Почему биокоррекция?

Приведем немного статистических данных, которые показывают потенциал биокоррекции. В 1999 г. в США было произведено больше чем 200 миллионов тонн опасных материалов (и производится каждый год), и больше чем 50000 участков земли были идентифицированы как требующие определенного типа биокоррекции. Также было оценено, что 40 миллионов людей живут в пределах 4 миль от экстремальных (в отношении загрязнения) участков. Установлено, что из 2 миллионов подземных резервуаров для хранения бензина почти 600000 просачиваются или ожидается, что скоро будут просачиваться. Поскольку 50 процентов американского населения получают питьевую воду из подземных грунтовых вод, такое положение представляет потенциально угрозу. Самые современные оценки указывают, что очистка будет стоить около 1.7 триллиона долларов США. Инженеры по защите окружающей среды оценивают стоимость биокоррекции этих участков в 500 миллионов долларов США ежегодных вложений к 2005 г. Таким образом, имеется огромный потенциал для применения биокоррекции.

Почему желательно использовать биокоррекцию? Какой движитель специалисты по защите окружающей среды хотят использовать в этом процессе? Биокоррекция - один из немногих процессов, которые могут фактически уничтожить загрязнители, преобразовывая органические материалы в двуокись углерода, воду, хлориды, и другие минералы. Биологические процессы стоят меньше чем физические и химические процессы. In situ биокоррекция имеет дополнительные, потенциально важные преимущества перед технологиями типа «насос-и-обработка» (выкачивание воду из-под земли, чтобы обрабатывать ее). Поскольку микроорганизмы вырастают рядом с загрязнением, процесс очистки может происходить очень быстро. Это особенно важно для гидрофобных компонентов, которые имеют тенденцию "цепляться" за почву. Если организмы растут рядом с тем местом, где адсорбировались гидрофобные компоненты, равновесие между жидкостью и твердым телом может быть разрушено, химикаты начнут десорбироваться из твердых тел и подвергаться биодеградации. Если эти процессы происходят под землей, то нет никакой потребности обезвоживать (выкачивать воду) слой “aquifer”.

Ограничения

Помня, что никакой процесс обработки (лечения) не является панацеей, очень важно понять ограничения данной технологии, и, следовательно, ограничения к технологии биокоррекции. Во-первых, это не универсальное применение. Поскольку мы имеем дело потенциально с ядовитыми составами, есть опасность, что организмы, которые Вы пробуете размножить и вырастить, просто погибнут. Кроме того, токсичные промежуточные продукты могут быть произведены этими организмами. Классический пример этому – анаэробная биотрансформация трихлорэтилена в хлорид винила, который является известным канцерогенным веществом для человека. Большинство людей уверено, что хлорид винила - большее зло для их здоровья, чем родительский трихлорэтилен. Наконец, химические реакции in situ или рост микроорганизмов может приводить к закупорке «гребенок», «галерей инфильтрации» или слоя aquifers.

Рисунок 3 иллюстрирует выполнимость in situ биокоррекции через коэффициент зависимости скорости биодеградации к степени гидравлической проводимости (скорость, с которой вода может проникать через водоносные слои почвы). Если коеффициент очень высок, то биокоррекция выполнима. Однако выполнимость будет также ограничена гидравлической проводимостью. Очевидно, если вода не будет двигаться очень быстро, то ни организмы, ни питательные вещества не поступят в воду, и эффект биокоррекции не будет достигнут. Гидравлическая проводимость может быть повышена новыми технологиями, такими как пневматический разлом, который разбивает материалы водоносного слоя и создает пути продвижения для питательных веществ, организмов и воды. Площади, приведенные на Рис. 3 являются относительными, и, конечно, более обширная база данных, необходимы для того, чтобы мы могли лучше понимать эти ограничения. Биокоррекция работает лучше всего в гомогенном водоносном слое и с компонентами, которые не являются чрезмерно гидрофобными. Хочется надеяться, что в будущем длительные исследования позволят человечеству преодолеть некоторых из этих ограничений.

Рис. 3. Выполнимость in situ биокоррекции.