2016
Для лечения почвы
Профессор Жариков Г.А
Доктор биологических наук Жариков Г.А.
любезно предоставил право на публикацию своих статей в блоге
и дал ссылку на Международные научно-практические конференции
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ-ДЕСТРУКТОРОВ И ДОЖДЕВЫХ ЧЕРВЕЙ ДЛЯ БИОРЕМЕДИАЦИИ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТОКСИЧНЫМИ ХИМИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ
На основе природных штаммов микроорганизмов-деструкторов разработаны технологии биоремедиации «in situ» почв, загрязненных полихлорированными бифенилами или фосфорорганическими соединениями.
Показано, что внесение на втором этапе биоремедиации дождевых червей увеличивает степень разложения токсикантов.
Жариков Г.А., Капранов В.В., Киселева Н.И., Крайнова О.А., Дядищева В.П., Леонтьевский А.А. , Шушкова Т.В.
ФГУН Научно-исследовательский центр токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов (НИЦ ТБП), г. Серпухов, Московская область, Россия.
Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН (ИБФМ), г. Пущино, Московская область, Россия, leont@ibpm.pushchino.ru
Работа выполнялась при финансовой поддержке Международного Научно–технического Центра (ISTC), проекты № 1892 и 2093.
Длительное и бесконтрольное применение токсичных химических веществ в промышленности привело к значительному загрязнению окружающей среды и возникновению у людей онкологических заболеваний, дерматитов и нарушений репродуктивной функции. Для ремедиации загрязненных территорий применяют физические, химические и биологические способы. Наиболее предпочтительными являются биологические технологии вследствие своей экологической безопасности, низкой себестоимости работ и достаточно высокой эффективности, что было неоднократно продемонстрировано при решении других экологических задач (Fava F., Bertin L., 1999; Head Ian M., 1998; Полихлорированные бифенилы и терфенилы, 1980).
При финансовой поддержке Международного Научно-Технического Центра (МНТЦ) по проектам №№ 1892 и 2093 разрабатываются технологии биоремедиации «in situ» почв, загрязненных фосфорорганическими пестицидами (ФОС) и полихлорированными бифенилами (ПХБ).
Проект МНТЦ № 2093
Город Серпухов — типичный промышленный город центральной части России. Проблемой номер один в г. Серпухове является загрязнение полихлорированными бифенилами почвы в районе «Заборья». Специальными исследованиями Центра Госсанэпиднадзора в 1987—1988 гг. был установлен источник загрязнения — НПО «Конденсатор», использовавший с начала шестидесятых годов в технологии производства конденсаторов 14 коммерческих препаратов ПХБ. В результате несовершенства технологии за 20 лет работы в объекты окружающей среды поступило большое количество ПХБ. Наиболее загрязнённая ПХБ (в концентрациях, превышающих ОДК в 50-100 раз) территория вокруг завода занимает площадь 20 га. На большей части этой зоны расположены индивидуальные дома с приусадебными участками, активно используемыми для выращивания растениеводческой продукции. Было выявлено, что в состоянии здоровья населения, проживающего на загрязненной ПХБ территории, наблюдается повышенная смертность от болезней системы кровообращения, злокачественных новообразований, болезней органов дыхания.
Анализ собранных данных показал, что чрезвычайно опасная экологическая обстановка в г. Серпухове диктует необходимость проведения работ по биоремедиации территорий, загрязненных полихлорированными бифенилами.
Выделение микроорганизмов-деструкторов проводили из природных почв, загрязненных ПХБ, с территории, возле НПО «Конденсатор», методом накопительных культур и с использованием минимальных солевых сред с ПХБ.
В ходе лабораторных экспериментов из образцов загрязненных почв было выделено свыше 100 природных штаммов микроорганизмов, устойчивых к ПХБ.
