W010601 Реферат Биотехнологические способы очистки почвы

ВВЕДЕНИЕ

Почвы таким же образом, как водная среда являются мишенью тысяч загрязняющих веществ, которые различаются по составу и концентрации. Эти загрязняющие вещества поступают в систему в результате широкого спектра действия, таких как преднамеренные приложения, неадекватная утилизация остатков, случайные отходы и ненадлежащее использование. Основными загрязняющими агентами являются: неорганические соединения - нитраты, фосфаты и перхлораты ( отходы производства фейерверков и спичек), гексагидро-1,3,5-тринитро-1,3,5-триазин (RDX), октагидро-1,3,5,7-тетранитро-1,3,5,7-тетразоцин (HMX) (производство взрывчатых веществ и его отходы);органические соединения - моноароматические углеводороды, такие как бензол, толуол, этилбензол и ксилол (известный как BTEX) от разливов нефти и утечек резервуаров; полициклические ароматические углеводороды от случайных разливов; ряд гербицидов, таких как диурон, линурон и хлоротолурон, используемые в борьбе с сорняками и тяжелыми металлами .

1 Микроорганизмы и загрязнение тяжелыми металлами

Почва, как и любая другая экосистема, является важной средой обитания для тысяч связанных с ней организмов. Среди них существует большое разнообразие грибов, актинобактерий, водорослей, простейших и различных типов бактерий, которые различаются по физиологии. Микроорганизмы могут встречаться вместе с глинистыми частицами или органическим веществом, в ризосфере растений и в небольших колониях в порах среди частиц. В количественном отношении микроорганизмы изменяются с глубиной почвы.

Тяжелые металлы играют важную роль в некоторых биохимических реакциях, имеют существенное значение для роста и развития микроорганизмов, растений и животных. Тем не менее, в высоких концентрациях они могут образовывать неспецифические соединения, создавая цитотоксические эффекты. Кроме того, металлы имеют некоторые различия в зависимости от их биологического значения, металлы, такие как церий, олово, галлий, торий и цирконий не имеют биологического воздействия. Железо, марганец и молибден являются важными элементами с присутствием низкой токсичности. Кобальт, медь, хром, никель, вольфрам, ванадий и цинк являются токсичными с высокой важностью в качестве микроэлементов. Сурьма, мышьяк, кадмий, свинец, ртуть, серебро и уран обладает высокой токсичностью с ограниченной биологической функцией.

Генетическая способность бактерий может быть использована для восстановления загрязнения тяжелых металлов. Бактерии генной инженерии ртутного совместной экспрессии переносчика MerT-MerP с металлотионеинами (МТ - это семейство металла-хелатирующих белков) или металлическими связывания пептидов отображаются накопление Hg. Вальс и Лоренцо (2002) считают, что генетическое улучшение может способствовать развитию области существующих методик дезактивации процессов.  

2 Биологические методы реабилитации - биоремедиация

Биоремедиация - это метод, который использует живые организмы для деградации или превращения загрязняющих веществ в их менее токсичные формы. Он основан на существовании микроорганизмов, способных ферментативно атаковать соединения. Стратегии могут быть применены in situ или ex situ, в зависимости от места, которое они будут применять. In situ - обработка, проводимая на месте заражения и ex situ, происходит удаление почвы или воды для последующей обработки. Существует множество методов, которые были разработаны в последние годы, а некоторые из этих методов приведены в таблице 1.

Биосорбция, то есть связывание металлов с поверхностями клеток, была выполнена Kim et al. (2003) с использованием Trichoderma reesei для анализа характеристик адсорбции и десорбции ионов кадмия и меди. Использование биомассы Amanita rubescens позволило извлечению ионов Pb (II) и Cd (II) из водного раствора с использованием биосорбентной способности макрофунгуса.

Биовыщелачивание металлов, состоящее в извлечении металлов некоторыми микроорганизмами, способными растворять их из окружающей среды, является еще одним примером использования микроорганизмов в дезактивации водных растворов и почв. Сначала применяли серную кислоту, продуцируемую окисляющими серой бактериями, а затем осаждением выщелачивающих металлов (Cd, Co, Cr, Mn, Ni и Zn) сульфат-восстанавливающими бактериями, демонстрируя, что металлы были значительно выщелочены из почвы , было установлено, что эта методология полезна для эффективного удаления тяжелых металлов из почвы, и почва может быть дополнительно удалена безопасно.  

Таблица 1 – Методы биоремедиации, их принципы и некоторые приложения

Методы Принципы Примеры применения

Собственное затухание Существование микроорганизмов, способных разлагать загрязняющие вещества Дизель-нефтесодержащих почвы ; ПАУ загрязненной почвы

Биоаугментация  Добавление экзогенных микроорганизмов со способностью разлагать загрязняющие вещества, которые не разрушаются локальной микробиотой   Пентахлорфенолсодержащие водоносные слои; полициклические ароматические углеводороды (ПАУ)

Биостимуляция  Добавление питательных веществ, которые стимулируют рост и развитие микроорганизмов, увеличивая их метаболическую активность, тем самым повышая деградацию  Уран-загрязненный водоносный горизонт; дизель-масло-загрязненные почвы; сточная вода загрязнена SDS и дизель-масло

Биовыщелачивание  Конкретные микроорганизмы, такие как Thiobacillus ferrooxidans и T. thiooxidans, способствуют солюбилизации металлов  Почва, загрязненная тяжелыми металлами; растворение металлов

Биофильтры  Применение бактерий в фильтрах для обеззараживания загрязненных вод и отходов  Отходы, загрязненные Cu2 + и Cd2 + ; загрязненные наночастицами серебра; вода, загрязненная трихлорэтиленом

Биопилинг  Материал, подлежащий обработке, сложен на аэрированную систему, и к нему добавляются питательные вещества Загрязненная углеводородами почва