Биогеотехнология

Биогеотехнология – использование геохимической деятельности микроорганизмов в горнодобывающей промышленности ( рудной , нефтяной , угольной )

• С помощью микроорганизмов в нефтяной промышленности производится :

1. Повышение нефтеотдачи пластов на 20 –30%

2. Поиск нефтегазовых месторождений

3. Очистка стоков предприятий нефтяной промышленности

• В рудной промышленности :

1. выщелачивание металлов из руд и концентратов

2. биосорбция ( извлечение из руд) металлов

3. улучшение флотируемости руд

4. очистка стоков предприятий горнорудной промышленности

• в угольной промышленности

1. Борьба с метаном в угольных шахтах ( поглощение метана метаноокисляющими бактериями )

2. Удаление серосодержащих соединений из угля ( при сжигании угля образуют в атмосфере серную кислоту , выпадающую в виде сернокислотных дождей – до 300 кг на 1 га земли - , принося огромный ущерб хозяйству , здоровью человека и окружающей среде )

3. Борьба с агрессивными водами в шахтах

4. Извлечение из каменного угля сопутствующих металлов – германия , никеля , бериллия , ванадия , золота , меди , кадмия , свинца , цинка , марганца

5. Очистка стоков предприятий угольной промышленности

Биосфера и человек

Биосфера – область существования и функционирования живых организмов , охватывающая нижнюю часть атмосферы ( аэробиосфера ) , всю гидросферу ( гидробиосфера ) , поверхность суши ( террабиосфера ) и верхние слои литосферы ( литобиосфера )

• Термин « биосфера » предложил Э. Зюсс ( австр. ) в 1875 году , но не развил представлений о биосфере и не дал термину определения

• Учение о биосфере создал русский учёный-геохимик В. И. Вернадский ( книга « Биосфера » , где излагались основы учения о биосфере вышла в 1926 году )

• Биосфера объединяет все современные экосистемы Земли и представляет собой глобальную экологическую систему – экосферу

• Биосфера является самым крупным уровнем организации живой материи , в котором элементарной структурной и функциональной единицей являются биогеоценозы

Границы биосферы

• Определяются комплексом факторов ; к общим условиям существования живых организмов относятся :

1. наличие жидкой воды

2. наличие ряда биогенных элементов ( макро- и микроэлементы )

3. поступление солнечной энергии ( радиации )

4. Диапазон температур от – 50 до + 50

• Границами биосферы являются пределы распространения живой материи на планете

• Атмосфера

• Имеет мощность 3 тыс. км.

• Область биосферы охватывает лишь нижний приземный её слой – тропосферу : интесивно – до высоты 400 м , в латентном функционально неактивном состоянии ( споры грибов , цисты микроорганизмов ) – до высоты озонового экрана ( 16 – 25 км ) ; споры и цисты выявлены в тропосфере на высоте до 40 км

• Лимитирующими физическими факторами являются : гравитация , уменьшение плотности атмосферы , усиление космического излучения , очень малое количество воды , углекислого газа , большие дозы УФ лучей ( всё живое , поднимающееся выше озонового слоя гибнет )

• Гидросфера( океаны , моря , реки , озёра )

• Живые организмы населяют всю толщу Мирового океана до максимальных глубин ( на дне Марианской впадины – 11034 м ) ; наибольшее количество организмов сосредоточено в поверхностном слое ( куда проникает длинноволновая часть солнечного спектра – видимый свет – 50 – 200 м ) и прибрежной области

• Лимитирующие факторы : ослабление и прекращения солнечной радиации , повышение давления , снижение температуры до О⁰С , количества кислорода и СО₂

• Литосфера ( верхняя часть поверхности земной коры )

• Область биосферы достигает глубины 4,5 км ( анаэробные бактерии нефтеносных песчаников )

• Максимальная плотность живого вещества – в гумусовом горизонте ( почве ) от 2 до 30 см ( в основном корни растений и безпозвоночные , микроорганизмы , грибы )

• Лимитирующие факторы : повышение температуры горных пород ( на глубине 1,5 км она может достигать выше 100^оС ) , уменьшением Н₂ О , О₂ и СО₂

• Наибольшая концентрация живого вещества сосредоточена в зонах контакта и активного взаимодействия всех трёхоблочек Земли ( почвы , воды , воздуха )

• Выносливость жизни в целом к отдельным факторам среды шире диапазонов тех условий , которые существуют в современной биосфере

• Крайние пределы температур , которые выносят некоторые формы жизни ( в латентном состоянии ) – от практически абсолютного нуля до +180⁰ С ; давление , при котором существует жизнь – от долей атмосферы на большой высоте до тысячи и более атмосфер на больших глубинах ; семеа , споры растений и мелкие животные в анабиозе сохраняют жизнеспособность в полном вакууме ; живые организмы способны существовать в бескислородной среде ; уксусные нематоды обитают в чанах с бродящим уксусом , ряд микроорганизмов живётв концентрированных растворах солей ( медного купороса , фторида натрия , насыщенном растворе поваренной соли ) ; серные бактерии выдерживают концентрированные растворы серно кислоты ; некоторые формы бактерий могут существовать при действии ионизирующей радиации в 3 млн. раз превоходящее естественный радиоактивный фон , а некоторые бактерии обнаружены в котлах ядерных реакторов

• Жизнь обладает значительным « запасом прочности » , устойчивости к экстремальному воздействию среды и потенциальной способностью к ещё большему распространению

Структура биосферы ( по В. И. Вернадскому )

• В биосфере выделяют следующие основные структурные компоненты :

1. Живое вещество – совокупность всех живых организмов планеты ( численно выражается суммарной биомассой , элементарным химическим составом и мерами энергии )

2. Косное вещество – совокупность веществ биосферы , в образовании которых живые организмы не участвуют ( горные и вулканические породы , минералы )

3. Биогенное вещество – вещество , которое создаётся и перерабатывается живыми организмами (каменный уголь , нефть , торф , гумус , известняки , битумы , природный газ и другие биогенные полезные ископаемые )

4. Биокосное вещество – вещество , создающееся в биосфере одновременно живыми организмами и физическими косными процессами , находящимися в динамическом равновесии ( почва , кора выветривания , приземный слой атмосферы , все природные воды , толщи осадочных пород )

• Организмы в биокосном веществе играют ведущую роль , именно от них зависят его физико-химичесике свойства

• Различают два основных типа биосферы :континентальный и океаничесикий