Биологическая очистка почв биотехнология

Способы очистки почв от загрязнения нефтью и нефтепродуктами, применяя микробные биотехнологии

Дата публикации: 30.03.2015 2015-03-30

Статья просмотрена: 14452 раза

Библиографическое описание:

Сопрунова, О. Б. Способы очистки почв от загрязнения нефтью и нефтепродуктами, применяя микробные биотехнологии / О. Б. Сопрунова, А. Ш. Акжигитов, А. А. Казиев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 7 (87). — С. 240-242. — URL: https://moluch.ru/archive/87/16609/ (дата обращения: 11.12.2021).

В научной статье представлены главные аспекты о современном состоянии экологических проблем в местах расположения предприятий нефтегазового комплекса, проблемы загрязнения почв нефтью, способы очистки почв от загрязнения нефтью и нефтепродуктами, применяя микробные биотехнологии.

Ключевые слова: углеводородокисляющие микроорганизмы, биогенные элементы (азот, аммофос, фосфор, калий), биотехнология очистки нефтезагрязненных почв, метод биоагументации, биообработка, биодеструкция, нефтедеструкторы.

The scientific work presents the main aspects of the current state of environmental problems in the locations of oil and gas companies, the problem of soil pollution by oil, cleaning methods on soil pollution by oil and oil products, using microbial biotechnology.

Key words: hydrocarbon-oxidizing microorganisms, biogenic elements (nitrogen, ammophos, phosphorus, potassium), biotechnology cleaning oil-contaminated soils, method bioagumentation, bioprocessing, biodegradation, oil destructors.

Почва относится к важнейшему природному ресурсу, состояние которого во многом определяет экологическое равновесие планеты. Главной характеристикой почвы является плодородие, которое формируется, за счет жизнедеятельности микроорганизмов. Хозяйственная деятельность приводит к загрязнению почв, снижению экономического и потенциального плодородия. [1]

Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами в настоящее время является актуальной проблемой. Извлечение нефти из недр, очистка и транспортировка представляют собой не только технически сложные, но и опасные процессы, так как при разработке месторождений невозможно сохранить естественные экологические условия. Неизбежно каждая стадия производства работ по добыче сопровождается утечкой нефти, что может стать причиной непоправимых явлений. Хронические разливы нефти являются серьезной угрозой окружающей среде и здоровью людей. [2]

В Западном Казахстане (Атырауская область) открыты и эксплуатируются нефтегазовые месторождения на суше Прорва, Узень, Жетыбай, Каламкас, Каражанбас, Бузачи, Кенбай, Королевское, Тенгиз, Каратон, Тажигали, Тереньозек, Мартыши, Камышовые, Карачаганак, Жанажол, Кенкияк, Алибек-мола и другие. Многие месторождения эксплуатируются уже 90 лет и более. Полным ходом идет разработка уникального месторождения Кашаган на Каспийском море.

Одну из важных сторон ремедиации (очистки) загрязненной почвы нефтью выполняют микроорганизмы (МО) почвы. Скорость их разложения обусловлена окислительно-восстановительными условиями, гидротермическим режимом, активностью микроорганизмов и рядом других условий.

Для очистки от нефтезагрязнений почв используются механические, физические, термические, физико-химические, химические и биологические методы. Применение тех или других методов определяется характером, уровнем и глубиной загрязнения, типом загрязненной среды (почва, грунт). Так, в почвенной среде загрязнение может быть поверхностное (глубина проникновения загрязнения 0–5 см), подповерхностное (0–30 см), глубинное (0–1 м), с проникновением до уровня грунтовых вод (от 1 до 5 м и более). При загрязнении глубинных слоев почвенной среды наиболее часто применяются методы с нагнетанием или откачкой воды и воздуха через скважины. [3]

Механические методы применяются при высокой степени загрязнения, при концентрации углеводородов превышающей 50 г/кг, глубине проникновения загрязнения в почвы и грунты 0,3–1 м, при толщине слоя нефтепродуктов на водных поверхностях, превышающей 0,03 м. При механических методах загрязненные почвы и грунты извлекаются вручную либо при помощи землеройной техники и перемещаются на площадки рекультивации. Собранные нефть, нефтепродукты и нефтесодержащие шламы вывозятся на пруды или в резервуары-шламонакопители.

В почвах с застарелыми нефтяными загрязнениями (>5 лет) или при их повторном загрязнении численность микроорганизмов-нефтедеструкторов повышается в результате протекания естественной автоселекции. Много почвенных нефтедеструкторов содержится в торфе. Для активизации углеводородоокисляющей способности почвенной микрофлоры бывает достаточно провести агротехнические мероприятия, внести в почву различные добавки, выполняющие роль стимуляторов и соокислителей при деградации углеводородов, то есть использовать метод биостимулирования.

