Məlumat

Bioremediasiya mikrobları öz funksiyalarını yerinə yetirdikdən sonra ətraf mühitdən necə çıxarılır?

Bioremediasiya mikrobları öz funksiyalarını yerinə yetirdikdən sonra ətraf mühitdən necə çıxarılır?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Bioaugmentasiya vəziyyətində mikroblar müəyyən bir çirkləndiricini təmizləmək və udmaq üçün ətraf mühitə daxil edilir. Sualım budur ki, o mikrob öz funksiyasını yerinə yetirdikdən sonra ətraf mühitdən necə çıxarılır?


Adətən mikrobun çoxalmasına mane olan şərtləri, məsələn, pH və temperaturun dəyişdirilməsini tətbiq etməlisiniz. Böyük bir mühitdə buna nail olmaq çətindir, alternativ olaraq, ilkin mikrob üçün sağ qalma təhlükəsi olan mikrobun rekombinantını təqdim edə bilərsiniz.


Neft dağılmalarının bioremediasiyası

Bioremediasiya çirklənmiş mühitin vəziyyətini yaxşılaşdırmaq üçün parçalayıcılardan və yaşıl bitkilərdən və ya onların fermentlərindən istifadə edən hər hansı bir prosesdir. Bakteriya bioremediasiya yolu ilə okeanda neft dağılmalarını təmizləmək üçün istifadə edilə bilər. Xüsusi bakteriyalar neft və benzində mövcud olan karbohidrogenlər kimi spesifik çirkləndiricilərin bioremediasiyası üçün istifadə edilə bilər.

Okeanda neft sızıntıları ciddi mənfi təsir göstərir dəniz həyatı, xüsusən də dəniz quşları və süzgəc qidalandırıcıları haqqında. Qağayılar və ördəklər kimi dəniz quşları həyatlarının çox hissəsini suda keçirir və yalnız yuvalama dövründə quruya çıxırlar. Bir çox dəniz quşunun lələkləri nəmdir və uçuş üçün diqqətlə yuyulmalıdır (və ya qurudulmalıdır). Əgər tüklər yağla təmasda olarsa, dəniz quşu ovlamaq istəyərkən yağı udur. İstiridyələr və istiridyələr kimi süzgəc qidalandırıcıları gillləri vasitəsilə səth suyu qəbul edir və hər hansı mikroskopik qidanı çıxarmaq üçün onu süzür. Suyun üzərində yağ varsa, o, bu qabıqlı balıqların içərisində cəmləşir və daha yüksək konsentrasiyada yırtıcılarında toplanır.

Bu nümayişdə sabun, yağla örtülmüş səthin sahəsini minimuma endirməklə bakteriyalar tərəfindən bioremediasiyanın təsirini təqlid etmək üçün istifadə olunur. Okean neft dağılmaları suda üzən mühafizə üsulları və bioremediasiya (parçalanma prosesini sürətləndirmək üçün neftə bakteriyaların əlavə edilməsi) ilə idarə olunur.

Məqsədlər

Neft dağılmalarının təsirini təsvir edin və sadə bioremediasiya strategiyasını təsvir edin.

Materiallar

Demo və ya Qrup üzrə:
böyük şüşə qab
su
bitki yağı
kakao tozu
3 tük (tercihen dəniz qağayısının tükləri)
“Saxta bakterial məhlul” etiketli qabyuyan sabun qabı


Bioremediasiya niyə istifadə olunur?

Bioremediasiya işlənmək üçün qəhvəyi sahələrin (keçmiş sənaye və ya ticarət sahələri) bərpası və su yollarına axıdılmadan əvvəl çirklənmiş sənaye maye tullantılarının hazırlanması üçün tətbiq oluna bilər.

Bu texnologiyalar həmçinin insanlar, heyvanlar və ya bütün ekosistemlər üçün təhlükə yaradan çirkləndiricilərin və ya kimyəvi maddələrin təsadüfən və ya qəsdən buraxıldığı çirklənmiş çirkab sulara, yeraltı və ya səth sularına, torpaqlara, çöküntülərə və havaya tətbiq edilir.


Davamlı Ətraf Mühit və Sağlamlıq üçün Mikroorqanizmlər

Davamlı Ətraf Mühit və Sağlamlıq üçün Mikroorqanizmlər təbii, eləcə də antropogen fəaliyyətlər nəticəsində yaranan təhlükəli çirkləndiriciləri və ətraf mühitə və insan sağlamlığına təsirləri əhatə edir. Bu kitab mikroorqanizmlər kontekstində təmiz texnologiyalar və çirklənmə ilə əlaqəli xəstəliklər və anormallıqlar üzrə əsas biliklərin və son inkişafların dəyərli mənbəyi kimi xidmət edir. Bioremediasiya sahəsində müxtəlif ekoloji problemlərin cari həlli yollarına diqqət yetirərək, müxtəlif mənbələrdən atılan müxtəlif növ zəhərli ətraf mühit çirkləndiriciləri, onların ətraf mühitə, insanlara, heyvanlara və bitkilərə toksikoloji təsirləri, həmçinin onların biodeqradasiyası və bioremediasiyası haqqında ətraflı məlumat verir. yaxınlaşır.

Bu kitab ekoloji elm adamlarına və mikrobioloqlara mövcud ekoloji problemlər haqqında öyrənməyə kömək edir və müxtəlif müalicə yanaşmalarından istifadə etməklə onların təsirlərinə nəzarət etmək və ya saxlamaq yollarını təklif edir.

