очистки сточных вод были разработаны «малогабаритные» башенные биореакторы высотой около 15–20 м.

При очистке сточных вод микроорганизмы проделывают особенно трудную работу. Потребляя кислород в процессе дыхания, они с его помощью разлагают содержащиеся в сточных водах сахара, жиры, белки до углекислого газа и воды и на этой основе растут и строят свои новые клетки. Очистные установки предоставляют микроорганизмам наилучшие условия для развития, размножения и для деструктивной деятельности. Это гигантские «биофабрики», и их «биопродуктом» является чистая вода.

Сточные воды промышленных предприятий нередко содержат трудноразлагаемые вещества и яды, например синильную кислоту и соединения ртути. Эти вещества не разлагаются обычными микроорганизмами, они даже губительно воздействуют на многие виды микроорганизмов. Поэтому постоянно идут поиски новых высокопродуктивных штаммов микроорганизмов, которые могли бы утилизировать такие вещества.

Рис. 12. Схема сооружения для очистки сточных вод:

1– сточные воды; 2 – насосная станция; 3 – решетка; 4 – отстойник песка; 5 – первичный отстойник; 6 – аэротенк; 7 – бассейн для доочистки; 8 – очищенные сточные воды; 9 – биогазовый реактор; 10 – удобрения;

11 – газометр; 12 – потребитель биогаза

88

Индийский биотехнолог Чакрабарти выделил бактерии, способные расщеплять высокотоксичное средство – трихлорофеноксиуксусную кислоту, которое США применяли во время войны во Вьетнаме, чтобы вызвать «листопад» в больших массивах джунглей. Чакрабарти выделил также бактерии, быстро разлагающие ядовитые нефтяные остатки. Они применяются для быстрого разложения нефти в случае катастроф с танкерами. Впоследствии микроорганизмы, размножившиеся в огромных количествах, поедаются морскими животными и благодаря этому быстро исчезают. В Институте биотехнологии в Лейпциге были выделены штаммы бактерий, поглощающие и откладывающие в своих клетках ртуть. Клетки водорослей также обладают способностью накапливать ртуть, свинец и серебро.

9.2.КОНТРОЛЬ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ СТОЧНЫХ ВОД

СПОМОЩЬЮ МИКРООРГАНИЗМОВ

Исследовать сточные воды на содержание разлагаемых и токсичных веществ можно с помощью микроорганизмов. Для этого отбирают пробы сточных вод. Сначала в каждой пробе определяют концентрацию кислорода, затем в пробы вносят микроорганизмы, живущие в сточных водах. Флаконы с пробами плотно закрывают и спустя 5 суток вновь определяют в каждом сосуде содержание кислорода. В пробах с высокой степенью загрязнения содержится много питательных веществ, следовательно, здесь микроорганизмы потребляют больше кислорода, чем

всосудах с «чистыми сточными водами». Но 5 суток – это слишком продолжительный срок. За это время сильно загрязненные сточные воды успевают поступить в реки в огромных количествах. Значит, необходим более ранний «предупредительный сигнал». Для этого применяются «биосенсоры» – биологические измерительные зонды, которые

втечение нескольких минут показывают степень загрязнения сточных вод. Биосенсор – это электрод, соединенный с электронным табло, на котором появляются сведения о содержании кислорода в жидкости. На поверхности этого электрода наносится тонкий слой микроорганизмов, живущих в сточных водах; микроорганизмы удерживаются при помощи плотного фильтра. Погрузив такой биосенсор в жидкость, можно непосредственно «измерить» дыхание микроорганизмов. В чистой воде микроорганизмы почти не дышат, так как в воде очень мало питательных веществ, а биосенсор подает совсем слабый сигнал. С помощью таких же биосенсоров можно определять и концентрацию питательных веществ в биореакторе. Существуют биосенсоры, работающие на основе ферментов, полученных из микроорганизмов. Например, прибор с биосенсором, несущим на поверхности своего электрода фермент

89

глюкооксидазу, за 1 ч может с большой точностью определить более чем в 100 пробах крови или мочи, не содержится ли в них повышенное количество сахара.

9.3. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ НЕПРИЯТНО ПАХНУЩИХ ВЕЩЕСТВ

Неприятно пахнущие вещества (НПВ) – специфический вид загрязнения окружающей среды. Образуются они в большинстве технологических процессов переработки животного сырья.

При производстве сухих животных кормов (кормовой муки, технического жира) образуются различные вещества: аммиак NH3, сероводород H2S, альдегиды, меркаптаны, вызывающие неприятный запах.

Применению установок для очистки вентиляционных выбросов должны предшествовать мероприятия по снижению выхода НПВ в процессе производства технологических продуктов. Сырье, используемое для их выработки, необходимоперерабатыватьвнаиболеекороткиесроки.

Биологический метод очистки используют в земляных фильтрах, представляющих собой траншею в природном грунте. На дно ее в слой гравия заложены газоподводящие каналы, засыпанные сверху фильтрующим материалом. Для защиты от атмосферных осадков фильтры имеют легкий навес, под которым смонтирована система орошения для увлажнения фильтрующей массы, в которой содержатся микроорганизмы. Очистка воздуха от НПВ происходит в результате адсорбции, абсорбции и химических реакций окисления под действием микроорганизмов. Продуктами окисленияявляютсяуглекислыйгаз, вода, сульфаты, нитраты, азот.

Более эффективны фильтры из компоста, так как они содержат большее количество микроорганизмов. Компост для фильтров готовят из травы и листвы, собирая их в кучи, увлажняя и несколько раз в год перекладывая. Высота слоя фильтра может достигать от 60 см до 1 м.

Также используются биохимические фильтры – вещество с определенными группами бактерий, которые размножаются, абсорбируют и разрушаютНВП. Срок использованиятакоймассыдостигаетнесколькихлет.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Охарактеризуйте влияние развития народного хозяйства на окружающую среду.

2.Охарактеризуйте взаимосвязь биотехнологии и экологии.

3.Охарактеризуйте биотехнологические методы защиты окружающей среды.

90

4.Охарактеризуйте принцип действия водоочистительной установки на основе микроорганизмов.

5.Что такое активный ил?

6.Как с помощью микроорганизмов можно контролировать уровень загрязнения сточных вод?

7.Охарактеризуйте принцип действия фильтров для очистки воздуха от неприятно пахнущих веществ.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Бекер М.Е., Лиепиньш Г.К., Райпулис Е.П. Биотехнология. – М.:

Агропромиздат, 1990. – 335 с.

2.Вода, которую мы пьем: Учебное пособие / Под ред. М. Черного. – М.: ЗАО «Компания МедиаСервис», 1998. – 50 с.

3.Попова Т.Е. Развитие биотехнологии в СССР. – М.: Мир, 1987.

–247 с.

4.Реннеберг Р., Реннеберг И. От пекарни до биофабрики. – М.:

Мир, 1991. – 112 с.

5.Сассон А. Биотехнология: свершения и надежды. – М.: Мир, 1987. – 247 с.

6.Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия. – Новосибирск: Изд-во Новосибирского ун-та, 1994. – 304 с.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Промышленная микробиология / З.А. Аркадьева и др. – М.: Высшая школа , 1989. – 380 с.

2.Баснаньян Н.А. Культивирование микроорганизмов с заданными свойствами. – М.: Наука, 1989. – 267 с.

3.Барашков Г.К. Сравнительная биохимия водорослей. – М.:

Пищ. пром-сть, 1972. – 336 с.

4.Бейли Дж., Оллис Д. Основы биохимической инженерии. Ч. 2. –

М.: Мир, 1989. – 592 с.

5.Бекер М.Е., Лиепиньш Г.К., Райпулис Е.П. Биотехнология. – М.:

Агропромиздат, 1990. – 335 с.

6.Вода, которую мы пьем: Учебное пособие / Под ред. М. Черного. – М.: ЗАО «Компания МедиаСервис», 1998. – 50 с.

91

7.Воробьева Л.И. Промышленная микробиология. – М.: Изд-во МГУ, 1989. – 296 с.

8.Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов: СанПиН 2.3.2.1078-01. – М.: Минздрав России, 2002. – С. 9, 122–123, 147

9.Горюнова С.В., Демина Н.С. Водоросли – продуценты токсических веществ. – М.: Наука, 1974. – 256 с.

10.Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и биоэнергия / И.М. Грачева и др. – М.: Колос, 1992. – 375 с.

11.Ефимова М.В. Возможности использования белка сине-зеленых водорослей // Материалы Международной научно-практической конференции «Рыбохозяйственное образование Камчатки в 21 веке». – Петро- павловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2002. – С. 133–139

12.Ефимова М.В. Биологически активные вещества сине-зеленых водорослей, их получение и использование // Тезисы научнотехнической конференции профессорско-преподавательского состава. – Петропавловск-Камчатский: ПКВМУ, 1995.

13.Ефимова М.В., Ефимов А.А. Исследование химического состава сине-зеленых водорослей гидротерм Камчатки с целью получения белковых компонентов комбикормов // Труды ПКВМУ «Химические процессы в гетерогенных системах». Вып. 2. – Петропавловск-Камчатский:

ПКВМУ, 1997.

14.Жизнь растений / Под ред. Ал.А. Федорова. Т. 3. – М.: Просве-

щение, 1977. – 488 с.

15.Зайцев В.П., Ажгихин И.С., Гандель В.Г. Комплексное исполь-

зование морских организмов. – М.: Пищ. пром-сть, 1989. – 280 с.

16.Казьмин В.Д. Морская нива. – Владивосток: Дальневост. книж.

изд-во, 1980. – 136 с.

17.Кондратьева Е.Н., Максимова И.В., Самуилов В.Д. Фототроф-

ные организмы. – М.: Изд-во МГУ, 1989. – 376 с.

18.Кузнецов С.И., Дубинина Г.А. Методы изучения водных микроорганизмов. – М.: Наука, 1989. – 255 с.

19.Кузякина Т.И., Захарихина Л.В. Термофильные цианобактерии Верхне-Паратунских и Зеленовских горячих источников // Материалы конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов 1999–2000 гг.: Сб. статей. – Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2001. – С. 12–18

20.Метелев В.В., Канаев А.И., Дзасохова Н.Г. Водная токсиколо-

гия.– М.: Колос, 1971. – 247 с.

21.Непрерывное культивирование микроорганизмов / Под ред. М. Малека. – М.: Пищ. пром-сть, 1969. – 462 с.

22.Попова Т.Е. Развитие биотехнологии в СССР. – М.: Мир, 1987.

–247 с.

92

23.Реннеберг Р., Реннеберг И. От пекарни до биофабрики. – М.:

Мир, 1991. – 112 с.

24.Родина А.Г. Методы водной микробиологии. – М.: Наука, 1969.

–240 с.

25.Сассон А. Биотехнология: свершения и надежды. – М.: Мир, 1987. – 247 с.

26.О качестве и безопасности пищевых продуктов: Федеральный закон от 1 декабря 1999 г. // Библиотечка «Российской газеты». – 2000. –

№ 23. – С. 42–101.

27.О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения: Федеральный закон от 12 марта 1999 г. // СЗ РФ. – 1999. – № 14. – Ст. 1650.

28.Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия. – Новосибирск: Изд-во Новосибирского ун-та, 1994. – 304 с.

93

95