленных применением HCZyme, "волновой фронт" HCZyme с водой продвигается через почву в еженедельном импульсном режиме при аэробных условиях. Вода является критическим фактором для метаболической активности (рост и воспроизводство) сообщества микробов, так же как и гидролиз. Идеальное содержание влаги обычно — от 60 % до 80 % от предельного влагосодержания почвы..

Поскольку большая часть процесса разрушения нефти выполняется бактериями, которые для своего метаболического процесса используют кислород, необходимо убедиться, что кислород доступен в достаточных количествах. В верхних слоях почвы это обеспечивается смешиванием HCZyme с естественно содержащейся водой, водой насыщенных кислородом водоносных пластов и/или разбрызгиваемой водой. В экстренных случаях во вводимый раствор может быть добавлена небольшая доза перекиси водорода.

Если нефтепродукты глубоко проникли в почву и условия анаэробные, может быть введена смесь HCZyme, насыщенной кислородом воды и других источников кислорода. Продвижение HCZyme, воды и кислорода через глубокие слои зоны верхних грунтовых вод и далее зависит от серьезного инженерного изучения для разработки плана применения технологии HCZyme с наибольшей полнотой.

Наверх Страницы

ПРОТОКОЛ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ  HCZYME

Один галлон (3,78 литров) концентрата HCZyme достаточно для полной очистки приблизительно шести кубических метров загрязненной нефтью или нефтепродуктами почвы.

Для каждых 6 кубических метров почвы, которая должна быть обработана, один галлон концентрата HCZyme (смешанного с водой) должен быть внесен в пять приемов (1/5 галлона за приём) с интервалом в одну неделю.

Перед внесением в грунт одна часть концентрата HCZyme (5,88 %) должна быть предварительно смешана с 16 частями воды (94,12 %).

Образец почвы, загрязненной нефтяным продуктом, должен сначала быть описан и затем разделен на две части, одна для контроля и другая для обработки. В полномасштабном режиме также рекомендуется оставить небольшую контрольную площадь, для корреляции наблюдений за относительной деградацией. В лаборатории каждый образец должен быть помещен в открытые сверху тестовые лотки с глубиной 15 см.

Рассчитанное количество раствора HCZyme должно быть добавлено к испытуемому образцу и в контрольный образец должно быть добавлено эквивалентное количество воды.

Затем образца должны быть приведены к примерно 20 %-ному влагосодержанию путём добавления воды. Эта процедура должна повторяться ещё четыре раза еженедельно (всего пять доз). В случае ежедневного применения оба образца должны быть перелопачены небольшим скребком для минимизации комкования и обеспечения достаточного количества кислорода в почве. Уровень влаги должен поддерживаться от 20 до 25 процентов в течение всего времени, или на таком уровне, чтобы поддерживать условия влажности без выщелачивания или лужиц воды. В современных полевых условиях должны соблюдаться те же правила, но рыхление почвы может проводиться с меньшей частотой, в зависимости от характеристик почвы.

Перед началом испытаний рекомендуется произвести подсчет бактерий для проверки стерильности почвы. Бактерии в почве уже подвержены воздействию нефтяных углеводородов, что позволит некоторым формам уже акклиматизироваться. Это сокращает время запаздывания для экспоненциального роста (числа) бактерий, когда добавляется HCZyme. Если почва лишена бактерий, пожалуйста, немедленно свяжитесь с нами для получения рекомендаций.

Пример

Имеется 1.000 кубических метров почвы, загрязненной нефтью. Почва была помещена в облицованную емкость при глубине почвы 0,35 метров. При соотношении один галлон HCZyme на 6 кубических метров, потребуется 167 галлонов HCZyme. Еженедельно в качестве разовой дозы используется 20 % HCZyme (33,4 галлонов), предварительно разбавленного 534 галлонами воды.

Для первого применения 33,4 галлона HCZyme разводится в смесительной цистерне с 534 галлонами воды и затем вводится в обрабатываемый слой достаточно медленно для просачивания через почву. Если грунт плотный, то сначала для увеличения проницаемости проводится рыхление механическим или ручным скребком (граблями). В оставшуюся часть первой недели содержание влаги поддерживается добавлением воды. Дополнительное количество HCZyme не используется. По окончании недели почва может быть перелопачена для увеличения насыщенности кислородом, если это требуется. В каждую последующую неделю вводятся 33,4 галлона HCZyme, растворенные в 534 галлонах воды, при постоянном контроле влагосодержания.

Во многих случаях наиболее быстрым и эффективным по стоимости методом обработки является распределение почвы, загрязненной нефтью, по поверхности слоем в 0,35 метров и обработка при оптимальных аэробных условиях. Однако можно перемещать еженедельный фронт воды и/или воздуха, с примесью HCZyme, через большую массу почвы. В целях максимально возможного  распределения HCZyme, воды или кислорода может быть использована сеть перфорированных полихлорвиниловых труб для обработки больших объемов.

HCZyme может использоваться на месте с использованием горизонтальных, вертикальных или тангенциальных вентиляционно-впускных скважин, инъекционных галерей или разбрызгивающих систем. Для существующих в каждой конкретной местности условий должен разрабатываться серьезный инженерный план, с принятием в расчет множества переменных, вовлеченных в процесс продвижения волны HCZyme, воды и кислорода через нефтяной шлейф. В некоторых случаях грунтовая вода, загрязненная нефтью, может быть повторно использована пропусканием через биовосстановительный слой совместно с применением HCZyme, таким образом одновременно производится очистка грунтовой воды. HCZyme использовался совместно с многими другими восстановительными технологиями для усиления эффекта.