Биодеградация

Организмы, живущие в воде, постоянно конкурируют 3 1 имеющийся кислород. Бактерии, потребляющие кислород (аэробные бактерии), развиваются на твердых отбросах и останках более крупных животных. Они потребляют также некоторое количество веществ, выбрасываемых в воду человеком, и способны подвергать их биодеградации, т. е. расщеплению на более простые соединения. [c.58]

Если вода содержит большие количества веществ, способных к биодеградации, бактерии процветают и интенсивно размножаются. В результате происходит взрыв популяции бактерий, и потребление кислорода резко возрастает. Жизнь водных существ, которым необходим кислород, подвергается большому риску при возрастании популяции таких бактерий, и само их выживание ставится под вопрос. [c.59]

Нами ранее на основе изучения разложения нефти в стерильной почве под действием физико-химических факторов бьша предложена двухкомпонентная математическая модель биодеградации нефти в почве [c.89]

Шестая глава посвящена процессам химической эволюции нефтей в земной коре. Здесь рассмотрено влияние таких факторов, как термические превращения и биодеградация, на формирование углеводородного состава нефти. Приведены данные соответствующих лабораторных исследований. [c.5]

Причины всех этих изменений достаточно сложны. Здесь происходит как новообразование этих углеводородов за счет процессов деструкции, так и их разрушение в результате процессов биодеградации. Подробнее все эти факторы будут рассмотрены далее в главах 5 и 6. Представленные здесь схематические описания классификации (химической типизации) нефтей и методы исследования, на которых они основаны, достаточно широко используются в научной литературе. Так, например, в монографии [5] для характеристики различных нефтей обычно приводятся либо хроматограммы исследованных нефтей, либо диаграммы количественного распределения нормальных и изопреноидных алканов в соответствии с их молекулярной [c.27]

В настоящей главе будут рассмотрены те превращения, которые претерпевают нефтяные углеводороды, находящиеся непосредственно в залежах, т. е. превращения, свойственные самим нефтям. Как будет показано далее, превращения эти в некоторых случаях весьма существенны и могут значительно изменить первоначальный углеводородный состав исходных нефтей. На протяжении уже многих лет обсуждались конкретные пути и механизм этих реакций, протекающих вследствие термического воздействия (термолиз), каталитического воздействия (термокатализ), а также под влиянием окислительного воздействия микроорганизмов (биодеградация). [c.215]

Первые два типа реакций объединяют иногда под общим термином катагенез , в то время как окислительное воздействие микроорганизмов называют гипергенезом. В последние годы существенно расширились представления о действительных возможностях биодеградации, которая особенно значительно изменяет химический тип нефтей в залежах. Однако вначале рассмотрим превращения нефтей, протекающие нод воздействием температурного фактора,— термолиз, или термическая эволюция (старение) нефти. [c.215]

На основании приведенных данных можно сделать вывод о том, что при нагреве нефтей типа Б в результате деструкции алифатических цепей образуется относительно небольшое количество алка-новых углеводородов. Вследствие далеко зашедших процессов биодеградации запас алифатических структур здесь недостаточен для образования заметных количеств нормальных и изопреноидных алканов состава С12—С25. Поэтому можно прийти к выводу о том, что [c.229]

Лучшие результаты в этом плане могут быть получены при термолизе асфальтенов. Однако в этом случае моделируются уже не процессы химической эволюции нефтей, а скорее процессы образования нефтей из керогена, который близок но составу к нефтяным асфальтенам. Интересно, что асфальтены как продукты, мало подверженные процессам биодеградации, обычно содержат достаточное количество длинных алифатических цепей как нормального, так и изопреноидного типов строения (см. далее). [c.231]

Работами прошлых лет доказана принципиальная возможность биологического окисления нефтей как в аэробных, так и анаэробных условиях [11]. Было найдено, что биологическое изменение приводит к постепенному превращению парафинистых нефтей в нафтеновые в силу избирательного потребления микроорганизмами углеводородов ряда метана. Так, в процессе биодеградации происходит повышение плотности нефтей и увеличение доли смолистых соединений. [c.232]

Поскольку имелись основания считать нефти типа А нефтями первичной генерации (т. е. нефтями, не измененными процессами биодеградации), то в качестве исходных образцов использовались главным образом нефти этого типа. Для сопоставления исследована также биодеградация нефти типа (месторождения Кенкияк и Кара- [c.233]