При ликвидации свежих нефтяных проливов необходимо использовать метод биоагументации ─ привнесение в загрязненную среду биопрепаратов, содержащих микроорганизмы-нефтедеструкторы, в экстремальных условиях (в кислой среде, при дефиците влаги, дефиците питательных веществ в почве) в качестве деструкторов нефти более эффективны дрожжи и грибы. В результате мицелиального роста грибы проникают между локальными источниками питания, в почвенно-нефтяные агломераты и благодаря своей устойчивости к низкому содержанию влаги и низкому рН активно участвуют на поздних стадиях разложения остатков нефти в очищаемых средах.

Количество биопрепарата определяется, исходя из установленных сроков очистки и уровня загрязнения, и составляет 1 часть биопрепарата на 100–10000 частей углеводородов нефти. Время очистки увеличивается при снижении дозы биопрепарата и титра живых клеток, возрастании уровня загрязнения, отклонении температуры, рН, влажности и других факторов от оптимальных значений.

При прочих равных условиях наибольшее количество биопрепаратов требуется для утилизации сырой нефти и мазута, наименьшее ─ для утилизации жидких парафинов, светлых нефтепродуктов.

Перед внесением биопрепарата осуществляют вспашку почвы, внесение мелиорантов и структураторов, стартовой дозы минеральной подкормки. Раствор минеральной подкормки вносят в почву за 2–3 сут. до обработки биопрепаратом.

По окончании агромелиоративных работ готовят рабочую суспензию биопрепарата. В препаратах, поставляемых в виде порошков, микроорганизмы находятся в состоянии покоя. Для получения активных клеток необходимо осуществить их мягкий вывод из покоящегося состояния. При проведении очистных работ в полевых условиях для перевода клеток в активное состояние отмеренное количество порошка биопрепарата разводят в воде с добавленными минеральными солями (например, с аммофоской или диаммофоской) при типичном соотношении биопрепарата и воды 1:10 ─ 1:50. Содержание азота (в форме NH₄ + ) в рабочей суспензии должно составлять 0,3–0,7 кг действующего вещества на 1 м 3 , фосфора (Р₂О₅) ─ 0,3–0,6 кг на 1 м 3 , калия (К₂О) ─0,25–0,35 кг на 1 м 3 . Полученную базовую суспензию перемешивают в течение 4–18 ч. при барботировании воздуха и температуре 20–30 ºС. Срок хранения суспензии ─ не более 5 сут. [4]

Приготовленная базовая суспензия активированного биопрепарата, помещенная в емкость для приготовления рабочей суспензии, разбавляется технической водой в 100–1000 раз (степень разбавления зависит от способа внесения биопрепарата и используемых технических средств); в нее добавляют расчетное количество минеральных удобрений (50–200 кг аммиачной селитры, аммофоса или диаммофоса на 1 га в зависимости от уровня загрязнений, содержания биогенных элементов в почве), и содержимое многократно перемешивается по мере обработки загрязненных объектов. Промывочные воды после использования рабочего раствора сливают на загрязненную почву или воду.

После подготовительных мероприятий биопрепарат вносят на загрязненный участок из расчета 6–10 л суспензии на 1 м 3 очищаемой поверхности. Обработка рабочими суспензиями небольших площадей проводится вручную, а при значительных поверхностных загрязнениях ─ с помощью дождевальных установок, поливочных и пожарных машин, насоса (брандспойта) для подачи рабочего раствора на поверхность. [7]

Для обработки обширных загрязненных территорий может использоваться сельскохозяйственная авиация. Биообработку следует проводить в утреннее или вечернее время или в пасмурную погоду. Биопрепарат запахивается в грунт, поскольку температура окружающей среды выше 40 ºС и солнечная радиация угнетают микроорганизмы биопрепарата. [6]

Если предварительная обработка загрязненных участков почв перед внесением биопрепарата невозможна, то тогда используют многократную обработку биопрепаратами с корректировкой рН и внесением удобрений.

Активный процесс биодеструкции протекает за 3–10 недель, затем наблюдается медленное снижение содержания углеводородов нефти. На начальных стадиях скорость биодеструкции может быть повышена повторными внесениями препарата (2–3 приема) в рекомендуемых или повышенных дозах. Минеральную подкормку путем внесения в почву раствора минеральных удобрений (50–200 кг аммиачной селитры, аммофоса или диаммофоса на 1 га) вносят через 3–4 недели после первого внесения биопрепарата. Нормы внесения биопрепаратов и минеральных удобрений корректируются в процессе очистки объектов, исходя из результатов контрольных определений содержания нефтепродуктов, азота и фосфора в почве. [5]

С помощью методов биостимулирования и использования биопрепаратов можно удалить до 90–98 % нефтезагрязнений в почвенной среде. Оставшиеся углеводороды, смолы, асфальтены, битумы и другие высокомолекулярные соединения устойчивы к биологическому разложению, но инертны и мало опасны для окружающей среды.

