Введение (стр. 13 )

Особую проблему представляют выбросы или случайные разливы нефти на поверхности почвы, поскольку они могут привести к загрязнению почвенных вод и источников питьевой воды. В почве содержится очень много микроорганизмов, способных разрушать углеводороды. Однако даже их активность не всегда достаточна, если образуются растворимые производные или поверхностно-активные соединения, увеличивающие распространение остаточной нефти.

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, усойчивость которым придавали их 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. Кольцевые структуры молекул обычно разрушаются только после полной биодеградации боковой цепи. 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. Связь углерод-сера является очень прочной, и это увеличивает биологическую инертность молекулы детергента. Реакции десульфирования детально не изучены, но скорее всего в них участвуют гидроксилазы или монооксигеназы.

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 аэрозолейдля 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:

1.  Уменьшения концентрации свободного кальция и магния с целью предотвращения образования неорганических осадков; в противном случае выпадут в осадок соли щелочноземельных металлов и аниона детергента;

2.  Диспергирования агрегатов почвенных частиц и стабилизации почвенных суспензий.

Наполнители должны иметь хорошую буферную емкость и не вступать в нежелательные реакции с другими компонентами смеси.

Ключевые слова и понятия

биодеградация гидролизаты детергенты красители

ксенобиотики органические пигменты пестициды сбраживание

Вопросы для контроля знаний:

1.  Категории промышленных отходов.

2.  Проблемы переработки промышленных отходов.

3.  Технология переработки отходов молочной промышленности.

4.  Продукты, получаемые из молочной сыворотки.

5.  Технология переработки отходов целлюлозно-бумажной промышленности.

6.  Переработка отходов от производства красителей.

7.  Биодеградация нефтяных загрязнений.

8.  Биодеградация пестицидов.

9.  Биодеградация поверхностно-активных веществ.