Для выяснения последовательности вовлечения углеводородов в процесс биодеградации нами было проведено специальное исследование продолжительностью более года, в котором изменение химического состава нефти изучалось в динамике [22]. С этой целью в ходе эксперимента проводился последовательный отбор и анализ проб нефтей. Состав проб, отобранных через 2, 5, 9 и 18 мес., исследовался более подробно. [c.237]

Таблица 62. Изменение состава насыщенных углеводородов фракции 200—430° С старогрозненской нефти в процессе биодеградации (лабораторное моделирование)

Черты сходства в составе нефтей Старогрозненского месторождения позволяют утверждать, что эти нефти генетически едины, т. е. что все они образовались одна из другой, т. е. из нефти типа А , находящейся в нижележащих горизонтах. (Некоторые дополнительные данные о генетическом единстве старогрозненских нефтей будут приведены далее в разделе, посвященном термолизу асфальтенов.) Сопоставление изменения углеводородного состава этих нефтей по разрезу (снизу вверх) с изменением углеводородного состава нефтей в процессе лабораторного моделирования процесса биодеградации дает все основания отметить единую направленность всех превращений. [c.243]

В результате проведенных исследований становится ясным, что биодеградация может рассматриваться как основной геохимический процесс, приводящий к изменению химического типа нефтей и определяющий таким образом большое разнообразие их химического состава в природе. [c.243]

Основные же изменения химического типа нефтей происходят в зоне гипергенеза благодаря процессам биодеградации (см. также работу [26]). [c.243]

Глубокие изменения химического типа нефтей под воздействием биодеградации значительно меняют установившиеся взгляды на такие понятия, как молодые и старые нефти. Собственно говоря, сами эти понятия и ранее не имели четкого определения. Дело в том, что истинный возраст нефтей установить чрезвычайно трудно, так как он часто не совпадает с геологическим возрастом вмещающих отложений, а надежных данных об отнесении нефтей того или иного углеводородного состава к конкретным геологическим эпохам пока не существует. [c.244]

Поскольку в процессе биодеградации нафтеновые нефти (категории Б) образуются из парафиновых нефтей (категории А), то здесь все обстоит как раз наоборот. Поэтому, на наш взгляд, термин молодые нефти не является удачным. Следует, видимо, ввести понятие о нефтях различных стадий генерации из данного конкретного источника). Состав таких нефтей, вероятно, может меняться, так как в начальные стадии генерации образуются нефти, более богатые высокомолекулярными реликтовыми углеводородами. Такие нефти могут быть названы молодыми (по сравнению с нефтями, образованными из того же источника на более поздних стадиях преобразования керогена). Процессы эти протекают одинаково для материнских отложений, сформированных в различные геологические эпохи. [c.244]

В результате проведенных исследований по термолизу и биодеградации можно предложить следующую общую (генетическую) схему образования нефтей различных химических типов в природе (рис. 87). [c.246]

Инволюционная линия, обусловленная в основном биодеградацией нефтей типа А при попадании их в зону гипергенеза (вслед- [c.246]

Результаты исследования, приведенные на рис. 88, показали, что пиролиз асфальтенов нефтей типа Б действительно позволяет реконструировать химический облик исходной нефти, не подвергшейся процессу биодеградации Эта реконструкция хорошо видна при сопоставлении унифицированных хроматограмм продуктов пироли- [c.247]

Интересно отметить, что, несмотря на пиролиз, концентрация высокомолекулярных нормальных алканов в нефтях, полученных из асфальтенов, не уступает содержанию тех же углеводородов в нативных нефтях типа A . Можно предположить, что относительная величина содержания парафиновых цепей в асфальтенах различных нефтей (как продуктов, менее всего подвергшихся биодеградации) может быть использована в качестве дополнительного критерия определения фациального (генетического) типа нефтей. Например, асфальтены, выделенные из древних нефтей Восточной Сибири, исходное вещество которых заведомо было морского происхождения, не содержали в своем составе парафиновых цепей длиннее, чем В то же время асфальтены мезозойских нефтей Западной Сибири имели в своем составе парафиновые цепи вплоть до С40, что указывает на присутствие в исходном органическом веществе остатков высшей растительности. [c.249]

Таким образом, для нефтей даже очень глубокой степени биодеградации всегда имеется возможность реконструкции химического типа исходной нефти, определения ее генетического предшественника, а также определения состава и относительного распределения важнейших реликтовых углеводородов, исчезнувших в процессе биодеградации. Наиболее надежным методом является в данном случае мягкий пиролиз асфальтенов. [c.252]

Выше уже указывалось, что состав углеводородов нефтей зависит от трех основных факторов катагенеза (нефтей и керогена) биодеградации и особенностей состава и строения исходного органического вещества. Влияние первого фактора уже неоднократно рассматривалось в предыдущих главах. Здесь хотелось бы только еще раз подчеркнуть важную роль стереохимических изменений для оценки степени созревания (катагенеза) исходных биологических молекул до нефтяного уровня. Последний же фактор — состав и строение исходных биомолекул — может быть назван генетическим он заслуживает специального рассмотрения. [c.252]

Химическая типизация нефтей основана на установлении закономерностей относительного распределения углеводородов различных классов алканов, циклоалканов, аренов. Оно зависит от-условий формирования нефти в пластах залегания, т. е. от степени биодеградации, катагенеза, миграции и пр. [15]. [c.12]

Генетическая типизация в соответствии с современными представлениями строится на основе изучения закономерностей состава и распределения в нефтях реликтовых углеводородов (хемофоссилий), унаследованных от материнского вещества нефтеобразования и незначительно изменившихся в процессах катагенеза и биодеградации. К этим веществам отнесены углеводороды высокомолекулярной части нефти - полициклические циклоалканы, арёны(пристан, фитан, стераны, гопаныидр.) [15]. [c.13]

Прогрессирующее нефтяное загрязнение требует разработки биотехнологических приемов, направленных на интенсификацию процессов биоразложения углеводородов и восстановления плодородия сельскохозяйственных земель. Разработка приемов рек> льтивации для ускорения биодеградации нефти в почве требует, прежде всего, достаточного изучения этого процесса. В предыдущих работах авторов бьши предложены математические модели бнодеградации нефти в естественной почве. Целью данной работы явилось построение математической модели биодеструкции нефти в почве ассоциацией углеводородокисляющих микроорганиз.чов (УОМ). [c.89]

Кроме обычных геохимических методов исследования потенциальных материнских пород — изотопный анализ, определение органического углерода и пр., прекрасным дополнительным, а иногда решающим фактором для окончательного уточнения того или иного вопроса является использование биомаркеров. Обычно эти палеореконструкции проводятся в целях определения следующих четырех основных факторов 1) источники 2) созревание 3) миграция и 4) биодеградация [33]. Подробное освещение всех этих вопросов можно найти в оригинальных работах [59, 63—67]. [c.142]

Однако подробный химический анализ процессов биодеградации мог быть выполнен только на молекулярном уровне, что впервые было сделано в работе [12]. С тех пор проведен ряд работ, в которых были убедительно доказаны принципиальные возможности и указаны границы микробиологического изменения нефтей в залежах [13—20]. Аналогичные исследования были выполнены и на материалах советских нефтей в совместных работах лаборатории геохимии нефти (ИГиРГИ) и микробиологической лаборатории (ВНИГРИ) [21, 22]. Результаты этих исследований будут рассмотрены более подробно. [c.233]

Таблица ()1. Йзменение (Состава насыщенных углеводородов фракции 200—430° С в процессе биодеградации

Сама нефть типа Б (опыт 4) с трудом поддается бактериальному окислению, так как структуры, легко окисляющиеся здесь, уже были использованы микроорганизмами ранее. Итак, из полученных экспериментальных данных следует, что процесс биодеградации вызывает глубокие изменения в составе насыщенных высококинящих углеводородов нефтей. Однако для наглядного показа стадийности биохимической эволюции нефтей по схеме А А -> Б -> необходимо знать орядок окисления углеводородов в процессе их биодеградации. (Кстати, термин биодеградация , на наш взгляд, не совсем верно отражает существо процесса. В данном случае происходит химическая или, вернее, биохимическая эволюция нефтей, свойства которых при этом изменяются, но не всегда в худшую сторону. Например, результатом этого процесса является образование беснарафинистых нефтей, на основе которых могут быть получены хорошие смазочные масла и пр.) [c.236]