В разложении нефти наряду с микроорганизмами принимают косвенное участие растения и животные. При загрязнении почвы нефтью возможно угнетение роста растений и активности почвенных животных, что, в свою очередь, может оказать влияние на микробную активность. Рыхление почвы корнями растений, земляными червями и роющими артроподами улучшает дренаж почвы и облегчает обмен газов. Кроме того, роющие животные могут перемещать органический материал к биологически активным поверхностным слоям почвы. Растения и особенно бобовые культуры обогащают почву азотом и биологически активными соединениями, что стимулирует рост микроорганизмов и, соответственно, повышает интенсивность разложения нефти. [8]

Таким образом, загрязнение углеводородами масштабно приводит к различным последствиям, влияет на микробную составляющую биоты, на микрофлору и микрофауну, на качество воды, почвы, воздуха, эстетическое восприятие ландшафта. Живые организмы, в свою очередь, активно участвуют в самоочищении нефтезагрязненных сред. Биоремедиация с использованием нефтедеструкторов, является эффективным средством в ликвидации загрязнения почвенной среды нефтью и нефтепродуктами.

Рациональное использование природных ресурсов и эффективные меры по охране почвенной среды возможны только на основе знаний законов природы и их разумного применения: от потребительского отношения к природе человек должен перейти к сотрудничеству с ней и соразмерять свою хозяйственную деятельность с возможностями природы.

1. Боровский В. М. «Формирование засоленных почв и галогеохимические провинции Казахстана». Алматы, Наука, [1982].

2. Жанбуршин Е. Т. «Проблемы загрязнения окружающей среды нефтегазовой отраслью Республики Казахстан» // Нефть и газ.-2005. –№ 2 — [стр. 84–92].

3. Жмыхов А. А. «Мониторинг земель Атырауской области». Аналит. обзор Атырау: ЦНИТИ, [2002].

4. Кулжанова К. А., Чукпарова А. У., Шорабаев Е. Ж., Апендина Г. С., Туякбаева А.У., Текебаева Ж. Б., Саданов А. К., Айткельдиева С. А.,Талжанов Н. А., Шарапиденов К. Т. «Технология восстановления почв Атырауской области от нефти и нефтепродуктов с применением микроорганизмов» // Материалы 1-ой Международной конференции Астана Биотех, Астана, 12–13 декабря. — Астана, [2008 — стр.61].

5. Назарько М. Д., Щербаков В. Г., Александрова А. В. «Перспективы использования микроорганизмов для биодеградации нефтяных загрязнений почв» [№ 4, 2004].

6. Терещенко Н. Н., Лушников С. В. «Способ стимулирования активности углеводородокисляющих микроорганизмов в почве, загрязненной нефтью и нефтепродуктами» // Материалы 1-го Международного конгресса «Биотехнология – состояние и перспективы развития» — М., [2002.-стр.476].

7. Фаизов К. Ш. «Почвы Казахской ССР», выпуск 13 Гурьевская область. — Алма-Ата: Академия Наук Казахской ССР. Институт почвоведения. — [1970. — стр 176].

8. Мишустин Е. Н. Микроорганизмы и плодородие почв. М.: Наука, [1987.338 с.]

Источник

Биотехнологические процессы: очистка сточных вод, утилизация твердых бытовых отходов, восстановление загрязненных почв

Содержание:

• Данный тип работы не является научным трудом, не является готовой работой!
• Данный тип работы представляет собой готовый результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебной работы.

Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!

По этой ссылке вы сможете найти много готовых тем для рефератов по экологии:

Посмотрите похожие темы возможно они вам могут быть полезны:

Введение:

Современная биотехнология — это направление, разработанное для поиска способов применения биологических факторов и процессов в промышленности. Это сложная междисциплинарная область, которая включает микробиологический синтез, генетику, белково-клеточную инженерию и инженерную энзимологию.

Биотехнология в основном основана на использовании микроорганизмов. Таким образом, знание мирового разнообразия, накопленное микробиологией, знание микробной структуры, генетики, физиологии, изменчивости и экологии создает научную основу для развития многих отраслей биотехнологии.

Истощение традиционного сырья в различных секторах химической и перерабатывающей промышленности (нефть и газ) привело к увеличению использования ресурсов биомассы. Ферментационные и ферментативные технологии станут основными источниками моторного топлива в 21 веке.

В дополнение к новым методам производства химикатов из биомассы, биотехнология также предлагает более эффективные и промышленные катализаторы для химической конверсии. Перспективной областью дальнейшего развития является производство ценных веществ из растений, таких как терпены и алкалоиды, используемые в производстве фармацевтических препаратов. В настоящее время 25% всех лекарств производится из растений.

Сельскохозяйственный сектор решает проблему создания полноценных кормов для животных на основе одноклеточных белков. При переработке сельскохозяйственных отходов используются биотехнологические процессы с использованием анаэробных, аэробных и термофильных бактерий. Сделано новое бактериальное удобрение.

