Общий недостаток обработки в биореакторах загрязненных почв и грунтов – высокие затраты по сравнению с методами in situ и обработкой в буртах. Наибольшие затраты при обработке в аэробных условиях связаны с затратами электроэнергии для обеспечения перемешивания и аэрирования. В анаэробных биореакторах затраты на перемешивание существенно ниже.

4.4.9.Комбинированные и гибридные процессы

Биоремедиациязагрязненныхсредредкоиспользуетсякаксамостоятельный

иединственный способ. Биологическая очистка чаще сопровождается физическими, физико-химическими и химическими процессами превращения поллютантов. Даже при высокой биологической активности в загрязненных средах небиологические процессы, как правило, имеют важное значение для ремедиации.

При сильном загрязнении проводится последовательная очистка разными методами, при которой биометоды используются на финишных стадиях обработки контаминированного материала. Особенно часто последовательные схемы очистки сочетают микробиологические методы с сорбционными: в буртовых технологиях после сбора и обезвреживания сорбента, при очистке загрязненной воды на биофильтрах и в аэротенках. Последовательное или одновременное применение сорбентов и микроорганизмов возможно при удалении загрязнений с поверхности водоемов. Сорбент при этом связывает загрязнения и служит носителем для иммобилизации микроорганизмов-деструкторов. Микроорганизмы, разлагая загрязнения, одновременно могут регенерировать сорбент. Сорбенты в виде тканых или нетканых материалов и матов могут использоваться для удаления нефтезагрязнений с поверхности почв. Сбор отработанного сорбента в этом случае не представляет сложностей, а оставшаяся часть загрязнений удаляется биометодами.

Биологическую очистку можно непосредственно комбинировать по месту

ивремени с физико-химическими методами, такими как промывка, отдувка, экстракция для удаления летучих или растворимых соединений, с электрохимической обработкой, радиочастотным нагревом, обработкой химическими реагентами. В процессах биовыщелачивания одновременно наблюдается биологическое окисление соединений и химическое – при участии Fe3+. Одновременно может происходить химическое восстановление хлорированных соединений водородом или элементарным железом и микробиологическое, могут происходить химические каталитические и биокаталитические процессы в почвенной среде. Ввод дополнительной энергии в загрязненную экосистему перед биологической очисткой или во время ее может приводить к ускорению биодеструкции органического вещества в несколько раз.

Кчислу потенциально перспективных методов для практического применения относится совмещенный способ биологической и деструктивной очистки с использованием сильных окислителей, например, таких как пероксид водо-

рода, реактив Фентона, озон, мягкое ультрафиолетовое излучение, ионизирующая радиация. Воздействие этих абиотических факторов может активировать соединения, трудно поддающиеся биологической деградации, повысить их биодоступность. Образующиеся продукты окисления могут затем использоваться микроорганизмами как источник питания и энергии, завершая таким образом детоксикацию ксенобиотиков.

Одновременное совмещение химических, фотохимических и биологических процессов при обработке контаминированного материала в едином объеме и с участием O2, H2O2, свободных радикалов и других реакционноспособных частиц (активных форм кислорода, АФК), а также ионов металлов с переменной валентностью (Fe, Mn, Cu) может лежать в основе создания гибридных методов очистки. В них до некоторой степени воспроизводятся процессы самоочищения в природных средах, протекающие на освещенных солнечным светом поверхностях, в неглубоких водоемах (фотохимические и биологические процессы), в толще водных и почвенных сред (процессы химического гидролиза

ибиодеструкции соединений, химического и биологического окисления), при включении остатков соединений в природные полимеры (в результате химического и биологического катализа), деструкции полимерных материалов (при

протекании автокаталитических реакций с участием кислорода, H2O2 и ферментов грибов). Технологически, экономически и экологически наиболее приемлемым в таких гибридных процессах и методах является использование пероксида водорода

имикроорганизмов, адаптированных к его окислительному действию. H2O2 присутствует в природных средах в концентрациях 10–6–10–4 моль/л и выполняет важную роль в трансформации веществ и процессах самоочищения, окисляя органические соединения самостоятельно или в присутствии катализаторов – солей железа (II) или железа (III), марганца, меди. Он образуется в ходе аэробного дыхания как побочный продукт окисления органических веществ, участвует во многих ферментативных реакциях и, возможно, в регуляции метаболизма у различных организмов (см. раздел 1.4.6, с. 145–147).

Поскольку большие дозы активных химических окислителей, таких как

H2O2, угнетают жизнедеятельность и вызывают гибель живых организмов, в гибридных процессах биологической очистки и биоремедиации необходимо использовать небольшие, оптимальные дозы АФК и популяции организмов, адаптированные к действию АФК. Так, в присутствии относительно небольших концентраций пероксида водорода и при использовании активного ила, адапти-

рованного к H2O2, в ряде случаев наблюдается улучшение показателей очистки загрязненных водных сред.

Наряду с использованием микроорганизмов, устойчивых к H2O2, показана возможность применения ферментных систем, способных окислять некоторые органические токсиканты. В частности, под действием пероксидазы хре-

на в присутствии H2O2 фенольные соединения окисляются до полифенолов, не растворимых в воде. Для их удаления из водной среды предложены неводные системы, поливинилпироллидон, тальк и каолин, которые адсорбируют продукты реакции на своей поверхности. Это позволяет не только извлекать продукты реакции из водных растворов, но и сохранить активность пероксидазы.