WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 45 | 46 || 48 | 49 |

«Т. Г. Волова БИОТЕХНОЛОГИЯ Ответственный редактор академик И. И. Гительзон Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в ...»

-- [ Страница 47 ] --

Главным образом, это определяется низким содержанием микроорганизмов в единице объема материала фильтрующего слоя. Высота биофильтров из-за требований однородности структуры и газодинамических ограничений невелика (около 1 м), поэтому они занимают большие площади (от 10 до 1600 м2). Степень очистки воздуха в биофильтрах – достаточно высока. Например, используемые в сельском хозяйстве ФРГ биофильтры обеспечивают 90 % очистку воздуха от дурнопахнущей органики. Повышение эффективности работы биофильтров связано с созданием установок, в которых обеспечивается более равномерное прохождение воздуха через рабочее тело установки. Так, в ФРГ фирмой «Гербург Вейз» разработан биофильтр, через который сверху вниз противотоком к вводимому снизу воздуху проходит тонко измельченный компост, полученный при переработке мусора и шлама. Компост выгружается на дно установки и транспортером вновь подается в верхнюю часть установки. Такой движущийся биологически активный компост обеспечивает равномерное прохождение через него очищаемого воздуха; степень извлечения из воздуха n-алканов, толуола, сероводорода составляет 96.7–99.9 %. Повышение эффективности работы биофильтров, безусловно, связано с повышением энергозатрат на процесс биоочистки.

Биоскрубберы по сравнению с биофильтрами занимают меньшую площадь, так как представляют собой башни высотой несколько метров. Эксплуатационные затраты при использовании биоскрубберов выше, так как процесс биоочистки воды требует существенных затрат. Применение биоскрубберов эффективно при наличии в воздухе хорошо растворимых токсических веществ. Производительность биоскрубберов существенно выше по сравнению с биофильтрами, при этом эффективность очистки также высока (табл. 7.4). Например, применение биоскрубберов для очистки отходящих газов металлургических предприятий дает следующие показатели: производительность 120 000 м3/ч, снижение интесивности запаха воздуха от 75 до 85 %, степень конверсии органических примесей – 50 %.

Наиболее перспективными для очистки воздуха являются биореакторы с омываемым слоем. Эти установки, практически не уступая в степени очистки, характеризуются более высокой удельной производительностью на объектах интенсивного животноводства ФРГ (по B. Brauer, 1984) Установка объем, производительность, очистки, давления, воды, расход воды Биофильтр с Биофильтр с волокнистым Биореактор с омываваемым (несколько тысяч кубометров очищаемого воздуха в час). Такие малогабаритные установки очень эффективны для очистки воздуха предприятий интенсивного животноводства. Степень очистки воздуха в реакторе с иммобилизованными на активированном угле микроорганизмами от ацетона, бутанола, пропионового альдегида, этилацетата достигает 90 % при удельной производительности установки 10 000 ч–1.

Описаны другие подходы для очистки воздуха, например, на основе растущей суспензии микроорганизмов. Пропускание воздуха, насыщенного сероводородом, сернистым ангидридом и парами серной кислоты, через интенсивную культуру микроводоросли Chlorella, имеющую большую поверхность контакта суспензии с воздухом, обеспечивает 100 % очистку воздуха при производительности установки до 1 млн. м3/ч.

Известны способы комплексной очистки стоков и загрязненного воздуха от алифатических кислот, спиртов, альдегидов и углеводородов в аэротенке с активным илом. Показана возможность эффективной очистки отходящего воздуха ряда фармацевтических производств на основе иммобилизированных микробных клеток. Производительность установки по ацетону достигает 164 г углерода/м3ч; 57 г/м3ч по смеси этанол + пропанол и 15 г/м3ч по дихлорэтану. Для детоксикации цианида в промышленных выбросах предложены биологические методы, включая применение различных биологических агентов, от активного ила до специфических ферментов, разрушающих цианиды. Так, раданаза, обнаруженная у Bacillus stearothermophilus, катализирует превращение цианида в тиоцианат, а иммобилизированная цианидгидратаза гидролизует цианид до формамида.

Образующиеся во многих производственных процессах восстановленные соединения серы (тиосульфат, сероводород, метилмеркаптаны, диметилсульфид) могут служить источником энергии для многих микроорганизмов:

Один из методов очистки от сероводорода состоит в пропускании воздуха через солевой раствор меди. Образуемый в результате этого нерастворимый сульфид металла далее может быть окислен при участии микроорганизмов. Возможно создание системы биоочистки воздуха от сероводорода, а также органических соединений серы с использованием тиобацилл; при анаэробных условиях десульфурирование сопряжено с денитрификацией:

(CH3)2S + 4 NaNO3 2 CO2 + Na2SO4 +2 NaOH + 2 H2O + 2 N2.

Таким образом, в настоящее время в промышленных масштабах применяются достаточно эффективные биологические процессы для очистки газовоздушных выбросов. Существуют реальные научные основы для разработки и внедрения новых методов биоочистки.

7.4. БИОДЕГРАДАЦИЯ КСЕНОБИОТИКОВ

Ксенобиотики – чужеродные для организмов соединения (пестициды, ПАВ, красители, лекарственные вещества и пр.), которые практически не включаются в элементные циклы углерода, азота, серы или фосфора. Ксенобиотики временно или постоянно накапливаются в окружающей среде и вредно влияют на все живое. Широкое и повсеместное применение пестицидов, в том числе неразлагаемых, накопление различных отходов в огромных количествах привело к широкому распространению загрязнения окружающей среды – недр, воды, воздуха. Накопление ксенобиотиков представляет огромную опасность для человека, употребляющего в пищу крупную рыбу и высших животных.



Судьба химических соединений, попадающих в окружающую среду, определяется комплексом физических, химических и, особенно, биологических факторов. Деградация ксенобиотиков может происходить в результате физических и химических процессов и существенно зависит от типа почвы, ее структуры, влажности, температуры и пр. Биологическая трансформация соединений, попавших в окружающую среду, может протекать в различных направлениях, приводя к минерализации, накоплению или полимеризации.

Так, примерные значения коэффициента увеличения концентрации ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтана) таковы:

Ксенобиотики, которые подвергаются полной деградации, то есть минерализуются до диоксида углерода, воды, аммиака, сульфатов и фосфатов, используются микроорганизмами в качестве основных ростовых субстратов и проходят полный метаболический цикл. Частичная трансформация соединений происходит, как правило, в процессах кометаболизма или соокисления и не связана с включением образуемых продуктов в метаболический цикл микроорганизмами. Наконец, некоторые ароматические углеводороды и синтетические полимеры вообще не поддаются биологической трансформации:

Поведение ксенобиотика в природе зависит от многих взаимосвязанных факторов: структуры и свойств самого соединения, физико-химических условий среды и ее биокаталитического потенциала, определяемого микробным пейзажем. Все эти факторы в совокупности определяют скорость и глубину трансформации ксенобиотика. Нельзя забывать о том, что биологическая деградация ксенобиотиков оправдана только тогда, когда происходит их полная минерализация, разрушение и детоксикация. Это может быть достигнуто в результате всего одной модификации структуры соединения. Однако часто в ходе деградации происходит серия последовательных модификаций исходного соединения с участием нескольких микробных видов. Важную роль в удалении ксенобиотиков из окружающей среды играют разнообразные типы микробного метаболизма. В природных условиях на ксенобиотики воздействую микробные сообщества. В них проявляются различные типы взаимодействия: кооперация, комменсализм, взаимопомощь. Именно благодаря гетерогенности природных микробных сообществ ксенобиотики в принципе могут подвергаться биодеградации, а наличие в микробных сообществах взаимосвязанных метаболических путей разрушения токсинов является основой для борьбы с загрязнением окружающей среды. Есть два пути для борьбы с загрязнением биосферы ксенобиотиками: сбор и детоксикация ксенобиотиков до момента попадания в окружающую среду и трансформация или удаление ксенобиотиков, попавших в среду.

