Мұнаймен ластанған су қоймалары мен топырақты тазалау шаралары
КІРІСПЕ 2
1 ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ 3
1.1 Топырақтың мұнаймен ластануы 3
1.2 Мұнаймен ластанған топырақтың табиғи жолмен қалпына
келуі 4
1.3 Мұнаймен ластанған топырақты тазалау әдістері 6
1.4 Иммобилизденген микроорганизм клеткалары және иммобилизация
процесінде қолданылатын тасушылар
8
1.5 Мұнаймен ластанған топырақты тазалауда қолданылатын
препараттар
12
2 НЕГІЗГІ БӨЛІМ
МАТЕРИАЛДАР МЕН ЗЕРТТЕУ ӘДІСТЕРІ
2.1 Зерттеу материалдары 16
2.2 Зерттеу әдістері 17
2.2.1 Қатты қоректік ортаға егу арқылы микроорганизм клеткасының биомассасын алу
17
2.2.2 Көміртектендірілген тасушыларға микроорганизм клеткаларын иммобилиздеу әдістері
17
2.2.3 Үлгілерді көміртектендіру әдістері 18
2.2.4 Модельді тәжірибелерде өсімдік қатысында мұнай тотықтырушы микроорганизмдердің белсенділігін зерттеу
18
3 НӘТИЖЕЛЕР МЕН ТАЛДАУЛАР
3.1 Бактерия клеткаларының нативті және көміртектендірілген күріш қауызына және сары өрік дәнектеріне иммобилизациясын анықтау 19
3.2 Модельді тәжірибелерде биосорбент қатысында өсімдіктердің өсуін бақылау 22
ҚОРЫТЫНДЫ 32
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 33
1 ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ 3
1.1 Топырақтың мұнаймен ластануы 3
1.2 Мұнаймен ластанған топырақтың табиғи жолмен қалпына
келуі 4
1.3 Мұнаймен ластанған топырақты тазалау әдістері 6
1.4 Иммобилизденген микроорганизм клеткалары және иммобилизация
процесінде қолданылатын тасушылар
8
1.5 Мұнаймен ластанған топырақты тазалауда қолданылатын
препараттар
12
2 НЕГІЗГІ БӨЛІМ
МАТЕРИАЛДАР МЕН ЗЕРТТЕУ ӘДІСТЕРІ
2.1 Зерттеу материалдары 16
2.2 Зерттеу әдістері 17
2.2.1 Қатты қоректік ортаға егу арқылы микроорганизм клеткасының биомассасын алу
17
2.2.2 Көміртектендірілген тасушыларға микроорганизм клеткаларын иммобилиздеу әдістері
17
2.2.3 Үлгілерді көміртектендіру әдістері 18
2.2.4 Модельді тәжірибелерде өсімдік қатысында мұнай тотықтырушы микроорганизмдердің белсенділігін зерттеу
18
3 НӘТИЖЕЛЕР МЕН ТАЛДАУЛАР
3.1 Бактерия клеткаларының нативті және көміртектендірілген күріш қауызына және сары өрік дәнектеріне иммобилизациясын анықтау 19
3.2 Модельді тәжірибелерде биосорбент қатысында өсімдіктердің өсуін бақылау 22
ҚОРЫТЫНДЫ 32
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 33
Мұнайдың негізгі пайда болу көзі – құрамындағы сутектің мөлшері жоғары болатын планктон, органикалық зат және өсімдік қалдықтарынан түзілетін гумусты зат.
Дүние жүзінде мұнайгаз өндіруде жүз жыл ішінде 50 млрд. т. мұнай алынған, жыл сайын оның көлемі өсуде. Мамандардың зерттеулері бойынша қазіргі күндегі мұнайдың қоры 200 млрд.т. құрайды [1]. Қазір Қазақстанда дүние жүзінің мұнай қоры 1,5% құрайды, атап айтсақ 207 мұнай-газ орындарынан мұнай қоры 2,2 млрд.т. 690 млн.т. конденсат және 2,2 трн.м3 газ тіркелген ресурсты болжамы 13 млрд.т. мұнай есептелген [2].
Мұнаймен ластанған топырақта көміртек пен азот арасындағы қатынас бұзылады және микроэлементтердің қатарында елеулі аномалияның туындауы жүріп, кальций мен магний мөлшерінің негіздері өзгерді. Осының нәтижесінде топырақтың негіздермен қанығу дәрежесі және сыйымдылық жұту дәрежесі төмендейді [3].
Мұнай өндірісінен атмосфераға 48 % зиянды заттар, ағынды сулар, 30% қатты қалдықтар шығарылады [4; 5].
Табиғи ортаның мұнай және мұнай өнімдерімен қатты ластануы кең масштабты және тиімді тазалауды қажет етеді. Мұнаймен ластанған топырақты тазалаудың бірінше әдістері бар. Олар: механикалық, физикалық, химиялық, биологиялық және фитомелиаративті әдістер [6].
Қазіргі кезде әлемде қоршаған ортаны мұнай және мұнай өнімдерінен тазалауда мұнай көмірсутектерін қолдану белсенделігі жоғары микроорганизм - деструкторларға негізделген биотехнологиялық тазалау әдістері қолданылуда. Мұнай ластағыштардың табиғи ыдырау процестері өте ұзақ жүреді, ал механикалық, физикалық және химиялық әдістер мұнай және мұнай өнімдерінің ыдырауын тездеткенімен, табиғи экожүйелерде оларды толығымен жоюды қамтамасыз ете алмайды. Қоршаған ортада мұнай көмірсутектерін деструкциялау үшін микроорганизмдердің көптеген түрлері қолданылады: Pseudomonas, Micrococcus, Bacillus, Arthrobacter, Rhodococcus, Flovobacterium, Acinetobacter, Micobacterium, Nocardia, Alcaligenes, Candida ашытқы туыстары және т.б [7].
Дүние жүзінде мұнайгаз өндіруде жүз жыл ішінде 50 млрд. т. мұнай алынған, жыл сайын оның көлемі өсуде. Мамандардың зерттеулері бойынша қазіргі күндегі мұнайдың қоры 200 млрд.т. құрайды [1]. Қазір Қазақстанда дүние жүзінің мұнай қоры 1,5% құрайды, атап айтсақ 207 мұнай-газ орындарынан мұнай қоры 2,2 млрд.т. 690 млн.т. конденсат және 2,2 трн.м3 газ тіркелген ресурсты болжамы 13 млрд.т. мұнай есептелген [2].
Мұнаймен ластанған топырақта көміртек пен азот арасындағы қатынас бұзылады және микроэлементтердің қатарында елеулі аномалияның туындауы жүріп, кальций мен магний мөлшерінің негіздері өзгерді. Осының нәтижесінде топырақтың негіздермен қанығу дәрежесі және сыйымдылық жұту дәрежесі төмендейді [3].
Мұнай өндірісінен атмосфераға 48 % зиянды заттар, ағынды сулар, 30% қатты қалдықтар шығарылады [4; 5].
Табиғи ортаның мұнай және мұнай өнімдерімен қатты ластануы кең масштабты және тиімді тазалауды қажет етеді. Мұнаймен ластанған топырақты тазалаудың бірінше әдістері бар. Олар: механикалық, физикалық, химиялық, биологиялық және фитомелиаративті әдістер [6].
Қазіргі кезде әлемде қоршаған ортаны мұнай және мұнай өнімдерінен тазалауда мұнай көмірсутектерін қолдану белсенделігі жоғары микроорганизм - деструкторларға негізделген биотехнологиялық тазалау әдістері қолданылуда. Мұнай ластағыштардың табиғи ыдырау процестері өте ұзақ жүреді, ал механикалық, физикалық және химиялық әдістер мұнай және мұнай өнімдерінің ыдырауын тездеткенімен, табиғи экожүйелерде оларды толығымен жоюды қамтамасыз ете алмайды. Қоршаған ортада мұнай көмірсутектерін деструкциялау үшін микроорганизмдердің көптеген түрлері қолданылады: Pseudomonas, Micrococcus, Bacillus, Arthrobacter, Rhodococcus, Flovobacterium, Acinetobacter, Micobacterium, Nocardia, Alcaligenes, Candida ашытқы туыстары және т.б [7].
1. Цыркин Е.Б., Шеглов С.Н. О нефти и газе без формул.- Л., 1989. -160с.
2. Жанбурин Е.Т. Проблемы загрязнения окружающей среды нефтегазовой отраслью Республики Казахстан //Нефть и газ. -2001. -№2. -84с.
3. Давыдова С. Л., Тагасов В.И. Нефть и нефте продукты в окружающей среде. М.:-РУДН, 2004. -163с.
4. Волде М.И., Соина В.С., Гузев В.С. Морфологические особенности покоящихся форм углеводородокисляющих родококков // Вестник МГУ. Сер. 17. – 2003. - № 2. - С. 50-52.
5. Онгарбаев Е.К., Мансуров З.А. Нефтяные отходы и способы их утилизацы. - Алматы: «Қазақ Университеті», 2003 - 169с.
6. Владимирова А.М., Ляхин Ю.И., Матвеев А.Г., Орлов В.Г. Охрана окружающей среды. – Ленинград, 1991. 426с.
7. Алехин В.Г., Емцев В.Т., Рогозина Е.А., Фахрутдинов А.И. Биологическая активность и микробиологическая рекультивация почв, загрезненных нефтепродуктами// Загрязнения почвы углеводородным сырьем и ее биологическая активность. -2006. -№4.- С.114- 117.
8. Magot M., Ollivier B. Microbiology of petroleum reservoiers // Antonie van Leeuwenhoek. -2000. -№2. -P. 103-116.
9. Қазақстан мұнай энциклопедиясы, т. 1, Астана - Лондон, 1999. -С.607-611.
10. Плешакова Е.В., Позднякова Н.Н., Турковская О.В. Получение нефтеоки- сляющего биопрепарата путем стимуляции аборигенной углеводородо- кисляющей микрофлоры //Прикладная биохимия и микробиология. -2005. -№6. -С. 634-639.
11. Чигаркина О.А. Дабыча нефти и экологическая проблемы Прикаспия// Нефть и газ. -2001. -№2. -С. 101-104.
12. Хромов В.М. Влияние нефтепродуктов на планктонное сообщество / В кн.: Проблемы изучения действия загрязнений на экосистемы Северных морей. – М.: Наука, 1978. – С. 24 - 50.
13. Надирова Ж.К. и др. Биоремедиация нефтезагрязненных почв / Надирова Ж.К., Бишимбаев В.К., Приходько Н.А. // Нефть и газ. -2006. -№1.- С.103- 106.
14. Киреева Н.А. Микробиологические процессы в нефтезагрязненных почвах. Уфа : Изд. БашГУ, 1994, 172с.
15. Врагов А.В. Биоремедиация нефтезагрязненных земель//Международн. Научно-практ. Конф.«Информационның технологии и математическое Мод- елирование 10.11.2006-11.11.2006» / www.conferenceremsu.ru/
16. Zoobell C.E. Actoin of microorganisms an hydrocarbons. – Bact. Rev., 1946, -№10. –С. 121.
17. Коваленко Э.В., Малахова П.Т. Микробиология. -1983. -Т.52. -№6. –С. 962-966.
18. Оборин А.А., Калашникова И.Г., Масливец Г.А., Базенкова И.Н. и др. Восстановление нефтезагрязненых почвенных экосистем. М.:Наука, -1988. -С. 104-159.
19. Русин Т.Б., Мороз О.М., Карабин В.В. Биодеградация углеводородов нефти дрожжами рода Candida // Микробиологический журнал. – 2003. – Т. 61, -№ 4. – С. 78-83.
20. Ворошилова А.А., Дианова Е.В. О бактериальном окислении нефти и ее миграций в природных водоемах. – “Микробиология”, 1950. -357с.
21. Reisfeld A., Rosenberg E., Gutnick D. Microbial degradation of crude oil: Factors affecting the dispersion in sea water by mixed and pure cultures // Appl. Microbiol. – 1972. - Vol. 24, № 3. – P. 363-369.
22. Шаталов А.А., Новиков А.Д., Яненко А.С. Биодеградация нефтяных загрязнений морскими облигатными нефтеокисляющими микроорганизмами // Мат. II-го Московского международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития». – М., 2003. - Ч. 2. -220 с.
23. Кураков А.В. Ильинский В.В., Котелевцев С.В., Садчиков А.П. Биоиндексация и реабилитация экосистем при нефтяных загрязнениях. -М.: Грофикон, 2006. 285с.
24. Шөпшібаев Қ.К. Иммобилизденген биокатализаторлар негізіндегі өндірістер. Алматы: «Қазақ университеті», 2007. –С. 104.
25. Shigaeva M.Ch. Zhubanova A.A. The use of the immobilizated cells of Torulopsis kefyr var. kumis for fermentation of whey // Доклады НАН РК. - 1994. - № 6. - С. 68-70.
26. Жұбанова А.А., Шөпшібаев Қ.К., Уәлиева П.С. Инженерлік инзимология. Алматы: «Қазақ университеті», 2006. -С. 127.
27. Вебб К. Иммобилизованные клетки. Экологическая биотехнология. М.: Наука, 1987. - С. 278.
28. Ахметова Я.Ю., Мурзагалиев М.Х. Испытание нефтесорбентов для ликвидации авариных разливов нефти //Конкурсная работа, Республика Башкортостан МОУ СОШ, -2007. -№118. -С. 115
29. Сульман Э.М., Комарова Н.Н. Биологический способ очистки сточных вод от загрязнения //Международная научно- практическая конференция. Пенза, -2000. -№24. -С. 78-80.
30. Комарова Н.Н., Сульман Э.М. Исследование сорбции сорбентами различной природы // От фундаментальной науки- к новым технологиям: Химия и биотехнология биологически активных веществ, пищевых продуктов и добавок. Экологически безопасные технологии: Международная конференция молодых ученых. Москва- Тверь. 25-28 сент.,2001. Тезисы доклаов. - Тверь, -2001. 129с.
31. Ефремова Н.Е., Ли В.Ч., Муравьева М.Б. Применение биосорбентов на основе биомассы Penicillium Chruzogenium для ремедиации почв, загрязненных свинцом // Современные проблемы биологии, экологии, химии : Региональный сборник научных трудов молодых ученых. Яросл. Гос. Ун-т. -2004. -№6. -С. 110-114.
32. Синицын А.П., Райнина Е.П., Лозинский В.И. и др. Иммобилизованные клетки микроорганизмов. М.: МГУ, 1994. -С. 288.
33. Removal of Ni and Cu from single and binary metal solutions by free and immobilized Chlorella vulgaris / Mehta Surya Kant, Gaur Jai Prakash // Eur. J. Protistol. -2001. -№37. - Р. 261-271.
34. Шыгаева М.Х., Мукашева Т.Ж. Биотехнологические подходы в очистке нефтезагрязнении окружающей среды// Вестник Каз НУ. Серия биология. -Алматы, -2007. -№1 (31). -С. 35-40.
