Биотехнологии

Основные ксенобиотики, загрязняющие почвы и воды, как поверхностные, так и подземные – это в первую очередь нефтепродукты, полиароматические углеводороды (ПАУ), пестициды и полихлорированные бифенилы (ПХБ), тяжелые металлы (ТМ) и радионуклиды, поверхностно активные вещества, или детергенты (ПАВ), и другие продукты химических, перерабатывающих и добывающих предприятий России.

    Технологии биоремедиации  применяются для детоксикации так же ксенобиотиков, главным образом в низких концентрациях: ПХБ, пестицидов, ПАУ, РМ или ПГ отравляющих веществ (ОВ). Применяют микроорганизмы, в том числе анаэробные, для связывания тяжелых металлов и детоксикации их таким образом Деструкторы ксенобиотиков выделяются из загрязненных почв и отвалов, селекционируются, или конструируются генно-инженерными методами. Такие деструкторы способны активно деградировать или трансформировать очень многие ксенобиотики. Активно применяется для этих целей фиторемедиация с последующей утилизацией растений, накопивших в себе значительное количество ксенобиотиков. Попадая в почву в трансформированном, связанном, не токсичном состоянии ксенобиотики могут долго сохраняться в почве, особенно богатой гумусом. Очевидно, что металл не исчезает вообще, но он переходит в менее токсичную форму. Применяют биоремедиацию для очистки поверхностных, подземных вод и металлсодержащих растворов.

     ПАУ (полиароматические углеводороды) Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и их гибридные формы входят в состав сложных углеродистых веществ земной коры и ландшафтной оболочки Земли в виде рассеянных битуминозных веществ, нефтей, битумов, компонентов почвенного гумуса, аэрозолей воздуха, липидов растительных и животных тканей. ПАУ представляют собой высокомолекулярные органические соединения, основным элементом структуры которых является бензольное кольцо. К ПАУ относятся соединения, содержащие в своем составе несколько бензольных колец, соединенных вместе или разделенных парой соседних атомов углерода между примыкающими кольцами. Техногенные ПАУ поступают в почву, в основном, поверхностно: с частицами пыли, с опадом или непосредственно из атмосферы, а также в результате аврийных выбросов. Из-за низкой растворимости (например, растворимость 3,4-бензпирена в воде составляет 95,8 мкг/л) техногенные ПАУ практически не способны мигрировать в почвенном растворе и по профилю, поэтому в условиях стабильной поверхности ПАУ накапливаются в нескольких сантиметрах верхнего слоя почвы. 

    По результатам деградации отдельных ПАУ в лабораторных условиях были выбраны шесть штаммов Pseudomonas sp., обладающих наибольшей активностью. Они могут быть использованы, для микробной биоремедиации почв, загрязнённых ПАУ.

    ОВ (отравляющих веществ) В соответствии с Международной конвенцией проводятся работы по уничтожению химического оружия. Одним из наиболее стойких отравляющих веществ является иприт и продукты его гидролиза (ПГИ). МВ ходе многолетних лабораторных исследований из загрязненных почв были выделены и охарактеризованы микроорганизмы–деструкторы ПГИ. Из них отобраны наиболее эффективные и безопасные для теплокровных животных штаммы. В ходе полевых испытаний разработана технология биоремедиации “in situ” почвы, загрязненной ПГИ, с помощью микроорганизмов-деструкторов.

    Тяжёлые металлы ТМ — это мышьяк, сурьма, бериллий, кадмий, хром, медь, свинец, ртуть, железо, марганец, радий, никель, селен, серебро, таллий и цинк. Источники поступления ТМ в окружающую среду, в том числе в почву, являются химические производства и промышленные отвалы, удобрения, химические средства защиты растений, выбросы транспорта. По данным на 2009 г в России площади почв, загрязненных тяжёлыми металлами составляли 3,6 млн. га.

    Пестициды – это гербициды, инсектициды, фунгициды, протравители семян. В настоящее время в сельском хозяйстве не так широко и активно применяются различные пестициды, но большая масса их накоплена на производствах. Это то, что осталась от прежних времен. Часть запасов уничтожается силами самих заводов, часть уничтожается специализированными формированиями, часть – с помощью методов биоремедиации.

    Наибольшую стойкость в почве обладают фосфорорганических пестициды. В настоящее время фосфонаты используются в различных отраслях хозяйственной деятельности человека.

    Экологически и экономически наиболее целесообразны биологические технологии, с использованием специальных микроорганизмов–деструкторов.