Экологиялық биотехнология туралы

1. Кіріспе
2. Негізгі бөлім
2.1 Қазақстандағы қоршаған ортаның экологиялық мəселелері
2.2 Биотехнологиялық үдерістерді өндіріс жəне тұрмыстық қалдық суларын тазартуда пайдалану
2.3 Қоқыс қалдықтарын биотехнологиялық жолдармен тазарту
3. Қорытынды
4. Қолданылған әдебиеттер

Биотехнологияның экологиялық биотехнология саласы көптеген экологиялық жағдайларға қатысты мəселелермен айналысады. Биотехнологияның ДНК технологиясы жетістіктерін табиғатты қорғау мақсатында қолдану жақсы нəтижелерге қол жеткіздіреді. Мысалы Kazakstan Today агенттігінің мəліметі бойынша ғалымдар Науырзым қорығында бүркіттердің санын ДНҚ-технологиясын қолдана отырып анықтаған. Purdue университетінің ғылыми қызметкері Андре Двуди мен Сан-Диего қаласы зообағының қызметкері Джейми Иви жəне басқалары сырттай бағалау əдістері нақты мəліметтер алуды қамтамасыз ете алмайтындықтарына көз жеткізген. Атап айтқанда, ғалымдар екі бүркіт популяцияларын олардың түсіп қалған қанат қауырсындарын ДНҚ тестілеу арқылы түгендеген. Нəтижесінде осы бүркіттердің 414-нің осы қорық аумағында тіршілік ететіндіктері анықталған жəне бұл сырттай бағалау нəтижелерінен алынған саннан үш есеге көп екендігін көрсеткен. Алынған нəтижелер осы бүркіт түрлерін сақтау шараларын тиісті деңгейде ұйымдастыруға мүмкіндік туғызады.
Экологиялық биотехнология – өнеркəсіптік əртүрлі қалдықтарды қайта өндеу, қоршаған орта нысандарын əртүрлі ластағыштардан тазарту сияқты қоршаған орта мəселелерін шешуде биотехнологиялық əдістермен биологиялық емес технологияны біріктіре отырып, биотехнологияны қолдану болып табылады. Экологиялық биотехнология тұрғысынан алып қарағанда ағын суларды тазарту жəне тұрақтандырудың аэробты үдерістерін пайдаланудың маңызы зор. Бұл мақсатта əртүрлі конструкциялы реакторлар қолданады.
Бүгінде біздерге мəлім болғандай, экологиялық биотехнологияның бірнеше бағыттары бар жəне олар түрлі əдістер арқылы жүзеге асырылады. Атап айтқанда биодеградация – адам тіршілігі нəтижесінде жиналатын зиянды заттарды жою болып табылады. Бұның тиімді жолы биоконверсия – керегі жоқ зиянды заттардың қалдықтарын төгіп тастамай, оларды барынша қажетті пайдалы заттарға айналдыру ретінде жүргізіледі. Əсіресе бұл бағыттар ауылшаруашылығына үлкен септігін тигізеді, əрі пайдалы, яғни бұл – биогаз алу үшін жəне тағы да басқа түрлі жолдарды қарастырады. Жоғарыда атап өткендей, экологиялық биотехнология қоршаған ортаны табиғи жағынан толық сипаттайды. Мұнда топырақ, су, мұнай тағы да көптеген мəселелер назарға алынады.

1. Аубакиров Х. Ə. - Биотехнология: Оқулық. Алматы: ЖШС РПБК «Дəуір», 2011.- 181-188 бет
2. Жұбанова А.А, Абдиева Г. Ж, Шөпшібаев Қ.К. Биотехнология негіздері. Алматы., «Қазақ униветситеті», 2006.,-110 б.
3. Пехов А.П. Биология с основами экологии. Санкт-Петербург, 2001., -С. 602- 630. "Биотехнология: Свершения и надежды". М:Мир, 1987 г.
4. Жұбанова А.А., Шупшибаев К.К. Экологиялық биотехнология. Типтік оқу бағдарламасы., 3 кредит (135 сағат) Алматы, КазМУ.

Пән: Экология, Қоршаған ортаны қорғау
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 16 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТІРЛІГІ
Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті
Инженерлік-технологиялық факультеті
Стандарттау және биотехнология кафедрасы

СӨЖ

Тақырыбы: Экологиялық биотехнология

Тексерген: Жагалбаева Д.К.
Тұрарбек Т.М.
Орындаған: Мырзагалиева А.Е.
Тобы: БТ-507

Семей 2017 жыл

Жоспар:

1. Кіріспе
2
2. Негізгі бөлім
4
2.1 Қазақстандағы қоршаған ортаның экологиялық мəселелері
4
2.2 Биотехнологиялық үдерістерді өндіріс жəне тұрмыстық қалдық суларын тазартуда пайдалану
7
2.3 Қоқыс қалдықтарын биотехнологиялық жолдармен тазарту
11
3. Қорытынды
14
4. Қолданылған әдебиеттер
15

1. Кіріспе
Биотехнологияның экологиялық биотехнология саласы көптеген экологиялық жағдайларға қатысты мəселелермен айналысады. Биотехнологияның ДНК технологиясы жетістіктерін табиғатты қорғау мақсатында қолдану жақсы нəтижелерге қол жеткіздіреді. Мысалы Kazakstan Today агенттігінің мəліметі бойынша ғалымдар Науырзым қорығында бүркіттердің санын ДНҚ-технологиясын қолдана отырып анықтаған. Purdue университетінің ғылыми қызметкері Андре Двуди мен Сан-Диего қаласы зообағының қызметкері Джейми Иви жəне басқалары сырттай бағалау əдістері нақты мəліметтер алуды қамтамасыз ете алмайтындықтарына көз жеткізген. Атап айтқанда, ғалымдар екі бүркіт популяцияларын олардың түсіп қалған қанат қауырсындарын ДНҚ тестілеу арқылы түгендеген. Нəтижесінде осы бүркіттердің 414-нің осы қорық аумағында тіршілік ететіндіктері анықталған жəне бұл сырттай бағалау нəтижелерінен алынған саннан үш есеге көп екендігін көрсеткен. Алынған нəтижелер осы бүркіт түрлерін сақтау шараларын тиісті деңгейде ұйымдастыруға мүмкіндік туғызады.
Экологиялық биотехнология - өнеркəсіптік əртүрлі қалдықтарды қайта өндеу, қоршаған орта нысандарын əртүрлі ластағыштардан тазарту сияқты қоршаған орта мəселелерін шешуде биотехнологиялық əдістермен биологиялық емес технологияны біріктіре отырып, биотехнологияны қолдану болып табылады. Экологиялық биотехнология тұрғысынан алып қарағанда ағын суларды тазарту жəне тұрақтандырудың аэробты үдерістерін пайдаланудың маңызы зор. Бұл мақсатта əртүрлі конструкциялы реакторлар қолданады.
Бүгінде біздерге мəлім болғандай, экологиялық биотехнологияның бірнеше бағыттары бар жəне олар түрлі əдістер арқылы жүзеге асырылады. Атап айтқанда биодеградация - адам тіршілігі нəтижесінде жиналатын зиянды заттарды жою болып табылады. Бұның тиімді жолы биоконверсия - керегі жоқ зиянды заттардың қалдықтарын төгіп тастамай, оларды барынша қажетті пайдалы заттарға айналдыру ретінде жүргізіледі. Əсіресе бұл бағыттар ауылшаруашылығына үлкен септігін тигізеді, əрі пайдалы, яғни бұл - биогаз алу үшін жəне тағы да басқа түрлі жолдарды қарастырады. Жоғарыда атап өткендей, экологиялық биотехнология қоршаған ортаны табиғи жағынан толық сипаттайды. Мұнда топырақ, су, мұнай тағы да көптеген мəселелер назарға алынады.
Бүгінгі таңда шешілмей жатқан экологиялық мəселелер өте көп.
Биотехнологиялық үдерістердің осындай мəселесінің бірі - олар табиғи суды жəне аэробты жағдайында өтетін технологиялық үдерістерінде ауаны көп көлемде тұтынады да, алынатын кейбір қалдықтары жарамсыз болып қалады. Микробиологиялық өндіріс саласында басты екі мəселе назарда ұсталуы қажет:
1. Өнеркəсіптік асептика, яғни биореактор ішіне бөгде микроорганизмдердің
ену мүмкіндігін жою.
2. Қоршаған ортаны қорғау, яғни ауа жəне су қалдықтарына түзгіш
жасушалардың еніп кетуін болдырмау.
Бұл құбылыс қауіпті, өйткені адам үшін микроб ақуызы жат нəрсе, сондықтан ол халық арасында аллергиялық реакциялар қоздыруы мүмкін. Биотехнологиялық өнекəсіпте қоректік заттарды даярлау, жуу, бөліп алу жəне сонымен бірге биореакторлардың режимдерін бір қалыпты дəрежеде ұстап тұру үшін көп мөлшерде су қажет. Айналадағы судың ағыны тұйық болса да, бұны тазалау жұмысы қарастырылып тұрылуы тиіс. Өйткені қондырғыны суыту мақсатында пайдаланылатын агентке (суға), биореакторлардың конструкциялық ақауынан немесе басқа да бір себептерден кез келген уақытта дақылдық жасушалары аз ғана мөлшерде болса да еніп кетуі ықтимал.
Реакторлардан технологиялық суларды шығарып тазалауда көптеген
қиындықтар кездеседі. Көбінесе, мұнда активті лай қолданады. Бірақ болашақта су тазалайтын мембраналық технологияны ендіру жəне бір реактордан шығарылып микроорганизмдерден тазартылған технологиялық суларды, басқа реакторлардағы жасушаларға қоректік зат ретінде пайдалану сияқты метаболизмдері айналымда болатын жабық өндірістерді жасау жұмыстары жүргізілуі тиіс.