35. Кобзев Е.Н. , Петрикевич С.Б., Шкидченко А.Н. Исследование устойчивости ассоциации микроорганизмов-нефтедеструкторов в открытой системе//Приклодная биохимия и микробиология. -2001. -Т37. - №4. -С.413-417.
36. З.А.Мансуров, А.А. Жұбанова. Получение новых наноматериалов для создания высокоэффективных биосорбентов и биодеструкторов. //Вестник КазНУ, серия биологическая, -2008. -№ 1 (36), С.-93- 96
37. Арчегова И.Б. Посттехногенные экосистемы Севера. Наука. - 2002. - 159 с.
38. Jones J.G. Studies on lipids of soil microorganisms with partcular reference to hydrocarbons // J.Gen. Microbiol. -1969. -№1. -P. 145-152.
39. Чугунов В.А., Ермоленко З.М., Жиглецова С.К., Мартовецкая И.И. и др. // Прикл. Биохимия и микробиология. -2000. -Т. 36. - №6. - С. 666-671.
40. Розанова Е.П. Использование углеводородов микроорганизмами//Успехи микробиологии. Вып.40. -1969.
41. Старостина Н.Г., Кощаев А.Г., Ратнер Е.Н., Целюменко А.Б. Характеристика гидрофобности метанотрофных бактерий по их способности к адгезии на углеводородах//Микробиология. -1997. -Т.66. -№2. -С. 181-191.
42. Wilkinson S., Nicklin S. // Biotransformations: Bioremediation Tecchnology for Health and environmental Protektion // Stapletion Amsterdam; London; New York; Oxford; Paris; Tokio. -2002. -№9. -С. 69-100.
43. Балашова Н.В., Кошелева А.Г., Филонов А.Е., Гоязов Р.Р., Боронин А.Н. Штамм Pseudomonas putida BS и В8 3701-деструктор фенантрена и нафталина//Микробиология. -1997. -Т.66. -№4. -С. 488-493.
44. Жусупова Д.Б. Угловодородокисляющие микроорганизмы рода PSEUDOMONAS, используемые для биоремедиации нефтезагрязненных экосистем// Вестник Каз НУ. Серия биология. Алматы. - 2006. -№4 (30), -С. 95-101.
45. Препарат «ingeooil»на основе микроорганизмов-деструкторов
http://www.ingeooil.ua 20.10.2009
46. Препарат «Эконадин» на основе микроорганизмов-деструкторов http://www.econad.com.ua. 02.11.2009
47. Шыгаева М.Х., Мукашева Т.Ж. Биотехнологические подходы в очистке нефтезагрязнении окружающей среды// Вестник Каз НУ. Серия биология. -Алматы, -2007. -№1 (31). -С. 35-40.
48. Дедюхина Э.Г., Ерошин В.К Биосинтез углеводородов микроорганизамами // Успехи современной биологии. 1973. -Т. 76. Вып. 3. -С. 351-362.
49. Звягинцева И.С. , Беляев С.С. Галофильные архебактерий нефтяного месторождения Каламкас // Микробиология. -1995. -Т. 60. -№5. -С. 860-866.
50. Шыгаева М.Х., Мукашева Т.Ж. Современные подходы биоремедиации почв, загрязненных, нефтью и нефтепродуктами// Вестник Каз НУ. Серия биология. –Алматы, -2002. -№1 (16). -С. 148-153.
2. Жанбурин Е.Т. Проблемы загрязнения окружающей среды нефтегазовой отраслью Республики Казахстан //Нефть и газ. -2001. -№2. -84с.
3. Давыдова С. Л., Тагасов В.И. Нефть и нефте продукты в окружающей среде. М.:-РУДН, 2004. -163с.
4. Волде М.И., Соина В.С., Гузев В.С. Морфологические особенности покоящихся форм углеводородокисляющих родококков // Вестник МГУ. Сер. 17. – 2003. - № 2. - С. 50-52.
5. Онгарбаев Е.К., Мансуров З.А. Нефтяные отходы и способы их утилизацы. - Алматы: «Қазақ Университеті», 2003 - 169с.
6. Владимирова А.М., Ляхин Ю.И., Матвеев А.Г., Орлов В.Г. Охрана окружающей среды. – Ленинград, 1991. 426с.
7. Алехин В.Г., Емцев В.Т., Рогозина Е.А., Фахрутдинов А.И. Биологическая активность и микробиологическая рекультивация почв, загрезненных нефтепродуктами// Загрязнения почвы углеводородным сырьем и ее биологическая активность. -2006. -№4.- С.114- 117.
8. Magot M., Ollivier B. Microbiology of petroleum reservoiers // Antonie van Leeuwenhoek. -2000. -№2. -P. 103-116.
9. Қазақстан мұнай энциклопедиясы, т. 1, Астана - Лондон, 1999. -С.607-611.
10. Плешакова Е.В., Позднякова Н.Н., Турковская О.В. Получение нефтеоки- сляющего биопрепарата путем стимуляции аборигенной углеводородо- кисляющей микрофлоры //Прикладная биохимия и микробиология. -2005. -№6. -С. 634-639.
11. Чигаркина О.А. Дабыча нефти и экологическая проблемы Прикаспия// Нефть и газ. -2001. -№2. -С. 101-104.
12. Хромов В.М. Влияние нефтепродуктов на планктонное сообщество / В кн.: Проблемы изучения действия загрязнений на экосистемы Северных морей. – М.: Наука, 1978. – С. 24 - 50.
13. Надирова Ж.К. и др. Биоремедиация нефтезагрязненных почв / Надирова Ж.К., Бишимбаев В.К., Приходько Н.А. // Нефть и газ. -2006. -№1.- С.103- 106.
14. Киреева Н.А. Микробиологические процессы в нефтезагрязненных почвах. Уфа : Изд. БашГУ, 1994, 172с.
15. Врагов А.В. Биоремедиация нефтезагрязненных земель//Международн. Научно-практ. Конф.«Информационның технологии и математическое Мод- елирование 10.11.2006-11.11.2006» / www.conferenceremsu.ru/
16. Zoobell C.E. Actoin of microorganisms an hydrocarbons. – Bact. Rev., 1946, -№10. –С. 121.
17. Коваленко Э.В., Малахова П.Т. Микробиология. -1983. -Т.52. -№6. –С. 962-966.
18. Оборин А.А., Калашникова И.Г., Масливец Г.А., Базенкова И.Н. и др. Восстановление нефтезагрязненых почвенных экосистем. М.:Наука, -1988. -С. 104-159.
19. Русин Т.Б., Мороз О.М., Карабин В.В. Биодеградация углеводородов нефти дрожжами рода Candida // Микробиологический журнал. – 2003. – Т. 61, -№ 4. – С. 78-83.
20. Ворошилова А.А., Дианова Е.В. О бактериальном окислении нефти и ее миграций в природных водоемах. – “Микробиология”, 1950. -357с.
21. Reisfeld A., Rosenberg E., Gutnick D. Microbial degradation of crude oil: Factors affecting the dispersion in sea water by mixed and pure cultures // Appl. Microbiol. – 1972. - Vol. 24, № 3. – P. 363-369.
22. Шаталов А.А., Новиков А.Д., Яненко А.С. Биодеградация нефтяных загрязнений морскими облигатными нефтеокисляющими микроорганизмами // Мат. II-го Московского международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития». – М., 2003. - Ч. 2. -220 с.
23. Кураков А.В. Ильинский В.В., Котелевцев С.В., Садчиков А.П. Биоиндексация и реабилитация экосистем при нефтяных загрязнениях. -М.: Грофикон, 2006. 285с.
24. Шөпшібаев Қ.К. Иммобилизденген биокатализаторлар негізіндегі өндірістер. Алматы: «Қазақ университеті», 2007. –С. 104.
25. Shigaeva M.Ch. Zhubanova A.A. The use of the immobilizated cells of Torulopsis kefyr var. kumis for fermentation of whey // Доклады НАН РК. - 1994. - № 6. - С. 68-70.
26. Жұбанова А.А., Шөпшібаев Қ.К., Уәлиева П.С. Инженерлік инзимология. Алматы: «Қазақ университеті», 2006. -С. 127.
27. Вебб К. Иммобилизованные клетки. Экологическая биотехнология. М.: Наука, 1987. - С. 278.
28. Ахметова Я.Ю., Мурзагалиев М.Х. Испытание нефтесорбентов для ликвидации авариных разливов нефти //Конкурсная работа, Республика Башкортостан МОУ СОШ, -2007. -№118. -С. 115
29. Сульман Э.М., Комарова Н.Н. Биологический способ очистки сточных вод от загрязнения //Международная научно- практическая конференция. Пенза, -2000. -№24. -С. 78-80.
30. Комарова Н.Н., Сульман Э.М. Исследование сорбции сорбентами различной природы // От фундаментальной науки- к новым технологиям: Химия и биотехнология биологически активных веществ, пищевых продуктов и добавок. Экологически безопасные технологии: Международная конференция молодых ученых. Москва- Тверь. 25-28 сент.,2001. Тезисы доклаов. - Тверь, -2001. 129с.
31. Ефремова Н.Е., Ли В.Ч., Муравьева М.Б. Применение биосорбентов на основе биомассы Penicillium Chruzogenium для ремедиации почв, загрязненных свинцом // Современные проблемы биологии, экологии, химии : Региональный сборник научных трудов молодых ученых. Яросл. Гос. Ун-т. -2004. -№6. -С. 110-114.
32. Синицын А.П., Райнина Е.П., Лозинский В.И. и др. Иммобилизованные клетки микроорганизмов. М.: МГУ, 1994. -С. 288.
33. Removal of Ni and Cu from single and binary metal solutions by free and immobilized Chlorella vulgaris / Mehta Surya Kant, Gaur Jai Prakash // Eur. J. Protistol. -2001. -№37. - Р. 261-271.
34. Шыгаева М.Х., Мукашева Т.Ж. Биотехнологические подходы в очистке нефтезагрязнении окружающей среды// Вестник Каз НУ. Серия биология. -Алматы, -2007. -№1 (31). -С. 35-40.
35. Кобзев Е.Н. , Петрикевич С.Б., Шкидченко А.Н. Исследование устойчивости ассоциации микроорганизмов-нефтедеструкторов в открытой системе//Приклодная биохимия и микробиология. -2001. -Т37. - №4. -С.413-417.
36. З.А.Мансуров, А.А. Жұбанова. Получение новых наноматериалов для создания высокоэффективных биосорбентов и биодеструкторов. //Вестник КазНУ, серия биологическая, -2008. -№ 1 (36), С.-93- 96
37. Арчегова И.Б. Посттехногенные экосистемы Севера. Наука. - 2002. - 159 с.
38. Jones J.G. Studies on lipids of soil microorganisms with partcular reference to hydrocarbons // J.Gen. Microbiol. -1969. -№1. -P. 145-152.
39. Чугунов В.А., Ермоленко З.М., Жиглецова С.К., Мартовецкая И.И. и др. // Прикл. Биохимия и микробиология. -2000. -Т. 36. - №6. - С. 666-671.
40. Розанова Е.П. Использование углеводородов микроорганизмами//Успехи микробиологии. Вып.40. -1969.
41. Старостина Н.Г., Кощаев А.Г., Ратнер Е.Н., Целюменко А.Б. Характеристика гидрофобности метанотрофных бактерий по их способности к адгезии на углеводородах//Микробиология. -1997. -Т.66. -№2. -С. 181-191.
42. Wilkinson S., Nicklin S. // Biotransformations: Bioremediation Tecchnology for Health and environmental Protektion // Stapletion Amsterdam; London; New York; Oxford; Paris; Tokio. -2002. -№9. -С. 69-100.
43. Балашова Н.В., Кошелева А.Г., Филонов А.Е., Гоязов Р.Р., Боронин А.Н. Штамм Pseudomonas putida BS и В8 3701-деструктор фенантрена и нафталина//Микробиология. -1997. -Т.66. -№4. -С. 488-493.
44. Жусупова Д.Б. Угловодородокисляющие микроорганизмы рода PSEUDOMONAS, используемые для биоремедиации нефтезагрязненных экосистем// Вестник Каз НУ. Серия биология. Алматы. - 2006. -№4 (30), -С. 95-101.
45. Препарат «ingeooil»на основе микроорганизмов-деструкторов
http://www.ingeooil.ua 20.10.2009
46. Препарат «Эконадин» на основе микроорганизмов-деструкторов http://www.econad.com.ua. 02.11.2009
47. Шыгаева М.Х., Мукашева Т.Ж. Биотехнологические подходы в очистке нефтезагрязнении окружающей среды// Вестник Каз НУ. Серия биология. -Алматы, -2007. -№1 (31). -С. 35-40.
48. Дедюхина Э.Г., Ерошин В.К Биосинтез углеводородов микроорганизамами // Успехи современной биологии. 1973. -Т. 76. Вып. 3. -С. 351-362.
49. Звягинцева И.С. , Беляев С.С. Галофильные архебактерий нефтяного месторождения Каламкас // Микробиология. -1995. -Т. 60. -№5. -С. 860-866.
50. Шыгаева М.Х., Мукашева Т.Ж. Современные подходы биоремедиации почв, загрязненных, нефтью и нефтепродуктами// Вестник Каз НУ. Серия биология. –Алматы, -2002. -№1 (16). -С. 148-153.
Пән: Экология, Қоршаған ортаны қорғау
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 51 бет
Таңдаулыға:
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 51 бет
Таңдаулыға:
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ 2
1 ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ 3
1.1 Топырақтың мұнаймен ластануы 3
1.2 Мұнаймен ластанған топырақтың табиғи жолмен қалпына 4
келуі
1.3 Мұнаймен ластанған топырақты тазалау әдістері 6
1.4 Иммобилизденген микроорганизм клеткалары және иммобилизация
8
процесінде қолданылатын тасушылар
1.5 Мұнаймен ластанған топырақты тазалауда қолданылатын
препараттар 12
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
2 МАТЕРИАЛДАР МЕН ЗЕРТТЕУ ӘДІСТЕРІ
2.1 Зерттеу материалдары 16
2.2 Зерттеу әдістері 17
2.2.1Қатты қоректік ортаға егу арқылы микроорганизм клеткасының
биомассасын алу 17
2.2.2Көміртектендірілген тасушыларға микроорганизм клеткаларын
иммобилиздеу әдістері 17
2.2.3Үлгілерді көміртектендіру әдістері 18
2.2.4Модельді тәжірибелерде өсімдік қатысында мұнай тотықтырушы
микроорганизмдердің белсенділігін зерттеу 18
3 НӘТИЖЕЛЕР МЕН ТАЛДАУЛАР
3.1 Бактерия клеткаларының нативті және көміртектендірілген күріш 19
қауызына және сары өрік дәнектеріне иммобилизациясын анықтау
3.2 Модельді тәжірибелерде биосорбент қатысында өсімдіктердің өсуін 22
бақылау
ҚОРЫТЫНДЫ 32
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 33
КІРІСПЕ
Мұнайдың негізгі пайда болу көзі – құрамындағы сутектің мөлшері жоғары
болатын планктон, органикалық зат және өсімдік қалдықтарынан түзілетін
гумусты зат.
Дүние жүзінде мұнайгаз өндіруде жүз жыл ішінде 50 млрд. т. мұнай
алынған, жыл сайын оның көлемі өсуде. Мамандардың зерттеулері бойынша
қазіргі күндегі мұнайдың қоры 200 млрд.т. құрайды [1]. Қазір Қазақстанда
дүние жүзінің мұнай қоры 1,5% құрайды, атап айтсақ 207 мұнай-газ
орындарынан мұнай қоры 2,2 млрд.т. 690 млн.т. конденсат және 2,2 трн.м3
газ тіркелген ресурсты болжамы 13 млрд.т. мұнай есептелген [2].
Мұнаймен ластанған топырақта көміртек пен азот арасындағы қатынас
бұзылады және микроэлементтердің қатарында елеулі аномалияның туындауы
жүріп, кальций мен магний мөлшерінің негіздері өзгерді. Осының нәтижесінде
топырақтың негіздермен қанығу дәрежесі және сыйымдылық жұту дәрежесі
төмендейді [3].
Мұнай өндірісінен атмосфераға 48 % зиянды заттар, ағынды сулар, 30%
қатты қалдықтар шығарылады [4; 5].
Табиғи ортаның мұнай және мұнай өнімдерімен қатты ластануы кең
масштабты және тиімді тазалауды қажет етеді. Мұнаймен ластанған топырақты
тазалаудың бірінше әдістері бар. Олар: механикалық, физикалық, химиялық,
биологиялық және фитомелиаративті әдістер [6].
Қазіргі кезде әлемде қоршаған ортаны мұнай және мұнай өнімдерінен
тазалауда мұнай көмірсутектерін қолдану белсенделігі жоғары микроорганизм -
деструкторларға негізделген биотехнологиялық тазалау әдістері қолданылуда.
Мұнай ластағыштардың табиғи ыдырау процестері өте ұзақ жүреді, ал
механикалық, физикалық және химиялық әдістер мұнай және мұнай өнімдерінің
ыдырауын тездеткенімен, табиғи экожүйелерде оларды толығымен жоюды
қамтамасыз ете алмайды. Қоршаған ортада мұнай көмірсутектерін деструкциялау
үшін микроорганизмдердің көптеген түрлері қолданылады: Pseudomonas,
Micrococcus, Bacillus, Arthrobacter, Rhodococcus, Flovobacterium,
Acinetobacter, Micobacterium, Nocardia, Alcaligenes, Candida ашытқы
туыстары және т.б [7].
Мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған топырақтарды микроорганизмдер
көмегімен жылдамдатуға болады. Себебі белсенді мұнай тотықтырушы
микроорганизмдер негізінде жасалған биопрепараттар көмегімен мұнаймен
ластанған топырағы бар аумақтарды кең көлемде тазалауға мүмкіндігі бар [8].
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1. Топырақтың мұнаймен ластануы
Мұнай – жердің шөгінді қабатында таралған, жанғыш майлы, маңызды
пайдалы сұйықтық. Мұнай 1,2-2,0 км-ден астам тереңдікте газ тәрізді
көмірсутектермен бірге түзіледі. Түсі ақшыл қоңырдан қою-қоңырға, қараға
дейін өзгереді, тығыздығы 0,65 – 1,05 гсм3 аралығында. Мұнай
жеңіл(тығыздығы 0,83 гсм3-ке дейін), орташа (0,831 – 0,860 гсм3), ауыр
(0,860 гсм3 –ден жоғары) болып бөлінеді. Әр түрлі орындарындағы мұнайдың
көмірсутектік құрамы түліше өзгеріп отырады. Негізгі қоспалары (4 – 5%)
нафтен қышқылдары, асфальтты шайырлы заттар, моно – және дисульфиттер,
тиофендер және тиофандар, күкіртсутек, пиридин жатады [9].
Мұнай – алкандардан (парафинді немесе ациклды қаныққан көмірсутекті),
циклоалкандардан (нафтендер), арендерден (ароматты көмірсутектерден),
сонымен қатар, түрлі молекулалық массадағы күкіртті және азотты көмірсутек
туындыларынан құралған күрделі қосылыс [10].
Қазіргі кезде топырақ жамылғысының мұнаймен ластануы үлкен экологиялық
мәселелерінің негізгі көзі болып отыр. Мұнай өндіру және барлау жұмыстары
топырақты түрлі жуғыш заттар мен ластануына себеп болады. Нәтижесінде
мұнай төгіліп, топырақ бетінде битумды заттардың түзілуіне әкеп соғады.
Бұрғылау жұмыстары кезіндегі қолданылатын жуғыш заттар (каустикалық сода,
натрий хлориді, дизель майы, битум ) топырақтың тұздануына себеп болады.
Әдетте мұндай төгілген жерлерге өсімдік өспейді
Мұнайдың негізгі компонентін көмірсутектер (98%) құрайды. Олар төрт
класқа бөлінеді.
1. Парафиндер (алкандар) (мұнайдың жалпы құрамының 90%–на дейін) – СН
тұрақты қаныққан қосылыс, молекулалары тік немесе тармақталған
(изоалкандар) көмірсутек атомдары бар тізбек.
2. Циклопарафиндер (нафтендер) – сақинасында 5-6 көмірсутек атомы бар
СН қаныққан циклді байланыс (мұнайдың жалпы құрамының 30-60 %) құрайды).
Молекулада көмірсутек атомдары алкилді топты – СН-СН және т.б. түзуі
мүмкін.
Мұнайда циклопентан мен циклогексаннан басқа бициклді және полициклді
нафтендер де кездеседі. Бұл қосылыстар өте тұрақты келеді.
3. Ароматты көмірсутектер (мұнайдың жалпы құрамының 20-40 % құрайды) –
нафтендерге қарағанда сақинасында 6 көмірсутек атомына кем, бензолдың
циклді қанықпаған қосылысы. Бұл қосылыстағы көмірсутек атомы алкилді топпен
байланысуы мүмкін. Мұнайда ароматты сақиналар (бензол, толуол, ксилол),
бициклді (нафталин), үшциклді (антрацен, фенантрен) және полициклді (төрт
сақиналы пирен) ұшқыш көмірсутектер де кездеседі.
4. Олефиндер (алкендер) (мұнайдың жалпы құрамының 10 %-на дейін) –
молекулада көміртегі атомының әр қайсысында бір немесе екі сутегі атомы бар
қанықпаған тік немесе тармақталған тізбекті қосылыс [11].
Мұнаймен топырақтың ластануы оның химиялық құрамының елеулі түрде
өзгерумен бірге жүреді. Алдымен мұнаймен ластану сулы суспензияның рН –ның
жоғарылауына әкеліп соқтырады, ол топырақты ерітіндідегі сутегінің
көбеюімен және натрий кешенінің сіңірілуімен байланысты. Ауыспалы сутегімен
қатар ауыспалы аллюминийдің мөлшері азаяды. Мұнаймен қатар суларда натрий
және калий тұздарының жоғары концентрациясы болады. Соңғылары топыраққа
түсе отырып жинақталып, уытты концентрацияға жете алады. Мұнай қысымының
жоғарылауы кезінде топырақтың нитрификациялаушы қабілеттілігінің төмендеуі
жүреді, ондағы нитратты азоттың мөлшерінің азаюы қозғалғыш фосфор мен
ауыспалы калийдің мөлшерінің жоғарылауы жүреді. Ластанған топырақтың
төменгі шектерінде корбанат көмірқышқылдарының мөлшері төмендейді.
Топыраққа мұнайды енгізудің негізгі эффектісі болып жалпы органикалық
заттардың мөлшерінің жоғарылауы болып табылады. Мұнайдың көмірсутектері
топыраққа түсе отырып органикалық заттың санына әсер етіп қоймай, оның
сапалық құрамына да әсер етеді. Ластанған аймақтың қарашірікті шөгіндісінде
органикалық көміртектің саны бірнеше есе өседі, әдетте топырақ
қарашірігінің құрамында тек аздаған бөлігі сызықты немесе циклды
көмірсутектермен (5-8%) берілген, сондықтан топырақтың жоғарғы дәрежесі
мұнаймен ластану кезінде көмірсутектердің бір бөлігі өзгеріп, өсіп кетеді.
Мұнайдың көмірсутектері қарашірікті қышқыл молекулаларына қосылады. Бұл
қарашірік қышқылы молекуласындағы перифериялық құрылымының барлық бөлігі
қарашірік фракциялары тобының абсолютты мөлшерінің жоғарылауына әкеледі.
Қоршаған ортанын мұнаймен ластануы өте өзекті мәселе. Қазіргі уақытта мұнай
және мұнай өнімдері ксенобиотиктермен қатар сыртқы ортаның ластанушылары
болып табылады. Жыл сайын табиғи ортаға 500 млн. т. мұнай төгіледі.
Мұнай алатын ауданнан 500-800 м радуста 70-80 % өсімдіктердің
тіршіліктері байқалмайды. Өндіретін орындар мен мұнай жолдарының әр
киллометр шаршыға жылына 0,02 т. мұнай төгіледі [12].
1.2 Мұнаймен ластанған топырақтың табиғи жолмен қалпына келуі
Мұнай төгілген топырақтың биологиялық жер қабаты бұзылады. Осы
жерелерде өсімдіктер өспей, барлық тірі денелер өледі. Мұнаймен ластанған
топырақ табиғи жолмен 15-20 жылда қалпына келеді. Ол үшін келесідей күрделі
процестер жүруі керек:
• улы заттардың атмосфераға ұшып кетуі;
• улы химиялық қосылыстардың ыдырауы;
• зиянды заттардың топырақтан жуылуы.
Мұнай немесе мұнай өнімдері топыраққа түскен кезде олардың табиғи
ыдырауы басталады. Жеңіл фракциялар ақырындап ауаға буланады да, ал
мұнайдың бірнеше көлемі ластанған жерден сумен шайылып кетеді. Мұнайдың
жартысы химиялық және биогиялық тотықсыздануға ұшырайды. Мұнайдың түрлі
қосылыстарының химиялық және биологиялық агенттерге төзмділігі әртүрлі.
Парафиндер химиялық әсерге төзімді, бірақ олардың ферментативтік
тотықсыздануы оңай жүреді. Циклопарафиндер және ароматты көмірсутектер
химиялық тотықсыздануға өте сезімтал [13].
Мұнаймен ластанған топырақтың табиғи жолмен мұнай әсерінен қалпына
келуі бірнеше кезеңге бөлінеді:
Бірінші кезең – физико-химиялық ыдырау, мұнайдың булануы, жоғарғы
беттік сулармен шайылуы, ультракүлгін және микробты деструкция.
Поллютанттардың мөлшері белсенді түрде алғашқы айлар ішінде төмендейді.
Мұнайдың мөлшері 40-50% дейін төмендеуі мүмкін. Жарты жылдан кейін процесс
жылдамдығы күрт төмендеуі мүмкін. Осы кезеңде төмен молекулалық қосылыстар
жоғалады, топырақ полициклді ароматты көмірсулармен, шайырмен байиды.
Орташа есеппен алғанда деградацияның бірінші кезеңі 1-1,5 жылға созылады,
бірақ ол ауа-райы жағдайы және төгілген мұнайдың құрамы мен мөлшеріне
байланысты болады.
Қалпына келудің екінші кезеңі 3-4 жылдан кем емес. Бұл кезең
саңырауқұлақтар мен бактериялардың максималды санымен сипатталады. Олар
қорек көзі ретінде метано-нафтенді және ароматты көмірсутектерді қолданады.
Бұл кезеңнің барысында әр кезеңде орташа есеппен мұнайдың 20% ыдырайды да,
барлық көмірсутектер топтарының биохимиялық өзгерісі байқалады.
Топырақтың аздығынан биотаның әртүрлілігі жоғарылайды, ұсақ
омыртқасыздар кездесе бастайды, цианобактериялардың кейбір түрлері,
көбінесе споралы және микроскоптық саңырауқұлақтар пайда болады. Екінші
кезеңнің аяғында микроорганизмдердің саны азаяды.
Деградацияның үшінші кезеңі ең ұзақ, бірақ аз зерттелген. Осы кезең
аралығында топырақта микроорганизмдер көмегімен ыдырауға қиын түсетін
мұнайдың ең күрделі қосылыстары, полициклді ароматты көмірсутектер болады
[14].
Биоценоздардың қалпына келуі өте ұзақ процесс. Мұнайдың ыдырауы үшін
оптималды температура 6-100 С төмен болмауы керек. Жылу керекті мөлшерде
болғанымен де ылғалдылықтың жоғары шамасында ыдырау процесі тежеледі.
Мұнайдың биотикалық және биологиялық факторларға төзімділігі мұнайдың
химиялық құрамына, топырақтың физико-химиялық, биологиялық қасиеттеріне
және экологиялық жағдайларына байланысты болады [15]. Мұнаймен ластанған
топырақтың табиғи құнарлығының қалпына келуі басқа техногенді
ластанушылармен салыстырғанда ұзақтау болады. Гидрофобизация әсерінен судың
өткізгіштігі бірден өзгереді, құрылымдық бөлшектері дымқылданбайды,
ылғалдылық төмендейді.
Мұнай және мұнай өнімдері тәжірибелік түрде флора мен фаунаның толық
диспресті функционалды белсенділігіне әсер етеді. Көптеген
микроорганизмдердің өмір сүруін тежейді, олардың ферменттік белсенділігін
де ингибирлейді. Мұнайдың биодеградациялық процесін басқару негізінде
микробты қауымдастықтың активизациясына, олардың өмір сүруіне қолайлы
жағдай жасауға бағытталуы керек.
Мұнай топыраққа түскеннен кейін көміртегінің жалпы көлемін көбейтеді.
Гумус құрамында ерімейтін қалдықтар артады, ол өнімділіктің төмендеуінің
басты себебі болып табылады. Бұл өз кезегінде егін шаруашылығына
экономикалық залал келтіреді. Көміртегі мен азоттың қатынасы өседі. Азот
режимі төмендейді, ол рекультивация кезінде азотты тыңайтқыштардың мөлшерін
көтеруді қажет етеді. 1 гр мұнайды тотықтыру үшін 80 мг азот және 8 мг
фосфор керек. Органикалық тыңайтқыштардың шоғырланған мөлшерін қосу
ұсынылады, ол топырақтың биохимиялық және микробиологиялық белсенділігін
көтереді және қалған мұнай мөлшерін тез төмендетеді.
Топырақ дененің дисперсті гетерогенді қасиетіне ие, мұнай
компоненттерінің қайта қабаттануы жүреді. Көрсетілгендей, өсімдіктердің
өсуінің тежелуі топырақтағы мұнай көмірсутектері 1 кгм2 көп болғанда
байқалады [16; 17].
