1.2. Биоремедиация на замърсени с органични съединения екосистеми

Суровият петрол и рафинираните му продукти са главният източник на органични съединения, замърсяващи екосистемите. Нефтът се състои от три основни въглеводородни фракции (парафин, нафтени и ароматни). Всяка една от тях обикновено се състои от стотици различни въглеводородни молекули и няма дефиниран състав. Поради това фракциите не са сходни по отношение на своята летливост, бионаличност, токсичност, податливост на разграждане и продължителна устойчивост в околната среда. Разливите са трудни за избягване по време на преработката и доставките на нефта. Този сложен набор от съединения представлява огомно предизвикателство пред разработването на ефективни стратегии за биоремедиация.

Веднъж достигнали околната среда, нефтените въглеводороди могат да доведат до щети по няколко причини. Първичното биологично въздействие се дължи на това, че нефтеният слой има блокиращ ефект за водата, хранителните вещества, O₂ и достъпа на светлина. Цитотоксичният и мутагенният потенциал на въглеводородите водят до дългосрочни последици от замърсяването. Дадено токсично съедиение с по-висока степен на бионаличност не само показва по-силни вредни ефекти, но също така се явява и по-достъпно за биодеградация. За разлика от едно такова съединение здраво адсорбираната фракция има по-ниска токсичност, но е по-трудна за очистване. Това основно правило има отношение към проектирането на биологични стратегии за очистване на замърсени почви или седименти, тъй като нефтените въглеводороди имат склонност да се адсорбират здраво върху тези носещи среди.

Изборът на подходяща стратегия за ремедиация разчита на физикохимичните свойства на замърсената носеща среда и на мащаба и възрастта на разлива. Целта на биоремедиацията е да преодолее ограничаващите фактори, които забавят скоростта на биодеградация. Биоремедиацията на органични съединения може да бъде постигната или чрез in situ, или чрез ex situ обработване. При in situ методите, органичното замърсяване се третира на място. Ex situ технологиите включват извозване на замърсената почва до място, където може да бъде конструирана подходяща система на третиране за отстраняването на органичните замърсители. При нефтените въглеводороди може да има четири възможни сценария:

1. Свръх голямото количество въглероден източник, дължащо се на постъпилите в средата въглеводороди, довежда до дефицит на другите хранителни вещества. Внасянето на азот и фосфор може да възстанови баланса и да повиши скоростите на биодеградация.

2. Недостатъчното количество достъпен кислород намалява скоростите на биодеградация. С инжектиране на въздух или просто разбъркване може да се преодолее недостигът на кислород при аеробното разграждане на въглеводороди.

3. Ниска бионаличност на въглеводородите. Добавянето на екологично чисти повърхностно активни вещества (като нетоксичните и биоразградимимите сърфактанти, синтезирани от микроорганизмите и растенията) може да подобри разтворимостта, а оттам – и бионаличността на въглеводородите.

4. Неефективен катаболитен капацитет на естествените микробни съобщества. Внасянето на чиста култура или на консорциум от микроорганизми, разгращащи въглеводороди, може да подобри скоростите на разграждане.