Современные биотехнологии в охране окружающей среды. Курсовая работа (т). Экология.
⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Современные биотехнологии в охране окружающей среды
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
В настоящее время человечество стоит перед проблемой
экологического кризиса, т.е. такого состояния среды обитания, при котором
вследствие произошедших в ней изменений среда обитания оказывается непригодной
для жизни людей. Экологический кризис - это напряженное состояние
взаимоотношений между человеком и природой, характеризующееся несоответствием
развития производительных сил и производственных отношений в человеческом
обществе ресурсно-экологическим возможностям биосферы. Загрязнением окружающей
среды называется поступление или возникновение в ней новых, обычно не
характерных для нее физических, химических, биологических или информационных
агентов, приводящее к отрицательным последствиям. Загрязнение природной среды
может возникнуть как в результате воздействия природных, естественных факторов,
так и в результате хозяйственной деятельности человека. Примерами антропогенных
загрязнений являются аварии и катастрофы на промышленных объектах, с выбросом
радиоактивных, химических и биологических веществ. Не менее значительными и
опасными являются загрязнения, связанные с обычной хозяйственной деятельностью,
с работой предприятий, транспорта и т.д. Загрязнения делят на следующие группы:
физические, химические, физико-химические, биологические. В России за последние
несколько десятилетий в условиях ускоренной индустриализации и химизации
производства подчас внедрялись экологически грязные технологии. При этом
недостаточно внимания уделялось условиям, в которых будет жить человек, т.е.
каким воздухом он будет дышать, какую воду он будет пить, чем он будет
питаться, на какой земле жить [6, с. 8].
Большие перспективы в области охраны окружающей среды и
рационального природопользования имеют достижения биотехнологии .
Цель данной работы: рассмотреть биотехнологические методы
охраны окружающей среды.
. Рассмотреть понятие термина «биотехнология» в целом;
. Ознакомится с современными биотехнологиями охраны
окружающей среды;
Биотехнологии как направления науки и практики являются
пограничной областью между биологией и техникой отраслей человеческой
деятельности. Они представляют собой совокупность методов и приемов получения
полезных для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов.
Применительно к охране окружающей человека природной среды биотехнологию можно
рассматривать как разработку и создание технологических процессов, основанных
на продуктах жизнедеятельности биологических объектов, микробных культур,
сообществ, их метаболитов и препаратов, путем включения их в естественные
круговороты веществ, элементов, энергии и информации. Методами и приемами
биотехнологии являются фундаментальные и прикладные наработки микробиологии,
биохимии, биофизики, клеточной и генной инженерии, их сочетание [10].
История биотехнологии насчитывает тысячелетия (производство
хлебопечения, виноделие, сыроделие и т.д.). Однако ежегодно появляются новые
прикладные направления биотехнологии, общим для которых является искусственное
создание условий для эволюционных, биогеохимических процессов на Земле в виде
характерных биореакторов, реализующихся с большими скоростями, оставаясь
совместимыми по своим продуктам с окружающей природной средой [12].
На протяжении столетий человечество добывало металлы из
богатых и относительно простых по химическому составу руд. По мере истощения
запасов таких руд стали использовать полиметаллические и более бедные руды.
Традиционные способы добычи металлов загрязняли окружающую «природную среду
отходами, шлаками (полезно используется не более 2% сырья). При этом извлекался
только один элемент, а сопутствующие накапливались в отвалах [17].
Более совершенен и менее антропогенен гидрометаллургический
метод, основанный на использовании водных растворов, одним из разновидностей
которого является бактериально-химическое выщелачивание металлов.
Основу этого процесса составляет окисление содержащихся в
рудах сульфидных минералов тионовыми бактериями. К таким минералам относятся
сульфиды железа, меди, никеля, цинка, кобальта, свинца, молибдена, серебра,
мышьяка. Металлы переходят из нерастворимой сульфидной формы в растворимую
сульфатную. Полученные концентрированные (до 50 г./л) железосодержащие растворы
отправляются на экстракцию и электрохимическую обработку (аналогична обработка
и других металлов).
Биотехнология выщелачивания металлов может использоваться как
для непосредственной обработки в пласте, так и в заброшенных карьерах и
отвалах, что в целом улучшает охрану окружающей природной среды (более 5%
металлов в мире добывается в настоящее время таким способом и в перспективе его
применение несомненно возрастет) [25].
Тионовые бактерии находят также применение для
предварительного понижения содержания серы в рудном сырье. Содержание серы в
углях может достигать 10-12%, при их сжигании образуется сернистый ангидрид,
который в дальнейшем выпадает в кислотных дождях. Принципиально биотехнология
снижения серы в углях аналогична выщелачиванию металлов. Попутно выделяются
содержащиеся в углях германий, вольфрам, никель, бериллий, ванадий, золото,
медь, кадмий, свинец, цинк [15].
При добыче каменного угля зачастую выделяется метан,
являющийся причиной взрывов и смертельных случаев на шахтах. Наряду с
имеющимися способами борьбы с метаном в шахтах применяется и
биотехнологический, в основе которого лежит процесс поглощения метана метаноокисляющими
бактериями в угольных пластах и выработанных пространствах.
Для метаноокисляющих бактерий метан служит одновременно
источником углерода и энергии (1/3 расходуется на увеличение биомассы, а 2/3 -
на образование внеклеточных органических соединений и углекислого газа).
Метаноокисляющие бактерии выращивают в ферментерах, концентрируют и
непосредственно в шахте приготавляют рабочую суспензию с добавками азота и
фосфора, которая закачивается в пласт из расчета 30-40 л на 1 т угля.
Необходимый для развития бактерий кислород подают в пласт компрессорами.
Содержание метана в этом случае снижается более чем в 2 раза и в 1,5 раза
повышается отдача угольного пласта [25].
Заметное место среди средств повышения вторичной добычи нефти
принадлежит также биотехнологии. При нефтедобыче извлекается не более 50% ее
запасов в пласте, что обусловлено прочной связью нефти с породой. Повышение
нефтедобычи пласта на 10-16% равносильно открытию нового месторождения. После
закачивания воды для активизации биохимической активности микробов проводят
аэрацию в зоне нагнетательной скважины. Это вызывает микробное разрушение нефти
с образованием углекислого газа, водорода, низкомолекулярных органических
кислот, которые поступают в анеробную зону пласта и разрушаются анаэробными
метангенерирующими бактериями с образованием метана. Разрушение нефти и
образование газов приводит к разжижению ее, увеличению текучести и повышению
газового давления в пласте, что сопровождается увеличением нефтедобычи (в
отдельных случаях до 30%) и снижению антропогенного воздействия на окружающую
природную среду [8].
Благодаря достижениям современных учёных (микробиологов,
экологов, биохимиков) биотехнология успешно применяется и справляется с важными
экологическими проблемами. В своей курсовой работе я хочу привести ряд примеров
применения современных биотехнологий используемых для охраны окружающей среды.
2.1 Биотехнология переработки отходов
биотехнология очистка рекультивация отход
Не отрицая важности для окружающей природной среды большого
опыта и разнообразия механических и физико-химических методов утилизации
твердых бытовых отходов, реальную перспективную альтернативу представляют
биотехнологические методы. Особую важность биотехнологии переработки отходов
обусловливает недолговременная исчерпаемость традиционных энергоносителей:
угля, нефти, газа, а также далеко не бесспорные экологические характеристики
атомных электростанций.
Биотехнология переработки твердых отходов не только позволяет
утилизировать биогаз и снизить энергетический дефицит, но и в значительной
степени уменьшить антропогенную нагрузку на окружающую природную среду, в том
числе уменьшить компоненты парникового эффекта.
Общим подходом к биотехнологии утилизации отходов с
энергетическими целями является их анаэробная деструкция. Анаэробное
сбраживание представляет собой бескислородный ферментативный стадийный
микробный процесс, осуществляемый в мезофильных (1; = 30-33 «С) условиях с
помощью различных групп микроорганизмов. Время контакта твердых отходов с
микроорганизмами составляет 5-30 суток в зависимости от сырья, влажности,
перемешивания.
В большинстве случаев при обработке твердая фаза имеет
3-5%-ную концентрацию веществ, до 75% из которых - органические компоненты,
примерно 50% их превращаются при сбраживании в биогаз. Газ состоит на 65 - 70%
из метана, 25-29% - углекислоты, а остальное составляют водород, сероводород,
аммиак. Средняя производительность по газу составляет 1 л на 1 кг биологически
окисляемых веществ. Средняя теплота сгорания биогаза 22-24 МДж/м3. Возможные
пути утилизации биогаза - использование в котельных для обогрева; получение
электроэнергии посредством газогенераторных установок; сжижение и использование
в качестве автомобильного топлива или бытового баллонного газа [9].
В США, Японии, Германии насчитываются сотни, а в Китае
десятки тысяч ферментеров для получения электроэнергии индивидуального
пользования в жилом секторе и на сельскохозяйственных фермах путем переработки собственных
и с незначительным добавлением растительных отходов. В нашей стране получение
биогаза не вышло из стадии опытно-промышленных исследований, но перспектива
развития биотехнологии в этом направлении, особенно для сельских регионов,
очевидна.
Несколько иной механизм биодеструкции, но также с получением
биогаза наблюдается при переработке твердых бытовых отходов (ТБО) на полигонах.
На первой стадии катаболизма ТБО преобладают аэробные микробные процессы в
сочетании с физическими и химическими, по существу представляющие
биокомпостирование. После исчерпания кислорода снижается температура ТБО,
происходит развитие микроаэрофилов, факультативных анаэробов, участвующих в
образовании метана. В теплый период года наблюдается интенсивное
метанообразование (от 3,1 до 371 л/кг ТБО в год). Уменьшение размера частиц ТБО
до 10-20 мм увеличивает газоинтенсивность метановыделения в 4 раза.
Положительное воздействие оказывает на метаногенез внесение в ТБО твердой фазы
сточных вод станции аэрации особенно после анаэробной биодеструкции в качестве
посевного биоматериала (инокулянта). В основе биогаза от ТБО практикой
идентифицировано до 46 компонентов, доминантным из которых является метан
(50-60%) [14].
Биогаз, образующийся на свалках, может быть извлечен при
помощи вертикальных или горизонтальных перфорированных труб из полиэтилена.
После удаления конденсата и пыли его теплота сгорания составляет 17-20'МДж/м:!,
а при дальнейшей очистке может достичь 34-37 МДж/м3 [20]
Молекулы, служащие источником дурно пахнущего загрязнения
воздуха, образуются в результате множества различных процессов. Эти молекулы
часто органические и могут подвергаться микробной деградации. Пороговые
концентрации дурного запаха весьма незначительные. Например: валериановая
кислота - 0,6%; тиофенол - 0,06; диамилсульфид - 0,14; масляная кислота - 1;
метилмеркантан - 1Д04; скатол - 1,2; этилмеркантан - 0,19%.
Дурно пахнущие запахи удаляют биотехнологически в «сухих» или
«мокрых» биореакторах.
«Мокрый» реактор, или биоскруббер, работает как реактор с
насадкой с иммобилизированной биомассой и противотоком жидкости. Дурно пахнущие
газы при этом переносятся из газовой фазы в жидкую, как в обычном скруббере, а
затем окисляются закрепленной биомассой. Основные преимущества этого процесса:
· большая эффективность поглощения,
биоокисление практически до нуля снижает дурно пахнущие загрязнения, резко
уменьшается объем поглощающей жидкой фазы;
· параллельно решается проблема удаления
сточных вод.
«Сухой» биореактор загружается насадкой из биоактивного
сорбирующего материала (компост, торф), через который продувают загрязненные
газы. Сорбированные соединения активно окисляются микробными сообществами,
развивающимися на поверхности насадки, одновременно регенерируя ее. По такой биотехнологии,
например, производится очистка воздуха в свинарниках [24].
Институт Биохимии им. А.Н. Баха РАН (ИНБИ) - лидер
российского рынка в области биологических методов очистки промышленных
вентвыбросов от паров летучих органических соединений (ЛОС). Оно разработало
уникальную микробиологическую технологию БИОРЕАКТОР, которая выгодно отличается
от существующих методов по своим техническим параметрам, капитальным и
эксплуатационным затратам. Основой технологии БИОРЕАКТОР является консорциум
природных иммобилизованных микроорганизмов, специально подобранных и
адаптированных для высокоэффективной (80-99%) деградации разнообразных ЛОС,
например, ароматических углеводородов, карбонильных, С1-, хлорорганических и
многих других соединений. БИОРЕАКТОР также эффективен для удаления неприятных
запахов.
Поставка установок БИОРЕАКТОР производится на условиях «под
ключ» от разработки до обслуживания. Технология защищена рядом отечественных
патентов. С 1997 г. английская компания Sutcliffe Croftshaw по лицензии
выпускает установки БИОРЕАКТОР в Великобритании.
Технология БИОРЕАКТОР позволяет значительно (до 50%)
сократить производственные затраты на изготовление вследствие интенсификации
процесса биоочистки и уменьшения габаритов установок. По оценкам фирмы
Sutcliffe только в Великобритании можно вводить в строй до 3-6 установок в год
стоимостью от 100,000 долларов США.
Биофильтрационная установка для очистки и дезодорации
газовоздушных выбросов Лаборатории «Технологии промышленного биосинтеза».
Биофильтрационная установка рекомендуется для очистки и
дезодорации газовоздушных выбросов от вредных органических веществ,
применительно к различным экологически грязным производствам, в том числе
химическим, нефтехимическим, металлургическим, деревообрабатывающим,
лакокрасочным, пищевым, сельскохозяйственным и другим.
Способ основан на микробиологической утилизации вредных
органических веществ с образованием углекислого газа и воды специально
подобранными нетоксичными штаммами микроорганизмами (деструкторами
загрязнений), проверенными и зарегистрированными в установленном порядке.
Способ реализуется в новой высокоэффективной биофильтрационной установке,
обеспечивающей эффективную непрерывную очистку отработанных газовоздушных
выбросов от различных органических загрязнений: фенол, ксилол, толуол,
формальдегид, циклогексан, уайт-спирит, этилацетат, бензин, бутанол и др.
биоабсорбер, - вспомогательное оборудование-циркуляционный
насос, клапан,
емкость (100 л) для солевого раствора, КИП, теплообменник,
хвостовой вентилятор.
Установка в рабочем состоянии (с жидкостью) весит ок. 6,0 т,
имеет габариты 4*3,5*3 м (в помещении) и установочную мощность 4 квт.
Преимущества разработки. Биофильтрационная установка имеет
следующие основные преимущества:
высокую эффективность очистки газо-воздушных выбросов (от 92
до 99%),
низкие эксплуатационные энергозатраты до 0,3КВт*ч/м3,
высокую производительность по очищаемому газовому потоку (10
- 20 тыс./м3*ч),
низкое аэродинамическое сопротивление газовому потоку
(100-200 Ра),
простое обслуживание, длительную, надежную и безопасную
эксплуатацию.
Научно-техническая разработка отработана в промышленном
варианте.
Институт ГосНИИсинтезбелок разработал установку для очистки
газовоздушных выбросов многокомпонентного состава микробиологическим методом на
предприятиях химической, химико-фармацевтической, лакокрасочной, полимерной и
др. отраслей промышленности.
Предлагаемая технология позволяет обезвреживать легко летучие
органические вещества, серосодержащие соединения, ароматические и нормальные
углеводороды. Обеспечивает эффективность очистки от органических загрязнений
при одноступенчатой очистке не менее 97%; располагать установки на крышах
производственных цехов, в непосредственной близости от источника выброса.
Гарантирует стабильное качество очищенного и дезодорированного потока, в
процессе длительной, постоянной эксплуатации исключает продувку системы и
регенерацию биомассы.
В августе 2003 года на Чебоксарском агрегатном заводе
проведены испытания абсорбционно-биохимической установки (АБХУ) очистки
вентиляционного воздуха от триэтиламина.
Очистка вентиляционного воздуха осуществляется абсорбционным
методом с биологической регенерацией абсорбента в АБХУ 9.00.00.000,
разработанной и поставленной УП «Газоочистка-Сервис», г. Минск. Штамм микроорганизмов
для регенерации абсорбента разработан и поставлен ГНУ «Институт микробиологии
НАНБ», г. Минск.
• Концентрация триэтиламина в вентиляционном воздухе
составляет: на входе в АБХУ - 780 - 1176 мг/м3, на выходе из АБХУ - 4-21 мг/м3.
• Эффективность очистки вентиляционного воздуха от
триэтиламина составила 96-99%.
• Концентрация фенола, формальдегида, бензола на выходе из
АБХУ ниже предела измерений.
• Регенерация абсорбционного раствора осуществляется
биологическим методом, концентрация триэтиламина в растворе не превышает 1,5
г/л (среднее значение), при неработающем технологическом оборудовании
концентрация триэтиламина снижалась до 0,03 г./л.
В состав АБХУ входят: абсорбер АК 1991.00.00.000;
биохимический аппарат АР 40.00.000; вентилятор ДН 12,5у; вентилятор ВР 100-45;
насос водяной К 65-50-160; шламоуловитель АФ 10.05.00.000; пылеуловитель ПУ
1.00.000; воздуховоды, трубопроводы, регулирующая арматура.
Установлены следующие оптимальные параметры газоочистки:
• Производительность АБХУ по вентвоздуху - 40000+500 м 3 /ч.
• Интенсивность рециркуляции абсорбента в абсорбере - 1-+0,4
м 3 /ч.
• Гидравлическое сопротивление абсорбера - 2000-2200 Па.
• Циркуляция раствора в эрлифте (воздушном насосе) - 10-15
л/мин.
• Общий расход сжатого воздуха на биохимическую систему - 42
м 3 /ч.
• Концентрация биогенных добавок в абсорбционном растворе:
РО4 - 20-70 мг/л; NH4=50-100 мг/л.
• РН абсорбента 6,5-8; ХПК 100-1000 мгО2/л.
• Сток абсорбционного раствора в заводскую канализацию и
систему оборотного водоснабжения отсутствует.
Эффективность улавливания вредных органических и взвешенных
веществ в абсорбенте (средние значения): фенол 98%; формальдегил 93,5%; цианиды
93%; бензол 98%; триэтиламин 87%; полиизоцианаты 93%; пыль неорганическая 88%.
Использование биотехнологических методов для охраны
окружающей среды, в частности атмосферы, является весьма перспективным.
Привлекательными аспектами являются весьма низкие, по сравнению с другими
методами, капитальные и эксплуатационные затраты, а так же простота, надежность
и отсутствие источников вторичного загрязнения.
Сегодня учёные обладают целым набором таких
узкоспециализированных растений: табак очень восприимчив к концентрации озона в
воздухе, листовая капуста чутко реагирует на содержание углеводородов, злаки
позволяют судить о присутствии тяжёлых металлов. Есть растения, выявляющие в атмосфере
мутагены, то есть вещества, способствующие изменениям генетической структуры.
Кроме того, программа рассчитана и на психологический эффект: появление
непривычных растений в неожиданных местах призвано напомнить прохожим о
важности экологических проблем.
В рамках проекта сто таких станций мониторинга были
установлены в 12-ти крупных европейских городах. По словам Андреаса Клумпа
(Andreas Klumpp), научного сотрудника Института экологии растений и сельского
хозяйства при Штутгартском университете и координатора проекта «Euro-Bionet»,
естественно, в крупных мегаполисах регистрируется гораздо более высокая
концентрация вредных веществ в воздухе, чем в небольших городах или в сельской
местности. Тем не менее, по подавляющему большинству вредных примесей ситуация
в Германии не вызывает серьёзных опасений, хотя в отдельных населённых пунктах
по тем или иным показателям загрязнение может оказаться и довольно высоким.
Конечно, проект не ограничивается использованием
биоиндикаторов: учёные располагают и традиционными измерительными приборами.
Однако растения позволяют не просто выявить само наличие вредных веществ, но и
изучить их воздействие на живой организм. Кроме того, биоиндикаторы
эффективнее, когда речь идёт о поиске источников загрязнения. Горшки с растениями
можно легко переносить с места на место, и им - в отличие от традиционных
приборов - не нужна электророзетка.
В одном из британских городов новый метод позволил в первый
же год выявить весьма тревожную ситуацию. Оказалось, что крупное местное
промышленное предприятие загрязняло окружающую среду гораздо сильнее, чем
принято было считать.
Недавно группа специалистов завершила изучение экологической
обстановки в средиземноморском регионе, причём здесь также широко применялись
биоиндикаторы. По словам Андреаса Клумпа, в городах Средиземноморья
экологическая ситуация - самая неблагополучная в Европе. Причина этого в том,
что Средиземноморье - зона, неблагоприятная с точки зрения концентрации озона,
поскольку интенсивное солнечное излучение приводит там к усиленному образованию
этого вещества в атмосфере. Кроме того, там гораздо хуже положение и по части
загрязнения тяжёлыми металлами.
Результаты измерений однозначно показывают, что в центральных
районах городов, на улицах с интенсивным дорожным движением уровень загрязнения
воздуха тяжёлыми металлами и органическими субстанциями гораздо выше, чем на
окраинах и в предместьях. Таким образом, со всей определённостью можно
утверждать, что в большинстве городов главным фактором, негативно влияющим на
экологическую ситуацию, сегодня являются уже не промышленные предприятия и не
электростанции, как раньше, а транспорт. Правда, бороться с этим мобильным
источником загрязнения ещё труднее, чем с дымящими заводскими трубами [18].
Перспективное направление биотехнологии очистки газов -
создание биологически активных сорбентов и оптимизация микробного сообщества
(включая генетические методы), окисляющих широкий спектр субстратов
(воздухоочистителей) [26].
Биологическая рекультивация заключается в искусственном
создании растительных покровов различного вида и включает механическую
подготовку оверхностного слоя почвы, внесение в нее удобрений, посев
многолетних трав. Механическая обработка нарушенных земель заключается в
рыхлении поверхностного слоя участка на глубину не менее 0,2 м. Для повышения
плодородия обработанного слоя вносят минеральные и органические удобрения.
Засеивать участки следует многолетними травами семейства злаковых. В качестве
стимуляторов роста рекомендуется применять сложные удобрения, в состав которых
входят азот, фосфор и калий. При биорекультивации используются микроорганизмы,
разрушающие нефть и нефтепродукты, а также биокомпосты и нефтесорбенты. В
качестве доступного сорбента могут быть использованы отходы рисозаводов.
Рисовая шелуха - легко доступный и перспективный сорбент. В связи с этим
представляют интерес разнообразные растительные отходы сельского хозяйства,
пищевой и деревообрабатывающей промышленности (лом древесноволокнистых плит,
опилки, шелуха овса, гречки, куриные перья и др.), поскольку они являются
весьма дешевыми, доступными и распространенными сорбентами.
. Преимущество - экологическая безопасность. Поэтому
предлагаемый метод, не требующий энергетических затрат, оборудования,
технологических установок, является более перспективным.
. Рисовая шелуха, будучи кремнийорганическим полимером
растительного происхождения, не горит, не гниет и непригодна для корма скота,
поэтому ее использование в качестве биокомпоста, необходимого для биодеградации
нефтепродуктов, существенно снижает загрязнение окружающей среды вблизи
рисоочистительных заводов [14].
Биологическая очистка природных и сточных вод в настоящее
время достаточно изученный и широко применяемый метод, значение и роль которого
со временем будут только возрастать в связи с требованиями экологичности и
экономичности современных видов производств.
Однако такой способ в его настоящем применении позволяет
разрушить только относительно простые органические и аммонийные соединения, так
называемые «биологические мягкие». Неорганически восстановленные (сульфиды,
сульфиты, нитриты и др.) соединения, токсины, комплексные соединения и сложные
органические молекулы, удаляемые лишь частично при такой технологии, относятся
к «биологическим жестким» органическим и аммонийным соединениям. Присутствие
таких веществ как в очищенных сточных водах, так и в осадках и илах
представляет угрозу для окружающей природной среды. Поэтому разработка методов
детоксикации таких загрязнений - текущая и перспективная задача биотехнологии
очистки вод. Загрязнение биосферы вследствие выброса ксенобиотиков и других
вредных соединений, почти не включаемых в циклы углерода, азота, фосфора и
серы, приводит к необратимым из-за кумуляции изменениям в генофонде [15].
Среди ксенобиотиков большое распространение имеют гербициды и
пестициды, представляющие галогеносодержащие соединения и попадающие в водоемы
из почвы и атмосферы. Если не применять специальные адсорбционные мембранные
технологии или озонирование, то существующие станции очистки природных вод для
хозяйственных целей не обеспечат удаления ксенобиотиков. Это обстоятельство
ставит проблему предварительной очистки природных вод от ксенобиотиков, которая
может быть решена путем экологизации или прекращения выпуска соответствующих
препаратов, или способами биотехнологии.
Для обеспечения стандартов качества очищенных вод,
соответствующих нормативам ВОЗ, современными приемами биотехнологии являются:
· селекция и конструирование искусственных
микробных ассоциаций;
· совершенствование иммобилизационных
комплексов;
· физико-химические воздействия;
· генно-инжиниринговые комбинации.
Селекция и конструирование искусственных микробных ассоциаций
заключается в поиске, выделении активных культур, штаммов, исходя из их
способности использовать те или иные ксенобиотики по прямому метаболизму или в
условиях соокисления (кометаболизма) с последующим внесением их в качестве
посевного материала в биореакторах. Иммобилизация - это процесс, при котором
клетки (ферменты) прикрепляются к какой-либо поверхности так, чтобы их
гидродинамические характеристики отличались от показателей среды обитания. При
этом достигаются следующие положительные эффекты:
· сохранение практически постоянной биомассы
в биореакторе за счет отсутствия выноса ее с потоком очищаемой жидкости;
· создание пространственной сукцессии
(распределения) микроорганизмов по ходу движения жидкости с четким
регулированием процесса;
· рост производительности, что уменьшает
объем биореакторов;
· повышение устойчивости системы к
неравномерности поступления сточных вод;
регулирование процесса по составу носителей [21].
Ферментативный катализ заключается в воспроизводстве
определенного вида ферментов или их препаратов для биодеструкции конкретного
ксенобиотика и проведения процесса в биореакторах. При этом скорость возрастает
на 2-3 порядка, что позволяет уменьшить объем биореактора. К физико-химическим
воздействиям относится интенсификация процесса биодеструкции загрязнения путем
мутации штаммов за счет физических воздействий (ультразвук, ультрафиолетовые
излучения, радиационное воздействие, высокочастотное электромагнитное
облучение, омагничивание) или химических воздействий (нитрозоамины, сильные
окислители и пр.). Мутация штаммов повышает эффект очистки сточных вод на
50-70%. Однако требуется периодическая обработка биомассы, так как мутированные
признаки со временем снижаются.
Более эффективным и перспективным методом очистки вод с
заданными деструктивными свойствами является генно-инжиниринговый. Он заключается
в использовании методов рекомбинантной ДНК: соединений определенных
катаболических последовательностей специфических генов, ответственных за
деструкцию какого-либо звена молекулы ксенобиотика, обеспечивающего его
устойчивость. Введение в гены быстрорастущих штаммов позволяет получить
эффективные культуры, которые после помещения в биореакторы обеспечивают
эффективную детоксикацию вод [10].
2.5 Биотехнология переработки отходов растительности
Отходы растительности - это не подлежащие утилизации по экономическим,
экологическим и санитарно-гигиеническим соображениям клетчаткосодержащие
остатки: листья; ботва свеклы, моркови, картофеля; листья капусты; очистки
картофеля; образующиеся в больших количествах в стеблях зерновых.
Локально, в небольших объемах эти отходы утилизируют,
например, ботва свеклы и рубленая солома идут на корм скоту. Солома после
химической обработки служит сырьем для производства дрожжей, из которых
получают белковые корма. В сельском хозяйстве солому частично используют как
подстилку скоту. Однако в больших количествах отходы растительности сжигают или
вывозят на свалку, загрязняя тем самым ОПС [14].
Наиболее рациональный и сравнительно дешевый способ
переработки отходов растительности - это компостирование.
Компостирование позволяет получить ценный продукт для
внесения в почву в качестве удобрения. Одновременно компостирование является
процессом очистки, делающим низкоактивные отходы более безвредными для ОПС.
Гуммифицированные продукты после внесения в почву быстро приходят в равновесие
с экосистемой, не вызыв
Похожие работы на - Современные биотехнологии в охране окружающей среды Курсовая работа (т). Экология.
Реферат по теме Свинец и экология
Дипломная Работа На Тему Анализ Эффективности Использования Имущественного Комплекса
Художня Культура И Середовище Реферат
Женские Образы В Рассказах Куприна Сочинение
Реферат На Тему Здоровый Образ Жизни Его Составляющие
Дипломная работа по теме Электронно-лучевая сварка деталей гироскопа
Сочинение На Тему Писатели 18 Века
Решебник По Контрольным Работам 8 Класса
Сочинение: Реализм романа А.С. Пушкина Евгений Онегин. 4
Реферат Профессиональные И Личностные Качества Педагога
Язычество И Принятие Христианства На Руси Реферат
Контрольные Работы 4 Класс Дорофеева
Контрольная Работа На Тему Правові Основи Етики Державного Службовця
Арифметические Операции В Системах Исчисления Реферат
Курсовая работа: Творчество Михаила Лермонтова
Контрольная работа: Ветеринарно-санитарная экспертиза жиров
Сочинение На Тему Патриоты России
Курсовая Работа На Тему Концепции Лидерства
Дипломная работа по теме Методика вивчення іменника у початкових класах
Общество Автореферат Диссертации
Похожие работы на - Жизненный и писательский путь Феофана Прокоповича
Похожие работы на - Особенности работы школы по формированию гражданской идентичности младших школьников
Реферат: Теория португальского открытия Австралии