Мұнайды ыдыратуда микобактериялар үлкен рол атқарады. Микобактериялар
клеткасының қабырғасында еритін пепдтидо-липидтер болады. Н-алкандарды
пайдаланғаннан пептидо-липидтердің мөлшері жоғары болады. Осы қосылыстар
көмірсутектерді қолайлы жағдайда микробтық өзара әсерлесуге ұшырайды.
Көмірсутекттердің тотығуы конститутивті және адаптивті ферменттердің
қатысында жүреді. Микроорганизмдер жеке көмірсутектерді тотықтырады, кейде
басқаларын да тотықтыра алады [18].
Көмірсутек тотықтырғыш бактерияларды төрт үлкен маңызды топқа бөледі:
Methanomonas туысы, Desulfovibrio туысы, Actinomycetales, Pseudomonas туысы
[19].
1.3 Мұнаймен ластанған топырақты тазалау әдістері
Табиғи ортаның мұнай және мұнай өнімдерімен қатты ластану кең
масштабты және тиімді тазалауды қажет етеді. Мұнаймен ластанған топырақты
тазалаудың бірінше әдістері бар. Олар: механикалық, физикалық, химиялық,
биологиялық және фитомелиаративті әдістер. Механикалық әдісте ағылған мұнай
өнімдерін жинап, грунтты көмеді және бұл әдіс арнайы техникаларды
пайдаланады. 1 т ластанған грунтты жинау, көму шығымға алып келеді.
Физикалық әдістің ішінде көп таралған әдістің бірі – жағу. 1 т
ластанған грунтты немесе қалдықтарды жағу кезінде зиянды улы қосылыстар
пайда болып, сыртқы ортаның ластануы байқалады. Химиялық әдіс мұнай
көмірсутектерін тотықтыратын реагенттерді пайдалануына негізделген.
Химиялық заттар мен түзілген ыдырау өнімдері (канцерогенді және мутагенді
заттар – бензопирендер, фенолдар, полициклді көмірсутектер және басқа
зиянды қосылыстар) мұнаймен ластанудан да қауіптілік көрсетеді. Сондықтан
химиялық әдіс тиімсіз болып саналады. Фитомелиоративті әдістерді топырақтың
төменгі ластану деңгейінде, тазалудың соңғы сатысы ретінде пайдаланады. Бұл
әдіс белгілі өсімдік сорттарымен пайдалануға негізделген. Биоценоздың толық
қалпына келуі биологиялық әдіспен көмірсутек тотықтырғыш микроорганизмдерді
пайдалануға негізделген [21; 22].
Ластанған су мен топырақты тазалаудың перспективті және әсерлі
әдістерінің бірі – биоремедиация әдісі. А.М. Воронианың анықтамасы бойынша,
биоремедиация - полютанттарды детоксинациясы мен деградациясы үшін, табиғи
бейімделген немесе модификацияланған биологиялық жүйелердің,
микроорганизмдердің биохимиялық потенциалын пайдалану технологиялары [23].
Биоремедиация екі негізгі бағыттары:
1. Биостимуляция (биогенді элементтерді, оттегіні т.б қосу нәтижесінде
аборигенді микрофлораны деградациялық қабілеттерін белсендендіру ).
2. Биоқосымша (табиғи және гендік инженерлік деструктор – штамдардын
қосу).
Биостимуляцияның өзі екі бағыттан тұрады:
1. Қалыпты микрофлораның стимуляциясы. Ластанған топырақта немесе суда
тіршілік ететін, ластаушы заттарды ыдырата алатын, бірақ негізгі биогенді
элементтердің (азот, фосфор, калий және т.б қосылыстары) жетіспеушілігінен
белсенділіктері төмен табиғи микрофлораның өсуін белсендендіруге
негізделген.
2. Белсенді штамдарды қосу негізіндегі биостимуляция.
Лабораторияларда мұнаймен ластанған топырақтан көмірсутектерді жақсы
тотықтыратын активті штамдарды бөліп алу. Активті микрофлораны тағы басқа
ластаушыларды ыдырату деңгейін жоғарлататын қосымша заттармен бірге
ластанған объектіге қосады [24].
Топырақта мұнайдың деградациясы бірнеше кезеңдерден өтеді. Әр кезеңде
әртүрлі табиғи механизмдер мен мұнайдың құрылымдық элементтері қатысады.
Бірінші кезең. Ұзақтығы 1-1,5 жыл. Физика – химиялық процестермен
сипатталады. Топырақта мұнай компоненттері ұшады, УК - мен шайылады. Жоғары
молекулалы биткоминозды заттар жоғары гумус горизонтында тұнады. Жеңіл
төмен молекулалы, суда еритін қосылыстар топыраққа терең еніп, минералды
және органогенді шекараларында миграцияланып, грунтты суларын ластандыруы
мүмкін.
Мұнайдың тотығуында абиотикалық факторлардың ішінде ультракүлгін
сәулелері осы кезеңде маңызды рол атқарады. Н – алкандар қарқынды УК
сәулесіне әсер етеді. Фитохимиялық процестер тұрақты полициклді
көмірсутектерді ыдырата алады.
Екінші кезең. Мұнай компоненттері қосымша энергия көзі ретінде арнайы
биогеоценоздың пайда болуын қалыптастырады.
Топырақтың 3 ластану деңгейлері бар:
• Төменгі деңгей (гомеостаз деңгейі) 0,7 мл 1 кг топыраққа дейін мұнай
өнімдері, (0,06-дан 4,3 % дейін) – микробиологиялық көрсеткіштердің
мөлшері өзгереді.
• Жоғары ластану деңгейінде (резистентті шекара) 1 кг топыраққа 500-300 мл
мұнай өнімдері (4,5-тен 25,5% дейін) – доминирлеуші түрлері алмасады.
• Өте жоғары ластану деңгейі (репрессия шекарасы) – 1 кг 300 мл мұнай өнімі
(25,5 % жоғары) - топырақта толығымен микроорганизмдердің дамуы
тежеледі.
Екінші кезеңде мұнайда бастапқы көмірсутектер өзгереді. Ол ең алдымен
ароматты құрылымдардың бұзылуымен байланысты. Көмірсутектер келесі ретпен
ыдырайды: н-алкандар – изо – және антезоалкандар – изо преноидтар –
моноциклды нафтендер және т.б.
Үшінші кезең. Бастапқы және екіншілік парафиндердің соңғы өнімде
жоғалуымен сипатталады [25; 26].
4. Иммобилизденген микроорганизм клеткалары және иммобилизация
процесінде қолданылатын тасушылар
Қазіргі кезде экологиялық биотехнологияда қоршаған ортаны ластаушы
заттардан тазалау үшін иммобилизденген микрофлораға негізделген әдістер жиі
қолданады. Иммобилизация – таңып тастау, орнықтыру, қозғалысын шектеу,
байланыстыру деген мағыналарды білдіреді [27].
Иммобилизденген микроорганизмдер көмегімен экзополисахаридтер,
органикалық қышқылдар, аминқышқылдары, антибиотиктер, стероидтар, спирттер
және т.б. құнды өнімдерді алу үшін пайдаланады. Сонымен қатар, ластанған
суларды тазалауда, ауыл шаруашылық және өндірістік қалдықтарды өңдеуде кең
қолданыс тапты [28].
Иммобилизденген микроорганизмдерді биотехнологиялық процестерде
қолданудың бірқатар артықшылықтары бар:
• иммобилизденген микроорганизмдердің сыртқы ортаның кері
факторларына (температура, қышқылдық, электролиттердің және
токсинді заттардың концентрациясы т.б.) төзімділігі артады;
• иммобилизденген микроорганизмдердің өмір сүру қабілеті және
белсенділігі жоғарлайды;
• клеткалардың сұйықтықтан жеңіл бөлініп алынуы;
• клеткаларды қайталап қолдану мүмкіндігі;
• деструктор-микроорганизмдер қауымдастығын иммобилиздеу
ластаушы заттарды биоыдыратушылар аймағын кеңейтеді;
• ластаушы түрлердің шайылып кетуі нәтижесінде дақылдың
тазалығын сақтап қалуы, бұл жұмысты залалсыз емес жағдайларда
жүргізуге мүмкіндік береді [29].
Бос күйіндегі микроорганизмдерге қарағанда иммобилизденген клеткалардың
тағы бір маңызды артықшылығы бар – бірнеше рет қолданғанның өзінде
бактериялардың ұзақ уақыт бойы тотықтыру қасиетін сақтап қалуы.
Алайда бос клеткалармен салыстырғанда иммобилизденген микроорганизмдердің
кемшіліктері де бар:
• күрделі құрылысты биореакторлар керек;
• клеткалардың биохимиясы мен физиологиясында өзгерістер өтуі мүмкін,
оның нәтижесінде өнімділігі төмендейді;
• тасушыларды дайындау қажет [30].
Мұнаймен ластану экологиялық фактордың үш тобымен тығыз байланысты:
1) мұнай құрамының күрделілігі, ол үнемі өзгеру процесінде болады;
2) кез-келген экожүйелердің құрамының гетерогендігі және құрылымының
күрделі болуы, ол үнемі даму және өзгеру процесінде болады;
3) сыртқы факторлардың әртүрлігі және өзгергіштігі, ол экожүйеге әсер
етеді (температура, ылғал, қысым және т.б).
Сонықтан экожүйелердің ластануын бағалау және осылардың әсерін жоғарыда
аталған үш фактормен бірге ескеріп, тексеру керек [31].
Құрамында фенол бар ағынды суларды өңдегенде сорбент ретінде Bacillus
megaterium биомассасы қолданылған, ол ферментті мегатрин препаратының
қалдығы болып табылады. Мұндай сорбенттердің тиімділігі жоғары және
бейорганикалық сорбенттермен бәсекелесе алады. Бұл зиянды заттардың
утилизациялау процесінің бағасын төмендетіп, судың тазалық дәрежесін
жоғарылатып және қалдықсыз технология мәселесін шешуге көмектеседі [32].
Тасушыларды алуда бағалы материал ретінде торфты, микробиологиялық
өндірістердің қалдықтары қолданылуы мүмкін. Шымтезек (торф) улы емес, қол
жетімді, арзан табиғи сорбент, механикалық және химиялық оңай өнделеді.
Шымтезектің қатты заттарының құрамында табиғаты жағынан химиялық жоғары
молекулалық байланысқан заттар бар: целлюлоза, гемицеллюлоза, гуминді
заттар, лигнин және т.б. Шымтезектің қатты компоненттерінде әр түрлі
белсенді және көп мөлшерде функционалды топтардың (СООН, ОН және т.б) болуы
сорбциялық және ионалмасушы қабілеттілігіне негізделген.
Биосорбенттер алу үшін шикізат ретінде микроорганизм биомассасын
қолданады, олар антибиотик және ферменттердің микробтық синтез процесі
кезінде түзіледі және олар микроорганизмдердің бұзылған клеткалары сияқты
болады, құрамдық негізі биополимерлер (белок, клетка қабырғасының
компоненттері, соның ішінде полисахаридтер мен липидтер). Фенолдарды
биосорциялау кезінде әртүрлі дәрежеде фосфаттар, карбонилді, гидроксилді
және сульфгидрилді топтар болады. Мұндай биосорбенттер тиімді, оңай
алынатын, салыстырмалы түрде арзан және бейорганикалық тасушылармен оңай
бәсекеге түсе алады [33].
Penicillium сhruzogenium биомассасы негізіндегі тасушыларды қорғасынмен
ластанған топырақты ремедиациялауда пайдаланылған. Шымды ақшыл - сұрғылт
топыраққа биосорбентті енгізу оның құрамындағы қозғалмалы және қышқылды
еритін қорғасын көлемін азайтқан.
Микроорганизмдерді иммобилиздеу үшін қолданылатын тасушылар аймағы
кең. Тасушы материал ретінде құм, керамзит, күл, көмір, графит және оның
өзгертілген түрлері, диатомды жер, шыны шарлар, шыны материалдар, шыны
талшықтар, базальтты талшық, металды торлар, Рашиг сақиналары т.б., яғни
жүктеу бетінің ауданын жоғарлатуды қамтамасыз ететін тасушылар пайдаланады.
Сонымен қатар, өңделетін судың тығыздығынан жоғары немесе төмен тығыздығы
бар материалдар (пенополиуретан, көпірген пластмасса, саңылаулы шынылар,
кокос және т.б.) қолданылады. Әртүрлі табиғи және синтетикалық
материалдардан (нейлон, полиэфир, поливинилхлорид, капрон, пенополиуретан
талшықтар) жасалған торлы құрылымды, жалпақ түрдегі тасушылар белгілі.
Сондай-ақ, клеткаларды полимерлерге енгізу арқылы жүргізілетін
иммобилизациясы үшін агар, каррагинан, альгинат, пенополиуретан,
полиакриламид, целлюлоза гельдері пайдаланады. Анаэробты бактерияларға
арналған тасушылар ретінде кокс, тасты көмір, керамика сияқты саңылаулы
материалдар қолданылады [34].
Активті көмір беттік ішкі ауданының үлкендігімен және құрылысының
кеуектілігімен сипатталады. Осының нәтижесінде олар сұйық және газды
фазадан түрлі заттарды адсорбциялайды. Активті көмір алу үшін оптималды
жағдайларды іздеу физико-химиялық жағынан қиын болып есептеледі. Қатты
денелер негізінен қаңқалар мен бос аймақтар жүйесінен тұрады. Түрлі
материалдардың кеуектілігін сипаттау үшін әртүрлі құрылыстық модельдер
қолданылады. Кеуекті көміртекті материалдар құрылысы күрделі, негізінен
көміртекті микрокристалиттерден құрылады. Шығу тегі табиғи және
синтетикалық көмірлерде көміртектің микрокристалиттері ретсіз орналасады.
Әртүрлі қатты тасымалдаушылардың бетінде көмірсутек пиролизі процесі
кезінде каталитикалық көміртек түзілуі соған ғана тән қасиеттері бар және
тасымалдаушыларды қарастыруға мүмкіндік береді. Көміртектендіру процесі
арқылы бастапқы нұсқаға қарағанда бетінде активті орталығы көп тасымалдаушы
алуға болады. Бұл көміртек шөгуі процесінің нұсқа бетінде талшықты көміртек
түзілуімен түсіндіріледі. Алынған көміртекті нұсқалар екі типті белсенді
орталығы бар қышқылдық және металдық католизатор негізінде жүреді.
Көміртектендіру процесінің нәтижесінде көміртекті талшықтардың түзілуі
тасушылар бетінің меншікті сыйымдылығының жоғарлауына әкеледі.
Соңғы кездерде әртүрлі жаңғақтар қабығынан және жемісті дақылдардан
алынатын көміртекті адсорбенттерге көп көңіл бөлінуде. Себебі бұл
материалдар арзан сорбенттерге жатады [35].
Өндірісте активті көмір негізіндегі адсорбенттер кең қолданылады.
Активті көмір беттік ішкі ауданының үлкенділігімен және құрылысының
кеуектілігімен сипатталады. Осының нәтижесінде олар сұйық және газды
фазадан түрлі заттарды адсорбциялайды, өндірістерде, экологияда, медицинада
т.б. қолданылады.