Возможности микробных сообществ в отношении деградации многих токсичных соединений значительны. Доказано, что при повторном попадании в среду многих химических соединений время до начала их трансформации (так называемый адаптационный период микроорганизмов по отношению к данному субстрату) значительно короче, по сравнению с первым попаданием этого соединения. В течение этого периода микроорганизмы в ходе адаптации к токсическому соединению, как субстрату, селектируются по способности деградировать данный субстрат. В результате естественным путем возникают микробные популяции, которые, как оказалось, могут сохраняться в почве в течение нескольких месяцев после полной деградации токсиканта. Поэтому к моменту нового поступления этого соединения в почву в ней уже присутствуют адаптированные микроорганизмы, способные атаковать токсикант. Таким образом, после попадания ксенобиотиков в окружающую среду из почвы можно выделить микробные виды, способные деградировать конкретные ксенобиотики и далее среди них вести селекцию на увеличение скорости деградации. Это возможно различными путями: отбором конститутивных мутантов, отбором на генную дупликацию и на основе механизма переноса генов. Повышение деградирующей способности возможно также в результате стимуляции естественной почвенной микрофлоры, уже адаптированной к токсикантам.

При попадании новых веществ в окружающую среду может происходить природное генетическое конструирование, в результате которого возникают микробные формы с новыми катаболическими функциями.

Огромная роль в процессах межорганизменного переноса генетической информации, приводящих к биохимической изменчивости популяций, принадлежит плазмидам – внехромосомным генетическим элементам.

Катаболические, или деградативные плазмиды, кодирующие реакции минерализации или трасформации ксенобиотиков, придают микроорганизмам способность перераспределять между собой пул деградативных генов.

Природные катаболические плазмиды (по Д. Хардмену, 1990).

pJP1 2,4-Дихлорфеноуксусная кислота и гало- Alcaligenes paradoxus В настоящее время описаны разнообразные природные катаболические плазмиды, встречающиеся у различных представителей почвенной микрофлоры (табл. 7.5). Особенно часто они идентифицируются среди рода Pseudomonas. Информация, которую несут плазмиды, может расширить круг субстратов хозяина за счет объединения двух метаболических путей, либо полным кодированием нового пути, либо дополнением существующих метаболических путей. Внутри- и межплазмидные рекомбинации приводят к перетасовке генов на плазмидах и возникновению новых метаболических путей.

Известны также случаи перераспределения генетического материала между плазмидами и хромосомой хозяина, приводящие к появлению совершенно новых генов. Пластичность катаболических плазмид обеспечивает перераспределение генетического материала, что может привести к возникновению в природе нового организма, эффективно деградирующего новый субстрат.

Таким образом, природные генетические механизмы обмена информации позволяют получать эффективные штаммы-деструкторы ксенобиотиков. Это тем более важно, так как общепринятые методы работы с рекомбинантными ДНК, применяемые для клонирования чужеродной ДНК с небольшим числом генов, имеют существенные ограничения при клонировании метаболических путей деградации ксенобиотиков, кодируемых десятками генов. Ограничения также обусловлены недостатком знаний о механизмах деградации и структуре метаболических путей, а также возможностями риска, связанного с попаданием сконструированных организмов в среду. Методы генетической инженерии могут быть полезными для усовершенствования уже существующих деградативных способностей микробных клеток.



Pages:     | 1 |   ...   | 45 | 46 || 48 | 49 |
 



Похожие работы:

«Международный институт Научно-информационный управления водными ресурсами центр МКВК (IWMI) (НИЦ МКВК) ПРОЕКТ ИУВР-ФЕРГАНА Материалы к изучению проблем экологии, питьевого водоснабжения, мелиорации, энергоснабжения и машинного орошения в зоне пилотных каналов Ташкент 2006 ПРЕДИСЛОВИЕ Концепция интегрированного управления водными ресурсами (ИУВР), возникшая как ответная реакция на растущие проблемы в мире с водой, впервые в регионе проходит опробование на территории трех пилотных каналов...»

«© Дорофеев А.А.,...»

«ТРЕТЬЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ СОВЕЩАНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ХИМИЧЕСКОГО И РАДИОХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ В АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ (Атомэнергоаналитика-2005) 20 – 22 сентября 2005 года г. Сосновый Бор ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ г. Сосновый Бор 2005 СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛ I МЕТОДИЧЕСКОЕ И МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО И РАДИОХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ В АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ ОБЩИЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ И ИХ ОТРАЖЕНИЕ В ПОДХОДАХ К РЕШЕНИЮ МЕТОДИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ В АТОМНОЙ...»