2.1Қазақстандағы қоршаған ортаның экологиялық мəселелері

Антропогендік əсерлер нəтижесінде Қазақстанның барлық аумағында дерлік табиғи ортаның елдің болашақ экономикалық жəне əлеуметтік дамуын қамтамасыз ету қабілеттілігі бұзылған. Ауылшаруашылығы өндірісінің экстенсивті дамуы жердің тозуы мен ландшафттың азаюы түрінде із қалдырған, елдің аумағының 60% артығы қатаң шөлге ұшыраған, бұл топырақ құнарлығының төмендеуіне жəне мал шаруашылығы мен өсімдік шаруашылығының өнімділігінің азаюына əкеліп соғады. Бір ұрпақтың көз алдында Арал теңізінің көлемі екі есеге жуық азайған. Балқаш
көлін де осыған ұқсас тағдыр күтуі мүмкін. Республиканың су қажеттілігі бір жылға 100 км³ кезінде іс жүзіндегі қамтамасыз ету 34,6 км³ құрайды. Жан басына шаққанда сумен қамтамасыз ету бойынша Қазақстан ТМД елдерінің арасында соңғы орында. Жыл сайын республиканың су қоймаларына 200 млн. м³ артық көлеміндегі ластанған сарқынды сулар құйылады. Көлемдері бірнешеден жүздеген текшее километрге дейін ластанған жер асты суларының 3 мыңнан артық көзі анықталған.
Өңдеу жəне энергетикалық кешендердің көптеген кəсіпорындарында жетілмеген технологиялардың қолданылуы мен негізгі өндірістік қорларының табиғи тозуы - зиянды қалдықтар шығымының артуына ықпал етеді. Ауаны, суды жəне топырақты қарқынды түрде ластау, жануарлар мен өсімдіктер əлемінің табиғи ресурстарының азаюы - экожүйелердің құлдырауына, шөлге жəне биологиялық жəне ландшафтық көп түрлігінің жоғалуына, халықтың денсаулығының нашарлауы мен өлім-жітімінің өсуіне əкеліп соғады.
Сұйық мал нəжістерінде бруцеллез микробтары 174, құрт ауруы (туберкулез) таяқшалары 475 күн сақталса, сібір жарасы қоздырғыштары спора түрінде бірнеше жыл бойына өз тіршілігін жоймайды екен. Шағын жəне орта көлемді мал фермаларында мал қиларымен араласқан қалдықтар бір жерге жиналып қойылған соң, бір немесе бірнеше жылдардан соң барып тыңайтқыш ретінде пайдаланылады. Осындай қалдықтарды пайдалану топырақ, су, ауа құрамдарының əртүрлі заттармен ластануына жол бергізуі мүмкін. Биотехнология қоршаған ортаны, яғни адамға қажетті-қажетті емес бактериялардан бастап, барлық өсімдік, жан-жануарларға дейін қорғауды жəне адамға қызмет етуін қалыптастырады. Егер, қоршаған ортаны қорғау үшін əлемдік технологиялар нарығы қазіргі уақытта 235 миллиард долларға
бағаланса, кейбір деректер бойынша олардың 25-тен 40%-ға дейінгі үлесі -
биотехнологиялар үдерісіне тиесілі екен.
Жиырмасыншы ғасырдың аяғында əлемде синтетикалық пластмассалардың өндірісі жылына 30 млн. т. жетті. Пластмассаларды пайдаланудың жылдам дамитын бағыттардың бірі - қаптық (қап, пакеттер, т.б.) өнімдер шығару болып табылады. 1975 жылы полимерлер қаптау үшін қолданылуы бойынша əйнек, қағаз жəне картоннан кейін үшінші орынға шыққан. Барлық шығарылатын пластиктердің 41%-ы қаптауда пайдаланылады, ал оның 47%-ы азық-түлік өнімдерін қаптауға
жұмсалады. Егер əйнек ыдысы тұтыну циклінде болса, ал қағаз табиғи жағдайларда ыдырауға ұшырайды. Тұрмыстық қоқыстың 40% құрайтын синтетикалық полимерлерден жасалған қаптау материалдары іс жүзінде мəңгілік болып есептелінеді, өйткені ол ыдырауға жатпайды жəне пластмассалық қалдықтарымен не істеу керектігі - ғаламдық экологиялық мəселеге айналып отыр. Пластмассалық қалдықтар мəселесін шешу, елеулі дəрежеде əлемдегі экологиялық жағдай мен жиырма бірінші ғасырдағы синтетикалық пластмассалар өндірісінің дамуының қарқыны мен бағыттарына байланысты қалыптасады. Бұл мəселе дұрыс шешімін
таппаған жағдайда, біз өз-өзімізді пластмассалық қалдықтармен көміп тастаймыз. Биотехнологияның дамуымен қатар қаптау материалдарын алу технологиялары да жетілуде, сонымен бірге қаптаудың қызметтік аясы да кеңеюде. Азық-түлік пен қоршаған орта арасындағы инертті, индифференттік кедергіден қаптау технологиясы - өндірістің факторына айналуда, атап айтқанда қазіргі кезде оның көмегімен келесі мəселелер шешілуде:
-өнім құрамын өзгертуге бағытталғаны (бұл жағдайда қаптарды жасау үшін иммобилденген ферменттер мен биологиялық белсенді материалдар қолданылады);
-азық-түлік өнімдерінің өмірін ұзартып, микробтық бұзылудан қорғайды. Мысалға, белсенді қабықшадағы шұжық өнімінің сақталу мерзімі 2-3 есе артады;
-қабықша ішінде тиімді газдық ортаны жасайды, бұл азық-түлік өнімдерін модификацияланған жəне реттелетін ортада сақтау кезінде кеңінен пайдалынылады;
-микротолқындық жылыту жағдайында азық-түлік өнімдерін өңдеудің
температурасын реттейді. Бұл бағыт сөзсіз қызығушылық туғызады, өйткені,
қоспаны тамаққа емес, полимерлік қабықшаның матрицасына енгізу, оны азық-түлік өніміне жаппай көшірудің жылдамдығын реттеп, қоспаның қолданылуын ұзартуға мүмкіндік береді.
Қазіргі кезде əртүрлі ксенобиотиктердің деструкция реакцияларын жүзеге асыратын ферменттердің көптеген түрі бар микроорганизмдердің əлеуетін барынша пайдалану міндеті тұр. Бұл əлеуетті пайдалану биоремедиация болып табылады. Бүгінде өнеркəсіптік өндірістің 30% жəне одан да көбірегі тазартушы құрылыстар салуға арналған шығындар құрайды. Ағынды суларды тазартудың іс жүзіндегі əдістері үнемі жетілдірілуде, бірақ олардың тиімділігі кейде экологиялық талаптарға сай келмейді. Ондай жағдайдан шығу жабық сұйық ағындарды пайдалану циклімен
қалдықсыз өндірістерді жасау мақсатында дəстүрлі өнеркəсіптік технологияларды қайта қарау болып табылады. Осы мəселедегі қажетті нормаларға дейін тазартылған технологиялық цикліне қайтару мен ағынды сулардан пайдалы биоөнімдерді алуда - жергілікті биотазарту технологиялары басты рөл атқарады демекпіз.

2.2 Биотехнологиялық үдерістерді өндіріс жəне тұрмыстық қалдық суларын тазартуда пайдалану.

Қазіргі кезде газ тəрізді жəне сұйық отын алу, металлургиялық кəсіпорындардың қалдық ағын суларынан металдарды бөлу, тұрмыстық жəне өнеркəсіптік қалдық суларды тазалау мен ластану деңгейін қадағалауға арналған арнайы жабық бөліктер (клеткалар) құру үшін, микроорганизмдердің тіршілік ету үдерістерін пайдаланатын өнеркəсіп салалары дамуда.
Ағынды суларды ластандыратын заттардың табиғаты жəне концентрациясы, оның шығу көзіне байланысты болады. Ластанған суларды шығу тегіне байланысты өнеркəсіптік жəне тұрмыстық деп екіге бөледі. Тұрмыстық ағынды сулар көбінесе көшедегі қалдық қоқыстар, тамақ қалдықтары, кір жуғыш заттар жəне экскрименттермен ластанады. Олар суда суспензияланған, қатты жəне ұшқыш заттар түрінде кездеседі. Суспензияланған жəне қатты заттардың көп бөлігі
целлюлазалық қосылыстар болып келеді. Ластағыш органикалық компоненттерге май қышқылы, көмірсутектер жəне ақуыздар жатады. Осы заттардың ыдырауы нəтижесінде түзілетін өнімдер тұрмыстық ағын суға жағымсыз иіс береді Бұл сулардың микрофлорасы əртүрлі болып келеді. Оның құрамына түрлі топырақ жəне ішек микроорганизмдерінің аэробты, облигатты жəне факультативті анаэробты түрлері, бактериялар, ашытқылар, саңырауқтар жəне вирустар кіреді. Осы заттардың ыдырауы нəтижесінде түзілетін өнімдер де, тұрмыстық ағынды суға қосымша жағымсыз иіс береді.
Тұрмыстық ағынды суларды ластайтын заттардың концентрациясының кең таралаған көрсеткіштерінің бірі - оттегіне биохимиялық қажеттілік (ОБҚ) жəне оттегіне химиялық қажеттілік (ОХҚ) болып саналады.
Оттегіне биохимиялық қажеттілік көрсеткіші (ОБҚ) - белгілі уақыт ішінде, 200С-тағы ағын судың өлшеулі көлемі сіңіретін еріген оттегі мөлшеріне тең.
Оттегіне химиялық қажеттілік (ОХҚ) - қышқылданған ыстық калии
бихроматты ерітіндісінен ағынды су үлгісінің 1 литрі сіңіретін оттегінің мг санына тең.
Өндіріс суларын өңдеуде биоадсорбенттерді əртүрлі əдістермен -
биофильтрант, қабықша (пленка), түйіршік (гранула) жəне т.б. түрінде тірі жəне өлі микробтық жасушалар негізінде дайындауға болады. Бірақ биоадсорбцияның экономикалық құндылығы - биоаккумуляторлардың спецификалық активті қабілеттілігіне, белгілі металдарды көп мөлшерде сорбциялау жəне металды бөліп алу үдерісінің арзандығына негізделеді. Металдарды бисорбциялау əдісін металлургия өнеркəсібінің қалдық суларын металдардан тазалау үшін тиімді қолдануға болады. Мұндай мақсатқа Citrobacters, Zoogleoa ramigera бактериялары мен жасушадан тыс, полисахаридтер пайдаланылады жəне олар су құрамындағы уран, кадьмий, кремний сияқты зиянды металдардан арылтуға мүмкіндік береді.
Суды сипаттау үшін мынадай көрсеткіштер: фосфорлы (жалпы фосфордың), азотты (жалпы азоттың) жəне супензияланған ерімейтін заттардың концентрациясын анықтау қолданылады. Өнеркəсіптік ағынды сулардың шығу тегін олардың құрамы арқылы анықтайды. Сүт өндірісі өнеркəсібінен қалған қалдық ағынды суларында - көмірсулар, ақуыздар, майлар; сыра қайнатудан кейін - көмірсулар, ақуыздар; мұнай өндіруші өндірістерден - фенолдар, көмірсутегілер, күкірт қосылыстары, формальдегид, аммиак жəне цианид сияқты улы заттар кездеседі. Қалдық ағынды сулар, біріншіден, су қоймаларын мекендеуші тірі ағзаларға зиян келтіреді, екіншіден, қалдықтарды өңдеудегі аэробты жəне анаэробты үдерістерге қатысатын микроорганизмдердің қырылуына əкеледі.
Ағынды суларды аэробты өңдеу - судағы ластағыш қалдықтардың жай
тұздарға, газдар мен суға дейін толық минерализациясын жүргізетін,
микроорганизмдерді ең көп пайдаланатын биотехнологияның үлкен салаларының бірі. Ол келесі сатылардан тұрады:
1. Субстраттың жасуша ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.