В качестве исходной нефти для данного опыта была взята нефть типа Старогрозненского месторождения (третичные отложения). Эта нефть была выбрана из тех соображений, что на указанном месторождении имеются нефти всех четырех химических типов, а также нефть А , носящая следы ранних этапов биодеградации (см. далее рис. 86). К тому же геолого-геохииическая характеристика этих нефтей достаточно хорошо изучена [24]. Экспериментальные данные и хроматограммы, характеризующие динамику изменения углеводородного состава старогрозненской нефти в процессе бактериального окисления, приведены в табл. 62 и на рис. 85. [c.237]

Можно отметить, что в процессе биодеградации в первую очередь разрушаются углеводороды, элюирующиеся над фоном в видо четких пиков, в то время как углеводороды фона окисляются позднее. [c.239]

По легкости окисления насыщенные углеводороды можно расположить в следующий убывающий ряд нормальные алканы изо-и антеизоалканы изопреноидные алканы моноциклические нафтены прочие углеводороды. В силу избирательности процесса биодеградации, состоящего в постепенном потреблении микроорганизмами алифатических углеводородов, нефть обогащалась циклическими углеводородами и в зависимости от интенсивности и длительности этого процесса происходило стадийное изменение химического типа нефти по схеме -> Б . [c.239]

Другим не менее важным фактором, от которого зависит степень, да и сама возможность биологического преобразования нефтей, являются палеотемпературы (а возможно, и современные температуры) нефтяных месторождений. В главе 1 уже отмечалось, что максимум нахождения парафинистых нефтей (типа A ) приходится па глубины 2000 м, что соответствует средней пластовой температуре 90° С. В то же время максимум концентраций нефтей типов А , Б и Б (т. е. нефтей, подвергшихся биодеградации) лежит значительно выше (в среднем 1200 м) и соответствует средней температуре 40° С. Эти наблюдения хорошо согласуются с данными работы Филинни [191, где на примерах нефтей различных нефтегазоносных бассейнов была найдена четкая связь между свойствами нефтей и температурой их залегания. Во всех случаях граница между парафинистыми и биологически измененными нефтями находилась в пределах 60—70° С, что, очевидно, связано с границей прекращения активной микробиологической деятельности, лежащей в пределах 50—60° С. [c.239]

Предположение о преимущественном влиянии биодеградации на состав и свойства нефтей и главным образом на формирование нефтей различных химических типов находит подтверждение и в фактических данных по нефтям различных месторождений. Особенно отчетливо это наблюдается при сопоставлении свойств одновозрастных нефтей, находящихся в различных геохимических зонах. Примерами таких многопластовых месторождений служат залежи нефтей месторождений Старогрозненское, Котур-Тепе, Дагаджик, Самотлор, Новопортовское, Джьер, Западный Тэбук, Дуванный-море и многие другие. Данные по таким нефтям рассмотрены в табл. 2а (см. главу 1). Из зарубежных исследований интересные примеры биодеградации приведены в работах Деро, Зейферта и многих других исследователей (см. [13, 17, 25]), [c.241]

Весьма убедительные данные о биодеградации нефтей были найдены при изучении многопластового Старогрозненского месторождения [22], гипергенное изменение свойств нефтей в котором давно уже доказывается на основании геологических данных [24]. Для сопо-ставления свойств было отобрано пять нефтей различных лдмлче-ских типов. Одна из этих нефтей (А ) была использована в качестве исходной при лабораторном исследовании процессов биодеградации (см. выше). Результаты исследования этих нефтей приведены в табл. 63 и на рис. 86. Анализируя данные таблицы и рисунка, нетрудно убедиться, что в данном месторождении существуют все те типы нефтей (А , Б, Б ), которые образуются и при биодеградации, включая даже ее начальные стадии (нефть смешанного типа А —А ). Таким образом, химические типы нефтей, такие, как А , и Б , являются не чем иным, как отдельными стадиями биодеградации нефтей типа А — нефтей первичной генерации. [c.241]

Суммируя результаты проведенных исследований, можно сделйть заключение о том, что в целом состав углеводородов нефтей формируется под действием трех основных факторов особенностей состава исходного органического вещества и условий осадконакопления (генетический фактор), катагенных преобразований и биодеградации. Роль этих факторов далеко не одинакова даже в пределах одного бассейна нефтеобразования. [c.243]

