Дәріс №8. Газауалық қалдықтарды биологиялық жолмен тазалау.

Жоспар:

1. Ауаны тазартудың биологиялық әдістері

2. Биологиялық тазартуға қолданылатын микроорганизмдерге сипаттама.

3. Ауаны тазартуға арналған қондырғылар.

1.Технологиялық қызметтердің өркендей жағдайына байланыты ауа бассейнінің ластануына қарсы күрес өте үлкен маңыздылыққа ие болып отыр. өнеркәсіптік қалалардың ауасында көп мөлшерде зиянды заттар кездеседі. Сол себепті көптеген токсинді заттардың концентрациясы мүмкін болған дәрежеден асып түсуде. Атмосфераның ластануына мұнай өңдеу, химиялық, тағам және шикізат өңдеу мекемелері, сонымен қатар ауылшаруашылық комплекстері, ағынды суларды суларды тұндырғыштар, қалдықтарды зиянсыздандыру қондырғылары негізгі үлесті қосады. Бұл заттардың арасына – органикалық (ароматты және шексіз көмірсулар, азот-, оттегі-, күкірт- және галогенді байланыстар) және бейорганикалық заттар (күкіртті газ, күкіртті-көмірсу, көмірсу тотығы, аммиак, хлорсутек, галогендер). Үлкен өнеркәсіп қалаларының ауа бассейнінде ондаған әртүрлі байланыстар бар, оның ішінде адамдарда қолайсыз жағдай тудыратын, азғантай концентрацияның өзінде денсаулыққа қауіп төндіретін, жағымсыз иісті байланыстарды жатқызуға болады.

Ауаны тазартуда физикалық, химиялық және биологиялық әдістер қолданылады., бірақ қазіргі таңда оларды дәрежесі мен масштабына байланысты пайдалану қойылып отырған талаптардан өте алыс. Қолданылып отырған физикалық әдістер - адсорбция қоспасы – активтендірілген көмірде және басқа да сіңіргіш адсорбция сұйықтықтары.

Ауаны тазартудағы химиялық әдістің кең тараған түрі: озондау, шанышқылау, каталиттік өртеу, хлорлау. Газды – ауаны биологиялық әдіспен тазартуды жуырда ғана қолдануды бастады., оның өзінде шектеулі масштабтарда ғана.

2.Ауаны тазартудағы биологиялық әдіс аэробты жағдайда заттардың ауқымды спектрін күйретудегі микроорганизмдердің қабілетілігі және ақырғы азықтардың, СО₂ және Н₂О – ға дейін байланыстыру. Микроорганизмдердің алифаттық, ароматтық, гетероциклдік, ациклдік және басқа да С₁- байланыстарын метаболиздеу қасиеті өте кең тараған.

Микроорганизмдер аммиакты пайдаға асырады, күкіртті газ, күкіртті сутегін және диметилсульфоксидін тотықтырады. Түзілген сульфаттағы басқа микроб түрлерін пайдаға асырады. Аэробты карбоксидобактерияларды моноокси көмірсуын эффективті тотықтыруда қауіпті ауаны ластаушылар болып табылатындығы туралы мәліметтер бар. Nocardia – тұқымының өкілдері стерин ме

Катаболиттік жолдардың кең тараған спектрі болып, топырақ микроорганизмдері сипатталады. Pseudomonas тұқымдастарының өкілдері ғана бірден бір қайнар көзі ретінде көмірсу, күкірт және азоттың жүзден аса биосфераны ластаушы байланыстарын қолдана алады. Токсиндік заттардағы деструктор микроорганизмдердің биосинтетикалық потенциялын өсіруде микробиологтар, генетиктер, сонымен қатар дәстүрлі селекция, сұрыптау және де клеткалық және генетикалық инженерияның заманауи жетістіктері үлкен құзіретке ие. Атмосфераны ластаушы токсиндік монокультураларды жоюда микроорганизмдер, бірақ гөрі одан , аралас мәдениетті қолданған эффектірек, үлкен каталистік потенциалы бар және , демек , деструктурирленген қабілеттілік . Қиын - қосулардың қиратуына арналған бір қатар жағдайда микро организмдер сондай субстраттарға мақсатқа лайықты бейімдендіру және тек қана мынадан кейін жұмыс істейтін құрулардың жұмысшы денесіне оларды енгізеді .

З . Ауаны биологиялық тазалау үшін құрулардың үш үлгісін қолданады : -биофильтрлер , биоскрубберлер және биореакторлар ұласатын қабатпен .

Принципшіл схема үшін ауаның биологиялық тазалаулары ұсынылған болатын 1940 г. Прюсспен. Бірінші биофильтр Европада ФРГ да құрастырылған болатын 1980 ж. Үш жыл өткеннен соң , 1984 ж. Тек қана ФРГта жіберілу сатысында жұмыс жасады және 240 құрулардың орнында болды . Негізгі элемент - үшін ауа тазалаулары , және су тазалау - , қабат сүзушіге келеді , ауадан улағыш заттарды сорбирлейді . Онан әрі бұлар ерітілген түрде заттар – жасушаларға диффундирлейді , оларға қосылады және деструкцияға душар болады .

