Ці та деякі інші сполуки виявилися найбільш стійкими при біологічному та хімічному розкладанні нафти, пролитої під час аварії "Амоко Кадіс". Швидке споживання мікроорганізмами нормальних алканів приводить до відносного збільшення вмісту розгалужених алканів і ароматичних сполук. Згодом відбувається перебудова бактеріальних спільнот і починається переважне використування ароматичних сполук. Вивчення послідовності мікробної деградації сирої нафти місценародження Санта-Барбара і Каліфорнії з використанням змішаної культури нафтоокиснювальних мікроорганізмів показало, що біодеградація починалася одночасно у всіх компонентів, однак проходила з різними швидкостями.
Хроматограми природно вивітреної нафти значною мірою походили на хроматограми нафтових проб, які піддавалися мікробному розкладанню в лабораторії. У межах однієї акваторії можуть одночасно існувати різні за своїми біохімічними особливостям нафтоокиснювальні мікроорганізми, що було відзначено для Севастопольської бухти. При появі в морській воді продуктів біодеградації нафти можливе підключення до їх окиснення й інших бактерій, зокрема ліполітичних. У свою чергу, нафтоокиснювальні мікроорганізми беруть активну участь в руйнуванні ліпідних фракцій. Швидкість і повнота руйнування нафти бактеріями залежить від різних чинників, зокрема від наявності біогенних сполук, температури, кисню, ступеня дисперсії нафти, кислотно-лужної рівноваги і т.д.
Мікроорганізми вибірково ставляться до джерела фосфору. З двох сполук KH2PO4 і K2HPO4, друга в значно більшій мірі впливає на швидкість процесу біодеградації. У багатьох мікробіологічних середовищах комбінація цих двох сполук, з одного боку, служить джерелом біогенних солей, а з іншого - буфером для стабілізації pH розчину. З сполук азоту переважними для нафтоокиснювальних мікроорганізмів є амонійні сполуки.
Вплив температури на мікробну активність розкладання органічних сполук добре відомий. За даними, для накопичувальної культури морських нафтоокиснювальних мікроорганізмів температурний градієнт в інтервалі від 0 - 40оС дорівнює 3.0 (тобто при збільшенні температури в зазначеному інтервалі на кожні 10оС швидкість утилізації вуглеводнів зростає в три рази). Однак цей градієнт, особливо за граничних умов може змінюватися. Деякі види бактерій активно розкладають нафту при низьких температурах. Нафтоокиснювальні мікроорганізми виявлялися у полярних морях і виділялися серед льодів Балтики. Найважливішим чинником успішного окиснення нафти бактеріями є достатня кількість кисню, яка вимагається для перетворення нафтових фракцій, з одного боку, в біомасу загального складу С7Н11О3, а з іншого - у СО2 і Н2О. Для окиснення 1 л нафти в морі витрачається 3300 м3 кисню. У зв'язку з цим необхідно пам'ятати, що плівка нафти на поверхні моря може сповільнювати швидкість поглинання кисню морською водою. В експериментах було встановлено, що через збільшення в'язкості нафтової плівки погіршується її газопровідність. Питання анаеробного окиснення нафти взагалі і в морській воді зокрема вивчене недостатньо, що значною мірою обумовлено методичними труднощами. Спостереження над деградацією нафти після катастрофи танкера "Амоко Кадіс" показали, що не більше 5% насичених і ароматичних вуглеводнів окиснюються анаеробно за добу, тобто розкладання нафти при відсутності кисню на кілька порядків нижче, ніж аеробна біодеградація.
Швидкість біодеградації нафти залежить і від ступеня дисперсії її у воді [5]. При цьому збільшується поверхня контакту бактерій з нафтою, що створює сприятливі умови для її окиснення. Наведені вище фізичні та хімічні фактори, що призводять до біодеградації нафти в морі, зазвичай вивчаються окремо. У природі вони діють разом, однак, дослідження в природних умовах надзвичайно складні і відповіді на деякі запитання доводиться шукати в лабораторних експериментах. З метою з'ясування взаємозалежності ряду факторів був поставлений експеримент, проведений за планом гіпер - греколатінского квадрата четвертого ступеня. Досліджувалися 6 чинників: температура, питома площа поверхні, концентрації КН2РО4, К2НРО4, NaH4NO3 і біомаса засених нафтоокиснювальних мікроорганізмів. Дисперсійний аналіз результатів досліду показав, що значимо (з ймовірністю помилки < 0.05) на швидкість самоочищення морської води від нафти впливають такі чинники (розташовані в порядку деякого зменшення ступеня впливу): NaH4NO3, біомаса внесених нафтоокиснювальних мікроорганизмів, питома площа поверхні, К2НРО4. Вплив температури і КН2РО4 виявився незначним. Результати багатофакторного експеримента ще раз показали, що між факторами створюються складні взаємозв'язки, які змінюються в часі. При цьому поряд з екологічними чинниками, такими, як температура, концентрація біогенних солей, кисню, виникають інші фактори, наприклад зміна хімічного складу окиснюваної речовини, зміни в структурі мікробної спільноти, поява продуктів розпаду життєдіяльності бактерій і т.д. У той чи інший відрізок часу вони можуть надавати істотний вплив на досліджуваний процес. Тому до інтерпретації результатів багатофакторних експериментів, що широко використовуються в сучасній екології, слід підходити дуже обережно, уникаючи абсолютізаціі одних чинників і зневагу до інших, на перший погляд неважливих.
Ще складніше йде процес перетворення нафти в донних відкладеннях, де деструкція відбувається в аеробних і анаеробних умовах зі зміною мікробіологічних процесів. При попаданні нафти в донні опади аеробні процеси йдуть на кордоні морська вода - донні опади, і подальше розкладання її йде за участю анаеробної мікрофлори, що є складовою частиною біоценозу грунтів.
Об'єкти роботи. Мікроорганізми, здатні до деструкції нафтовуглеводнів, були виділені з проб морської води прибережної зони південної частини о. Сахалін, на елективному середовищі МКД (морське калієво-дріжджове середовище) з добавкою в якості єдиного джерела вуглецю 0,1% нафти через накопичувальні культури за загальноприйнятою методикою [6].
Для проведення експерименту було обрано 3 штами бактерій: Pseudoalteromonas citrea, Pseudoalteromonas elyakovii і Oceanisphaera litoralis. Роботи зі штамами нафтоокиснювальних мікроорганізмів проводилися на базі Науково-дослідного інституту епідеміології і мікробіології, відділення екології патогенних мікроорганізмів (м. Владивосток) [4].
Для вирощування мікроорганізмів, що окислюють вуглеводи, використовували синтетичне мінеральне середовище МКД (морське калієво-дріжджове) наступного складу:
Штучна морська вода - 1 л; NH4Cl - 1 г; K2HPO4 - 1 г. Штучну морську воду готували розчиненням солей в 1 л дистильованої води. Вміст солей у штучній морській воді представлено в табл.1
Приготування зразка, що містить стандартну суміш НВ. У стерильні колби, що містять 180 мл синтетичного мінерального середовища МКД, вносили 20 г стандартної суміші вуглеводнів (табл.2) і суспензію відповідного штаму мікроорганізмів. Кількість клітин склала приблизно 1 млрд. кл. в 200 мл рідкого середовища МКД. Колби інкубували при температурі 20° С в режимі освітлення 12/12 протягом 3-х тижнів.
Приготування модельних середовищ. Було приготовано три зразки модельного забруднення морської води нафтопродуктами різного складу. Склад середовищ і умови проведення експерименту наведені в таблиці 3.
Таблиця 1
Концентрація солей в штучній морській воді.
| № | Компонент | Концентрація солі г/л |
| 1 | MgCl2 | 5,0 |
| 2 | MgSO4*7 H2O | 2,0 |
| 3 | CaCl2 | 0,5 |
| 4 | KCl | 1,0 |
| 5 | Fe2 (SO4) 3 | 0,001 |
| 6 | NaCl | 27,5 |
Таблиця 2
Вміст вуглеводнів в стандартній суміші.
| № | вугдеводень | Кількість вуглеводня встандартній суміші | Загальний об’єм стандартної суміші, мл | Концентрація вуглеводня в стандартній суміші, мг/л |
| 1 | i-Тридекан | 30,0 мл | 200 | 90,8 |
| 2 | р-Ксилол | 30,0 мл | 200 | 103,3 |
| 3 | Бензол | 30,0 мл | 200 | 105,5 |
| 4 | Гексадекан | 30,0 мл | 200 | 92,8 |
| 5 | Гептан | 65,0 мл | 200 | 193,2 |
| 6 | Нафталін | 0,6 г | 200 | 240,0 |
| 7 | Толуол | 15,0 мл | 200 | 52,0 |
Таблиця 3
Склад модельних середовищ та умови проведення експеримента
| Вид забруднення | Забруднююча речовина | Маса забруднювача, г | Загальний об’єм середовища, мл | Концентрація забруднювача, г/л | Штамм мікроорганізма,що вноситься (початкова кількість клітин) | Доба відбору | Умови культивування |
| Модель бензинового забруднювача | Нафтовий дистилят з інтервалом кипіння100 - 160° С (1) | 20,0 | 200 | 100 | Ps. citrea (1*106) | 0,8,17 | |
| Oc. litoralis (1*106) | |||||||
| Модель забруднення окисненими нафтовими залишками | Нафтова фракція з температурою кипіння понад 200° С (2) | 20,0 | 200 | 100 | Ps. citrea (1*106) | 0,15,22 | Температура20о С,режимосвітлення12/12 |
| Oc. litoralis (1*106) | |||||||
| Ps. elyakovii (1*106) | |||||||
| Модель масляного забруднення | Оброблене моторне мастило М-10 (м. Ангарськ), ступенявиробки > 80 % (3) | 20,0 | 200 | 100 | Ps. citrea (1*106) | 0,8,17 | |
| Oc. litoralis (1*106) | |||||||
| Ps. elyakovii (1*106) | |||||||
| троль | 1 | 0 | 200 | 0 | 0, 8, 15,17, 22 | ||
| 2 | |||||||
| 3 |
Інтерпретацію результатів проводили по відношенню до контрольного зразка, який не містить мікроорганізмів.