По результатам лабораторных исследований по биодеструкции ПХБ и токсикологической оценки микроорганизмов на безопасность для теплокровных животных, были выбраны 2 наиболее эффективных штамма: Hansenulla californica AT и Alcaligenes latus ТХД–13. Микроорганизмы депонированы во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов на международном отделении (г. Москва).
На них оформлены международные патентные заявки РСТ, российские и американские патенты.
Демонстрационные испытания биотехнологии в полевых условиях проводили в 2001 г. на территории г. Серпухова, возле НПО “Конденсатор” в пойме реки Боровлянки.
Для биоремедиации было выбрано 8 участков общей площадью 2 гектара. Из них 4 участка располагались на территории завода и 4 участка — в прилегающей жилой зоне.
Химический анализ почвы показал, что в связи с большим разнообразием использованных при производстве конденсаторов препаратов ПХБ, а также из-за различных физико-химических свойств почвы, уровня залегания грунтовых вод и профилей на участках наблюдается весьма разнообразная, «мозаичная» картина загрязнения. Лидирующее место занимали изомеры с 4 атомами хлора (39–55 % от общей суммы ПХБ). Второе и третье место в составе загрязнителя занимали трихлорированные и пентахлорированные бифенилы. Установлено, что участки различаются между собой по содержанию в них токсичных конгенеров. В сумме общего содержания ПХБ токсичные конгенеры составляли 4–37 %, а в составе высокохлорированных бифенилов – 39–48 %.
С помощью сельскохозяйственной техники в загрязненную почву была внесена микробная суспензия биомассы деструкторов. В течение июля и августа из–за высокой температуры и отсутствия дождей, проводилось увлажнение почвы с помощью поливочной техники.
Результаты химического анализа показали, что в течение 2 месяцев биоремедиации микроорганизмы активно разлагали ПХБ, находящееся в почве.
При этом было выявлено, что микроорганизмы–деструкторы в течение 1 месяца биоремедиации высвобождали из почвенных коллоидов полихлорбифенилы в почвенный раствор с последующим разложением загрязнителя. Степень разложения полихлорбифенилов варьировала в зависимости от исходной концентрации ПХБ в почве, а также от влажности почвы во время биоремедиации и составила от 30 до 90%.
Исследования по оценке интегральной токсичности почвы показали, что после биоремедиации интегральная токсичность почвы на участках значительно снизилась.
Микробиологические исследования почвенных проб выявили, что в процессе биоремедиации концентрация аборигенной почвенной микрофлоры практически не меняется.
Напротив, концентрация микроорганизмов–деструкторов после внесения в почву по мере разложения ПХБ значительно снижалась и достигала экологически безопасного уровня.
Внесение на втором этапе биоремедиации специальных дождевых червей увеличивает степень разложения полихлорбифенилов, повышает плодородие рекультивируемых почв и нормализует естественную почвенную микрофлору.
Использование одних дождевых червей (без микроорганизмов) не приводило к разложению находящихся в почве полихлорбифенилов.
Микроорганизмы-деструкторы и дождевые черви не проявляли антагонизма.
Количественные учеты показали, что во время биоремедиации дождевые черви мигрируют от места внесения на 2-3 метра по загрязненному участку.
После биоремедиации дождевых червей либо оставляют в почве с целью повышения ее плодородия, либо собирают на специальные приманки (Meier John R. et al., 1997).
На основании проведенных лабораторных и полевых экспериментов разработана технология биоремедиации in situ почв, загрязненных ПХБ.
Биотехнология обладает высокой эффективностью (степень разложения ПХБ в течение летнего сезона составляет до 90%), низкой трудоемкостью (не требуется снятия верхнего загрязненного ПХБ слоя почвы с последующим буртованием, а процессы идут непосредственно“in situ”) и экологической безопасностью (в процессе разложения ПХБ не образуются токсичные продукты деструкции, не нарушается структура почвы и ее биологические свойства).
Внесение дождевых червей во время биоремедиации увеличивает степень разложения полихлорированных бифенилов, повышает плодородие почв.