Ауаны биологиялық тазалаудың құрылуның классификациясы

(по И. Б. Уткину и др., 1989).

Биофильтр қабат - иммобилизацияланған сүзуші табиғи сақтаушыларда - торларға су айналып жүруі жоқ болады .

1. десорбция материалмен қабат сүзуші .

2. деструкция – микробты жасушалармен .

Қабат сүзуші материал

Биоскруббер су , белсенді лай су айналып жүруі

1. Абсорберде сумен сорылу .

2. Аэротенкеде белсенді лаймен деструкция.

Минералды тұздарды суға енгізеді

Биореактор ұласатын қабатпен

Иммобилизацияланғандар жасанды сақтаушыларда – микробты жасушалар . Су айналып жүруі

1. Диффузия микроорганизмдерга су қабыршағы арқылы .

2. Биологиялық қабаттағы деструкция .

Материалды ылғалдылығын фильтрлеуші қабаттың бетіндегі судың тозаңдануы қамтамассыз етеді. Бастапқы жұқа қабықтағы негізделу ылғалдылығы жоғары аэродинамикалық қарсылықты көрсететін анаэробты зонаның пайда болуы нәтижесінде жұтылған ауа қатынсының уақыты және де тазалау эффектілігі төмендейді. Компосты қолдану кезінде фильтрлеуші массаның қалыңдығында одан тығызырақ зонаның қалыптаспауын және де материалдардың түйірлері болмағанын қадағалаған жөн, өйткені бұның нәтижесінде фильтрлеуші қабаттың беткі салыстырмалы ацмағы төмендейді. Материалда температуралық градиент пайда болмауы керек, сонымен қатар рН ортада кенеттен өзгерістер енгізілмеуі қажет. Сондықтан биофильтрдегі температуралық үзбей қадағалануда. Ол үшін биофильтрге түскен ауа жылытылады, қондырғы тұтастай термостатталады.

Биофильтрдің қалыпты жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін комплекс өнімдерін қадағалау керек, олардың ең маңыздысы төмендегілер. Биофильтрге тазартылуға түсетін ауаны биоскрубберде шамамен 95-100%- ға дейін ылғалдайды. Фильтрлеуші қабықты толтыруда аэродинамикалық қабілеттілікті төмендету үшін материалға синтетикалық полимерлі материалдардың (полиэтилен, полистирола) грануласын (3-10мм диаметрлі), сонымен бірге авто-қақпақ бөлшектері мен активтендірілген көмір қосады. Фильтрлеуші материалға қарағанда, қоспалардың массасы 30-дан 70 %-ға дейін жетеді. Органиканың трансформациясы кезінде фильтрлеуші материал қабатының күрт қышқылдануын болдырмау үшін, оған әк тас немесе кальций карбонатын тасымалдаушының салмағына арағанда 2-40% мөлшерде қосу қажет. Микроорганизмдердің биофильтр денесінің құрамына кіріп, токсинді заттармен бірге ингибридтелуі мүмкін. Нәтижесінде мәселен, залп қалдықтарының материалының құрамына 250кг/м³ мөлшеріндегі активтелген көмір енгізеді.

Биофильтрдің жұмыс эффектілігі фильтрлеуші қабаттың газодинамикалық параметрімен, ауада кездесетін қосылыстардың спекрімен, концентрациясымен және деструктор-микроорганизмдерінің ферментті активтілігімен анықталады. Сондай-ақ биологиялық жолмен тазарту процесі кезінде ауаның құрамындағы зиянды заттарды жою жылдамдығы газ фазасындағы диффузиялық заттардың биокаталиттік қабығы сияқты микроб клеткасында биохимиялық процестердің жүру жылдамдығы далимиттеледі. Ауаға зиянды заттардың ену концентрациясы, деструкция процесі барысында өтетін фильтрлеуші қабықпен біркелкі емес. Алдымен оңайшылықпен алынтын заттар бұзылады, ал ауыр дегадирленетін байланыстар процесс соңында ғана қирайды. Сонымен ауада зиянды қосылыстар комплексі байланыстарының (бутанол, этилацетат және толуол) болуы нәтижесінде ғана, соңғысында барлық қалған заттардың тотықсыздануынан кейін микроорганизмдерді пайдаланады.

Стационарлық жағдай және биологиялық тазалаудың жоғары жылдамдығы биофильтрді қосқаннан кейінгі уақытта жүзеге асады. Микробиологиялық ценоздың пісіп-жетілуі мен адаптациясына біраз уақыт қажет етіледі. Адаптация кезеңінің ұзақтығы ауадағы заттардың концентрациясына және диффузиялы қабықтағы көрініске (пейзажға) байланысты, және де ол бірнеше сағаттан бірнеше аптаға дейін созылуы мүмкін. Сол себепті фильтрлеуші қабықтың материалын периодты түрде жаңартып отыру керек. Цикл ұзақтығы жеткілікті мөлшерде ауқымды және бірнеше жылды қамтиды.

Биоскруббермен жұмыс істеу принципі ауа тазалау процесінің екі әртүрлі құрылғысында 2 кезеңде жүзеге асатындығымен ерекшеленеді. Бірінші кезеңде ауада таралған адсорберді токсинді қосылыстар мен оттегі суда ериді. Нәтижесінде ауа тазарып шығады, ал ластанған су тазартуға жіберіледі. Адсорбердің алуна түрлі типтерін қолданады (барботажды, саптамалы,тозаңдандырушы, форсунді және т.б. ). Конструкциялық жетілудің мақсаты беткі аумақтың газды және сұыйқтықты фазаға бөлінуіне негізделген. Бұл адсорбция эффектілігін анықтайды. Екінші кезеңде ластанған су аэротенкқа түсіп, сонда қалпына келтіріледі. Аэротенкта суды тазарту оттегінің қатысуымен, қарапайым үлгі бойынша жүзеге асады. Тазарту барысында органикалық заттар, белсенді тұнба түзетін, микроорганизмдер көмегімен, соңғы өнімде биомасса пайда болғанға дейін тотығады.

Шаю қабаты бар биореактор: бұл биожүйенің жұмыс денесі болып иммобилденген гранула болып табылады. Клетка дамуындағы қажетті минералдарды қамтитын бұл қабат сумен шайылады. Ластанған ауа осы арқылы өтеді, нәтижесінде деструкцияға қатысты заттар, биокатализатор бөлшегін жабатын судың жұқа қабығын диффундейді, және одан әрі микроорганизмдер әсерінен тотығады. Өз тарапынан диффузия жылдамдығы токсинді заттардың табиғаты мен концентрациясына байланысты. Шайынды қабаты бар биореаторды стационарлық режим оны қосқаннан кейін 5-10 күннен соң пайда болады. Тазарту алдын – ала бейімделген микрорганизмдерді қолдануда, жоғарыда аталған мерзім бірнеше уақытқа дейін қысқаруы мүмкін. Мезгіл – мезгіл айына 1рет әдетте, биоқабатты артық биомассадан тазартып, болған гранула мен толтырылады.

Газдарды тазартуда биологиялық құрылғыларға қойылатын басты талаптар, құрылыстың қарапайымдылғы мен эксплуатациялық беріктілікке және тазартудың салыстырмалы өнімділік құрылымы, 1сағ. Ішінде осы арқылы өткен ауа көлемінің барлық көлем құрылғысына қатынасы. Ауаны тазартудың өндірістік әдісінің масштабы соншалықты маңызды емес құрылғыларының кеңірек тараған түрі болып биофильтрлер саналады. Олар арзан, аз энерго-сыйымдылықты, сонымен қатар судың көп шығынын қажет етпейді. Бірақ биофильтрлердің өнімділігі салыстырмалы жоғары емес, тазартушы ауаның фильтрлеуші қабықтағы 1м² көлденең қимасында, 5-тен 400м³-қа дейін.

Фильтрлеуші қабықтағы материалдың бірлік көлеміндегі көлеміндегі микроорганизмдердің аз болуымен сипатталады. Құрылымның біржақтылығын талап етуге қарай және газодинамикалық шектеулерге байланысты биофильтр биіктігі (1м шамасында) жоғары емес, сондықтан олар үлкен аумақты алып жатады (10-нан 1600м²дейін). Биофильтрдегі ауаны тазарту дәрежесі – жеткілікті түрде жоғары мысалы, ауыл шаруашылығындағы қолданылатын ГФР биофильтрі ауаны жағымсыз иістен тазартудың 90%-ын қамтамасыз етеді. Биофильтдің жоғары эффективті жұмысы, құрылғының жұмыс денесі арқылы біркелкі өтуін қамтамасыз етеді. ГФР-дағы «Гербург Вейз» фирмасымен биофильтр ойлап шығарылды. Бұл биофильт астыңғы астыңғы жақтан енгізілетін ауа арқылы жоғарыдан төмен қарай, қалдықтармен шламды өңдейтін жұқа ұсақталған компост. Бұндай қозғалмалы биологиялық белсенді компост өзі арқылы таза ауаның біркелкі өтуін қамтамасыз етеді. Ауадан п- алканадар, толуол, күкіртті сутектің шығу дәрежесі 96,7-99,9%. Биофильтрлердің эффективті жұмысының жоғарылауы, биологиялық тазалау процесіндегі энерго-шығындардың жоғарылауымен тығыз байланысты.

Биофилтрмен салыстырғанда биоскрубберлер аз көлемді алады, өйткені ол бірнеше биіктіктегі мұнара болып табылады. Биоскрубберді қолдануда эксплуатациялық шығындар жоғары, себебі суды биологиялық жолмен тазарту маңызды шығындарды талап етеді. Биофильтрмен салыстырғанда биоскруббердің өнімділігі мен тазарту эффективтілігі шын мәнісінде жоғары. Мысалғы, биоскрубберді металлургиялық кәсіпорындарда қайтымды газды тазартуда қолдану, келесі көрсеткіштерді берді: өнімділігі 120000м³/ч, ауаның интенсивті иісінің төмендеуі 75-тен 85%-ға дейін, ал органикалық қоспалардың конверсия дәрежесі-50%.

Ауаны тазартудың басқа әдістері де сипатталған, мысалға микроорганизм суспензияларының өсуі негізінде. Күкіртті сутегіне, күкірті ангидридке және жұп күкірт қышқылына қаныққан ауаны Chlorella микробалдырларының интенсивті культурасына өткіземіз. Бұл культураның беткі қабаты ауамен қарым қатынасы барысында өндірістік қондырғының 1 млн.м³/сағ дейін 100% ауаны тазартады.

Аэротенкте белсенді тұнба көмегімен ағынды сулар мен ластанған ауаны алифатты қышқылдардан, спирттен, льдегид және көмірсутегінен тазартудың комплексті әдісі белгілі. Иммобилизденген микроб клеткаларына негізделген фармацевтикалық өндіріс қатарындағы қайтымды ауаны тазартудың эффективті мүмкіндіктері көрсетілген. Құрылымның өнңмдңлңгң ацетон бойынша көміртегі 164г/м³, этанол қоспасы + прапанол бойынша 57г/м³ч және дихлорэтан бойынша 15г/м³-қа дейін жетеді. Цианидті детоксилдеуді өнеркәсіптік қалдықтарда әртүрлі биологиялық агенттер, яғни цианидті құртатын белсенді тұнбадан бастап спецификалық ферменттерді қолданудағы биологиялық әдіс ұсынылған. Bacillus stearothermophilus-та анықталған раданаза, цианидтің тиоциамидке айналуын катализдейді, ал иммобилденген цианид гидртаза цианидті формаамидқа дейін гидролиздейді.

Көптеген өндірістік процестерде пайда болған күкіртті байланыстар (тиосульфат, күкіртті сутек, метил меркапталары, диметилсульфид) микроорганизмдерге энергия көзі болып табылады.

.

Күкіртті сутектен тазартудың тағы бір әдісі ауаға тұзды ерітінді арқылы мысты қосу. Осының салдарынан пайда болған ерімейтін металл сульфиді микроорганизмдер қатысында тотығуы мүмкін. Ауаны күкіртсутегінен биологиялық жолмен тазартудың жүйесі құрастырылуы мүмкін., сонымен қатар тиобоцилл арқылы күкірттің органикалық байланысы анаэробты жағдайда десульфулилдеу денитрификациямен жанасады 5 Н₂S + 8NaNO₃ → 4 Na2SO₄ + Н₂SO₄ + 4 Н₂0 + 4 N₂.

(СН_З)2S + 4 NaNO₃ -+ 2 С0₂ + Na₂S0₄ +2 NaOН + 2 Н₂O + 2 N₂.

Сайып келгенде , осы кезде өнеркәсіпті масштабтарда газ ауалық алып тастаулардың тазалауына арналған жеткілікті нәтижелі биологиялық процестерді қолданады . Өңдеуге арналған нақты ғылыми негіздер және биотазалаудың жаңа әдістерін енгізулері бар .

Өздік бақылауға арналған сұрақтар :

1.Ауаны тазалаудың әдістері

2. Газауалық алып тастаулардың қоршаған ортаға ықпал жасауы .

3. Ауа биотазалауына арналған құрулардың әрекет принцибы мен конструкциясы.

4. Топырақтық микроорганизмдерінің морфологиясы мен физиологиясы .

Ұсынылатын әдебиет :

1. Экологическая биотехнология : пер с англ..| Под ред . К.Ф. Форстера , Д .А Дж. Вейза . .- Л .: химия , 1990. - 384с.

Биотехнология : принципы иприменение под | ред . И . Хиггинса : пер. с англ . М .: Мир,1988.

Лекция №9.Ксенобиотиктердің биодеградациясы .

жоспар :

1. Ксенобиотиктер мінездемесі

2.Микробты бірлестіктердің көптеген улы қосылыстармен деградацияланған қарым қатынастағы мүмкіншіліктері

3 .Табиғи катаболитикалық плазмидалар.

4.Пестицидтер , полиароматикалық көмірсутектер , галогенді қосылыстары бар ксенобиотиктер

5.Мұнай ластануынан табиғи орта тазалауына арналған қолдануға болатын биологиялық әдістері .

1. Ксенобиотиктер- жат туыстар организмдарына арналған (пестицидтер , ПАВ , бояғыштар , дәрілік заттар және т.б .), көміртек элементтік циклдарына , азот , күкірт немесе фосфорға қосылмайды . Ксенобиотиктер уақытша немесе тұрақты қоршаған ортаға жиналады және зиянды барлық тірі заттарға зиянды әсер етеді. Пестицидтердің кең және жаппай қолдануы , соның ішінде неразлагаемые , әртүрлі қалдықтардың көп мөлшерде жиналуы қоршаған ортаның ластануына әкеп соқтырды - недр , су , ауа . Ксенобиотиктердің қорлануы адамға үлкен қауіп-қатер тудырады , ірі балықты азыққа қолданғанда және жоғары малдарды пайдаланғанда.

Химиялық қосулардың тағдыры , қоршаған ортаға түсуі , физикалық , химиялық кешенмен жанасады.

Мысаллы, концентрациясының көбею мөлшерінің коэфициентінің мәні

ДДТ (дифлордифенилтрихлорэтан) концентрациясының өсуі коэффиценті мөлшермен мынандай:

Сулы ортада100

Фитопланктон

Зоопланктон

Ұсақ балық 106

Ірі балық

Жыртқыш құстар 108

Толық деградацияға түсетін, яғни көмірсу диоксидіне, суға, аммиакқа, сульфат және фосфатқа дейін минерализденетін ксенобиотиктер, негізгі өсімқор субстраттары ретінде микроорганизмдерде қолданылады және толық метаболиттік циклден өтеді. Бөлшектеп трансформациялау байланысы, кометаболизм және тотықтыру процестерінде жүреді және пайда болған өнімдерді микроорганизмдердің метаболиттік цикліне қосумен еш қатысы жоқ. Соңында кейбір ароматты көмірсулар мен синтетикалық полимерлер мүлдем биологиялық трансформацияға берілмейді:Ксенобиотик. Биологиялық трансформация. Минерализдеу. Жинақтау. Полимеризация.

Ксенобиотиктің табиғаттағы әрекеті өзара байланысқан факторларға қарай: байланыстың өз құрылысы мен құрылымы, ортаның физико-химиялық жағдайы мен микробты көрініспен анықталатын биокаталиттік потенциалы. Бұл аталған факторлар ксенобиотик трансформациясының жылдамдығы мен тереңдігін сипаттайды. Ксенобиотиктердің биологиялық деградациясы олардың толық минерализдеуі, яғни қирауы мен детоксикациясы кезінде ғана ақталатындығын ұмытпаған жөн. Бұл тек бір байланыстың модификациялық құрылымы нәтижесінде жүзеге асады. Бірақ әдетте деградация барысында бастапқы байланыстағы бірнеше микроб түрлері арқылы түбегейлі модификациялық сериясы жүреді. Қоршаған ортадан ксенобиотиктерді жоюда микробты метаболизмнің алуан түрі улкен роль атқарады. Табиғат жағдайында ксенобиотиктерге микроб бірлестіктері әсер етеді. Оларда әсерлесудің әр түрлі типі көрініс табады: кооперация, комменсализм, өзара көмек. Табиғаттағы микробты бірлестіктерінің гетерогендігі салдарынан, ксенобиотиктер биодеградацияға шын мәнісінде ұшырай алады, ал микроб бірлестіктеріндегі токсиндерді жоюшы өзара байланысты метаболиттік жолдар, қоршаған ортаны ластанудан қорғаудың негізі болып табылады. Биосфераның ксенобиотиктермен ластануына қарсы күрестің екі жолы белгілі: қоршаған ортаға ксенобиотиктер түспей тұрып оларды жию мен детоксикациялау және ортаға түсіп қойған ксенобиотиктерді трансформациялау және жою.

2. Көптеген бірлестіктердің мүмкіншіліктері улы қосылыстардың деградациясы жағынан алғанда маңызды . Дәлелделгендей, ортаға қайталап түскеннен кейін көптеген химиялық қосылыстардың олардың трансформацияға дейінгі уақыты ( микроорганизмдардың бейімдеулік дәуірі тап осы субстратқа көңіл болумен ) қысқасы ,осы қосылыстағы бірінші тиюмен салыстырғанда . Осы уақыт ішінде улағыш қосылыстарға микроорганизмдердің бейімделуі , субстратқа сияқты сұрыпталуы қабілеттілікпен тап осы субстратты деградациялау үшін қажет . Нәтижесінде өздік жолмен микробты популяция көбейеді ,сондықтан топырақта көптеген айлар ішінде толық улағыштардың деградациясынан кейін сақталады. Мұндай әдіспен , ксенобиотиктердің қоршаған ортаға тиюінен кейін топырақтан микроб түрлерін бөліп алуға болады. Бұл әртүрлі жолдармен болуы мүмкін : сұрыптаумен - мутанттардың , сұрыптаумен гендік дупликациямен және гендердің тасымалдау механизмі негізінде . Дергадацияланған қабілеттіліктің жоғарылауы сонымен қатар топырақтық микрофлора стимуляциясы нәтижесінде токсиканттарға бейімделуі мүмкін.

Қоршаған ортаға жаңа заттардың тиюі кезінде табиғи генетиқалық құрастыру болуы мүмкін ,нәтижесінде жаңа катаболитикалық функциялары пайда болады.

Ағзааралық процестерде үлкен рольді генетиқалық хабар тасымалдау , популяциялардың биохимиялық құбылмалығына әкелетін , плазмидаларға жататын - хромосомадан тыс генетикалық элементтерге .

Катаболитикалық , немесе деградативті плазмидлар , минералдауды кодтайтын реакциялары немесе ксенобиотиктердің трансформациясы, микрооорганизмдерге аралық гендердің деградативті пулдарына қайта бөлуіне ықпал жасайды .

З . Қазіргі уақытта әр түрлі табиғи катаболитикалық плазмидалар сипатталған ,топырақтық микрофлоралардағы әр түрлі өкілдерде кездеседі. Олар әсіресе Pseudomonas . руы арасында жиі идентифицерленеді.Плазмидалар алып жүретін информациялар , метаболит жолдарының екеуінің біріктіру шотының артынан қожа субстраттарының шеңберін кеңейте алады , немесе жаңа жолдардың толық кодтаумен , немесе қосымша метаболит жолдардың бар болуымен. Ішінде – және аралықплазмидалық кері комбинация гендердің қайта араластыруына және жаңа метаболит жолдардың көрінуіне әкеледі .

Сонымен қатар , информация ны генетикалық ауыстыратын механизмдер плазмидалар мен және қожа хромосомасымен бөлінген..

Сайып келгенде , информация ауысу табиғи генетикалық механизмдер ксенобиотиктер штамдар - деструкторлар алуға мүмкіндік береді . Нәтижелі хабар айырбас табиғи генетиқалық механизмдары алуға рұқсат етеді мынау әсіресе маңызды , дәл осылай танымал әдістер сияқты жұмыстың ДНК рекомбинантциясымен , санмен аз-кем артығымен қолданылатын гендердің , ксенобиотиктердің құлдилауы - метаболит жолдарының маңызды шек қоюлары болады , ондықтармен кодталған гендердің . Шек қоюлар құлдилау механизмдары туралы білімдердің жетіспеушілігінен сонымен қатар ескертілінген және метаболит жолдардың құрылымына , сонымен қатар тәуекел мүмкіншіліктерімен . Әдістер генетиқалықтың Жетілдіруге арналған қабілеттіліктердің - торларды деградативных бар болу пайдалы инженерияның бола алады .

Пестицидтердің

4. көпшілігі , тигізушілердің ауылшаруашылық мәдениеттердің өңдеуіне арналған олардың қолданудың нәтижесінде орта қоршаған , расщепляются бактериялармен және саңырауқұлақтармен . Негізгі пестицид айналуы кемірек күрделі қосу әсермен - бірлестіктердің астына жеткілікті нәтижелі болады . Кездесетін метаболизм жүруінде ДДТ толық минералдауының мүмкіншілік дәлелделген . Ферменттердің табысты қолдану тәжірибелері суреттелген ксенобиотиками . күреске арналған салыстырмалы қарапайым микробиологиялық әдістер өңдеуге рұқсат етеді мынау пестицидтердің қатар биік улылығы бірінші сатылар - трасформации . жоғалтыла алады ( гидролаз , эстераз , ациламидаз және фосфоэстераз ) пестицидтердің алғашқы гидролиз өткізуіне арналған және дәреже артуының Рзеиёотопаз зр . оларды паратионгидролазымен мысалы , арқасында биодеградации . келесі тап осы пестицидпен контейнерлерден паратионмен қалған жеткілікті нәтижелі алыстатуға болады , ал забуференныелер тап осы фермент ерітінділері топырақтарда паратиона бөліп құюларының құртуы үшін қолданады . Иммобилизацияланған ферменттердің негізінде ағынды су сулардан пестицидтердің қашықтауы мүмкін ; өнеркәсіпті құрулардан пестицидтердің қашықтауына арналған аэрозольдер сонымен қатар түрінде ферменттер қолданады .

Қоршаған ортаға арналған үлкен қауіп-қатер көмірсутектерді полиароматическиелерді ұсынады . Дәл осылай , полихлорбифенилы ( ПХБ ) өте тұрақты қосулармен келеді , биологиялық және тұндырма тұқымдармен берік адсорбция нәтижесінде қоршаған ортада ұзақ қатынасушылармен және жаман миграцияның . Қосудың бұлар шағын организмдар деградациялауға терең қабілетті емес , әйткенмен , олардың модификациялайды . Қабілеттілік - бірлестіктерді анықталған көмірсутектердің жаңа үлгілерінің білімімен ПХБпен өнеркәсіпті деградациялау , мына молекуланың аласамен хлорлау дәрежесімен расщепляются . Бензапирен полиароматическоемен тұрақты қосуын белсенді лай жүйелерінде минерализуется емес , бірақ бірнешенің - түрлерді суреттелген , қабілеттілердің жарым-жарты бензапирена құлдилауы жүруінде оның метаболизировать . канцерогендік қосуларды құрылады ( гидрокси - және эпоксипроизводные ). полистирол құлдилауға сонымен қатар тұрақты , бірақ ұсақталған автомобильдік шиналардың жарым-жарты құлдилау оқиғаларының бірнешенің суреттелген , дайындалғандардың стирол - бутадиендық резеңкеден . Полимерлеу ингибитор 4- үйкеледі - бутилкатехол қиратылады қайсы стиролда , жүруде өсу шек - бірлестіктерге хабарлаулар бар , құрылушы полистирол тұндыруымен свободнорадикальная стирол полимерлеуі онан әрі болады . Мынау полимер аяғында әсермен - бірлестіктердің астына топырақтан жоғалады .

Біреудің табиғат ластаушыларының ең ірі топтарынан галогенсодержащие ксенобиотики келеді , биік улылықпен сипатталады және улылық деградируемостью . жаман себеп және тұрақтылықтың бұларды қиын жарылушы галоген - көміртекті байланыс оларға қосуларды барымен анықталады . Бірақ , қалай болды , қосулардың галогенсодержащих қатары табиғи білімдермен келеді және бактериялардың метаболитысының , саңырауқұлақтардың , балдырлар өзімен ұсынады . Мынау табиғатта галогенсодержащихпен бөлек қосулардың тағдырын анықтады . Ксенобиотика толық құлдилауына арналған тап осы табиғи алғы шарт барысының , бірақ , - . Үшін ксенобиотическогомен туысқан қосу нәтижелі трансформациялары шағын организм бейімделуін қажетті , оның генетиқалық құбылмалығы қоса . Галогенсодержащих ксенобиотиков құлдилауы жолдарының ұзақ зерттеулері көрсетті , не суперштамма алуына арналған , ксенобиотикимен тап осы нәтижелі ірткі салатынды , хош иісті қосулардың құлдилауының механизм катаболический бар болуға керек модификациялау . Жолдардың катаболических құрастыру ойы Рейнеке және Кнакмуссуды жатады , жасағанмен Pseudomonas штамы , қабілетті 4- хлорбензоат . деградацияланатын. 5. Биологиялық әдістер мұнай ластануларынан табиғи ортаны тазалауы үшін ,мұнай өнеркәсібінің ағынды сулары сияқты , мұнайдың құйылу ы нәтижесінде ластануы кезінде қолданылады . мұнай өнеркәсібіндегі ағынды суды биологиялық әдістер мен тазалайды кейін үлкен мөлшерде физикалық әдістермен әртүрлі көмірсутектердің қоспаларынан тазалайды . бұл Үшін белсенді лаймен биотазалау аэрируемді жүйені қолданады , сонымен бірге мұнай компоненттілеріне бейімделген ұстаушымен . деградация жылдамдығы сапалы құрамнан және көмірсутектердің концентрацияларынан тәуелді болады, сонымен қатар температуралар және орта аэрация дәрежелеріне байланысты . Биодеградацияның нәтижелі жүзеге асуы , мұнайдың суда эмульгирленуіне н жүзеге асады . топырақ бетіне мұнайдың апаттық құюлары және тастандылардың болуы ерекше мәселе болып табылады . бұл егістік жерлердің ластануына ғ ана емес , сонымен қатар су қайнарлардың ластануына әкеледі . Топырақта микробтардың көп - түрлері болады , көмірсутектерді деградациялау қабілеттері бар , бірақ олардың белсенділігі жиі төмен , соның ішінде бөлек биогенді элементтердің тапшылығы нәтижесінде.мұндай жағдайларда «олефильді тыңайтқыштардың » топыраққа енгізілуі , құрамына азот қосылыстары , фосфаттар және басқа минералды элементтер ,концентрациялары топырақта төмен және микрооорганизмдер өсуін лимитирлейді . бұларды топыраққа енгізгеннен кейін микроорганизмдардың - деструкторлардың концентрациясы маңызды өседі , және мұнай деградациясы жылдамдығы өседі .

Генетиқалық құрастыру арқасында жасалған « супермикроб », мұнай негізгі көмірсутектерінің көпшілігін пайдалану қбілеті бар. Pseudomonas putida көптеген табиғи штамдары катаболитикалық плазмидаларды алып жүреді , әрбір қайсылардың көмірсутектердің - плазмида бір класы жарылуына арналған ферментті кодтайды ОСТ Октан жарылу , гександы , деканды ерітеді; ХYL - ксилолды және толуолдың ; САМ - камфараның ,NАН - нафталинның . Плазмиды САМ және NAH Өздері өзін тасымалдауға жағдай жасайды , бактериялардың қосақтауы ынталандырылады.

Өздік бақылауға арналған сұрақтар :

1. Ксенобиотиктер табиғаты

2. Супермикробтың мінездемесі

3 .микрорганизмдер - деструкторлар .

Ұсынылатын әдебиет :

1. Экологическая биотехнология : пер с англ .| Под ред . К.Ф . Форстера . , Д.А.Дж Вейза . .- Л .: химия ,1990. - 384с.

Биотехнология: принципы и применение / под ред. И. Хиггинса: пер. с англ. М.: Мир, 1988.

Лекция №10. Металлдардың бактериялды сілтіден айыруы .

Жоспар :

1. Кіріспе .

2. Биобұзылу

Біздің заманымызға дейінгі мыңжылдықты римдіктер, финикиялықтар және де цивилизацияға дейінгі алғашқы адамдар, сулардан және кенді суларынан кенді денелер арқылы өтіп кеткен мысты бөліп алған. ХVII ғасырда Англияда валиялықтар (Уэльс графтығы) мен XVIII ғасырда Испандықтар Рио Тинто кен орынында мысты құрайтын минералдардан оны сілтісіздендіру процесін қолданды. Бұл ертедегі адамдар металды экстракциялау сияқты процесте бактериялардың белсенді роль атқаратындығынан да күмәнданбаған. Қазіргі таңда бұл процесс бактериалды сілтісіздендіру ретінде танымал. Мысты нашар кендерден және қамтитын басқа да көп мөлшердегі бағалы металдарды бөліп алу, дүние жүзінде ауқымды масштабта қолданылуда. Биологиялық сілтісіздендіру сондай-ақ уранды босатуда қолданылады. Металды сілтісіздендіру процесіне қатысатын табиғат ағзаларын және олардың биохимиялық құрамы мен берілген аумақта қолдану мүмкіндігіне көптеген зерттеулер жүргізілген. Зерттеу нәтижесінде бактериалды сілтісіздендіру тау кен өндірісінде кең өолданылып, қоршаған ортаға зиян келтірмейтін технологияларда энерго-жинақтаушы қызметтерді толығымен қанағаттандыра алады.

Көп тарай қоймаған және соншалықты маңызды болып тау-кен өнеркәсібінде микроорганизм көмегімен ерітіндіден металды бөліп алу процесі. Кейбір прогрессивті технологиялар ерітінді күйінде металл алу үшін немесе кен өңдеуден қалған ағынды суларды тазартуда қатты бөлшектер түрінде алу үшін биологиялық процестерді қазірден бастап қосуда. Микроорганизмдердің металды жинақтауы бұрыннан белгілі, сол себепті энтузиястар теңіз суынан бағалы металдарды алу үшін микробты қолдануды армандаған. Бірақ зерттеулер кейбір үміттерді су сепкендей басты өйткені микроорганизмдерді қолданудағы аймақ деңгейін анықтады. Осының қатысымен, металды бөліп алу өндірістік ағын суларын ластанған металдардан тазартудың арзан өңдеушісі және бағалы металдарды экономды алудың тәсілі болып табылады.

Микроорганизмдердің полимерлі байланыстарда синтещдеу қабілеттілігі бұрыннан белгілі, өйткені полимерлер – клетканың ең көп қосылысы. Бірақ қазіргі таңда барлық полимерлі материалдың 1%-ға төменін микробиологиялық өнеркәсіп шығарды. Қалған 99%-ын мұнайдан алады. әзірге биотехнология полимерлер технологиясына маңызды әсерін тигізе қойған жоқ. Бәлкім болашақта микрорганизмдер көмегімен жаңа арнайы нұсқауы бар материалдар шығару қолдан келетін шығар.

2. Биозақымдауды әдетте бір аспектісі ретінде қарастырмайды, қайткенмен де ол үлкен экономикалық маңыздылыққа ие. Микробтар жерде, судың астында орналасқан материалдарды қиратуға қабілетті. Олар өнеркәсіптік суларда мұнай өнімдерін және эмульсияларда кәсіпорындық құрылыстарда көбей іп, кәсіпорын құрылыстарын коррозияға ұшыратып, шырыштардың пайда болуына және отын бактарын қиратуға әкеледі. Соңғысы әсіресе авиацияда күрделі мәселелер туғызып, қымбат тұратын бақылау өлшемдерін жүргізуге мәжбүр етеді.

Бұл тақырыптың мақсаты коррозия кезіндегі микроорганизмдер рөлін қарастыруға, металдары бөлу және биоматериалдарды алуға негізделген. Алдағы уақытта заманауй технологияларда микроорганизмдердің жеке түрлерін және болашақта ғаламшарда технологияның дамуындағы маңызын зерттейміз.

Өзін тексеруге арналған бақылау сұрақтары:

1. Металдарды бактериалды сілтісіздендірудің даму тарихы.

2. Ерітінділерден металдарды бөліп алу.

Ұсынылған әдебиеттер:

3. Экологиялық биотехнология: ағылшыннан аударма/ К.Ф. Фостер, Д.А. Дж. Вейз. – Л.: Химия, 1990. – 348 бет.

4. Биотехнология: принциптері мен қолданысы/ И. Хиггинс: ағылшыннан аударма. М.: Мир, 1988.