Прежде всего, биотехнология перспективна с экологической точки зрения. Со времени появления цивилизации на земле экологические проблемы охраны окружающей среды стали более серьезными. Благодаря деятельности человека (промышленность, сельское хозяйство, дома и т. д.) физические, химические и биологические свойства окружающей среды постоянно меняются, и многие из этих изменений крайне нежелательны. Ожидается, что биотехнология будет оказывать разнообразное и растущее влияние на окружающую среду и способы контроля ее состояния.

Хорошими примерами этого воздействия являются внедрение новых, более совершенных методов обработки отходов биотехнологии, а также использование биотехнологии в борьбе с распространением ксенобиотиков и загрязнением нефтью. Сегодня различные отрасли промышленности быстро развиваются, используя критические процессы микроорганизмов для создания закрытых систем, контроля загрязнения сточных вод, проведения биотестов и использования альтернативных источников энергии и химических веществ как в промышленности, так и в сельском хозяйстве.

Ключевые задачи, которые биотехнология решает в области охраны окружающей среды:

1. Разложение органических и неорганических токсичных отходов.
2. Возобновление ресурсов возвращает в оборот углеродные, азотные, фосфорные и серные вещества.
3. Получить ценное ископаемое топливо.

Одной из наиболее важных областей биотехнологии является очистка сточных вод, твердых отходов, борьба с загрязнением и создание безотходных технологий.

Биотехнология, используемая для очистки от различных загрязнений окружающей среды

Благодаря достижениям современных ученых (микробиологов, экологов, биохимиков), биотехнология успешно используется и решает важные экологические проблемы. В моем курсе я хотел бы привести некоторые примеры использования современной биотехнологии, используемой для защиты окружающей среды.

Биотехнологическая обработка отходов

Не отрицая важности чудесного опыта применения различных механических и физико-химических методов для утилизации природной среды и бытовых отходов, биотехнологические методы являются действительно многообещающими альтернативами. Биотехнология для переработки отходов особенно важна, поскольку она далека от определенных экологических характеристик традиционных энергоносителей, угля, нефти, газа и атомных электростанций.

Биотехнология для обработки твердых отходов не только уменьшает нехватку энергии с использованием биогаза, но также значительно снижает воздействие на окружающую среду человека, например, на снижение выбросов парниковых компонентов. Общий подход к биотехнологии для использования отходов в энергетических целях — анаэробное разрушение. Анаэробное сбраживание представляет собой бескислородный микробный процесс на ферментативной стадии, осуществляемый с использованием различных групп микроорганизмов в условиях умеренной температуры (1; = 30-33 «C). Время контакта между твердыми отходами и микроорганизмами составляет 5-30 дней, в зависимости от сырья, влажности, смешивания.

В большинстве случаев во время обработки твердая фаза будет содержать 3-5% концентраций веществ, из которых 75% являются органическими и около 50% Превращается в биогаз путем ферментации. Газ состоит из 65-70% метана, 25-29% углекислого газа, остальное — водород, сероводород, аммиак. 1 литр на кг окисляемого материала. Средняя теплотворная способность биогаза составляет 22-24 МДж / м3.

Возможный способ использования биогаза в котельной для отопления: выработка электроэнергии с помощью газогенератора; Сжиженный и используемый в качестве автомобильного топлива или бытового газа. США, Япония, Германии сотни ферментеров и десятки тысяч ферментеров в Китае используют электричество независимо в жилом секторе и на фермах, обрабатывая их самостоятельно и добавляя небольшое количество растительных отходов.

Хотя производство биогаза не покинуло стадии пилотных отраслевых исследований, перспективы развития биотехнологии в этом направлении, особенно в сельской местности, ясны: при переработке твердых бытовых отходов (ТБО) на свалках Несколько иной механизм биодеградации также обнаружен в производстве биогаза: на первых этапах катаболизма ТБО преобладают аэробные микробные процессы в сочетании с физическим и химическим.

Когда кислород истощается, температура твердых отходов падает, образуя микроаэробные бактерии и факультативные анаэробные бактерии, участвующие в образовании метана. Наблюдается образование (3,1-371 л / кг ТБО в год). Когда размер частиц твердых отходов уменьшается до 10-20 мм, интенсивность образования метана в газе увеличивается в четыре раза. Семенной биоматериал (иннокулянт) Введение твердой фазы сточных вод из станции аэрации после анаэробной биодеградации оказывает положительное влияние на выработку метана. На основе биогаза твердых отходов фактически идентифицировано до 46 компонентов.

Метан является основным компонентом (50-60%). Биогаз со свалок можно извлекать, используя вертикальные или горизонтальные перфорированные полиэтиленовые трубы, удаляя конденсат и пыль. В дальнейшем его теплотворная способность составляет 17-20 мДж / м3:! Что может достигать 34-37 МДж / м3 при дальнейшей очистке.

Биотехнология защиты воздуха

Молекулы, ответственные за грязное загрязнение воздуха, образуются в результате различных процессов. Эти молекулы часто являются органическими и могут разрушаться микроорганизмами.

Порог концентрации запаха очень низкий. Примеры: валериановая кислота-0,6%, тиофенол-0,06, диамилсульфид 0,14, масляная кислота-1, метилмеркантан-1D04, скатол-1,2, этилмеркантан-0,19%. Его удаляют во «мокром» биореакторе. «Мокрый» реактор или биоскруббер функционирует как реактор с форсунками с иммобилизованной биомассой и противотоком. Вонючий газ перемещается из газовой фазы в жидкую фазу, как обычный скруббер, и окисляется фиксированной биомассой.

Основными преимуществами этого процесса являются:

• Высокая эффективность абсорбции, биоокисление практически до нуля, уменьшает загрязнение запахов и значительно уменьшает количество поглощающей жидкой фазы.
• В то же время мы имеем дело с проблемой удаления сточных вод.

«Сухие» биореакторы оснащены форсунками биологически активных адсорбентов (компост, торф), из которых выдуваются загрязняющие газы. Адсорбированные соединения активно окисляются микробными сообществами, образующимися на поверхности сопла и регенерируемыми. Например, согласно такой биотехнологии воздух очищается в свинарнике.

Биохимический институт им. А.Н. Баха РАН (ИНБИ) является лидером российского рынка в области биологических методов очистки промышленных выхлопных газов от паров летучих органических соединений (ЛОС). BIOREACTOR, уникальная микробиологическая технология, была разработана. Это выгодно отличается от существующих методов с точки зрения их технических параметров, капитальных и эксплуатационных затрат. Основой технологии BIOREACTOR является природный, специально подобранный и адаптированный для высокоэффективной (80-99%) разложения различных летучих органических соединений, включая ароматические углеводороды, карбонилы, C1-, хлорорганические соединения и многие другие соединения. Консорциум иммобилизованных микроорганизмов. Биореакторы также эффективны в удалении запахов. Установка БИОРЕАКТОРА осуществляется под ключ от разработки до обслуживания. Эта технология защищена многими национальными патентами. С 1997 года британская компания Sutcliffe Croftshaw имеет лицензию на производство BIOREACTOR в Великобритании. Технология BIOREACTOR может значительно снизить производственные затраты на производство (до 50%) за счет улучшения процессов биоремедиации и уменьшения размеров завода.

По оценкам Сатклиффа, только в одной Великобритании в эксплуатацию могут быть введены от трех до шести станций стоимостью более 100 000 долларов в год. Биофильтрационная установка для очистки и дезодорации газовых и атмосферных выбросов от Института промышленного биосинтеза. Биологическое фильтрующее оборудование очищает и удаляет газовые и воздушные выбросы от вредных органических веществ, применяемых в различных экологически загрязненных отраслях промышленности, таких как химическая, нефтехимическая, металлургическая, деревообрабатывающая, лакокрасочная, пищевая и сельскохозяйственная. Рекомендуется для дезодорации. Этот метод основан на микробиологическом использовании вредных органических веществ с образованием углекислого газа и воды специально отобранными нетоксичными микробными штаммами (загрязнителями), которые были проверены и зарегистрированы в установленном порядке. Этот метод представляет собой новую высокоэффективную установку для биофильтрации, которая эффективно и непрерывно очищает выхлопные газы от различных органических загрязнителей, таких как фенол, ксилол, толуол, формальдегид, циклогексан, уайт-спирит, этилацетат, бензин и бутанол.

Биологическая рекультивация

Биологическая регенерация — это искусственное создание различных типов растительного покрова, в том числе механическая подготовка поверхности почвы, удобрение почвы и многолетний посев. Механическая обработка нарушенных земель заключается в расслаблении поверхности участка на глубину не менее 0,2 м. Минеральные и органические удобрения применяются для повышения плодородия обрабатываемого слоя. Посевная площадь должна быть многолетней травой семейства зерновых. В качестве стимуляторов роста рекомендуется использовать сложные удобрения, такие как азот, фосфор и калий.

В биоремедиации используются микроорганизмы, биокомпосты и масляные сорбенты, которые разрушают масла и нефтепродукты. Рисовые отходы могут быть использованы в качестве доступного сорбента. Рисовая шелуха является легко доступным и перспективным сорбентом. В связи с этим различные растительные отходы сельского хозяйства, пищевой и деревообрабатывающей промышленности (такие как древесноволокнистые отходы, опилки, овсяная шелуха, гречка, куриные крылышки) широко распространены по очень дешевым и доступным ценам. Это привлекает внимание, потому что это сорбент.

Преимущество — экологическая безопасность. Поэтому предлагаемый способ, не требующий затрат энергии, оборудования и технологической установки, является более перспективным. Рисовая шелуха — это кремнийорганический полимер растительного происхождения, который не горит, не гниет и не пригоден для кормления скота. Поэтому при использовании в качестве биокомпоста для биоразложения нефтепродуктов загрязнение окружающей среды вблизи рисовых мельниц значительно снижается.

Биотехнология очистки вод

Биологическая очистка природных и сточных вод сегодня является хорошо изученным и широко используемым методом, и его значение и роль в связи с экологическими и экологическими требованиями современной промышленности, Это только увеличивается с течением времени. Однако этот метод в современных приложениях может разрушать только относительно простые органические и аммониевые соединения, так называемые «биологические софт».

Неорганически восстановленные (сульфиды, сульфиты, нитриты и т. д.) соединения, токсины, комплексные соединения и сложные органические молекулы удаляются только частично с помощью этой методики, что приводит к образованию «биологически твердых» органических веществ. И соединения аммония.

Наличие таких веществ как в очищенных сточных водах, так и в осадке и осадке представляет угрозу для окружающей среды. Поэтому разработка метода детоксикации таких загрязнителей является актуальной многообещающей проблемой биотехнологии для очистки воды. Загрязнение биосферы в результате выброса ксенобиотиков и других вредных соединений редко участвует в циркуляции углерода, азота, фосфора и серы и вызывает необратимые изменения в генофонде за счет накопления.

Среди ксенобиотиков они представляют собой галогенсодержащие соединения, и гербициды и пестициды, которые попадают в водоемы из почвы и воздуха, очень распространены. Существующие установки очистки сточных вод в хозяйственных целях не гарантируют удаление ксенобиотиков, если не используется специальная технология адсорбционных мембран или озонирование. Этот факт ставит проблему предварительной очистки природной воды от ксенобиотиков. Это можно решить путем экологизации или прекращения высвобождения соответствующего лекарственного средства или с помощью биотехнологических методов.

Для обеспечения стандартов качества очищенной воды, соответствующих стандартам ВОЗ, новейшие методы биотехнологии:

• Подбор и оформление Ассоциации Искусственных Микроорганизмов.
• Улучшение иммобилизованного комплекса.
• Ферментативный катализ.
• Физико-химические эффекты.
• Комбинация генной инженерии.

Ферментативный катализ состоит из репликации определенных типов ферментов или биодеградации определенных ксенобиотиков и их подготовки к обработке в биореакторах. В этом случае скорость можно увеличить на два-три порядка и уменьшить объем биореактора. Физико-химические эффекты включают биодеградацию загрязнений вследствие мутаций в штаммах вследствие физических воздействий (ультразвуковое, ультрафиолетовое, радиационное воздействие, высокочастотное электромагнитное излучение, намагниченность) или химических воздействий (нитрозамины, сильные окислители и т. д.). включает улучшения. Мутация штамма повышает эффективность очистки сточных вод на 50-70%.

Однако мутированные признаки со временем уменьшаются и требуют регулярной обработки биомассы. Более эффективным и перспективным методом очистки воды со специфическими разрушительными свойствами является генная инженерия. Он состоит из использования методов рекомбинантной ДНК. Соединение определенной катаболической последовательности определенного гена, участвующее в нарушении связи молекулы ксенобиотика, которая гарантирует его стабильность. Введение быстро растущего штамма в ген обеспечивает эффективную культуру и обеспечивает эффективную детоксикацию воды после поступления в биореактор.

Биотехнология для обработки отходов растений

Растительные отходы — не подлежат утилизации по экономическим, экологическим и санитарным причинам. Клетчатый остаток: листья. Верхушки свеклы, морковь, картофель, листья капусты, кожура картофеля, в больших количествах образуются на стеблях зерна. Локально, в небольших количествах, эти отходы утилизируются, например, на свекле, а измельченная солома служит кормом для скота. После химической обработки солома становится сырьем для производства дрожжей, из которых получают белковый корм. В сельском хозяйстве солома частично используется в качестве подстилки для скота.

Однако растительные отходы сжигаются в больших количествах или выбрасываются на свалку, загрязняя, таким образом, OPS. Наиболее рациональным и относительно недорогим способом обработки растительных отходов является компостирование. Компостирование дает ценные продукты для внесения в почву в качестве удобрения. В то же время компостирование — это процесс очистки, который делает низкоактивные отходы более безопасными с помощью OPS.

Вносимые в почву продукты камеди быстро уравновешиваются с экосистемой, не вызывая серьезных нарушений. В дополнение к растительным остаткам можно компостировать твердые бытовые отходы станций аэрации, необработанный и активный ил, измельченные автомобильные шины и т. д.

Биотехнология сохранения земель

Загрязнение почвы неорганическими ионами, отсутствие полезных органических пестицидов, избыток пестицидов и других вредных минеральных добавок не только снижает урожайность и качество урожая, но также вызывает эрозию и усадку почвы. В то же время традиционные удобрения и способы их внесения в почву очень дороги. (В настоящее время, по мнению американских экспертов, для производства стеклянного молока требуется стеклянное молоко).