Проект МНТЦ № 1892
Целью проекта является поиск и селекция высокоэффективных штаммов микроорганизмов–деструкторов фосфорорганических соединений, выделение и изучение комплекса ферментов, разлагающих прямую С-Р связь и создание на этой основе технологии биоремедиации загрязненных почв «in situ».
Фосфорорганические соединения входят в состав многих инсектицидов и гербицидов и широко используются в хозяйственной деятельности человека. Эти соединения характеризуются наличием химически стабильной углерод-фосфорной связи, устойчивой к фотолизу, химическому гидролизу и тепловому разрушению. В настоящее время в мировой практике не имеется эффективной технологии биоремедиации почв, загрязненных фосфорорганическими соединениями, с помощью микроорганизмов-деструкторов. Наибольшую проблему в деградации представляют ФОС с трудно гидролизуемой С-Р связью (метилфосфоновая кислота, глифосат или round-up, метилфосфонилдифторид и др.). Эти соединения практически не разлагаются в окружающей среде и мигрируют по пищевым цепям, что крайне нежелательно из-за их высокой токсичности.
Отбор почвенных проб проводили на территории Московской, Ленинградской, Саратовской, Волгоградской и Самарской областей, Краснодарского Края. Пробы отбирали возле складов ядохимикатов, на сельскохозяйственных полях, в течение длительного времени обрабатываемых глифосатом и другими пестицидами.
В лабораторных условиях из почвы было выделено 39 природных штаммов — деструкторов органофосфонатов. На втором этапе селекции изучена возможность деструкции глифосата почве с помощью выделенных нами микроорганизмов, отобраны наиболее эффективные биодеструкторы.
Полевые испытания по микробной деструкции глифосата проводили на специально выделенном полигоне. Показано, что выделенные нами штаммы микроорганизмов способны в различной степени разлагать глифосат в загрязненной почве. Внесение в почву микроорганизмов приводит к разложению глифосата в загрязненной почве в течение 1 месяца на 67 — 76%.
Проведена идентификация и изучение ферментного комплекса С-Р лиазы, установление его компонентного состава и локализации. Установлено, что белки С–Р лиазного комплекса локализованы во всех компартментах микробной клетки. Полученная in vitro С-Р-лиазная активность E.coli не превышала 2% от клеточной активности, однако это первая удачная и достоверная попытка выделения С-Р-лиазы после разрушения клеток.
Список литературы
1. Fava F., Bertin L. Use of Exogenous Specialized Bacteria in the Biological Detoxification of a Dump Site–Polychlorobiphenyl–Contaminated Soil in Slurry Phase Conditions. – Biotechnology and bioengineering. – 1999. — Vol. 64, № 2, July 20. — P. 240–249.
2. Head Ian M. Bioremediation: towards a credible technology. – Microbiology. – 1998. — Vol. 144. — P. 599–608.
3. Meier John R., Chang Lina W., Jacobs Scott, Torsella Joni, Meckes Mark C. and Smith M. Kate Use of plant and earthworm bioassays to evaluate remediation of soil from a site contaminated with polychlorinated biphenyls. – Environmental Toxicology and Chemistry, 1997. — Vol. 16, № 5. — pp. 928–938.
4. Полихлорированные бифенилы и терфенилы. – Женева, ВОЗ, 1980. — № 2, — 96 с.
Здоровья Вам и благополучия! С уважением, Виктор Дулин.
Созерцание нашего природного-пермакультурного сада-огорода и цветов в нём, своеобразная психотерапия для Вашего здоровья.
Эти комментарии перенесены со старого блога.
(1 голосов, средний: 5,00 из 5)
Загрузка...
А кто делал анализ почвы здесь eko-analiz.ru/vody/pitevoj/ отзовитесь пожалуйста, хочу знать ваше мнение об этой компании.
Егор, здравствуйте! Понятия не имею об этом. Однако в таких случаях проверяю государственный сертификат и при наличии такового можно отдавать пробы на анализ и доверять полученному результату.