Биоремедиация

Ремедиация почв, загрязненных стойкими органическими соединениями (СОС), основана на биологических процессах и поэтому называется биоремеди-ацией. Конечной целью биоремедиации является биодеградация (биоразложение) токсичных СОС в нетоксичные продукты, что устраняет необходимость дальней­шей очистки городских почв. Биологическая деградация основана на продуциро­вании микроорганизмами ферментов, которые метаболизируют вещества-поллю-танты. Некоторые микробы разрушают поллютанты до двуокиси углерода, воды. метана, неорганических солей и/или биомассы, из которой они используют угле­род и энергию для своего роста. Другие организмы только частично разрушают вещество (неполная деградация). Эти промежуточные продукты накапливаются и в дальнейшем могут быть деградированы иными микроорганизмами. Часто, хотя и не всегда, эти промежуточные продукты (метаболиты) менее токсич­ны, чем исходные вещества. Известное исключение представляет ДЦТ, метаболи­ты биодеградации которого (ДЦД и ДДЭ) являются более токсичными, чем сам

ддт.

Деградация высокохлорированных и высокоустойчивых соединений (хлорор-ганические пестициды, полихлорированные бифенилы, диоксины) осуществля­ется в процессах микробного кометаболизма. Кометаболизм представляет собой деградацию вещества микроорганизмом, который сам не использует это соедине­ние и продукты его деградации для получения пищи или энергии. Это связано с продуцировании ферментов широкого спектра действия, которые, наряду с мета­болизмом необходимых для жизни соединений, разрушают и поллютанты. Ско­рость разрушения поллютантов при этом очень низкая, и процесс самоочищения

астую очень длителен и неполон, поскольку микробная популяция не увели-вает свою биомассу или число видов за счет этого источника. Разработаны два подхода для селекции микроорганизмов, способных к био-еградации устойчивых органических соединений:

I* оптимизация роста консорциума микроорганизмов, уже присутствующих и адаптированных к данным условиям; • выделение природных микроорганизмов, способных деградировать опреде-енные вещества, или их геноинженерия с последующим внедрением в загряз-Енную среду для ремедиации городских почв.

Многие биотехнологические компании производят суперорганизмы совмест-ю с питательными веществами, такими, как азот и фосфор, для оптимизации их •оста в загрязненной почве. Однако в большинстве случаев приживаемость этих •риродных изолятов, или генетически сконструированных микроорганизмов, [«пень низкая, поскольку они не могут конкурировать с местными штаммами и •огибают. Другие организмы, выделенные в лабораториях, могут исплользовать в качестве единственного источника углерода (энергии) соединения-поллютан-ты. например ПАУ или гербицид 2,4-Д. Однако при внесении в почву, где имеют-I ся другие, более доступные источники энергии, эти организмы быстро теряют [свою способность получать энергию только из поллютантов.

Таким образом, вместо интродуцирования инородных организмов в очищае­мую почву более приемлемым является оптимизация роста консорциума орга-шизмов, уже существующих в данном месте. Как отмечалось, природные микро­организмы обладают способностью к биодеградации широкого спектра соедине­ний и задача состоит в активизации этой способности для деградации конкретного соединения или группы соединений. Микроорганизмы, в основном аэробные и анаэробные бактерии и грибы, играют важную роль в биодеградации СОС и очи­стке почв от них. Эта биодеградация может происходить в окислительных про­цессах при аэробных условиях, например, трансформация пентахлорфенола в 23.5,6-тетрахлоргидрохинон, хлоранил и другие циклические продукты, или вос­становительных условиях, как, например, дехлорирование ПХБ в донных отло-

[ жениях.

Факторы окружающей среды, которые определяют скорость биодеградации,

I аключают такие условия, как температура, содержание кислорода, доступные питательные вещества, рН, влажность, содержание органического вещества -источник энергии, концентрация поллютанта и наличие других вредных соеди­нений. Имеющиеся микроорганизмы вполне могут проявлять активность к био-зеградации, и необходимо стимулировать проявление этой активности. Пример оптимизации условий окружающей среды для роста бактерий-деграйдеров пен­тахлорфенола показан в таблице 7.4.

Биоремедиация может проводиться т зИи, с применением инженерных си­стем для подачи воздуха и питательных веществ и, если необходимо, для промы