«СОВЕТ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ Сборник трудов молодых ученых ГЕОХИ РАН (по материалам конкурса научно-исследовательских работ молодых ученых 2011 года) Москва, 2011 г. Содержание (участники конкурса): № ФИО Стр. 1 Гредина Ирина Викторовна 2-4 2 Гроздов Дмитрий Сергеевич 5-8 3 Груздева Александра Николаевна 9-11 4 Демидова Светлана Ивановна и Аносова Мария Олеговна 12-15 5 Дину Марина Ивановна 17-19 6 Ермолин Михаил Сергеевич 20-22 7 Камаева Татьяна Сергеевна 23-25 8 Краснова Елизавета Андреевна 26-28 9...»

«Заглавие статьи ИНДИЯ: ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА И ГЕОПОЛИТИКА Автор(ы) Ф. Н. ЮРЛОВ Источник Азия и Африка сегодня, № 11, Ноябрь 2013, C. 2-9 АКТУАЛЬНАЯ ПРОБЛЕМА ЭНЕРГЕТИКА: НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ Рубрика Место издания Москва, Россия Объем 45.3 Kbytes Количество слов 5806 Постоянный адрес статьи http://ebiblioteka.ru/browse/doc/37888695 ИНДИЯ: ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА И ГЕОПОЛИТИКА Автор: Ф. Н. ЮРЛОВ Ф. Н. ЮРЛОВ Доктор исторических наук Институт востоковедения РАН...»

«1 2 kWh 45 СТК3-05Q1H4P kWh 1500 имп./ 3х57,7(100)В 2 3 1 5 (7,5) А 50Гц 1000 imp/kWh 78 3 х 230 / 400 V imp/kvarh А 50 Hz 1000 /40 /100 456 1500 имп./ kWh 0 78* 2 1 3 # Зав.№ Дата _._г. 9 Сделано в Украине 456 0 * # 789 0 * # В настоящем руководстве по эксплуатации (РЭ) приведено описание счетчиков электрической энергии многофункциональных серии Энергия – 9 типа СТК3 (в дальнейшем – счетчики), их основных параметров, функциональных возможностей и программного обеспечения (ПО), порядок...»

«Баку­2011 РОССИЙСКО-АЗЕРБАЙДЖАНСКИЕ ОТНОШЕНИЯ ЗА 20 ЛЕТ. ИСТОРИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ Настоящая книга является совместным изданием Российского Института Стратегических Исследований (РИСИ) и Центра Стратегических Исследований при Президенте Азербайджанской Республики (ЦСИ) и посвящена анализу развития отношений между независимыми Россией и Азербайджаном, начиная с 1992 года. С точки зрения исторической перспективы в книге раскрываются различные аспекты политического, гуманитарного, экономического и...»

«ОБРАЩЕНИЕ К ГЛАВАМ ГОСУДАРСТВ, ПАРЛАМЕНТОВ, ПРАВИТЕЛЬСТВ СООБЩЕСТВА СТРАН ЕС, ОЧЭС, СДС, БРИК, АТЭС И К УЧАСТНИКАМ Международного Экологического Проекта Мирный Водород и Энергетика. З А П Р О С: Прошу Вас, дать ответ на предложение участия Вашей Страны в Международном Экологическом Проекте Мирный Водород и Энергетика (МЭП МВЭ) и создания инфраструктуры Международного Технического Консорциума Новые Экологические и Энергетические Проекты (МТК НЭЭП), регистрации в Европе вертикально...»

«Дипломная работа на тему: Топология слоений Лиувилля интегрируемого случая Матвеева-Дуллина Выполнил: студент 5 курса Москвин Андрей Юрьевич Группа 503 Научный руководитель: профессор МГУ Фоменко Анатолий Тимофеевич Москва, 2007 §1. Введение В работах [1], [2], [3] А.Т. Фоменко, Х. Цишангом, А.В. Болсиновым, А.А. Ошемковым была развита теория о топологической классификации интегрируемых случаев с двумя степенями свободы. Был построен инвариант, который помогает классифицировать интегрируемые...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.