Благодаря селективному характеру процесса биодеградации происходит последовательное удаление нормальных, а затем разветвленных и изонреноидных алканов, что особенно четко прослеживает- [c.243]

Поскольку в процессе биодеградации происходит исчезновение главным образом реликтовых углеводородов, то особо следует обсудить неизменность состава стеранов и гопанов в этих условиях. По этому вопросу в литературе пока еще нет единого мнения. Ясно только одно, что углеводороды эти достаточно устойчивы к биологическому воздействию. Так, в работах [16, 20, 22] было найдено, что стераны и гопаны в процессе биологического воздействия не меняются и что молекулярно-массовое распределение этих углеводородов в нефтях различного химического типа может служить дополнительным критерием генетического единства данных нефтей. С другой стороны, Зейферт на основании геохимических исследований природных нефтей утверждал [25], что стераны и гопаны подвержены биологическим воздействиям. В одном из докладов состоявшегося в 1981 г. 10-го Международного конгресса по органической геохимии показано, что существуют особо активные культуры микроорганизмов, которые уничтожают также стераны и гопаны [27]. [c.245]

Рассмотренный материал по микробиологическому окислению нефтей нуждался в дополнительных доказательствах того, что нефти типа Б были когда-то нефтями типа А , т. е. они содержали н.алканы и утратили свое химическое лицо вследствие процессов биодеградации. Такие данные были получены при исследовании продуктов пиролиза асфальтенов [31—33]. Было найдено, что асфальтены — остатки не превратившегося в нефть керогена — содержат информацию о всех типах структур, характерных для данной нефти и образовавшихся при ее генезисе. Это оказалось ценным, особенно после того, как было доказано, что углеводородная часть асфальтенов не подвержена микробиологическому окислению [32, 33]. При нагреве (300° С) в течение нескольких часов асфальтены образуют углеводороды ( 20%), газ и нерастворимый в обычных растворителях пиро-битум. Образующиеся углеводороды можно исследовать обычными способами (ГЖХ и масс-спектрометрия). Анализируя углеводороды, полученные из асфальтенов нефтей типа Б, можно определить первоначальный химический состав этой нефти, в том числе такие важные геохимические показатели, как распределение нормальных алканов и изопреноидов, соотношение пристан/фитан, и относительное распределение стеранов и гопанов [33, 34]. [c.247]

На рис. 88 приведены результаты исследования пиролиза асфальтенов, выделенных из нефтей Старогрозненского месторождения. Исследовались главным образом асфальтены беснарафинистых нефтей (типа Б и Б ). Для сравнения приведены также результаты пиролиза асфальтенов природной нефти А и асфальтенов, выделенных из нефти типа Б, полученной при лабораторной биодеградации (нефти типа А ). Отметим, что результаты исследований показали полную тождественность состава асфальтенов нефтей типа Б различного генезиса (природного и лабораторного). [c.247]

На рис. 89 приведены примеры реконструирования химического состава двух нефтей (месторождений Русское и Курсай), для кото рых особенно значительна степень биодеградации. Нефти эти в отличие от старогрозненских нефтей почти не содержат заметных количеств обычных стеранов или гопанов. [c.249]

Как показали результаты пиролиза асфальтенов, рассматриваемые нефти действительно являются сильно биодеградированными парафинистыми нефтями (типа А ). Первичный состав этих нефтей виден на хроматограммах, приведенных на рис. 89 слева. Интересно, что соотношение пристан/фитан в реконструированной нефти месторождения Русское соответствует обычному соотношению этих углеводородов, характерному для других нефтей мезозоя Западной Сибири. Следует еще раз подчеркнуть особенно глубокую степень биодеградации двух последних нефтей. Количество алканов (нормальных и изо-), образующихся при пиролизе асфальтенов, здесь несколько ниже, чем количество алканов, образующихся из асфальтенов старогрозненских нефтей (40 и 60% соответственно), что, очевидно, можно объяснить частичным окислением парафиновых цепей даже в асфальтенах. Интересно, что нефть месторождения Курсай [c.249]

Молекулярная биотехнология принципы и применение (2002) -- [ c.275 , c.303 ]

Экологическая биотехнология (1990) -- [ c.0 ]

Полимеры медико-биологического назначения (2006) -- [ c.23 , c.24 , c.31 , c.179 ]

Практическая химия белка (1989) -- [ c.183 , c.185 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология