Приоритетные направления биотехнологии и основные результаты....? 1 16.3.1. Экология

16.3.1. Экология

Наиболее актуальные задачи, стоящие перед экологической биотехнологией, заключаются в применении биологических методов для оценки состояния экосистем, включающих (или имеющих поблизости) опасные источники техногенных воздействий, рекультивации почвы, очистки воды и воздуха, переработки отходов, устранения загрязнений, синтеза препаратов, компенсирующих вредное воздействие изменения окружающей среды на человека и животных.

Для определения степени загрязненности окружающей среды (в частности, атмосферы и воды) и уровня опасности ее для живых существ, в том числе человека, используют как целые организмы (биоиндикаторы), так и искусственные конструкции (биосенсоры), содержащие в качестве чувствительного элемента тот или иной их структурный компонент — ткань, клетки, макромолекулы. Достоинствами биоиндикаторных методов являются высокая чувствительность, интегральная оценка действия комплекса загрязняющих веществ на живые организмы, проведение динамических исследований состояния экосистем, возможность прогнозирования их дальнейшей судьбы. В качестве организмов-биоиндикаторов используются водоросли, бактерии, микроскопические грибы, лишайники, мхи, некоторые злаки, ракообразные, моллюски и др.

Среди биологических средств нейтрализации загрязняющих веществ главное место занимают микроорганизмы, поскольку они играют ведущую роль в биотрансформации вредных химических продуктов в биосфере.

С целью биологической очистки сточных вод используют биофильтры, биологические пруды и аэротенки. В биофильтрах вода пропускается через крупнозернистый субстрат, покрытый тонкой бактериальной пленкой. Благодаря большой суммарной площади поверхности твердой фазы биофильтра происходит интенсивное биологическое окисление загрязняющих продуктов. В биологических прудах в нейтрализации вредных веществ принимают участие все организмы, населяющие водоем. В аэротенках (крупных железобетонных резервуарах — рис. 16.1) очистка воды осуществляется с помощью активного ила из бактерий и микроскопических животных — саркодовых, инфузорий, жгутиковых, коловраток и др. По окончании рабочего цикла воду подвергают механической, а затем

Аэротенк — устройство для биологической очистки воды

Рис. 16.1. Аэротенк — устройство для биологической очистки воды

химической очистке для удаления микроорганизмов. С этой целью применяется хлорирование, озонирование, ультразвук, электролиз и другие методы. Для очистки сточных вод с высоким содержанием органических веществ (отходы предприятий нефтяной, целлюлозно-бумажной промышленности) используются анаэробные ме- танобразующие бактерии.

За последние десятилетия разработаны эффективные микробиологические методы очистки вод, загрязненных радионуклидами. В этом плане особого внимания заслуживают относительно простые и экономичные методы, основанные на использовании ила пресноводных водоемов. Благодаря деятельности входящих в его состав микробов (бактерий, простейших, микроскопических грибов) удается добиться удаления из воды 98—99% радиоактивных изотопов, в частности долгоживущих изотопов технеция-99, нептуния-237, плутония-239 и кюрия-247, представляющих значительную опасность.

Не менее актуальной является задача очистки почвы от радиоактивных загрязнений, в частности обедненным ураном (ураном-238). Дело в том, что последний входит в состав сплава, из которого изготовляют сердечники для бронебойных снарядов. Очевидно, что при разрыве таких снарядов вредные вещества распыляются на значительных территориях. Известно, что уран-238, хотя и уступает по радиоактивности другим его изотопам (урану-234 и урану-235), является таким же токсичным, как ртуть и свинец. Весьма перспективным способом очистки почв от обедненного урана представляется использование определенных видов микоризных грибов. Эксперименты показали, что эти грибы переводят металлический уран в фосфат уранила — стабильную форму, вероятность включения которой в пищевую цепь очень невелика.

Заслуживают внимания современные биотехнологические методы очистки газов, содержащих вредные и (или) дурно пахнущие компоненты. Для этой цели разработаны специальные фильтры, на внутренних элементах которых расположены влажные ячейки с микроорганизмами, эффективно поглощающими и нейтрализующими данные примеси. Такого рода биофильтры с успехом используются для обработки газов, отходящих от установок по очистке сточных вод, на свинофермах и некоторых заводах.

Одной из приоритетных задач экологической биотехнологии является создание банка генов микроорганизмов, растений, грибов и животных.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >