Роль микроорганизмов в природоохранных мероприятиях

Для ликвидации антропогенных загрязнений используют деятельность микроорганизмов, а именно при биологической очистке сточных вод, биодеградации с/х, промышленных и бытовых отходов.

Биодеградация является составной частью процесса биокомпостирования, сущность которого состоит в использование микроорганизмов для преобразования органических соединений отходов и трансформирования неорганических соединений из ядовитых форм в пассивные.

Наиболее разработаны научные основы биологической очистки стоков. Они делятся на аэробные и анаэробные методы. В основе лежит способность микроорганизмов использовать органические и неорганические вещества в процессе энергетического обмена.

Аэробную очистку проводят в искусственных и естественных условиях.

В естественных условиях используют:

– поля фильтрации - земельные участки, на которые сливают жидкие стоки, они просачиваются через слой почвы, загрязняющие вещества адсорбируются ее частицами, и почвенные микроорганизмы разрушают их;

– поля орошения отличаются от полей фильтрации тем, что земельные участки и для очистки сточных вод, и для выращивания с/х культур.

Почвенные м/о окисляют орг. вещества просачивающейся воды, минерализуя их; почва задерживает 99% содержащихся в воде бактерий.

Искусственные сооружения для очистки сточных вод:

– биологические пруды – последовательно соединённые водоёмы, в которые поступает разбавленные сточные воды. Очистка сходна с процессом естественного самоочищения.

– биологические фильтры – резервуары, заполненные крупнозернистым материалом, рабочей частью является биологическая пленка из микроорганизмов. Через фильтры пропускается вода и продувается воздух. М/о адсорбируют загрязнения и окисляют их.

– аэротенки – бассейны, в которых вода активно аэрируется (насыщается воздухом), а растворенные в воде вещества претерпевают изменения под действием частиц активного ила;

– метантенки – сооружения для анаэробной очистки отходов, в них обезвреживаются и утилизируются осадки из отстойников, аэротенков и других производств. Органические осадки в результате процессов гниения, брожения превращаются в жирные кислоты, спирты, газообразные продукты (60-65% метан), присутствуют , , , их сжигают или используют как топливо.

Сброженный осадок обезвоживают, сушат и вывозят на с/х поля как удобрение или используют в качестве топлива.

Углеводное брожение и окисление – масляно-кислые бактерии, грам+ спорообразующие палочки, обитают в почве, илистых отложениях, разлагающихся растительных осадках, встречаются в пищевых продуктах.

Пектиновое брожение в почве и воде (разрушение клетчатки и пектиновых веществ) – анаэробные подвижные бактерии Clostridium, аэробные – актиномицеты, грибы.

Разложение жиров и ЖК – палочковидные бактерии Pseudomonas, микрококки, мицелиальные грибы Oidium lactis, Cladosporium, Aspergillus, Penisillium. Многие психрофилы. Происходит под действием ферментов липаз до глицерина и ЖК. Глицерин полностью окисляется до CO₂ и H₂O. ЖК окисляются медленнее сначала до перикиси ЖК, затем в кето- и оксикислоты, альдегиды, кетоны. Эти соединения некоторыми м/о используются для метаболизма, и в конечном итоге они превращаются в CO₂ и H₂O.

Превращение азотсодержащих веществ – гниение (процесс глубокого разложения белковых веществ м/о-мами). Возбудители – спорообразующие и бесспоровые, аэробные и анаэробные бактерии:

– сенная и картофельная палочка

– Pseudomonas – аэробные подвижные грам- есть холодоустойчивые, обладают липолитической активностью.

– протеи – мелкие грам- бесспоровые подвижные палочки с резко выраженными гнилостными свойствами. Факультативные анаэробы, хорошо развиваются при +25 и при +37, прекращают размножение при +5 .. +10, но сохраняются в замороженных продуктах.

Гнилостные бактерии наносят ущерб, вызывая порчу белковых продуктов, но играют важную роль в круговороте азота в природе, минерализуя белковые вещества в почве, воде. Белковые вещества под действием экзопротеаз расщепляются до пептидов, которые остаются в окр. среде или под действием пермеаз попадают внутрь клетки, где гидролизуются до аминокислот. АмК используются для синтеза собственных белков или дезаминируются в NH₃, и органические вещества (окси-, кето- и карбоновые кислоты).

Нитрификация – процесс последовательного окисления NH₃ до HNO₃. Возбудители – нитрифицирующие бактерии, грам-, хемоавтотрофы, орг. вещества тормозят их развитие.

Денитрификация – процесс восстановления окисленных форм азота (нитритов и нитратов) до окислов азота или молекулярного азота. Возбудители – мезо- и термофильные факультативные анаэробные бактерии. Много в почве, водоёмах. Аэрация задерживает процесс.

Фиксация молекул азота – обогащают почву доступным растениям азотом. Азотфиксирующие аэробные м/о свободно живут в почве и воде в симбиозе с растениями.