В то же время, существует неограниченное количество возобновляемых ресурсов удобрений, которые содержат питательные вещества, необходимые для сельскохозяйственных культур, и поблизости, иногда высококачественные органические удобрения (например, осадок сточных вод с станций аэрации). Их широкое использование в сельском хозяйстве сдерживается бактериальной инфекцией и содержанием тяжелых металлов.

Если первое препятствие (технически и организационно) может быть решено в целом, второе препятствие требует нового подхода, основанного на биотехнологических подходах. В настоящее время в Российской Федерации и за ее пределами она производит полимеры, которые преобразуют тяжелые металлы в устойчивую форму, и вырабатывает микроорганизмы, которые при попадании в почву вместе с осадком могут выполнять процесс фиксации азота (анаболизм атмосферного азота). Для этого была проделана большая работа по методам отбора и генной инженерии.

В течение десятилетий мы использовали калифорнийских красных червей для получения биологически ценных удобрений (биогумуса) из различных органических отходов, включая волокна, для улучшения структуры почвы и вентиляции.Гумус, прошедший через червя, богат всеми необходимыми аминокислотами и микроэлементами.

Одним из наиболее распространенных и стойких загрязнений земли является нефть. Природная микрофлора может приспособиться и уничтожить этот тип загрязнения. Когда загрязненная нефтью почва смешивается с измельченной корой сосны, микроорганизмы на поверхности коры могут выращивать сложные углеводороды, которые составляют смолу сосны, и адсорбция нефтепродуктов корой приводит к удалению нефти. Скорость разрушения ускоряется на несколько порядков. Эта биотехнологическая технология получила название «микробное восстановление нефтезагрязненной почвы».

Не менее перспективным и эффективным является бактериальный препарат «Путидойл», промышленный выпуск которого освоен в г. Бердске Новосибирской области. Препарат представляет собой лиофилизированную (высушенную при низких температурах под вакуумом) и дезинтегрированную клеточную массу бактерий рода Pseudomonas putida. Параметры и технология выращивания клеточной массы бактерий являются коммерческим секретом, ноу-хау авторов, но эффект огромный. Внесение путидойла на загрязненные места (территории) с нефтью и нефтепродуктами позволяет через 1-2 мес (2-3 нед. на спец. площадках, 5-10 дней в емкости полностью разрушить загрязнения до конечных продуктов (воды и углекислоты) и восстановить естественные свойства почв.

Биотехнологическая очистка почвы от нефти и нефтепродуктов. Добыча природных ресурсов и масел связана с разрушением почвенного покрова и загрязнением природных ландшафтов. Это включает в себя использование тяжелого оборудования и неизбежный контакт с землей нефти, нефтепродуктов и связанных с ними опасных веществ.

Интенсивное использование нефтепродуктов в промышленности также поднимает экологические проблемы, связанные с загрязнением почвы и воды. Загрязнение почвы и воды всеми видами нефтепродуктов является настоящей экологической катастрофой экосистем. Меняются отношения между отдельными группами микроорганизмов, изменяется направление метаболизма, подавляются критические процессы дыхания и самоочищения.

Почва и вода, загрязненные нефтью, на самом деле не могут самостоятельно очистить нефтяное загрязнение — естественное разложение нефти и нефтепродуктов в нормальных условиях происходит очень медленно, поэтому высокие концентрации углеводородов Самоочищающаяся деятельность почвы и воды подавляется, и твердые продукты окисления накапливаются в экосистемах, серьезно влияя на самоочищение и самовосстановление. Что мне делать, если происходит разлив нефти? Как очистить и омолодить удушенную нефтью природу?

Восстановление жизненных процессов зависит от способности перерабатывать почвенные и водные органические вещества (включая масла и углеводороды) в экологически чистые и легко усваиваемые метаболиты. Как уже упоминалось, масла и их продукты являются тяжелыми, неокисляющимися и токсичными веществами, которые значительно снижают способность почвы и воды к самоочищению. Разливы нефти оставались на неактивных землях и водных объектах в течение многих лет.

И все же, процессы разрушения и разложения нефтяных загрязнителей в природе идут — в основном за счет содержащихся в почве и воде микроорганизмов обладающих способностью извлекать из углеводородов энергию необходимую для строительства новых колоний и их жизнедеятельности.

Природа создала разумную экологичную систему, которая самоочищается, но не может противостоять темпам и масштабам серьезного технологического загрязнения. Нынешние темпы развития добычи и переработки нефти требуют эффективных методов, которые могут быстро нейтрализовать воздействие воды на почву, нефть, мазут, дизельное топливо, дизельное топливо и бензин.

Задача многократной активации и ускорения процесса биологического разрушения нефтяных углеводородов в воде и почве была успешно решена разработчиками биологической очистки почвы и воды. Микрозим (тм) Петро Трит. Отдельные микроорганизмы, которые растут в форме готовых к использованию биопродуктов, внедряются в почвы или загрязненные водой участки, которые специально изолированы от почвы, представляют собой почвенные и водные микроорганизмы при уничтожении нефтяных углеводородов. Гарантирует десятки улучшений в активности и позволяет за очень короткое время нейтрализовать масло как опасный загрязнитель, превратив его в экологически чистый продукт жизнедеятельности бактерий — CO2, H2O.

Уменьшение концентрации нефтяных углеводородов в почве и воде усиливает самоочищение, увеличивая количество физиологических групп полезных микроорганизмов. Это связано с уменьшением токсического воздействия нефти и нефтепродуктов. Как показано во многих исследованиях воздействия биологических продуктов на почвенные продукты, использование микроорганизмов может многократно усиливать метаболизм загрязненной нефтью почвы и превращать нефть в экологически чистые вещества. Сокращает время полной разборки до месяцев.

Экологическое воздействие биологического продукта Mikrozim ™ Petro Trit на землю, загрязненную нефтепродуктами, заключается в продолжающемся биологическом разрушении углеводородов нефти живыми (окисляющими углеводороды) микроорганизмами, В природе он обладает наилучшей способностью в качестве источника жизнедеятельности образовывать воду, метаболизировать водные углеводороды и продукты их разложения, а также диоксид углерода, который является биологическим источником почвы и воды от углеводородного загрязнения. Обеспечивает химическую обработку и нейтрализует побочное токсическое воздействие промежуточных продуктов на разложение углеводородов в окружающей среде.

В течение 12-24 часов, при благоприятных условиях, активируются окисляющие углеводороды микроорганизмы (UOM), начинается необратимый процесс разложения углеводородов нефти и загрязняющих углеводородов нетоксичных метаболитов (обычно метаболизируется до 90% массы фракции, содержащейся в типичных нефтепродуктах: углекислый газ, вода, нетоксичная, непатогенная полезная почвенная микрофлора, биоразлагаемая масса гумуса. ВОМ в составе препаратов для жизни использует тяжелые и легкие фракции углеводородов нефти, питательные вещества азота и фосфора. Неподдерживаемые массы углеводородокисляющих микроорганизмов погибают и метаболизируются активированной нативной микрофлорой.

Эффективность биодеградации нефтяного загрязнения. Степень загрязнения почвы нефтепродуктами выражается в миллиграммах нефти на килограмм почвы (мг / кг) или, в процентах, загрязнение почвы нефтью при 10000 мг / кг. Эквивалент 1% нефтяного загрязнения. Эффективность очистки почвы определяется как уменьшение массовой доли нефтепродуктов в почве после завершения обработки относительно начальной степени загрязнения, выраженной в процентах. При диете из лекарственных клеток, не содержащей питательных веществ, эффективность стирки составляет более 90%. Скорость очистки зависит от начального уровня загрязнения почвы нефтяными углеводородами и температуры окружающей среды.

В последние годы в науке об окружающей среде возрос интерес к биотехнологии, основанной на создании продуктов, явлений и эффектов, необходимых для человечества с использованием микроорганизмов. Что касается защиты естественной среды обитания человека, биотехнология развивает и создает биологические объекты, микробные культуры, сообщества, их метаболиты и препараты, включая их в естественный круговорот вещества, элементов, энергии и информации. История биотехнологии насчитывает тысячи лет (выпечка, виноделие, производство сыра и т. д.).

Биотехнология нашла широкое применение в защите окружающей среды, особенно в решении применимых проблем. Твердофазное удаление сточных вод и твердых бытовых отходов с использованием анаэробного сбраживания. Восстановление загрязненной почвы микроорганизмами и приобретение микроорганизмов, которые могут нейтрализовать тяжелые металлы в осадке сточных вод. Компостирование (биологическое окисление) из растительности (мусор, солома и т. д.). Создание биологически активного сорбционного материала для очистки загрязненного воздуха.

Транспортировка требует внедрения экологически чистого топлива (газ, неэтилированные баллоны), сплавов каталитических дожигателей и опасных веществ, а также широкого спектра электрооборудования. В области технологий охлаждения и кондиционирования мы переходим от хладагентов на основе хлорсодержащих углеводородов (фреонов), разрушающих озоновый слой, к озонобезопасным смесям, состоящим исключительно из фторуглеродов.

Заключение

В машиностроении были разработаны системы очистки воды для гальванической промышленности, и они переходят на закрытые системы, которые рециркулируют воду и извлекают металлы из сточных вод. В области металлообработки более широко используется производство деталей из прессованного порошка.

В целлюлозно-бумажной промышленности приняты процессы, в которых используются промышленные и замкнутые системы водоснабжения с замкнутым циклом для снижения потребления пресной воды на единицу продукции. Улучшенный процесс отбеливания целлюлозы на основе кислорода и озона, который позволяет максимально использовать извлеченные соединения в древесном сырье для достижения желаемого продукта. Улучшение утилизации отходов лесозаготовки с помощью биотехнологии в целевые продукты. Он был создан для переработки отходов бумаги, в том числе макулатуры.

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Сайт предназначен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.

Источник