Davamlı Ətraf Mühit və Sağlamlıq üçün Mikroorqanizmlər təbii, eləcə də antropogen fəaliyyətlər nəticəsində yaranan təhlükəli çirkləndiriciləri və ətraf mühitə və insan sağlamlığına təsirləri əhatə edir. Bu kitab mikroorqanizmlər kontekstində təmiz texnologiyalar və çirklənmə ilə əlaqəli xəstəliklər və anormallıqlar üzrə əsas biliklərin və son inkişafların dəyərli mənbəyi kimi xidmət edir. Bioremediasiya sahəsində müxtəlif ekoloji problemlərin cari həlli yollarına diqqət yetirərək, müxtəlif mənbələrdən atılan müxtəlif növ zəhərli ətraf mühit çirkləndiriciləri, onların ətraf mühitə, insanlara, heyvanlara və bitkilərə toksikoloji təsirləri, həmçinin onların biodeqradasiyası və bioremediasiyası haqqında ətraflı məlumat verir. yaxınlaşır.

Bu kitab ekoloji elm adamlarına və mikrobioloqlara mövcud ekoloji problemlər haqqında öyrənməyə kömək edir və müxtəlif müalicə yanaşmalarından istifadə etməklə onların təsirlərinə nəzarət etmək və ya saxlamaq yollarını təklif edir.


Mikrob biodeqradasiyası və bioremediasiya

Mikrob biodeqradasiyası və bioremediasiya Potensial zəhərli və nisbətən yeni birləşmələrin bioremediasiyası üçün mikrobların və onların törəmələrinin uğurlu tətbiqini təsvir etmək üçün müvafiq sahələr üzrə mütəxəssisləri bir araya gətirir. Bu tək mənbəli arayış çirkləndiricilərin bütün kateqoriyalarını və onların tətbiqlərini rahat, hərtərəfli paketdə əhatə edir.

Təbii biomüxtəlifliyimiz və ətraf mühitimiz antropogen fəaliyyətlər nəticəsində davamlı olaraq yaranan potensial çirkləndiricilərin buraxılması səbəbindən təhlükə altındadır. Bu zərərli elementləri aradan qaldırmaq və aradan qaldırmaq üçün çoxlu cəhdlər edilsə də, hər gün nisbətən yeni varlıqların minlərlə ksenobiotikləri ortaya çıxır və beləliklə, vəziyyəti daha da pisləşdirir. İbtidai mikroorqanizmlər zəhərli mühitlərə yüksək dərəcədə uyğunlaşır və onların uğurlu transformasiyası və remediasiyası yolu ilə toksik elementlərin yükünü azalda bilər.

Mikrob biodeqradasiyası və bioremediasiya Potensial zəhərli və nisbətən yeni birləşmələrin bioremediasiyası üçün mikrobların və onların törəmələrinin uğurlu tətbiqini təsvir etmək üçün müvafiq sahələr üzrə mütəxəssisləri bir araya gətirir. Bu tək mənbəli arayış çirkləndiricilərin bütün kateqoriyalarını və onların tətbiqlərini rahat, hərtərəfli paketdə əhatə edir.

Təbii biomüxtəlifliyimiz və ətraf mühitimiz antropogen fəaliyyətlər nəticəsində davamlı olaraq yaranan potensial çirkləndiricilərin buraxılması səbəbindən təhlükə altındadır. Bu zərərli elementləri aradan qaldırmaq və aradan qaldırmaq üçün bir çox cəhdlər edilsə də, hər gün nisbətən yeni varlıqların minlərlə ksenobiotikləri ortaya çıxır və bununla da vəziyyəti daha da pisləşdirir. İbtidai mikroorqanizmlər zəhərli mühitlərə yüksək dərəcədə uyğunlaşır və onların uğurlu transformasiyası və remediasiyası yolu ilə toksik elementlərin yükünü azalda bilər.


Bioremediasiya: ətraf mühitin bərpasına yönəlmiş effektiv yanaşma

Ətraf mühitin çirklənməsi və onun aradan qaldırılması bütün dünyada əsas problemlərdən biridir. Çirkləndiricilərin geniş növləri, yəni. pestisidlər, karbohidrogenlər, ağır metallar və boyalar və s. əsas oyunçulardır ki, bunlar əsasən ətraf mühitin çirklənməsinə cavabdehdir. Qalıq çirkləndiriciləri aradan qaldırmaq da çətindir. Bioremediasiya ətraf mühitin çirkləndiricilərinin azaldılması üçün ən səmərəli texnologiyalardan biridir və çirklənmiş ərazini həqiqi formasına qaytarır. İndiyə qədər yalnız az sayda mikrob (becərilə bilən mikroblar) istismar edilmişdir və böyük mikrob müxtəlifliyi hələ də öyrənilməmişdir. Mikrobların metabolik potensialını artırmaq, itaətkar çirkləndiricilərin ekoloji bərpası və deqradasiyası üçün kemotaksis, biostimulyasiya, bioaugmentasiya, biofilmin əmələ gəlməsi, gen mühəndisliyi ilə işlənmiş mikroorqanizmlərin tətbiqi, qabaqcıl omiklər kimi müxtəlif bioremediasiya yanaşmalarından geniş istifadə edilmişdir. Son bir neçə ildə mikrobların metabolik potensialı ətraf mühitin çirklənməsinin deqradasiyası və remediasiyasının həyata keçirilməsini çox yaxşılaşdırmışdır. Mikroorqanizmlər təhlükəsiz son məhsulların istehsalı ilə yanaşı, tullantıları ekoloji cəhətdən təhlükəsiz şəkildə təmizləməklə çirklənmiş yaşayış yerlərinin bərpasına kömək edir. Bu icmalda bioremediasiyanın təkmilləşdirilməsində iştirak edən mühüm proseslər və mikroblar və bitkilərlə əlaqəli bioremediasiya sahəsində son nailiyyətlər müzakirə olunur.

Bu, abunə məzmununun, qurumunuz vasitəsilə girişin önizləməsidir.