Көміртекті сорбенттің қасиетін жақсарту үшін бастапқы материалдарды
көміртектендіру процесінде антипирендер мен катализаторлардың ролін
атқаратын бейорганикалық тұздар ерітінділерімен өңдейді.
З.А. Мансуров және Р.М. Мансуровалардың жұмысында грек жаңғағы мен кедр
жаңғағының қабықтары, жүзім дәнектеріне көміртектендіру процесі
жүргізілген. Жоғары кеуекті және арзан көміртектендіру үлгілерді алу үшін,
бастапқы үлгілерді езіп, термоөңдеудге ұшыратқан. Көміртектендіру аргон
ағынында 200-9000С температураларда жүргізілген. Көміртектендіру кезінде
грек жаңғағының қабығы, жүзім дәнектерінің масса жоғалтуына температураның
әсерін зерттеу кезінде, көміртектендіру нәтижесінде негізгі масса
жоғалтуы 200-5000С температурада көміртектендіру нәтижесінде байқалған.
Көміртектендіру температурасының жоғарылауымен көмір үлгілерінде көміртегі
көбейіп, сутек пен оттегі азаятыны, сондай-ақ шайыр тәрізді өнімдердің
бөлінетіні анықталған. Үлгілерді көміртектендіру нәтижесінде олардың
меншікті беттік ауданы мен кеуектіліктерінің жоғарылайтыны және тығыздығы
азаятындығы дәлелденген.
Көміртектендірілген адсорбенттер зиянды қоспалардан тазалау
процестерінде және сұйық, газ тәрізді орталардан құнды заттарды рекуперация
процесінде қолданылады. Соңғы кезде көміртекті адсорбенттер медицинада
қанды эндоэкзотоксиндерден тазалауда, ас-қорыту жүйесінің детоксикациясы
үшін т.б. мақсаттарға қолданылып келеді.
Микроорганизм клеткалары негізіндегі биосорбенттер мен
биокатализаторларды әртүрлі өндіріс салаларында қолдануға болады. Оның
ішінде сусындар дайындауда, спирт және шарап өнімдерін жасауда
пайдаланылады. Сонымен қатар, экологиялық мәселелердің шиеленісуіне
байланысты микроб клеткалары негізіндегі биосорбенттер түрлі улы заттарды
тазалауда, ағын суларды ауыр металл иондарынан сорбциялауға қолдану өзекті
мәселе болып отыр.
Көміртектендіру температурасы жоғарылаған сайын мезо-,микро-,
макросаңылаулар көлемі жоғарылайды, жаңа саңылаулар түзіледі, екі немесе
бірнеше саңылаулар қосылады, сорбенттің беті мен көлемі өзгереді [36].
Биотехнологияның негізгі міндеті адамдардың тұрмыс жағдайын жақсарту
болып табылады. Еуропаның биотехнологиялық федерациясының анықтамасы
бойынша биотехнология микроорганизмдердің және клеткалық дақылдардың
қасиеттерінен биохимия, микробиология, генетика және химиялық технология
білімдерін және әдістерін пайдалану негізінде технологиялық процестерде
көптеген табыстарға жетуге мүмкіндік береді.
Қазіргі кезде микроорганизм клеткалары денсаулық сақтау, ауыл
шаруашылығы, тамақ және химия өнеркөсібі, энергетика үшін қажет заттарды
алуда кең колданылады, және болашақта микроорганизмдерді пайдалану мен
алынатын өнімдер аумағы жылдам кеңейе түсетін болады. Иммобилизденген
клеткалар негізіндегі гетерогенді катализаторлардың барлық қасиеттеріне ие
биокатализаторлар биотехнологияның негізгі көздеген мақсаттары мен
міндеттеріне жетуде маңызды екені анық.
Жаңа технологияны, әсіресе болашақтағы дамушы технологияны
микроорганизмдер көмегімен алынған әр түрлі құнды өнімдерді қолданусыз
елестетуге болмайды. Мысалы, жарты ғасыр бұрын микроорганизмдердің тіршілік
ету барысында түзілетін антибиотиктер, ферменттер, амин қышқылдар және де
басқа заттарды өндірістік жағдайда алудың алғы шарттары да жасалынбаған
болатын. Ал қазіргі кезде оларды өндірістік масштабта өндіреді.
Қазіргі микробтық синтез өнімдерінің өнеркесіптік өндірісі әртүрлі,
соның ішінде қарапайым синтетикалық орталарда өсуге қабілетті
микроорганизмдердің әр түрлі таксономиялық топтарын қолдануға негізделеді,
алайда микроорганизмдер пайдаланатын субстраттар жиынтығы кең.
Микроорганизмдер көмегімен алынатын өнімдер түрлерінің де ауқымы кең,
сонымен бірге қандай да бір микробтық биокаталитикалық процесс
иммобилизденген клеткалар арқылы жүруіне тыйым жоқ [37].
5. Мұнаймен ластанған топырақты тазалауда қолданылатын препараттар
Қазіргі кезде әлемде қоршаған ортаны мұнай және мұнай өнімдерінен
тазалауда мұнай көмірсутектерін қолдану белсенделігі жоғары микроорганизм -
деструкторларға негізделген биотехнологиялық тазалау әдістері қолданылуда
[38].
Жердің мұнаймен ластанған аймақтары үлкен болса, мұнай тотықтырғыш
биопрепараттарды топыраққа енгізу әдісін пайдаланады. Микробиологтар
мұнаймен ластанған топырақты минералды азотты пайдаланбай, топырақ
азототрофтардың активтілігін стимулдеу арқылы тазалауды ұсынған.
Азотфиксаторлар азотты фиксирлеумен қатар, мұнайдың жеке компоненттерін
ыдыратып, көмірсутек тотықтырғыш микроорганизмдердің тіршілігін
белсендендірген.
Мұнай ыдыратқыш микроорганизмдер жақсы зерттелген, оларға көбінесе
бактериялар мен саңырауқұлақтар жатады. Әр түрлі көмірсутектердің
деградациялық қасиеттері болатын 20 бактериялар туысы, 19 ашытқылар туысы,
24 микроскопиялық мицелиалды саңыраукұлақтар туысы табылған. Солардың
ішіне: Achromobacter, Acinetobacter, Alcaligenes, Bacillus, Arthrobacter,
Citrobacter, Clostridium, Corynebacterium, Cytophaga, Desultfovibrio,
Enterobacter, Escherichia, Flavobacterium, Methanobacterium, Micrococcus,
Micromonospora, Mycobacterium, Rhodococcus, Pseudomonas, Brevibacterium,
Sarcina, Serratia, Spirillum, Vibrio, Tiobacillus бактериялар туыстары;
Streptomyces, Nocardia актиномицеттер; Aspergillus, Acremonium, Penicillum,
Mucor, Fuzarium, Trichoderma, Gunninghamella, Cladosporium мицеллиалды
саңырауқұлақтары; Candida, Endomyces, Rhodotorula, Torulopsis,
Trichosporon, Debaryomyces, Endomycopsis, Hansenula, Saccharomyces
ашытқылары жатады.
Равдан келесі көмірсутек тотықтырғыш бактериялардың тізімін келтіреді:
Acinetobacter, Micrococcus, Sarcina, Vibrio, Azospirillum, Aeromonas,
Alcoligenes, Chromobacterium, Flavobacterium, Rhodococcus, Mycobacterium,
Nocardia, Streptomyces. Топырақта Pseudomonas, Rhodococcus, Mycobacterium,
Bacillus, Arthrobacter, Brevibacterium туыстарына жататын көмірсутек
тотықтырғыш бактериялар кең таралған. Pseudomonas туысының табиғатта 50
түрі кездеседі. Солардың ішіндегі ең белсенділері P.aeruginoza, P.putida,
P.fluorescens [39; 40].
Мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған топырақтарды микроорганизмдер
көмегімен 3 жол арқылы жылдамдатуға болады екен. Олар:
1. Топырақ немесе су микрофлорасының метаболиттік
активтілігіне сәйкес, ортаның физико-химиялық жағдайларын өзгерту арқылы;
2. Ластанған топырақ немесе суға арнайы таңдалынып
алынған мұнай тотықтырушы микроорганизмдерді енгізу арқылы;
3. Аралас микроорганизмдердің белсенді штамдарын және олардың өсуі
үшін қажет активаторларды қосу арқылы.
Аталған соңғы екі әдіс, қазіргі таңда өте перспективті және тиімді
болып отыр. Себебі белсенді мұнай тотықтырушы микроорганизмдер негізінде
жасалған биопрепараттар көмегімен мұнаймен ластанған топырағы бар
аумақтарды кең көлемде тазалауға мүмкіндік бар.
Қоршаған ортада мұнай көмірсутектерін деструкциялау үшін
микроорганизмдердің көптеген түрлері қолданылады, солардың қатарында:
Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus, Arthrobacter, Flavobacterium
Rhodococcus, Acinetobacter, Alcaligenes, Mycobacterium, Nocardia, Candida
ашытқы туыстары және т.б. туыстары бар [41; 42].
Микроорганизмдердің мұнай компоненттерін қолдануы әр түрлі дәрежеде
жүруі мүмкін. Мысалы, бактериялар н-парафиндері әлсіз, циклді және
полициклді ароматты көмірсутектерді жақсы ыдырататыны белгілі.
Барлық топырақтың және судың құрамына сұйық парафинді ыдырататын
микроорганизмдер болады. Бұл көміртек көзі ретінде н-алкандары пайдаланатын
клеткалардың өсу процесінде ортадағы көмірсутектердің еруін жоғарлататын
метаболиттердің бөлінуіне негізделген [43].
Ұшқыш көмірсутектерді пайдалануға қабілетті микроорганизмдер аз
кездеседі. Метанды тотықтыратын бактериялар пропанды пайдалана алмайды және
керісінше, пропанды тотықтыратын бактериялар метанды ыдырата алмайды [44;
45].
Соңғы жылдар ішінде бірнеше препараттар – “Девройл”, “MEOR”,
“Энокардин”, “МикрозимТМ – ПЕТРО ТРИТ”, “Экойл”, “Родобел”,
“Путидойл”, “Псевдомин” және т.б. өндіріске еніп, кең көлемде қолданылуда.
Бұл препараттар құрамына 20-дан аса түрлі мұнай тотықтырушы
микроорганизмдер, бактериялар және саңырауқұлақтар, ашытқылардан тұратын
монодақылдар немесе ассоциациялар кіреді.
Мұнаймен ластанған топырақты тазалауға арналған биопрепараттарға
сипаттама беретін болсақ, мысалы, Ingeooil компаниясы MEOR препараты.
MEOR препаратын пайдалану процесі ағымында жер қыртысында
микроорганизмдер мұнай көмірсутектерін метаболиздейді және аз өмір сүру
барысында пайдалы өнімдер шығарады:
• Құрамындағы спирттер, еріткіштер және әлсіз қышқылдар тұтқырлығының
азаюына, мұнай температурасының өзгеруіне, сонымен қатар парафиндерді
және ауыр мұнайлардың ыдырауына әкеледі, соңғысының өткізгіштігін
жоғарлатады.
• Биоплимерлер суда ери отырып, олардың тығыздығын арттырады,
технологияда мұнайдың алынуын жеңілдетеді.
• Биологиялық беткі белсенді заттар мұнайдың бетін сырғанақ етеді.
• Газдар қатпардың ішкі қысымын күшейтеді және мұнайдың ұңғыма бағанына
жылжуына көмектеседі [46].
“Эконадин” биопрепараты. Ғылыми - өндірістік “ЭКОНАД” өз жұмысын
мұнаймен ластауды ликвидациялауды, өнімділікті қалпына келтіру және
ластанған жерлер мен халықшаруашылық байлықтардың бұзылуын, сонымен қатар
қоғаммен өндірістік орындардың қоршаған орта жағдайының жақсаруына қатысты
ортақ мәмілеге келуіне негізделген. Сорбент – биодекструктор “Эконадин”.
Қоңыр түсті ұнтақ, дисперсті, гидрофобты болып табылады. Бұл препарат
органикалық субстрат – қарашірікте иммобилизденген Pseudomonas fluorescens
- тің екі штамм ассоциациясынан құралған. Препарат құрамында деструктор –
микроорганизмінің мөлшері 1 * 109 клг құрайды. Сорбциялық тығыздығы мұнай
өнімінің түріне байланысты 1:10 – 1:50 аралығында болады. Экологиялық
қауіпсіз, токсикалық әсері және иісі жоқ. Бұл препарат Ресей
Федерациясының және Украинаның патенттерімен қорғалған.
Биопрепараттың әсер ету принципі: табиғи жағдайда препарат мұнай
көмірсутегіні алғашқы сорбциялауы биокаталитикалық трансформациямен
басталып, деструкциямен жалғасады. Табиғи ортаның өзіндік мұнай
тотықтыратын микрофлорасы жойылмайды, керісінше белсендендіріледі.
Топырақты тазалауда препараттың әсер ету механизмі тек қана мұнай және
мұнай өнімдерін жоғары белсенді бактериялардың биохимиялық деструкциясы
емес, сонымен қатар табиғи микроб биоценоздарының өнімдерінің метаболизмін
активизациялайды.
Препарат құрамында органикалық тасымалдаушылардың болуы топырақты
тазалаудың бірінші сатысында органогенді қабатты толтырады, яғни мұнай
ластаушымен биогенді элементтердің (азот, көмірсу және т.б.) биохимиялық
ластану циклын жаңадан толтырып күшейтеді. Препарат құрамында кальцийдің
болуы ортаның қышқыл – сілтілігін теңестіреді, ол өз кезегінде топырақтың
физико – химиялық жағдайын жақсартады және қалған мұнайдың концентрациясына
қатысты микроорганизмдердің деструктивті белсенділігін көтереді [47].
Мұнаймен ластанған топырақтарды тазалау барысында Pseudomonas туысының
бактерияларының қатысымен бірнеше препараттар жасалынып, әлем бойынша
қолданыс табуда. Ең алдымен олардың түрлі қасиеттері зерттелді, әсіресе
мұнай көмірсутектерін жақсы тотықтыру қабілеті. Штамдардың адам өміріне,
өсімдіктерге, гидробионаттарға ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
КІРІСПЕ 2
1 ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ 3
1.1 Топырақтың мұнаймен ластануы 3
1.2 Мұнаймен ластанған топырақтың табиғи жолмен қалпына 4
келуі
1.3 Мұнаймен ластанған топырақты тазалау әдістері 6
1.4 Иммобилизденген микроорганизм клеткалары және иммобилизация
8
процесінде қолданылатын тасушылар
1.5 Мұнаймен ластанған топырақты тазалауда қолданылатын
препараттар 12
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
2 МАТЕРИАЛДАР МЕН ЗЕРТТЕУ ӘДІСТЕРІ
2.1 Зерттеу материалдары 16
2.2 Зерттеу әдістері 17
2.2.1Қатты қоректік ортаға егу арқылы микроорганизм клеткасының
биомассасын алу 17
2.2.2Көміртектендірілген тасушыларға микроорганизм клеткаларын
иммобилиздеу әдістері 17
2.2.3Үлгілерді көміртектендіру әдістері 18
2.2.4Модельді тәжірибелерде өсімдік қатысында мұнай тотықтырушы
микроорганизмдердің белсенділігін зерттеу 18
3 НӘТИЖЕЛЕР МЕН ТАЛДАУЛАР
3.1 Бактерия клеткаларының нативті және көміртектендірілген күріш 19
қауызына және сары өрік дәнектеріне иммобилизациясын анықтау
3.2 Модельді тәжірибелерде биосорбент қатысында өсімдіктердің өсуін 22
бақылау
ҚОРЫТЫНДЫ 32
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 33
КІРІСПЕ
Мұнайдың негізгі пайда болу көзі – құрамындағы сутектің мөлшері жоғары
болатын планктон, органикалық зат және өсімдік қалдықтарынан түзілетін
гумусты зат.
Дүние жүзінде мұнайгаз өндіруде жүз жыл ішінде 50 млрд. т. мұнай
алынған, жыл сайын оның көлемі өсуде. Мамандардың зерттеулері бойынша
қазіргі күндегі мұнайдың қоры 200 млрд.т. құрайды [1]. Қазір Қазақстанда
дүние жүзінің мұнай қоры 1,5% құрайды, атап айтсақ 207 мұнай-газ
орындарынан мұнай қоры 2,2 млрд.т. 690 млн.т. конденсат және 2,2 трн.м3
газ тіркелген ресурсты болжамы 13 млрд.т. мұнай есептелген [2].
Мұнаймен ластанған топырақта көміртек пен азот арасындағы қатынас
бұзылады және микроэлементтердің қатарында елеулі аномалияның туындауы
жүріп, кальций мен магний мөлшерінің негіздері өзгерді. Осының нәтижесінде
топырақтың негіздермен қанығу дәрежесі және сыйымдылық жұту дәрежесі
төмендейді [3].
Мұнай өндірісінен атмосфераға 48 % зиянды заттар, ағынды сулар, 30%
қатты қалдықтар шығарылады [4; 5].
Табиғи ортаның мұнай және мұнай өнімдерімен қатты ластануы кең
масштабты және тиімді тазалауды қажет етеді. Мұнаймен ластанған топырақты
тазалаудың бірінше әдістері бар. Олар: механикалық, физикалық, химиялық,
биологиялық және фитомелиаративті әдістер [6].
Қазіргі кезде әлемде қоршаған ортаны мұнай және мұнай өнімдерінен
тазалауда мұнай көмірсутектерін қолдану белсенделігі жоғары микроорганизм -
деструкторларға негізделген биотехнологиялық тазалау әдістері қолданылуда.
Мұнай ластағыштардың табиғи ыдырау процестері өте ұзақ жүреді, ал
механикалық, физикалық және химиялық әдістер мұнай және мұнай өнімдерінің
ыдырауын тездеткенімен, табиғи экожүйелерде оларды толығымен жоюды
қамтамасыз ете алмайды. Қоршаған ортада мұнай көмірсутектерін деструкциялау
үшін микроорганизмдердің көптеген түрлері қолданылады: Pseudomonas,
Micrococcus, Bacillus, Arthrobacter, Rhodococcus, Flovobacterium,
Acinetobacter, Micobacterium, Nocardia, Alcaligenes, Candida ашытқы
туыстары және т.б [7].
Мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған топырақтарды микроорганизмдер
көмегімен жылдамдатуға болады. Себебі белсенді мұнай тотықтырушы
микроорганизмдер негізінде жасалған биопрепараттар көмегімен мұнаймен
ластанған топырағы бар аумақтарды кең көлемде тазалауға мүмкіндігі бар [8].
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1. Топырақтың мұнаймен ластануы
Мұнай – жердің шөгінді қабатында таралған, жанғыш майлы, маңызды
пайдалы сұйықтық. Мұнай 1,2-2,0 км-ден астам тереңдікте газ тәрізді
көмірсутектермен бірге түзіледі. Түсі ақшыл қоңырдан қою-қоңырға, қараға
дейін өзгереді, тығыздығы 0,65 – 1,05 гсм3 аралығында. Мұнай
жеңіл(тығыздығы 0,83 гсм3-ке дейін), орташа (0,831 – 0,860 гсм3), ауыр
(0,860 гсм3 –ден жоғары) болып бөлінеді. Әр түрлі орындарындағы мұнайдың
көмірсутектік құрамы түліше өзгеріп отырады. Негізгі қоспалары (4 – 5%)
нафтен қышқылдары, асфальтты шайырлы заттар, моно – және дисульфиттер,
тиофендер және тиофандар, күкіртсутек, пиридин жатады [9].
Мұнай – алкандардан (парафинді немесе ациклды қаныққан көмірсутекті),
циклоалкандардан (нафтендер), арендерден (ароматты көмірсутектерден),
сонымен қатар, түрлі молекулалық массадағы күкіртті және азотты көмірсутек
туындыларынан құралған күрделі қосылыс [10].
Қазіргі кезде топырақ жамылғысының мұнаймен ластануы үлкен экологиялық
мәселелерінің негізгі көзі болып отыр. Мұнай өндіру және барлау жұмыстары
топырақты түрлі жуғыш заттар мен ластануына себеп болады. Нәтижесінде
мұнай төгіліп, топырақ бетінде битумды заттардың түзілуіне әкеп соғады.
Бұрғылау жұмыстары кезіндегі қолданылатын жуғыш заттар (каустикалық сода,
натрий хлориді, дизель майы, битум ) топырақтың тұздануына себеп болады.
Әдетте мұндай төгілген жерлерге өсімдік өспейді
Мұнайдың негізгі компонентін көмірсутектер (98%) құрайды. Олар төрт
класқа бөлінеді.
1. Парафиндер (алкандар) (мұнайдың жалпы құрамының 90%–на дейін) – СН
тұрақты қаныққан қосылыс, молекулалары тік немесе тармақталған
(изоалкандар) көмірсутек атомдары бар тізбек.
2. Циклопарафиндер (нафтендер) – сақинасында 5-6 көмірсутек атомы бар
СН қаныққан циклді байланыс (мұнайдың жалпы құрамының 30-60 %) құрайды).
Молекулада көмірсутек атомдары алкилді топты – СН-СН және т.б. түзуі
мүмкін.
Мұнайда циклопентан мен циклогексаннан басқа бициклді және полициклді
нафтендер де кездеседі. Бұл қосылыстар өте тұрақты келеді.
3. Ароматты көмірсутектер (мұнайдың жалпы құрамының 20-40 % құрайды) –
нафтендерге қарағанда сақинасында 6 көмірсутек атомына кем, бензолдың
циклді қанықпаған қосылысы. Бұл қосылыстағы көмірсутек атомы алкилді топпен
байланысуы мүмкін. Мұнайда ароматты сақиналар (бензол, толуол, ксилол),
бициклді (нафталин), үшциклді (антрацен, фенантрен) және полициклді (төрт
сақиналы пирен) ұшқыш көмірсутектер де кездеседі.
4. Олефиндер (алкендер) (мұнайдың жалпы құрамының 10 %-на дейін) –
молекулада көміртегі атомының әр қайсысында бір немесе екі сутегі атомы бар
қанықпаған тік немесе тармақталған тізбекті қосылыс [11].
Мұнаймен топырақтың ластануы оның химиялық құрамының елеулі түрде
өзгерумен бірге жүреді. Алдымен мұнаймен ластану сулы суспензияның рН –ның
жоғарылауына әкеліп соқтырады, ол топырақты ерітіндідегі сутегінің
көбеюімен және натрий кешенінің сіңірілуімен байланысты. Ауыспалы сутегімен
қатар ауыспалы аллюминийдің мөлшері азаяды. Мұнаймен қатар суларда натрий
және калий тұздарының жоғары концентрациясы болады. Соңғылары топыраққа
түсе отырып жинақталып, уытты концентрацияға жете алады. Мұнай қысымының
жоғарылауы кезінде топырақтың нитрификациялаушы қабілеттілігінің төмендеуі
жүреді, ондағы нитратты азоттың мөлшерінің азаюы қозғалғыш фосфор мен
ауыспалы калийдің мөлшерінің жоғарылауы жүреді. Ластанған топырақтың
төменгі шектерінде корбанат көмірқышқылдарының мөлшері төмендейді.
Топыраққа мұнайды енгізудің негізгі эффектісі болып жалпы органикалық
заттардың мөлшерінің жоғарылауы болып табылады. Мұнайдың көмірсутектері
топыраққа түсе отырып органикалық заттың санына әсер етіп қоймай, оның
сапалық құрамына да әсер етеді. Ластанған аймақтың қарашірікті шөгіндісінде
органикалық көміртектің саны бірнеше есе өседі, әдетте топырақ
қарашірігінің құрамында тек аздаған бөлігі сызықты немесе циклды
көмірсутектермен (5-8%) берілген, сондықтан топырақтың жоғарғы дәрежесі
мұнаймен ластану кезінде көмірсутектердің бір бөлігі өзгеріп, өсіп кетеді.
Мұнайдың көмірсутектері қарашірікті қышқыл молекулаларына қосылады. Бұл
қарашірік қышқылы молекуласындағы перифериялық құрылымының барлық бөлігі
қарашірік фракциялары тобының абсолютты мөлшерінің жоғарылауына әкеледі.
Қоршаған ортанын мұнаймен ластануы өте өзекті мәселе. Қазіргі уақытта мұнай
және мұнай өнімдері ксенобиотиктермен қатар сыртқы ортаның ластанушылары
болып табылады. Жыл сайын табиғи ортаға 500 млн. т. мұнай төгіледі.
Мұнай алатын ауданнан 500-800 м радуста 70-80 % өсімдіктердің
тіршіліктері байқалмайды. Өндіретін орындар мен мұнай жолдарының әр
киллометр шаршыға жылына 0,02 т. мұнай төгіледі [12].
1.2 Мұнаймен ластанған топырақтың табиғи жолмен қалпына келуі
Мұнай төгілген топырақтың биологиялық жер қабаты бұзылады. Осы
жерелерде өсімдіктер өспей, барлық тірі денелер өледі. Мұнаймен ластанған
топырақ табиғи жолмен 15-20 жылда қалпына келеді. Ол үшін келесідей күрделі
процестер жүруі керек:
• улы заттардың атмосфераға ұшып кетуі;
• улы химиялық қосылыстардың ыдырауы;
• зиянды заттардың топырақтан жуылуы.
Мұнай немесе мұнай өнімдері топыраққа түскен кезде олардың табиғи
ыдырауы басталады. Жеңіл фракциялар ақырындап ауаға буланады да, ал
мұнайдың бірнеше көлемі ластанған жерден сумен шайылып кетеді. Мұнайдың
жартысы химиялық және биогиялық тотықсыздануға ұшырайды. Мұнайдың түрлі
қосылыстарының химиялық және биологиялық агенттерге төзмділігі әртүрлі.
Парафиндер химиялық әсерге төзімді, бірақ олардың ферментативтік
тотықсыздануы оңай жүреді. Циклопарафиндер және ароматты көмірсутектер
химиялық тотықсыздануға өте сезімтал [13].
Мұнаймен ластанған топырақтың табиғи жолмен мұнай әсерінен қалпына
келуі бірнеше кезеңге бөлінеді:
Бірінші кезең – физико-химиялық ыдырау, мұнайдың булануы, жоғарғы
беттік сулармен шайылуы, ультракүлгін және микробты деструкция.
Поллютанттардың мөлшері белсенді түрде алғашқы айлар ішінде төмендейді.
Мұнайдың мөлшері 40-50% дейін төмендеуі мүмкін. Жарты жылдан кейін процесс
жылдамдығы күрт төмендеуі мүмкін. Осы кезеңде төмен молекулалық қосылыстар
жоғалады, топырақ полициклді ароматты көмірсулармен, шайырмен байиды.
Орташа есеппен алғанда деградацияның бірінші кезеңі 1-1,5 жылға созылады,
бірақ ол ауа-райы жағдайы және төгілген мұнайдың құрамы мен мөлшеріне
байланысты болады.
Қалпына келудің екінші кезеңі 3-4 жылдан кем емес. Бұл кезең
саңырауқұлақтар мен бактериялардың максималды санымен сипатталады. Олар
қорек көзі ретінде метано-нафтенді және ароматты көмірсутектерді қолданады.
Бұл кезеңнің барысында әр кезеңде орташа есеппен мұнайдың 20% ыдырайды да,
барлық көмірсутектер топтарының биохимиялық өзгерісі байқалады.
Топырақтың аздығынан биотаның әртүрлілігі жоғарылайды, ұсақ
омыртқасыздар кездесе бастайды, цианобактериялардың кейбір түрлері,
көбінесе споралы және микроскоптық саңырауқұлақтар пайда болады. Екінші
кезеңнің аяғында микроорганизмдердің саны азаяды.
Деградацияның үшінші кезеңі ең ұзақ, бірақ аз зерттелген. Осы кезең
аралығында топырақта микроорганизмдер көмегімен ыдырауға қиын түсетін
мұнайдың ең күрделі қосылыстары, полициклді ароматты көмірсутектер болады
[14].
Биоценоздардың қалпына келуі өте ұзақ процесс. Мұнайдың ыдырауы үшін
оптималды температура 6-100 С төмен болмауы керек. Жылу керекті мөлшерде
болғанымен де ылғалдылықтың жоғары шамасында ыдырау процесі тежеледі.
Мұнайдың биотикалық және биологиялық факторларға төзімділігі мұнайдың
химиялық құрамына, топырақтың физико-химиялық, биологиялық қасиеттеріне
және экологиялық жағдайларына байланысты болады [15]. Мұнаймен ластанған
топырақтың табиғи құнарлығының қалпына келуі басқа техногенді
ластанушылармен салыстырғанда ұзақтау болады. Гидрофобизация әсерінен судың
өткізгіштігі бірден өзгереді, құрылымдық бөлшектері дымқылданбайды,
ылғалдылық төмендейді.
Мұнай және мұнай өнімдері тәжірибелік түрде флора мен фаунаның толық
диспресті функционалды белсенділігіне әсер етеді. Көптеген
микроорганизмдердің өмір сүруін тежейді, олардың ферменттік белсенділігін
де ингибирлейді. Мұнайдың биодеградациялық процесін басқару негізінде
микробты қауымдастықтың активизациясына, олардың өмір сүруіне қолайлы
жағдай жасауға бағытталуы керек.
Мұнай топыраққа түскеннен кейін көміртегінің жалпы көлемін көбейтеді.
Гумус құрамында ерімейтін қалдықтар артады, ол өнімділіктің төмендеуінің
басты себебі болып табылады. Бұл өз кезегінде егін шаруашылығына
экономикалық залал келтіреді. Көміртегі мен азоттың қатынасы өседі. Азот
режимі төмендейді, ол рекультивация кезінде азотты тыңайтқыштардың мөлшерін
көтеруді қажет етеді. 1 гр мұнайды тотықтыру үшін 80 мг азот және 8 мг
фосфор керек. Органикалық тыңайтқыштардың шоғырланған мөлшерін қосу
ұсынылады, ол топырақтың биохимиялық және микробиологиялық белсенділігін
көтереді және қалған мұнай мөлшерін тез төмендетеді.
Топырақ дененің дисперсті гетерогенді қасиетіне ие, мұнай
компоненттерінің қайта қабаттануы жүреді. Көрсетілгендей, өсімдіктердің
өсуінің тежелуі топырақтағы мұнай көмірсутектері 1 кгм2 көп болғанда
байқалады [16; 17].
Мұнайды ыдыратуда микобактериялар үлкен рол атқарады. Микобактериялар
клеткасының қабырғасында еритін пепдтидо-липидтер болады. Н-алкандарды
пайдаланғаннан пептидо-липидтердің мөлшері жоғары болады. Осы қосылыстар
көмірсутектерді қолайлы жағдайда микробтық өзара әсерлесуге ұшырайды.
Көмірсутекттердің тотығуы конститутивті және адаптивті ферменттердің
қатысында жүреді. Микроорганизмдер жеке көмірсутектерді тотықтырады, кейде
басқаларын да тотықтыра алады [18].
Көмірсутек тотықтырғыш бактерияларды төрт үлкен маңызды топқа бөледі:
Methanomonas туысы, Desulfovibrio туысы, Actinomycetales, Pseudomonas туысы
[19].
1.3 Мұнаймен ластанған топырақты тазалау әдістері
Табиғи ортаның мұнай және мұнай өнімдерімен қатты ластану кең
масштабты және тиімді тазалауды қажет етеді. Мұнаймен ластанған топырақты
тазалаудың бірінше әдістері бар. Олар: механикалық, физикалық, химиялық,
биологиялық және фитомелиаративті әдістер. Механикалық әдісте ағылған мұнай
өнімдерін жинап, грунтты көмеді және бұл әдіс арнайы техникаларды
пайдаланады. 1 т ластанған грунтты жинау, көму шығымға алып келеді.
Физикалық әдістің ішінде көп таралған әдістің бірі – жағу. 1 т
ластанған грунтты немесе қалдықтарды жағу кезінде зиянды улы қосылыстар
пайда болып, сыртқы ортаның ластануы байқалады. Химиялық әдіс мұнай
көмірсутектерін тотықтыратын реагенттерді пайдалануына негізделген.
Химиялық заттар мен түзілген ыдырау өнімдері (канцерогенді және мутагенді
заттар – бензопирендер, фенолдар, полициклді көмірсутектер және басқа
зиянды қосылыстар) мұнаймен ластанудан да қауіптілік көрсетеді. Сондықтан
химиялық әдіс тиімсіз болып саналады. Фитомелиоративті әдістерді топырақтың
төменгі ластану деңгейінде, тазалудың соңғы сатысы ретінде пайдаланады. Бұл
әдіс белгілі өсімдік сорттарымен пайдалануға негізделген. Биоценоздың толық
қалпына келуі биологиялық әдіспен көмірсутек тотықтырғыш микроорганизмдерді
пайдалануға негізделген [21; 22].
Ластанған су мен топырақты тазалаудың перспективті және әсерлі
әдістерінің бірі – биоремедиация әдісі. А.М. Воронианың анықтамасы бойынша,
биоремедиация - полютанттарды детоксинациясы мен деградациясы үшін, табиғи
бейімделген немесе модификацияланған биологиялық жүйелердің,
микроорганизмдердің биохимиялық потенциалын пайдалану технологиялары [23].
Биоремедиация екі негізгі бағыттары:
1. Биостимуляция (биогенді элементтерді, оттегіні т.б қосу нәтижесінде
аборигенді микрофлораны деградациялық қабілеттерін белсендендіру ).
2. Биоқосымша (табиғи және гендік инженерлік деструктор – штамдардын
қосу).
Биостимуляцияның өзі екі бағыттан тұрады:
1. Қалыпты микрофлораның стимуляциясы. Ластанған топырақта немесе суда
тіршілік ететін, ластаушы заттарды ыдырата алатын, бірақ негізгі биогенді
элементтердің (азот, фосфор, калий және т.б қосылыстары) жетіспеушілігінен
белсенділіктері төмен табиғи микрофлораның өсуін белсендендіруге
негізделген.
2. Белсенді штамдарды қосу негізіндегі биостимуляция.
Лабораторияларда мұнаймен ластанған топырақтан көмірсутектерді жақсы
тотықтыратын активті штамдарды бөліп алу. Активті микрофлораны тағы басқа
ластаушыларды ыдырату деңгейін жоғарлататын қосымша заттармен бірге
ластанған объектіге қосады [24].
Топырақта мұнайдың деградациясы бірнеше кезеңдерден өтеді. Әр кезеңде
әртүрлі табиғи механизмдер мен мұнайдың құрылымдық элементтері қатысады.
Бірінші кезең. Ұзақтығы 1-1,5 жыл. Физика – химиялық процестермен
сипатталады. Топырақта мұнай компоненттері ұшады, УК - мен шайылады. Жоғары
молекулалы биткоминозды заттар жоғары гумус горизонтында тұнады. Жеңіл
төмен молекулалы, суда еритін қосылыстар топыраққа терең еніп, минералды
және органогенді шекараларында миграцияланып, грунтты суларын ластандыруы
мүмкін.
Мұнайдың тотығуында абиотикалық факторлардың ішінде ультракүлгін
сәулелері осы кезеңде маңызды рол атқарады. Н – алкандар қарқынды УК
сәулесіне әсер етеді. Фитохимиялық процестер тұрақты полициклді
көмірсутектерді ыдырата алады.
Екінші кезең. Мұнай компоненттері қосымша энергия көзі ретінде арнайы
биогеоценоздың пайда болуын қалыптастырады.
Топырақтың 3 ластану деңгейлері бар:
• Төменгі деңгей (гомеостаз деңгейі) 0,7 мл 1 кг топыраққа дейін мұнай
өнімдері, (0,06-дан 4,3 % дейін) – микробиологиялық көрсеткіштердің
мөлшері өзгереді.
• Жоғары ластану деңгейінде (резистентті шекара) 1 кг топыраққа 500-300 мл
мұнай өнімдері (4,5-тен 25,5% дейін) – доминирлеуші түрлері алмасады.
• Өте жоғары ластану деңгейі (репрессия шекарасы) – 1 кг 300 мл мұнай өнімі
(25,5 % жоғары) - топырақта толығымен микроорганизмдердің дамуы
тежеледі.
Екінші кезеңде мұнайда бастапқы көмірсутектер өзгереді. Ол ең алдымен
ароматты құрылымдардың бұзылуымен байланысты. Көмірсутектер келесі ретпен
ыдырайды: н-алкандар – изо – және антезоалкандар – изо преноидтар –
моноциклды нафтендер және т.б.
Үшінші кезең. Бастапқы және екіншілік парафиндердің соңғы өнімде
жоғалуымен сипатталады [25; 26].
4. Иммобилизденген микроорганизм клеткалары және иммобилизация
процесінде қолданылатын тасушылар
Қазіргі кезде экологиялық биотехнологияда қоршаған ортаны ластаушы
заттардан тазалау үшін иммобилизденген микрофлораға негізделген әдістер жиі
қолданады. Иммобилизация – таңып тастау, орнықтыру, қозғалысын шектеу,
байланыстыру деген мағыналарды білдіреді [27].
Иммобилизденген микроорганизмдер көмегімен экзополисахаридтер,
органикалық қышқылдар, аминқышқылдары, антибиотиктер, стероидтар, спирттер
және т.б. құнды өнімдерді алу үшін пайдаланады. Сонымен қатар, ластанған
суларды тазалауда, ауыл шаруашылық және өндірістік қалдықтарды өңдеуде кең
қолданыс тапты [28].
Иммобилизденген микроорганизмдерді биотехнологиялық процестерде
қолданудың бірқатар артықшылықтары бар:
• иммобилизденген микроорганизмдердің сыртқы ортаның кері
факторларына (температура, қышқылдық, электролиттердің және
токсинді заттардың концентрациясы т.б.) төзімділігі артады;
• иммобилизденген микроорганизмдердің өмір сүру қабілеті және
белсенділігі жоғарлайды;
• клеткалардың сұйықтықтан жеңіл бөлініп алынуы;
• клеткаларды қайталап қолдану мүмкіндігі;
• деструктор-микроорганизмдер қауымдастығын иммобилиздеу
ластаушы заттарды биоыдыратушылар аймағын кеңейтеді;
• ластаушы түрлердің шайылып кетуі нәтижесінде дақылдың
тазалығын сақтап қалуы, бұл жұмысты залалсыз емес жағдайларда
жүргізуге мүмкіндік береді [29].
Бос күйіндегі микроорганизмдерге қарағанда иммобилизденген клеткалардың
тағы бір маңызды артықшылығы бар – бірнеше рет қолданғанның өзінде
бактериялардың ұзақ уақыт бойы тотықтыру қасиетін сақтап қалуы.
Алайда бос клеткалармен салыстырғанда иммобилизденген микроорганизмдердің
кемшіліктері де бар:
• күрделі құрылысты биореакторлар керек;
• клеткалардың биохимиясы мен физиологиясында өзгерістер өтуі мүмкін,
оның нәтижесінде өнімділігі төмендейді;
• тасушыларды дайындау қажет [30].
Мұнаймен ластану экологиялық фактордың үш тобымен тығыз байланысты:
1) мұнай құрамының күрделілігі, ол үнемі өзгеру процесінде болады;
2) кез-келген экожүйелердің құрамының гетерогендігі және құрылымының
күрделі болуы, ол үнемі даму және өзгеру процесінде болады;
3) сыртқы факторлардың әртүрлігі және өзгергіштігі, ол экожүйеге әсер
етеді (температура, ылғал, қысым және т.б).
Сонықтан экожүйелердің ластануын бағалау және осылардың әсерін жоғарыда
аталған үш фактормен бірге ескеріп, тексеру керек [31].
Құрамында фенол бар ағынды суларды өңдегенде сорбент ретінде Bacillus
megaterium биомассасы қолданылған, ол ферментті мегатрин препаратының
қалдығы болып табылады. Мұндай сорбенттердің тиімділігі жоғары және
бейорганикалық сорбенттермен бәсекелесе алады. Бұл зиянды заттардың
утилизациялау процесінің бағасын төмендетіп, судың тазалық дәрежесін
жоғарылатып және қалдықсыз технология мәселесін шешуге көмектеседі [32].
Тасушыларды алуда бағалы материал ретінде торфты, микробиологиялық
өндірістердің қалдықтары қолданылуы мүмкін. Шымтезек (торф) улы емес, қол
жетімді, арзан табиғи сорбент, механикалық және химиялық оңай өнделеді.
Шымтезектің қатты заттарының құрамында табиғаты жағынан химиялық жоғары
молекулалық байланысқан заттар бар: целлюлоза, гемицеллюлоза, гуминді
заттар, лигнин және т.б. Шымтезектің қатты компоненттерінде әр түрлі
белсенді және көп мөлшерде функционалды топтардың (СООН, ОН және т.б) болуы
сорбциялық және ионалмасушы қабілеттілігіне негізделген.
Биосорбенттер алу үшін шикізат ретінде микроорганизм биомассасын
қолданады, олар антибиотик және ферменттердің микробтық синтез процесі
кезінде түзіледі және олар микроорганизмдердің бұзылған клеткалары сияқты
болады, құрамдық негізі биополимерлер (белок, клетка қабырғасының
компоненттері, соның ішінде полисахаридтер мен липидтер). Фенолдарды
биосорциялау кезінде әртүрлі дәрежеде фосфаттар, карбонилді, гидроксилді
және сульфгидрилді топтар болады. Мұндай биосорбенттер тиімді, оңай
алынатын, салыстырмалы түрде арзан және бейорганикалық тасушылармен оңай
бәсекеге түсе алады [33].
Penicillium сhruzogenium биомассасы негізіндегі тасушыларды қорғасынмен
ластанған топырақты ремедиациялауда пайдаланылған. Шымды ақшыл - сұрғылт
топыраққа биосорбентті енгізу оның құрамындағы қозғалмалы және қышқылды
еритін қорғасын көлемін азайтқан.
Микроорганизмдерді иммобилиздеу үшін қолданылатын тасушылар аймағы
кең. Тасушы материал ретінде құм, керамзит, күл, көмір, графит және оның
өзгертілген түрлері, диатомды жер, шыны шарлар, шыны материалдар, шыны
талшықтар, базальтты талшық, металды торлар, Рашиг сақиналары т.б., яғни
жүктеу бетінің ауданын жоғарлатуды қамтамасыз ететін тасушылар пайдаланады.
Сонымен қатар, өңделетін судың тығыздығынан жоғары немесе төмен тығыздығы
бар материалдар (пенополиуретан, көпірген пластмасса, саңылаулы шынылар,
кокос және т.б.) қолданылады. Әртүрлі табиғи және синтетикалық
материалдардан (нейлон, полиэфир, поливинилхлорид, капрон, пенополиуретан
талшықтар) жасалған торлы құрылымды, жалпақ түрдегі тасушылар белгілі.
Сондай-ақ, клеткаларды полимерлерге енгізу арқылы жүргізілетін
иммобилизациясы үшін агар, каррагинан, альгинат, пенополиуретан,
полиакриламид, целлюлоза гельдері пайдаланады. Анаэробты бактерияларға
арналған тасушылар ретінде кокс, тасты көмір, керамика сияқты саңылаулы
материалдар қолданылады [34].
Активті көмір беттік ішкі ауданының үлкендігімен және құрылысының
кеуектілігімен сипатталады. Осының нәтижесінде олар сұйық және газды
фазадан түрлі заттарды адсорбциялайды. Активті көмір алу үшін оптималды
жағдайларды іздеу физико-химиялық жағынан қиын болып есептеледі. Қатты
денелер негізінен қаңқалар мен бос аймақтар жүйесінен тұрады. Түрлі
материалдардың кеуектілігін сипаттау үшін әртүрлі құрылыстық модельдер
қолданылады. Кеуекті көміртекті материалдар құрылысы күрделі, негізінен
көміртекті микрокристалиттерден құрылады. Шығу тегі табиғи және
синтетикалық көмірлерде көміртектің микрокристалиттері ретсіз орналасады.
Әртүрлі қатты тасымалдаушылардың бетінде көмірсутек пиролизі процесі
кезінде каталитикалық көміртек түзілуі соған ғана тән қасиеттері бар және
тасымалдаушыларды қарастыруға мүмкіндік береді. Көміртектендіру процесі
арқылы бастапқы нұсқаға қарағанда бетінде активті орталығы көп тасымалдаушы
алуға болады. Бұл көміртек шөгуі процесінің нұсқа бетінде талшықты көміртек
түзілуімен түсіндіріледі. Алынған көміртекті нұсқалар екі типті белсенді
орталығы бар қышқылдық және металдық католизатор негізінде жүреді.
Көміртектендіру процесінің нәтижесінде көміртекті талшықтардың түзілуі
тасушылар бетінің меншікті сыйымдылығының жоғарлауына әкеледі.
Соңғы кездерде әртүрлі жаңғақтар қабығынан және жемісті дақылдардан
алынатын көміртекті адсорбенттерге көп көңіл бөлінуде. Себебі бұл
материалдар арзан сорбенттерге жатады [35].
Өндірісте активті көмір негізіндегі адсорбенттер кең қолданылады.
Активті көмір беттік ішкі ауданының үлкенділігімен және құрылысының
кеуектілігімен сипатталады. Осының нәтижесінде олар сұйық және газды
фазадан түрлі заттарды адсорбциялайды, өндірістерде, экологияда, медицинада
т.б. қолданылады.
Көміртекті сорбенттің қасиетін жақсарту үшін бастапқы материалдарды
көміртектендіру процесінде антипирендер мен катализаторлардың ролін
атқаратын бейорганикалық тұздар ерітінділерімен өңдейді.
З.А. Мансуров және Р.М. Мансуровалардың жұмысында грек жаңғағы мен кедр
жаңғағының қабықтары, жүзім дәнектеріне көміртектендіру процесі
жүргізілген. Жоғары кеуекті және арзан көміртектендіру үлгілерді алу үшін,
бастапқы үлгілерді езіп, термоөңдеудге ұшыратқан. Көміртектендіру аргон
ағынында 200-9000С температураларда жүргізілген. Көміртектендіру кезінде
грек жаңғағының қабығы, жүзім дәнектерінің масса жоғалтуына температураның
әсерін зерттеу кезінде, көміртектендіру нәтижесінде негізгі масса
жоғалтуы 200-5000С температурада көміртектендіру нәтижесінде байқалған.
Көміртектендіру температурасының жоғарылауымен көмір үлгілерінде көміртегі
көбейіп, сутек пен оттегі азаятыны, сондай-ақ шайыр тәрізді өнімдердің
бөлінетіні анықталған. Үлгілерді көміртектендіру нәтижесінде олардың
меншікті беттік ауданы мен кеуектіліктерінің жоғарылайтыны және тығыздығы
азаятындығы дәлелденген.
Көміртектендірілген адсорбенттер зиянды қоспалардан тазалау
процестерінде және сұйық, газ тәрізді орталардан құнды заттарды рекуперация
процесінде қолданылады. Соңғы кезде көміртекті адсорбенттер медицинада
қанды эндоэкзотоксиндерден тазалауда, ас-қорыту жүйесінің детоксикациясы
үшін т.б. мақсаттарға қолданылып келеді.
Микроорганизм клеткалары негізіндегі биосорбенттер мен
биокатализаторларды әртүрлі өндіріс салаларында қолдануға болады. Оның
ішінде сусындар дайындауда, спирт және шарап өнімдерін жасауда
пайдаланылады. Сонымен қатар, экологиялық мәселелердің шиеленісуіне
байланысты микроб клеткалары негізіндегі биосорбенттер түрлі улы заттарды
тазалауда, ағын суларды ауыр металл иондарынан сорбциялауға қолдану өзекті
мәселе болып отыр.
Көміртектендіру температурасы жоғарылаған сайын мезо-,микро-,
макросаңылаулар көлемі жоғарылайды, жаңа саңылаулар түзіледі, екі немесе
бірнеше саңылаулар қосылады, сорбенттің беті мен көлемі өзгереді [36].
Биотехнологияның негізгі міндеті адамдардың тұрмыс жағдайын жақсарту
болып табылады. Еуропаның биотехнологиялық федерациясының анықтамасы
бойынша биотехнология микроорганизмдердің және клеткалық дақылдардың
қасиеттерінен биохимия, микробиология, генетика және химиялық технология
білімдерін және әдістерін пайдалану негізінде технологиялық процестерде
көптеген табыстарға жетуге мүмкіндік береді.
Қазіргі кезде микроорганизм клеткалары денсаулық сақтау, ауыл
шаруашылығы, тамақ және химия өнеркөсібі, энергетика үшін қажет заттарды
алуда кең колданылады, және болашақта микроорганизмдерді пайдалану мен
алынатын өнімдер аумағы жылдам кеңейе түсетін болады. Иммобилизденген
клеткалар негізіндегі гетерогенді катализаторлардың барлық қасиеттеріне ие
биокатализаторлар биотехнологияның негізгі көздеген мақсаттары мен
міндеттеріне жетуде маңызды екені анық.
Жаңа технологияны, әсіресе болашақтағы дамушы технологияны
микроорганизмдер көмегімен алынған әр түрлі құнды өнімдерді қолданусыз
елестетуге болмайды. Мысалы, жарты ғасыр бұрын микроорганизмдердің тіршілік
ету барысында түзілетін антибиотиктер, ферменттер, амин қышқылдар және де
басқа заттарды өндірістік жағдайда алудың алғы шарттары да жасалынбаған
болатын. Ал қазіргі кезде оларды өндірістік масштабта өндіреді.
Қазіргі микробтық синтез өнімдерінің өнеркесіптік өндірісі әртүрлі,
соның ішінде қарапайым синтетикалық орталарда өсуге қабілетті
микроорганизмдердің әр түрлі таксономиялық топтарын қолдануға негізделеді,
алайда микроорганизмдер пайдаланатын субстраттар жиынтығы кең.
Микроорганизмдер көмегімен алынатын өнімдер түрлерінің де ауқымы кең,
сонымен бірге қандай да бір микробтық биокаталитикалық процесс
иммобилизденген клеткалар арқылы жүруіне тыйым жоқ [37].
5. Мұнаймен ластанған топырақты тазалауда қолданылатын препараттар
Қазіргі кезде әлемде қоршаған ортаны мұнай және мұнай өнімдерінен
тазалауда мұнай көмірсутектерін қолдану белсенделігі жоғары микроорганизм -
деструкторларға негізделген биотехнологиялық тазалау әдістері қолданылуда
[38].
Жердің мұнаймен ластанған аймақтары үлкен болса, мұнай тотықтырғыш
биопрепараттарды топыраққа енгізу әдісін пайдаланады. Микробиологтар
мұнаймен ластанған топырақты минералды азотты пайдаланбай, топырақ
азототрофтардың активтілігін стимулдеу арқылы тазалауды ұсынған.
Азотфиксаторлар азотты фиксирлеумен қатар, мұнайдың жеке компоненттерін
ыдыратып, көмірсутек тотықтырғыш микроорганизмдердің тіршілігін
белсендендірген.
Мұнай ыдыратқыш микроорганизмдер жақсы зерттелген, оларға көбінесе
бактериялар мен саңырауқұлақтар жатады. Әр түрлі көмірсутектердің
деградациялық қасиеттері болатын 20 бактериялар туысы, 19 ашытқылар туысы,
24 микроскопиялық мицелиалды саңыраукұлақтар туысы табылған. Солардың
ішіне: Achromobacter, Acinetobacter, Alcaligenes, Bacillus, Arthrobacter,
Citrobacter, Clostridium, Corynebacterium, Cytophaga, Desultfovibrio,
Enterobacter, Escherichia, Flavobacterium, Methanobacterium, Micrococcus,
Micromonospora, Mycobacterium, Rhodococcus, Pseudomonas, Brevibacterium,
Sarcina, Serratia, Spirillum, Vibrio, Tiobacillus бактериялар туыстары;
Streptomyces, Nocardia актиномицеттер; Aspergillus, Acremonium, Penicillum,
Mucor, Fuzarium, Trichoderma, Gunninghamella, Cladosporium мицеллиалды
саңырауқұлақтары; Candida, Endomyces, Rhodotorula, Torulopsis,
Trichosporon, Debaryomyces, Endomycopsis, Hansenula, Saccharomyces
ашытқылары жатады.
Равдан келесі көмірсутек тотықтырғыш бактериялардың тізімін келтіреді:
Acinetobacter, Micrococcus, Sarcina, Vibrio, Azospirillum, Aeromonas,
Alcoligenes, Chromobacterium, Flavobacterium, Rhodococcus, Mycobacterium,
Nocardia, Streptomyces. Топырақта Pseudomonas, Rhodococcus, Mycobacterium,
Bacillus, Arthrobacter, Brevibacterium туыстарына жататын көмірсутек
тотықтырғыш бактериялар кең таралған. Pseudomonas туысының табиғатта 50
түрі кездеседі. Солардың ішіндегі ең белсенділері P.aeruginoza, P.putida,
P.fluorescens [39; 40].
Мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған топырақтарды микроорганизмдер
көмегімен 3 жол арқылы жылдамдатуға болады екен. Олар:
1. Топырақ немесе су микрофлорасының метаболиттік
активтілігіне сәйкес, ортаның физико-химиялық жағдайларын өзгерту арқылы;
2. Ластанған топырақ немесе суға арнайы таңдалынып
алынған мұнай тотықтырушы микроорганизмдерді енгізу арқылы;
3. Аралас микроорганизмдердің белсенді штамдарын және олардың өсуі
үшін қажет активаторларды қосу арқылы.
Аталған соңғы екі әдіс, қазіргі таңда өте перспективті және тиімді
болып отыр. Себебі белсенді мұнай тотықтырушы микроорганизмдер негізінде
жасалған биопрепараттар көмегімен мұнаймен ластанған топырағы бар
аумақтарды кең көлемде тазалауға мүмкіндік бар.
Қоршаған ортада мұнай көмірсутектерін деструкциялау үшін
микроорганизмдердің көптеген түрлері қолданылады, солардың қатарында:
Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus, Arthrobacter, Flavobacterium
Rhodococcus, Acinetobacter, Alcaligenes, Mycobacterium, Nocardia, Candida
ашытқы туыстары және т.б. туыстары бар [41; 42].
Микроорганизмдердің мұнай компоненттерін қолдануы әр түрлі дәрежеде
жүруі мүмкін. Мысалы, бактериялар н-парафиндері әлсіз, циклді және
полициклді ароматты көмірсутектерді жақсы ыдырататыны белгілі.
Барлық топырақтың және судың құрамына сұйық парафинді ыдырататын
микроорганизмдер болады. Бұл көміртек көзі ретінде н-алкандары пайдаланатын
клеткалардың өсу процесінде ортадағы көмірсутектердің еруін жоғарлататын
метаболиттердің бөлінуіне негізделген [43].
Ұшқыш көмірсутектерді пайдалануға қабілетті микроорганизмдер аз
кездеседі. Метанды тотықтыратын бактериялар пропанды пайдалана алмайды және
керісінше, пропанды тотықтыратын бактериялар метанды ыдырата алмайды [44;
45].
Соңғы жылдар ішінде бірнеше препараттар – “Девройл”, “MEOR”,
“Энокардин”, “МикрозимТМ – ПЕТРО ТРИТ”, “Экойл”, “Родобел”,
“Путидойл”, “Псевдомин” және т.б. өндіріске еніп, кең көлемде қолданылуда.
Бұл препараттар құрамына 20-дан аса түрлі мұнай тотықтырушы
микроорганизмдер, бактериялар және саңырауқұлақтар, ашытқылардан тұратын
монодақылдар немесе ассоциациялар кіреді.
Мұнаймен ластанған топырақты тазалауға арналған биопрепараттарға
сипаттама беретін болсақ, мысалы, Ingeooil компаниясы MEOR препараты.
MEOR препаратын пайдалану процесі ағымында жер қыртысында
микроорганизмдер мұнай көмірсутектерін метаболиздейді және аз өмір сүру
барысында пайдалы өнімдер шығарады:
• Құрамындағы спирттер, еріткіштер және әлсіз қышқылдар тұтқырлығының
азаюына, мұнай температурасының өзгеруіне, сонымен қатар парафиндерді
және ауыр мұнайлардың ыдырауына әкеледі, соңғысының өткізгіштігін
жоғарлатады.
• Биоплимерлер суда ери отырып, олардың тығыздығын арттырады,
технологияда мұнайдың алынуын жеңілдетеді.
• Биологиялық беткі белсенді заттар мұнайдың бетін сырғанақ етеді.
• Газдар қатпардың ішкі қысымын күшейтеді және мұнайдың ұңғыма бағанына
жылжуына көмектеседі [46].
“Эконадин” биопрепараты. Ғылыми - өндірістік “ЭКОНАД” өз жұмысын
мұнаймен ластауды ликвидациялауды, өнімділікті қалпына келтіру және
ластанған жерлер мен халықшаруашылық байлықтардың бұзылуын, сонымен қатар
қоғаммен өндірістік орындардың қоршаған орта жағдайының жақсаруына қатысты
ортақ мәмілеге келуіне негізделген. Сорбент – биодекструктор “Эконадин”.
Қоңыр түсті ұнтақ, дисперсті, гидрофобты болып табылады. Бұл препарат
органикалық субстрат – қарашірікте иммобилизденген Pseudomonas fluorescens
- тің екі штамм ассоциациясынан құралған. Препарат құрамында деструктор –
микроорганизмінің мөлшері 1 * 109 клг құрайды. Сорбциялық тығыздығы мұнай
өнімінің түріне байланысты 1:10 – 1:50 аралығында болады. Экологиялық
қауіпсіз, токсикалық әсері және иісі жоқ. Бұл препарат Ресей
Федерациясының және Украинаның патенттерімен қорғалған.
Биопрепараттың әсер ету принципі: табиғи жағдайда препарат мұнай
көмірсутегіні алғашқы сорбциялауы биокаталитикалық трансформациямен
басталып, деструкциямен жалғасады. Табиғи ортаның өзіндік мұнай
тотықтыратын микрофлорасы жойылмайды, керісінше белсендендіріледі.
Топырақты тазалауда препараттың әсер ету механизмі тек қана мұнай және
мұнай өнімдерін жоғары белсенді бактериялардың биохимиялық деструкциясы
емес, сонымен қатар табиғи микроб биоценоздарының өнімдерінің метаболизмін
активизациялайды.
Препарат құрамында органикалық тасымалдаушылардың болуы топырақты
тазалаудың бірінші сатысында органогенді қабатты толтырады, яғни мұнай
ластаушымен биогенді элементтердің (азот, көмірсу және т.б.) биохимиялық
ластану циклын жаңадан толтырып күшейтеді. Препарат құрамында кальцийдің
болуы ортаның қышқыл – сілтілігін теңестіреді, ол өз кезегінде топырақтың
физико – химиялық жағдайын жақсартады және қалған мұнайдың концентрациясына
қатысты микроорганизмдердің деструктивті белсенділігін көтереді [47].
Мұнаймен ластанған топырақтарды тазалау барысында Pseudomonas туысының
бактерияларының қатысымен бірнеше препараттар жасалынып, әлем бойынша
қолданыс табуда. Ең алдымен олардың түрлі қасиеттері зерттелді, әсіресе
мұнай көмірсутектерін жақсы тотықтыру қабілеті. Штамдардың адам өміріне,
өсімдіктерге, гидробионаттарға ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz