Биодеградация пестицидов

Выбросы отходов производства пестицидов сегодня строго контролируются; технология очистки сточных вод или их детоксикации хорошо разработана, хотя остается сложной и многообразной. Она включает сначала экстракцию пестицидов растворителями, а затем обычную биологическую обработку. Для ликвидации непредусмотренных выбросов, происходящих при утечках или промывке и замене контейнеров с пестицидами, подходящая технология пока отсутствует. Пестициды попадают в окружающую среду и в результате использования их для обработки сельскохозяйственных культур. Большинство пестицидов расщепляются бактериями и грибами. Превращение исходного пестицида в менее сложные соединения нередко осуществляется при участии сообществ микроорганизмов. Были описаны различные стадии и промежуточные продукты процессов деградации ДДТ, идущей, например, в ходе сопряженного метаболизма и приводящей к полной минерализации этого стойкого пестицида.

Часто из среды, содержащей ксенобиотик, можно выделить сообщества такого рода, в которых он служит не основным источником углерода, а источником фосфора, серы или азота. Чрезвычайно высокая токсичность пестицидов зачастую утрачивается на первой же стадии их модификации. Это позволяет разработать относительно несложные микробиологические способы их детоксикации. Например, в результате гидролиза может значительно уменьшиться токсичность пестицида или увеличиться вероятность биодеградации. Для этого хорошо было бы использовать внеклеточные ферменты, способные функционировать в отсутствие коферментов или специфических факторов и осуществлять детоксикацию разнообразных пестицидов.

Биодеградация поверхностно-активных веществ

По чувствительности к биодеградации синтетические поверхностно-активные соединения, применяемые в быту и в промышленности как моющие средства, можно разделить на «жесткие» и «мягкие». Анионные соединения этой группы, такие как алкилбензолсульфонаты, в конце 50-х гг. привлекли к себе внимание тем, что они загрязняют окружающую среду: это проявляется в образовании пены в водоемах.

Сначала в продажу поступали «жесткие» детергенты, устойчивые к разложению в окружающей среде, содержащие разветвленные алкильные боковые цепи. Чтобы предотвратить их накопление в природе, промышленность добровольно перешла к производству подверженных биодеградации, линейных неразветвленных алкилбензолсульфонатов. Разрушение этих поверхностно-активных соединений начинается с окисления концевых метильных групп, после чего за счет β-окисления идет расщепление линейных боковых цепей. Данный процесс осуществляется только в аэробных условиях, поскольку для начального окислительного этапа требуется кислород. Разветвленные молекулы не всегда оказываются устойчивыми, хотя процесс их β-окисления и затруднен. Механизм разрушения разветвленной цепи до конца не установлен.

Алкилсульфаты все еще используются как моющие средства на фабриках-прачечных и в косметической промышленности, основную их массу составляют первичные алкилсульфаты. Линейные сульфаты легко разрушаются, но этот процесс замедляется из-за наличия разветвленных участков. В первичной атаке этих молекул участвуют сульфатазы, образующие соответствующие спирты, которые подвергаются затем дальнейшему метаболизму. Для этого процесса кислород не нужен, и он может идти в анаэробных условиях.

Некоторые детергенты применяются в быту, поскольку они облегчают смачивание и способствуют образованию эмульсий, их с успехом используют при производстве аэрозолей для сельского хозяйства и в косметической промышленности. Линейные первичные алкогольэтоксилаты минерализуются быстро и до конца, но более весокомолекулярные гомологи более устойчивы. Деградация осуществляется путем окисления концевых метильных групп и последующего β-окисления с образованием низкомолекулярных алканоатэтоксилатов, лишенных поверхностно-активных свойств.

Имеющиеся в продаже детергенты редко содержат по весу более 30% поверхностно-активного соединения. К числу остальных компонентов относятся оптические отбеливатели, отбеливатели-окислители, вспомогательные пенообразователи, антикоррозийные добавки и ферменты. Основную массу составляет носитель (наполнитель). Наполнители нужны для уменьшения концентрации свободного кальция и магния с целью предотвращения образования неорганических осадков; в противном случае выпадут в осадок соли щелочноземельных металлов и аниона детергента.

Таким образом, биологические методы дают существенные результаты при очист­ке отходов предприятий неф­теперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, а также коммунально-бытовых стоков.