Yan panel A: Əlavə oxu

Bakteriyaların həddindən artıq ağır metallarla mübarizə apardığı müxtəlif üsullar

Ji G, Silver S (1995) Ətraf mühiti narahat edən ağır metallar üçün bakterial müqavimət mexanizmləri. J Ind Microbiol 14: 61–75

Chien CC, Lin BC, Wu CH (2013) Ətraf mühitin təsiri ilə biofilm əmələ gəlməsi və ağır metallara qarşı müqavimət Pseudomonas sp. Biochem Eng J 78: 132–137

Muller M, Merrett ND (2014) Pyocyanin istehsalı Pseudomonas aeruginosa ion gümüşə qarşı müqavimət göstərir. Antimikrob Agentlər Chemother 58: 5492–5499

Nies DH (2003) Prokaryotlarda sızma vasitəçiliyi ilə ağır metal müqaviməti. FEMS Microbiol Rev 27: 313–339

Wolfe-Simon F, Blum JS, Kulp TR, Gordon GW, Hoeft SE, Pett-Ridge J, Stolz JF, Webb SM, Weber PK, Davies PCW və b (2010) Fosfor əvəzinə arsen istifadə edərək inkişaf edə bilən bir bakteriya. Elm 332: 1163–1166

Teitzel GM, Parsek MR (2003) Biofilmin və planktoniklərin ağır metallara qarşı müqaviməti Pseudomonas aeruginosa biofilmin və planktonun ağır metallara qarşı müqaviməti Pseudomonas aeruginosa. Appl Environ Microbiol 69: 2313–2320

Cowan SW, Garavito RM, Jansonius JN, Jenkins JA, Karlsson R, König N, Pai EF, Pauptit RA, Rizkallah PJ, Rosenbusch JP (1995) Tetraqonal kristal şəklində OmpF porinin strukturu. Struktur 3: 1041–1050


3 Bioremediasiya nümunələri

Şübhəsiz ki, siz bioremediasiya haqqında liseydəki elm dərsinizdə öyrənmisiniz. Bəs bu, real dünya vəziyyətlərinə necə aiddir? Bioremediasiyanın bir neçə sahəsi var, hər birinin özünəməxsus üsulları və ixtisasları var. Qeyd etmək lazımdır ki, bu filiallar eyni başlığı paylaşsalar da, bioremediasiya,onlar fərqli şəkildə idarə olunur və onların xidmətləri bunu edir yox üst-üstə düşmək.

  1. Cinayət yerinin təmizlənməsi. Bu mənada bioremediasiya hepatit, HİV və MRSA kimi sağlamlıq riskləri yarada bilən qan və bədən mayelərinin təmizlənməsini nəzərdə tutur. Ağartıcı və ya ammonyak kimi standart təmizləyici vasitələrdən istifadə etmək əvəzinə, cinayət yeri təmizləyiciləri hadisə yerini zərərli maddələrdən təmizləmək üçün ferment təmizləyicilərindən istifadə edirlər. Aftermath bu bioremediasiya sahəsində ixtisaslaşmış və bu sahədə 20 ilə yaxın təcrübəyə malik olan bir şirkətdir. Aftermath ediryoxətraf mühitin çirkləndiricilərinin aradan qaldırılması.
  2. Çirklənmiş torpağın təmizlənməsi. İnsan fəaliyyəti ətraf mühitin torpağa və yeraltı sularına çoxlu zəhərli maddələr daxil etmişdir. Montana Dövlət Universiteti tərəfindən nəşr olunan bir esseyə görə, "Bioremediasiya zamanı mikroblar torpaqdakı kimyəvi çirkləndiricilərdən enerji mənbəyi kimi istifadə edir və oksidləşmə-reduksiya reaksiyaları vasitəsilə hədəf çirkləndiricini mikroblar üçün istifadə edilə bilən enerjiyə çevirirlər."
  3. Neft dağılmalarının təmizlənməsi. 2010-cu ildə baş vermiş Deepwater Horizon neft sızıntısını xatırlaya bilərsiniz, burada Meksika körfəzinə 3,19 milyon barel neft töküldü. Bioremediasiyanın effektivliyi və aşağı qiymətinə görə, Deepwater Horizon neft dağılmasından sonra təmizləmə üçün iki üsuldan istifadə edilmişdir.

  • Bioaugmentasiya. Təsirə məruz qalan əraziyə az miqdarda yağı parçalayan mikrobların yeridilməsi.
  • Biostimulyasiya. Remediasiya sürətini artırmaq üçün təbii nefti parçalayan mikrobların böyüməsini stimullaşdırmaq üçün qida maddələrinin əlavə edilməsi.

Neft dağılması və çirklənmiş torpağın təmizlənməsi ilə məşğul olan bir neçə şirkət var. Bu şirkətlər haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün bu siyahı kömək edə bilər.

Aftermath ictimai maarifləndirmə vasitəsilə xidmət etdiyimiz icmalara fəal liderlik və dəstək verməyə sadiqdir. Cinayət yerinin təmizlənməsi üsulları haqqında daha çox öyrənmək üçün bəzi bloqlarımızı nəzərdən keçirin.


