«Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе»

Оценка детоксицирующей способности гуминовых кислот по отношению к шестивалентному хрому в буровом шламе

УДК: 544.77.052.5
DOI: -

Авторы:

¹ Тульский государственный университет, Тула, Россия
² РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, Москва, Россия

Ключевые слова: тяжелые металлы, гуминовые кислоты, детоксикация, биотестирование, хром (VI), биосорбция, буровой шлам, нефтегазовый комплекс, экология

Аннотация:

При изучении проблемы загрязнения окружающей среды шестивалентным хромом Cr(VI) установлено, что его источниками являются отработанные буровые растворы и шламовые амбары. Проанализированы механизмы токсического воздействия Cr(VI) на живые организмы. Рассмотрена возможность использования гуминовых кислот тростникового низинного торфа в качестве экологически безопасного детоксиканта. Исследована детоксицирующая способность гуминовых кислот тростникового низинного торфа по отношению к Cr(VI) в водных и почвенных средах методом биотестирования с использованием ряски малой и кресс-салата в качестве тест-объектов. Определено, что при концентрации Cr(VI) 25 ПДК в водной среде токсичность снизилась с 69 до 6 % в присутствии гуминовых кислот тростникового низинного торфа. Установлено, что в инертном грунте максимальное снижение токсичности Cr(VI) наблюдалось при концентрации 10 ПДК и составило 20 %. Рассчитанные коэффициенты детоксикации показали, что максимальное значение D составило 91 % в водной среде при концентрации Cr(VI) 25 ПДК. Показано, что гуминовые кислоты тростникового низинного торфа способны снижать токсичность Cr(VI) за счет восстановления его до трехвалентного хрома Cr(III) и образования нетоксичных комплексов. Предложены рекомендации по использованию гуминовых кислот тростникового низинного торфа в ремедиационных мероприятиях для минимизации вторичного загрязнения хромосодержащими буровыми шламами.

Список литературы:

1. Шарова О.А. Экологические аспекты процесса бурения и способы утилизации буровых отходов // Геология, география и глобальная энергия. – 2009. – № 4(35). – С. 29–36.
2. Соромотин А.В., Пислегин Д.В. Тяжелые металлы в донных отложениях шламовых амбаров геологоразведочных скважин Западной Сибири // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. – 2015. – № 6. – С. 514–520.
3. Distribution of Chromium Contamination and Microbial Activity in Soil Aggregates / T.K. Tokunaga, Wan Jiamin, T.C. Hazen [et al.] // J. of Environmental Quality. – 2003. – Vol. 32, Issue 2. – P. 541–549. – DOI: 10.2134/jeq2003.0541
4. Microbial chromate reductases: novel and potent mediators in chromium – bioremediation - a review / J.G.S. Mala, S. Takeuchi, D. Sujatha, U. Mani // Applied Microbiology: Theory & Technology. – 2020. – Vol. 1, Issue 1. – P. 32–44. – DOI: 10.37256/amtt.112020222
5. Химические основы токсического действия тяжелых металлов (обзор) / С.Г. Скугорева, Т.Я. Ашихмина, А.И. Фокина, Е.И. Лялина // Теоретическая и прикладная экология. – 2016. – № 1. – С. 4–13.
6. In Vitro Plasmid DNA Cleavage by Chromium(V) and -(IV) 2-Hydroxycarboxylato Complexes / А. Levina, G. Barr-David, R. Codd [et al.] // Chemical Research in Toxicology. – 1999. – Vol. 12, Issue 4. – P. 371–381. – DOI: 10.1021/tx980229g
7. Бушуев Н.Н., Шуравин А.В. Влияние внесения осадков сточных вод на загрязнение почв тяжелыми металлами // Плодородие. – 2014. – № 4(79). – С. 40–41.
8. Recent advances in removal techniques of Cr (VI) toxic ion from aqueous solution: A comprehensive review / H. Karimi-Maleh, A. Ayati, S. Ghanbari [et al.] // J. of Molecular Liquids. – 2021. – Vol. 329. – P. 115062. – DOI: 10.1016/j.molliq.2020.115062
9. Гуминовый биокомпозит с хроматредуцирующими микроорганизмами активного ила для инактивации хрома (VI) в водных средах / А.А. Ковалева, Е.Д. Дмитриева, С.В. Алферов, П.В. Оськин // Изв. ТулГУ. Естественные науки. – 2024. – № 1. – С. 50–62. – DOI: 10.24412/2071-6176-2024-1-50-62
10. Mechanisms of bacterial resistance to chromium compounds / М.I. Ramírez-Díaz, С. Díaz-Pérez, Е. Vargas [et al.] // BioMetals. – 2008. – Vol. 21. – P. 321–332. – DOI: 10.1007/s10534-007-9121-8
11. Proteomic analysis of the reduction and resistance mechanisms of Shewanella oneidensis MR-1 under long-term hexavalent chromium stress / Gang Haiyin, Xiao Changye, Xiao Yong [et al.] // Environment Int. – 2019. – Vol. 127. – P. 94–102. – DOI: 10.1016/j.envint.2019.03.016
12. Humic substances as electron acceptors for anaerobic oxidation of methane driven by ANME-2d / Bai Ya-Nan, Wang Xiu-Ning, Wu Jun [et al.] // Water Research. – 2019. – Vol. 164. – P. 114935. – DOI: 10.1016/j.watres.2019.114935
13. Mechanism study of humic acid functional groups for Cr(VI) retention: Two-dimensional FTIR and 13C CP/MAS NMR correlation spectroscopic analysis / Zhang Jia, Chen Linpeng, Yin Huilin [et al.] // Environmental Pollution. – 2017. – Vol. 225. – P. 86–92. – DOI: 10.1016/j.envpol.2017.03.047
14. Humic acid and nano-zeolite NaX as low cost and eco-friendly adsorbents for removal of Pb (II) and Cd (II) from water: characterization, kinetics, isotherms and thermodynamic studies / М.S. Masoud, A.A. Zidan, G.M. El Zokm [et al.] // Biomass Conversion and Biorefinery. – 2024. – Vol. 14, Issue 3. – P. 3615–3632. – DOI: 10.1007/s13399-022-02608-9
15. ГОСТ 31956-2012. Вода. Методы определения хрома (VI) и общего хрома. – Введ. 2014–01–01. – М.: Стандартинформ, 2014. – III, 43 с.
16. Стародубцева К.А., Заворотный В.Л., Гречищева Н.Ю. Исследование закономерностей поверхностно-активных и экотоксикологических свойств аминоамидов олеиновой кислоты // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2023. – № 1(310). – С. 5–12. – DOI: 10.33285/2411-7013-2023-1(310)-5-12
17. Исследование стабилизирующей и диспергирующей способности гуминово-глинистых комплексов по отношению к нефтяному загрязнению водных сред / Н.Ю. Гречищева, В.А. Холодов, А.М. Парфенова [и др.] // Тр. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. – 2017. – № 1(286). – С. 133–145.
18. Ferrer I., Zweigenbaum J.A., Thurman E.M. Analysis of 70 Environmental Protection Agency priority pharmaceuticals in water by EPA Method 1694 // J. Chromatography A. – 2010. – Vol. 1217, Issue 36. – P. 5674–5686. – DOI: 10.1016/j.chroma.2010.07.002
19. Детоксикация отработанных синтетических моторных масел биокомпозициями на основе гуминовых кислот в воде / Н.Ю. Гречищева, Е.Д. Дмитриева, К.А. Стародубцева, В.Л. Заворотный // Изв. высших учебных заведений. Сер. Химия и хим. технология. – 2024. – Т. 67, № 2. – С. 119–125. – DOI: 10.6060/ivkkt.20246702.6895
20. Mediating effects of humic substances in the contaminated environments. Concepts, results, and prospects / I.V. Perminova, N.A. Kulikova, D.M. Zhilin [et al.] // Viable Methods of Soil and Water Pollution Monitoring, Protection and Remediation: Conf. proceedings / I. Twardowska, H.E. Allen, M.M. Häggblom, S. Stefaniak (eds). – NATO Science Series IV. Earth and Environmental Sciences. Vol. 69. – Netherlands: Springer, 2006. – P. 249–273. – DOI: 10.1007/978-1-4020-4728-2_17