Экологические аспекты современной биотехнологии
Получение методами генетической и клеточной инженерии культурных растений, при возделывании которых отпадает необходимость использования ядохимикатов как средств борьбы против вредителей и болезней Специальные микробиологические или другие биологические препараты селективно уничтожают вредных насекомых, грызунов или возбудителей болезней Усиление биологической фиксации атмосферного азо
та, мобилизации фосфора; ускорение роста органов растений; снижение потребности в минеральных удобрениях
Перенос методами генетической инженерии в геном растений генов от микроорганизмов, определяющих фиксацию
Аэробная биологическая очистка стоков |
Коммунальные и производственные сточные воды |
То же |
Анаэробная биологическая очистка стоков |
В аэротенках спонтанная микрофлора в присутствии кислорода утилизирует органические вещества стоков и накапливается биомасса — активный ил. Содержание СВ снижается на 50 % В метантенках анаэробная микрофлора утилизирует органические вещества, в том числе активного ила, полученного после аэробной обработки с образованием биогаза (95% от переработанного органического вещества)
Селективная утилизация Промышленные стоки индивидуальных химических соединений стоков |
Управляемое компостиро- Сельское хозяйство, го-вание твердых отходов родские свалки |
Детоксикация почвы от Почва пестицидов и других химических загрязнений |
Специально адаптированные культуры микроорганизмов обычно в иммобилизованном виде утилизируют определенные вредные вещества (фенол, кислоты и др.) При аэрации твердых отходов ускоренно происходит микробная деструкция части компонентов субстрата с образованием компоста Промыванием почвы и микробиологической обработкой промывных вод достигается утилизация вредных соединений, накапливающихся в почве при химизации сельскохозяйственного производства
Биосорбция металлов Сточные воды |
Диагностика степени за- Сточные воды, почва, грязнения среды воздух |
В специальных биофильтрах микроорганизмы селективно сорбируют из сточных вод определенные металлы, в том числе радиоактивные При помощи моноклональ-ных антител или иммунофер-ментного анализа определяют присутствие вирусов и бактерий. При помощи ферментов контролируют присутствие в среде определенных веществ
Экологическая биотехнология бурно развивается, появляются
системы для утилизации органических и неорганических веществ, загрязняющих среду и попадающих в нее с жидкими и газовыми
выбросами. В аэробных и анаэробных условиях обычно с помощью иммобилизованных культур микроорганизмов в жидких стоках разрушают большое количество органических соединений. Примером может быть окисление сульфидов до сульфатов в жидких стоках аутотрофными бактериями Thiobacillus denitrificans, иммобилизованными в геле альгината. Процесс происходит в анаэробном биофильтре. В гель включают также СаСОэ для поддержания буферности и ионы Са2+ в качестве структурирующего фактора в гранулах альгината. Такая система обеспечивает утилизацию сульфидов из раствора в течение 12 сут при их концентрации 26 промиль (К. L. Sublette, 1988).
Учёными-биотехнологами разработана также биотехнологическая система для окисления металлов в грязеобразной среде с содержанием сухого вещества 10—30 %. Так, бактерии рода Leptespirillum окисляют ртуть, серебро, молибден, селен и др. (Е. A. Griffin et. al., 1989). Достаточно широко практикуют денитрификацию стоков, биологическую утилизацию фосфора и удаление из стоков углеводородов нефти.
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОКОВ
Известно, что в естественных условиях в водоемах и в почве происходит биологическое самоочищение. Но как только концентрация вредных веществ превышает критическую, развитие живых организмов, а также процесс биологического самоочищения нарушается. Под влиянием чужеродных вредных веществ нарушается установившееся равновесие, возникают нежелательные изменения, отрицательно воздействующие на здоровье человека и его хозяйственную деятельность.
К веществам, загрязняющим водоемы и почву относят:
1) различные яды и вредные вещества — соли тяжелых металлов, мышьяк, цианиды, фенолы, анилин, пестициды и др., ингибирующие активность ферментных систем, связывающие кислород или нарушающие жизненные процессы;
2) кислоты и щелочи, изменяющие реакцию среды в природных водоемах и приводящие к нарушению равновесия в живых системах;
3) поверхностно-активные вещества, которые в последнее время с развитием химической промышленности все чаще попадают в природные водоемы, образуя слой пены на поверхности.
Эти вещества очень опасны, так как часто недоступны воздействию микроорганизмов и не разрушаются;
4) растворимые органические вещества, содержащие углерод и азот, нефтепродукты, углеводы и т. д.
Данная группа веществ используется микроорганизмами в качестве субстрата и способствует их чрезмерному размножению в водоемах. В свою очередь, это приводит к увеличению расхода растворенного в воде кислорода и развитию анаэробной, гнилостной микрофлоры, что вызывает вымирание других форм жизни. В таких условиях могут развиваться микроорганизмы, опасные для здоровья человека, например сульфатредуцирующие бактерии, в результате действия которых появляется неприятный запах сероводорода и т.д.;
5) нерастворимые органические соединения — крахмал, целлюлоза, лигнин, другие высокомолекулярные вещества, которые в виде плавающих частиц поступают в водоемы и вызывают последствия, схожие с действием веществ предыдущей группы;
6) радиоактивные и другие вредные загрязнители.
Водоемы и почва представляют собой биологические системы,
способные утилизировать отходы. В почву помимо отходов сельского хозяйства (навоз, солома и др.) попадают коммунальные и промышленные отходы. Как известно, навоз, компосты и солома являются удобрениями для полей. Однако необходимо знать предельные количества внесения удобрений. Вокруг крупных животноводческих комплексов требуются большие земельные площади, чтобы без ущерба для почвы утилизировать образующийся навоз. Жидкий свиной навоз перед вывозом на поле необходимо выдержать 6—8 мес., чтобы инактивировать патогенную микрофлору. При использовании отходов животноводческих ферм для удобрения полей, один из критериев — содержание азота, максимально допустимая доза которого составляет 300 кг/га. Практика показывает, что количество жидких отходов свиноферм, вносимых методом орошения за 1 год на площадь 1 га, не должен превышать 250 м3. Но на больших животноводческих комплексах ежесуточно образуются сотни тонн жидких отходов, следовательно, под них требуется сотни гектаров земель. На полях можно утилизировать также отходы пищевой промышленности, ил очистных сооружений. Допустимое количество отходов зависит от свойств почвы, химического и биологического состава отходов.
Другие рефераты на тему «Экология и охрана природы»:
Поиск рефератов
Последние рефераты раздела
- Влияние Чекмагушевского молочного завода на загрязнение вод реки Чебекей
- Влияние антропогенного фактора на загрязнение реки Ляля
- Киотский протокол - как механизм регулирования глобальных экологических проблем на международном уровне
- Лицензирование природопользования, деятельности в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности
- Мировые тенденции развития ядерной технологии
- Негативные изменения состояния водного бассейна крупного города под влиянием деятельности человека
- Общественная экологическая экспертиза и экологический контроль