In Situ Bioremediasiya: Nə vaxt işləyir? (1993)

Bioremediasiya layihəsinin işlədiyini göstərmək təkcə çirkləndirici konsentrasiyaların azalmasına deyil, həm də mikrobların azalmasına səbəb olduğuna dair sübut tələb edir. Digər proseslər bioremediasiya zamanı sahənin təmizlənməsinə kömək edə bilsə də, mikroblar təmizləmə məqsədlərinə çatmaqda kritik olmalıdır. Mikrobların iştirakına dair sübutlar olmadan, çirkləndiricinin sadəcə uçucu olmadığını, ərazidən kənara köçmədiyini, yeraltı bərk maddələrə sorb etmədiyini və ya abiotik kimyəvi reaksiyalar vasitəsilə formasını dəyişmədiyini yoxlamaq üçün heç bir yol yoxdur. Bu fəsildə mikrobların çirkləndirici konsentrasiyaların azalmasına cavabdeh olduğunu göstərmək əsasında in situ bioremediasiya layihələrinin effektivliyinin qiymətləndirilməsi strategiyası müzakirə olunur. Tənzimləyicilər və bioremediasiya xidmətlərinin alıcıları təklif olunan və ya davam edən in situ bioremediasiya sisteminin etibarlılığını qiymətləndirmək üçün strategiyadan istifadə edə bilərlər. Tədqiqatçılar sahə sınaqlarının nəticələrini qiymətləndirmək üçün strategiyanı tətbiq edə bilərlər.

SİTU BIOREMEDIASİYADA ''SÜBUTLAMA' ÜÇÜN ÜÇ HİSSƏLİ STRATEGİYA

“İn situ bioremediasiyanı nə sübut edir?” sualına cavab vermək üçün qəbul etmək lazımdır ki, yalnız nadir hallarda in situ bioremediasiya birmənalı sübutdur. Əksər hallarda çirkləndirici qarışıqların mürəkkəbliyi, onların hidrogeokimyəvi parametrləri və çirkləndirici itkisinin rəqabətli abiotik mexanizmləri onu çirkləndirir.

biodeqradasiya proseslərini müəyyən etmək üçün problem. Ölçmələrin adətən asanlıqla şərh oluna biləcəyi nəzarət edilən laboratoriya təcrübələrindən fərqli olaraq, sahə sahələrində səbəb-nəticə əlaqələrini qurmaq çox vaxt çətindir. Bundan əlavə, bəzi səlahiyyətliləri in situ bioremediasiyaya inandıra bilən müəyyən məlumatlar başqalarını inandırmaya bilər.

Mikrobların təmizlənmədə iştirakının tam əminliklə sübut edilməsi nadir hallarda mümkün olsa da, sübutların çəkisi mikrobları təmizləmədə əsas aktor kimi göstərməlidir. Bir ölçmə nadir hallarda adekvat olduğundan, qiymətləndirmə strategiyası sahənin özündən götürülmüş müstəqil sübutların konvergent xətlərinə əsaslanan ardıcıl, məntiqi bir vəziyyət qurmalıdır. Yerində bioremediasiyanın işlədiyini nümayiş etdirmək üçün ümumi strategiya üç növ sübutu əhatə etməlidir:

sahədən çirkləndiricilərin sənədləşdirilmiş itkisi,

Sahə nümunələrində mikroorqanizmlərin olduğunu göstərən laboratoriya analizləri potensial çirkləndiriciləri gözlənilən sahə şəraitinə çevirmək və

biodeqradasiya potensialının olduğunu göstərən bir və ya bir neçə dəlil əslində dərk etdi sahəsində.

Strategiya təkcə həyata keçirmə mərhələsində olan bioremediasiya layihələrinə deyil, həm də sınaq mərhələsində olanlara da aiddir. Strategiya təkcə tədqiqat məqsədləri üçün deyil. Hər bir yaxşı hazırlanmış bioremediasiya layihəsi strategiyanın üç tələbinə cavab verən sübutlar göstərməlidir. Beləliklə, bioremediasiya xidmətlərinin tənzimləyiciləri və alıcıları təklif olunan və ya davam edən bioremediasiya layihəsinin sağlam olub olmadığını qiymətləndirmək üçün strategiyadan istifadə edə bilərlər.

Strategiyadakı və çirkləndirici konsentrasiyaların azaldığını göstərən birinci növ sübut, təmizlənmə davam etdikcə, zamanla qrunt suyu və torpaqdan standart nümunə götürülməsindən irəli gəlir. Mikroorqanizmlərin çirkləndiriciləri deqradasiya etmək potensialını göstərən ikinci növ dəlil və təmin etmək nisbətən sadədir. Əksər hallarda bu, sahədən mikrobların götürülməsini və yaxşı idarə olunan laboratoriya qabında yetişdirildikdə onların çirkləndiricini pisləşdirə biləcəyini göstərməyi tələb edir. Bəzi hallarda, ekspertlər tərəfindən nəzərdən keçirilmiş nəşr edilmiş tədqiqatlar birləşmələrin asanlıqla və tez-tez bioloji parçalandığını sənədləşdirdikdə laboratoriya tədqiqatlarına ehtiyac olmaya bilər.

Toplanması ən çətin sübut üçüncü növdür və laboratoriyada nümayiş etdirilən biodeqradasiya potensialının sahədə həyata keçirildiyini göstərir. Sahənin biodeqradasiyasına dair sübutlar vacibdir: orqanizmlərin laboratoriyada çirkləndirici maddəni deqradasiyaya qadir olduğunu göstərən məlumatlar kifayət deyil, çünki orqanizmlər daha az qonaqpərvər olan sahə mühitində eyni vəzifələri yerinə yetirməyə bilər.

ditions. Sahənin biodeqradasiyasını nümayiş etdirmək üçün aşağıda izah edilən müxtəlif üsullar mövcuddur.

SAHƏDƏ BİODEQRADASİYONUN NÜmayiş etdirilməsi ÜÇÜN TEXNİKALAR

Sahənin biodeqradasiyasını nümayiş etdirmək üsullarının məqsədi sahənin kimyasının və ya mikrob populyasiyasının xüsusiyyətlərinin bioremediasiya baş verərsə, proqnozlaşdırıla biləcək şəkildə dəyişdiyini göstərməkdir. Bu sınaqlarda ölçülən ətraf mühit dəyişiklikləri zamanla sənədləşdirilmiş çirkləndirici itki ilə əlaqələndirilməlidir. Heç bir texnika tək başına tam əminliklə göstərə bilməz ki, biodeqradasiya sahədəki çirkləndirici konsentrasiyaların azalmasının əsas səbəbidir. İstifadə olunan üsulların müxtəlifliyi nə qədər geniş olarsa, uğurlu bioremediasiya üçün bir o qədər güclü vəziyyət yaranır. Nümunə olaraq, Qutu 4-1 bir neçə testin birləşdirildiyi saytı təsvir edir.

Sahə biodeqradasiyasını nümayiş etdirmək üçün iki növ nümunə əsaslı üsullar mövcuddur: sahə nümunələrinin ölçülməsi və sahədə aparılan təcrübələr. Əksər bioremediasiya ssenarilərində üçüncü texnika, modelləşdirmə təcrübələri çirkləndiricilərin taleyini daha yaxşı başa düşməyi təmin edir. Sahə ölçmələrinin, sahə təcrübələrinin və modelləşdirmə təcrübələrinin nümunələri aşağıda təsvir edilmişdir. Bu nümunələr hansı test növlərinin uyğun olduğuna dair ümumi təlimat verir. Sınaqların aparılması üçün təfərrüatlı eksperimental protokollar hazırlanmalıdır və mövcud çirkləndiricilərin növündən, sahənin geoloji xüsusiyyətlərindən və qiymətləndirmədə tələb olunan sərtlik səviyyəsindən asılı olaraq dəyişəcək.

Sahə Nümunələrinin Ölçmələri

Yerində bioremediasiyanın sənədləşdirilməsi üçün bir sıra üsullar torpaq və su nümunələrinin ərazidən çıxarılmasını və kimyəvi və ya mikrobioloji analiz üçün laboratoriyaya gətirilməsini nəzərdə tutur. Bu üsulların bir çoxu bioremediasiya aparıldıqdan sonra sahədəki şəraitin bioremediasiya baş vermədiyi ilkin şəraitdə sahənin şərtləri ilə müqayisəsini tələb edir. Əsas şərtlər iki yolla müəyyən edilə bilər. Birinci üsul, hidrogeoloji cəhətdən emal olunan əraziyə bənzəyən, lakin çirklənməmiş və ya bioremediasiya sisteminin təsir zonasından kənarda olan yerdən nümunələri təhlil etməkdir. İkinci üsul bioremediasiya sisteminə başlamazdan əvvəl nümunələri toplamaq və sistem işlədikdən sonra bir neçə zaman nöqtəsində toplanmış nümunələrlə müqayisə etməkdir. Bu ikinci üsul yalnız mühəndisliyə aiddir

QUTU 4-1 SAHƏ SINAQINDA Xlorlu həlledicilərin mühəndis bioremediasiyasını sübut etmək&mdash MOFFETT DƏNİZ HAVALI stansiya, KALİFORNİYA

Stanford Universitetinin tədqiqatçıları xlorlu həlledicilərin in situ bioremediasiyası üçün kometabolizmdən istifadə potensialını qiymətləndirmək üçün sahə nümayişi keçirdilər. Bu sahədə görülən işlər laboratoriyada tədqiq edilən yeni bioremediasiya proseslərinin sahədə uğurla tətbiq oluna biləcəyini qiymətləndirmək üçün müxtəlif testlərin necə birləşdirilə biləcəyini göstərir.

Nümayiş sahəsi Kaliforniyanın Mountain View şəhərindəki Moffett Dəniz Hava Stansiyasında yüksək alətlərlə təchiz edilmiş və yaxşı xarakterizə edilmiş məhdud qum-çınqıl sulu təbəqəsi idi. Bu sayta tədqiqatçılar məqsədyönlü şəkildə xlorlu həllediciləri diqqətlə idarə olunan şəkildə əlavə etdilər ki, bu da həlledicilərin tədqiqat sahəsindən kənara keçməməsini təmin etdi. Xlorlu həlledicilər öz-özünə mikrob artımını dəstəkləyə bilməz, lakin metanla təmin olunarsa, orqanizmlərin xüsusi sinfi kometabolizm yolu ilə çirkləndiriciləri məhv edə bilər (2-ci Fəsilə baxın).Beləliklə, bu sahədə tədqiqatçılar oksigen və metan əlavə edərək yerli orqanizmləri stimullaşdırdılar. Stimullaşdırıldıqda, orqanizmlər əhəmiyyətli miqdarda xlorlu həllediciləri məhv etdilər. Tədqiqatçılar bu fəsildə müzakirə olunan üç meyara cavab verən testlərdən istifadə edərək işlərinin uğurunu qiymətləndirdilər:

Çirkləndiricilərin sənədləşdirilmiş itkisi: Tədqiqatçılar sənədləşdirdilər ki, vinilxloridin 95 faizi, trans-1,2-dikloretilenin 85 faizi, cis-1,2-dikloretilen və yüzdə 20 trikloretilen sahəsinə çevrildi.

Mikroorqanizmlərin çirkləndiriciləri parçalamaq potensialına malik olduğunu göstərən laboratoriya analizləri: Laboratoriyaya çıxarılan akiferin nüvələri metan və oksigenə məruz qaldıqda, metan və oksigen tükəndi, bu nüvələrdə metan (metanotroflar) üzərində inkişaf edən bakteriyaların olduğunu göstərdi. Əvvəlki tədqiqatlar göstərmişdi ki, metanotroflar xlorlu həllediciləri kometabolizasiya edə bilir.

Sahədə biodeqradasiya potensialının həyata keçirildiyinə dair sübutlar: Tədqiqatçılar sahədə biodeqradasiyanı nümayiş etdirmək üçün müxtəlif üsullardan istifadə ediblər. Birincisi, onlar göstərdilər ki, metanotroflar metan və oksigenlə stimullaşdırılmazdan əvvəl trixloretilenin məhv edilməsi minimal idi. İkincisi, sahəyə əlavə olunan metan və oksigenin fiziki nəqliyyatla yoxa çıxmadığını, mikroorqanizmlər tərəfindən istifadə edildiyini göstərmək üçün brom ilə konservativ izləyici testlər apardılar. Üçüncüsü, akifer nümunələrində həlledicilərdən mikrob parçalanma məhsullarını müəyyən etdilər. Dördüncüsü, biodeqradasiya dərəcələrinin nəzəri hesablamalarının sahədə çirkləndirici itkini hesablaya biləcəyini göstərmək üçün modellərdən istifadə etdilər.

Roberts, P. V., G. C. Hopkins, D. M. Mackay və L. Semprini. 1990. Xlorlu etenlərin yerində biodeqradasiyasının sahə qiymətləndirilməsi: 1-ci hissə&mdashMetodologiya və sahənin xarakteristikası. Yeraltı su 28:591-604.

Semprini, L., P. V. Roberts, G. D. Hopkins və P. L. Makkarti. 1990. Xlorlu etenlərin yerində biodeqradasiyasının sahə qiymətləndirilməsi: 2-ci hissə və biostimulyasiya və biotransformasiya təcrübələrinin nəticələri. Yeraltı su 28:715-727.

bioremediasiya sistemləri, çünki daxili bioremediasiyanın "başlanğıc vaxtı" çirkləndirici yerin səthinə daxil olduqda baş verir və buna görə də nəzarət edilə bilməz.

Sahədən çıxarılan nümunələr üzərində aparıla bilən bir neçə növ analizlər aşağıda verilmişdir.

Bakteriyaların sayı

Mikroblar çirkləndiriciləri metabolizə etdikdə, adətən çoxalırlar. (Ümumiyyətlə, aktiv mikrobların sayı nə qədər çox olarsa, çirkləndiricilər bir o qədər tez parçalanacaq.) Beləliklə, çirkləndirici itkisini çirkləndiriciləri parçalayan bakteriyaların sayının normal şərtlərdən yuxarı artması ilə əlaqələndirən nümunələr aktiv bioremediasiyanın ola biləcəyini göstərən bir göstərici təqdim edir. sahədə baş verir. Çirkləndiricinin biodeqradasiya dərəcələri aşağı olduqda, məsələn, çirkləndirici səviyyələr aşağı olduqda və ya bioloji parçalana bilən komponentlər əlçatmaz olduqda, nümunə götürmə və ölçmə texnikasındakı səhvi nəzərə alsaq, bakteriyaların sayındakı artım yuxarı fon səviyyələrini aşkar etmək üçün kifayət qədər böyük olmaya bilər. Beləliklə, bakteriyaların sayında böyük artımın olmaması bioremediasiyanın uğursuz olması demək deyil.

Bakteriya populyasiyasının ölçüsünü təyin etmək üçün ilk məsələ nəyin nümunə götürülməsidir. Prinsipcə, ən yaxşı nümunələrə bərk matris (qrunt sularını saxlayan torpaq və qaya) və əlaqədar məsamə suyu daxildir. Mikroorqanizmlərin əksəriyyəti bərk səthlərə yapışdığından və ya torpaq dənələri arasındakı boşluqlarda sıxışdığı üçün, yalnız sudan nümunə götürmək normal olaraq bakteriyaların ümumi sayını, bəzən isə bir neçə böyüklük dərəcəsinə qədər az qiymətləndirir. Bundan əlavə, su nümunələri mikrob növlərinin paylanmasını səhv göstərə bilər, çünki su nümunəsi yalnız səthlərdən asanlıqla çıxarılan və ya hərəkət edən yeraltı suda daşına bilən bakteriyaları ehtiva edə bilər.

Yer səthindən torpaq nümunələrinin alınması heç də çətin deyil.

kult, yeraltı nümunələrin götürülməsi bahalı və vaxt aparır. Yeraltı nümunələr yerin altından silindrik nüvələrin çıxarılması yolu ilə əldə edilir. Nümunələrin qazma əməliyyatı zamanı və nümunə ilə işləyərkən mikrob çirklənməsinin qarşısını almaq üçün böyük səy tələb olunur. Mümkün olduqda nümunə götürmə avadanlığı istifadə etməzdən əvvəl sterilizasiya edilməlidir. Hava, torpaq və insan təması da daxil olmaqla kənar materialdan çirklənmənin qarşısı alınmalıdır.

Yeraltı su nümunələrinin mühüm çatışmazlıqları olsa da, onlar mikrob sayının yarımkəmiyyət göstəriciləri kimi rol oynayırlar. Qrunt sularında bakteriyaların sayında böyük artım adətən yeraltı bakteriyaların ümumi sayında böyük artımlarla əlaqələndirilir. Qrunt suyu nümunələrinin əsas üstünlüyü onların eyni yerdən dəfələrlə götürülə bilməsi və nisbətən ucuz olmasıdır.

Bakteriyaların sayını təyin etmək üçün ikinci məsələ bakteriyaların necə yoxlanılmasıdır. Hər birinin üstünlükləri və mənfi cəhətləri olan bir neçə standart və yeni texnika mövcuddur:

Birbaşa mikroskopik hesablama nümunəyə baxmaq və ölçüsü və formasına görə bərk zibildən fərqlənən bakteriyaları saymaq üçün mikroskopdan istifadəni əhatə edən ənənəvi texnikadır. Mikroskopik sayma, bütöv bakteriyaları digər hissəciklərdən fərqləndirən akridin narıncı ləkəsi və epiflüoresan mikroskopiyanın istifadəsi ilə çox kömək edir. Mikroskopik sayma yorucu ola bilər və texniki təcrübə tələb edir, xüsusən də nümunədə bərk maddələr olduqda. Texnika ümumi bakteriya sayı haqqında məlumat verir, lakin hüceyrə növləri və ya metabolik fəaliyyət haqqında məlumat vermir.

INT fəaliyyət testi yalnız bütün maddələr mübadiləsinin arxasında duran əsas qüvvə olan elektron nəqlində aktiv olan bakteriyaları müəyyən etməklə birbaşa mikroskopik hesablamağı gücləndirə bilər. Nümunə (və ya nümunədən yığılmış bakteriyalar) nəzarət edilən şəraitdə tetrazolium duzu ilə inkubasiya olunarsa, aktiv tənəffüs edən bakteriyalar metabolik aktiv bakteriyaların içərisində mikroskopik şəkildə müşahidə oluna bilən bənövşəyi INT kristallarını meydana gətirərək elektronları tetrazolium duzuna köçürür.

Plitələrin sayı, başqa bir standart texnika, bərk mühitdə hərəkətsizləşdirilmiş müəyyən edilmiş qida və substratlar dəsti üzərində inkişaf edə bilən bakteriyaların sayını ölçmək üçün istifadə edilə bilər. Bərk mühit uyğun qida maddələri və substratlarla maye məhluldan yaradılır, gel əmələ gətirmək üçün agar ilə bərkidilir. Maraqlanan bakteriyaların olduğu nümunə gelin səthinə nazik şəkildə yayılır. Plitə inkubasiya edildikdən sonra görünən bakterial koloniyalar əmələ gəlir və koloniyalar metabolik aktivlərin sayını göstərmək üçün hesablana bilər.

orijinal nümunədə aktiv bakteriyalar. Plitələrin sayılması görünən koloniyaların əmələ gəlməsi üçün əhəmiyyətli artım tələb etdiyindən, üsul tez-tez bakteriyaların sayını və müxtəlifliyini düzgün qiymətləndirmir. Digər tərəfdən, media hazırlamaq üçün bir sıra böyümə substratlarından istifadə etməklə bakteriyaların metabolik qabiliyyəti haqqında əhəmiyyətli məlumatlar əldə edilə bilər.

Ən çox ehtimal olunan ədəd (MPN) texnikası həm də təyin olunmuş mediada əhəmiyyətli artıma əsaslanır, lakin siyahıyaalma statistik təhlil vasitəsilə həyata keçirilir. Möhkəm mühitdə bir neçə inkubasiya üçün koloniyaları saymaq əvəzinə, MPN texnikası qida məhlulunda təyin edilmiş səviyyələrə seyreltilmiş nümunə hissələrindən çoxlu inkubasiyalardan istifadə edir. Sadə statistikaya və bakteriya artımının sübutunu göstərən seyreltilmiş maye nümunələrinin sayına əsaslanaraq, orijinal seyreltilməmiş nümunədəki bakteriyaların sayını hesablamaq olar. MPN və boşqab sayma üsullarının təfərrüatları fərqli olsa da, hər iki texnikanın eyni ümumi üstünlükləri və mənfi cəhətləri var.

Müasir biokimya və molekulyar biologiya vasitələri sayt nümunələrində bakteriyaların müəyyən edilməsi və sadalanmasının daha dəqiq üsullarını təmin etmək üçün əlçatan olur. Alətlər müəyyən hüceyrə komponentlərinin genetik olaraq müəyyən edilmiş xüsusiyyətlərinin artan anlayışından istifadə edir:

Oliqonukleotid zondları genlərində kodlanmış molekulların unikal ardıcıllığı ilə bakteriyaları müəyyən edə bilən kiçik dezoksiribonuklein turşusu (DNT) parçalarıdır. Kiçik DNT zondu hədəf hüceyrənin genetik materialının tamamlayıcı bölgəsi ilə birləşir və bağlanmış zondun miqdarı kəmiyyətcə ölçülə və hüceyrələrin sayı ilə əlaqələndirilə bilər. Qüsursuz nümunələrdə hüceyrələrin sayılması üçün qabaqcıl zondlama üsulları inkişaf mərhələsindədir. Zondlama, hədəf bakteriyalar üçün genetik ardıcıllıq məlum olduğu müddətcə hansı növ bakteriyaların mövcud olduğunu müəyyən etmək üçün çox güclü bir texnikadır. Bu bilik bəzi ümumi bakteriya növləri üçün mövcuddur və çox vaxt bioaugmentasiya strategiyasının bir hissəsi kimi istifadə oluna bilən genetik olaraq hazırlanmış mikroorqanizmlər və ya digər xüsusi mikroorqanizmlər üçün tanınır. Müəyyən bir biodeqradasiya reaksiyası üçün genin mövcud olub olmadığını müəyyən etmək üçün də zondlama istifadə edilə bilər. Zondlamanın çatışmazlıqları ondan ibarətdir ki, o, hüceyrələrin genetik ardıcıllığı haqqında xeyli qabaqcadan bilik tələb edir, o, hazırkı vəziyyətində yalnız yarı kəmiyyətdir və xüsusi avadanlıq və bilik tələb edir.

Yağ turşularının analizi bütün hüceyrələrin membranlarında mövcud olan yağ turşularının xarakterik "imzasını" istifadə edən ikinci yeni bakteriya identifikasiyası üsuludur. Yağ turşularının paylanması unikaldır

və müxtəlif bakteriyalar arasında sabitdir və buna görə də müəyyənedici imza kimi istifadə edilə bilər. Gen araşdırması kimi, yağ turşusu analizi də xüsusi bilik və avadanlıq tələb edir. Onun kəmiyyət qabiliyyəti məhduddur və kiçik populyasiyalar üçün həssaslıq məhdudiyyətləri ola bilər.

Gen araşdırması və yağ turşusu analizi ilə bir nümunədə hansı növlərin və neçəsinin olduğunu müəyyən etmək üçün laboratoriyada bakteriya yetişdirməyə ehtiyac yoxdur. Böyük vədlər versə də, bu yeni üsullar hələ də inkişaf və sınaq mərhələsindədir.

Protozoyaların sayı

Protozoyanlar bakteriyaları ovladıqları üçün protozoaların sayının artması bakteriyaların sayında böyük artımdan xəbər verir. Buna görə də, çirkləndirici itkisini protozoa populyasiyasının böyüməsi ilə əlaqələndirən nümunələr aktiv bioremediasiyanın əlavə sübutunu təmin edə bilər. Protozoa populyasiyası bakteriyalar üçün istifadə edilənə bənzər statistik MPN texnikasından istifadə etməklə hesablana bilər. Protozoanların sayılması üçün MPN texnikası çoxlu sayda bakterial yırtıcı olan mədəniyyətlərdə torpaq və ya su nümunəsinin müxtəlif seyreltmələrinin artırılmasını tələb edir. Protozoaların bu yırtıcı ilə qidalanmaq üçün böyüyüb-böyüməməsi, seyreltilmiş nümunələrə mikroskop vasitəsilə baxmaqla müəyyən edilə bilər.

Bakterial aktivlik dərəcələri

Bakteriyaların sayının artması adətən bioremediasiyanın işləməsinin əsas əlaməti olsa da, müvəffəqiyyətin daha güclü ölçüsü potensial biotransformasiya dərəcələrinin çirkləndiricini sürətlə aradan qaldırmaq və ya çirkləndirici miqrasiyasının qarşısını almaq üçün kifayət qədər böyük olmasıdır. Buna görə də, bakteriyaların istənilən reaksiyaları əhəmiyyətli dərəcədə yerinə yetirə biləcəyini göstərən ölçmələr uğurlu bioremediasiyanın sübutunu təmin etməyə kömək edir.

Biodeqradasiya dərəcələrini qiymətləndirmək üçün ən birbaşa vasitə nümunənin götürüldüyü şəraitə mümkün qədər yaxın ətraf mühit şəraitinə malik laboratoriya mikrokosmoslarının qurulmasıdır. (Mikrokosmosdan istifadə nümunəsi üçün Haşiyə 4-2-yə baxın.) Bu mikrokosmoslara sahə nümunələri və onu müşayiət edən mikroblar (və ya sahəyə buraxıla bilən digər mikroblar) əlavə edilir. Mikrokosmoslar faydalıdır, çünki substratın konsentrasiyası və ətraf mühit şəraiti idarə oluna bilər və çirkləndirici və ya digər biodeqradasiya markerlərinin itkisi nisbətən asanlıqla ölçülə bilər. Bir çox çirkləndiricilər üçün (BTEX və PCB-lər daxil olmaqla) karbon-14 ilə etiketlənmiş versiyalar

QUTU 4-2 NEFT VƏ YANACAQ TƏKİLMƏSİNİN MÜHENDİSLİ BİOREMEDİASYASINI SÜBUTLAMAQ&mdashDENVER, KOLORADO

Kolorado ştatının Denver şəhərində avtomobillərə xidmət etmək üçün istifadə edilən qarajın altındakı müvəqqəti saxlama çəni karter yağı, dizel yanacağı və benzin sızdırıb. Sızma ətrafdakı torpağı çirkləndirdi və aşağıda yeraltı suda benzol, toluol, etilbenzol və ksilen (BTEX) şleyfini yaratdı. 1989-cu ildə ərazidə mühəndis bioremediasiya sistemi quraşdırılmışdır. Torpaq sızan çirkləndiricilərin qalan hovuzlarını çıxarmaqla və oksigenlə təmin etmək və biodeqradasiyanı təşviq etmək üçün havalandırma yolu ilə təmizlənmişdir. Qrunt suları bioremediasiyanı təşviq etmək üçün dövran edən oksigen (hidrogen peroksid şəklində), fosfor (fosfat şəklində) və azot (ammonium xlorid şəklində) ilə təmizləndi.

1992-ci ilin martına qədər, üç illik müalicədən sonra, çirkləndiricilərin həll olunmuş şleyfləri yeraltı sulardan demək olar ki, çıxarıldı. Bununla belə, sınaqlar göstərdi ki, sulu təbəqədə xeyli miqdarda BTEX tutmuş kiçik təbəqə var. Bu təbəqə nisbətən keçirməzdir və buna görə də bioremediasiyanı təşviq etmək üçün dövriyyədə olan mayelər tərəfindən yan keçib. 1992-ci ildə bioremediasiya sistemi bağlandıqda, uzunmüddətli monitorinq yerli mikrob icmasının bu təbəqədən sıza biləcək hər hansı çirklənməni pisləşdirmək üçün kifayət qədər tez hərəkət edə bilməsini təmin etməyə başladı.

Bu sahədə hazırlanmış bioremediasiya sistemi bütün çirklənməni aradan qaldıra bilməsə də, çirklənmənin miqdarını və riskini məqbul səviyyələrə endirməyə müvəffəq olmuşdur. Bundan əlavə, çox güman ki, qalan çirklənmənin periferiyasındakı mikroblar çirkləndirici şleyfin yenidən yaranmasının qarşısını alacaq effektiv daxili bioremediasiya təmin edəcək.

Mühəndisləşdirilmiş bioremediasiyadan istifadə edərək təmizləmə bu hesabatda göstərilən üç meyara cavab verdi:

Çirkləndiricilərin sənədləşdirilmiş itkisi: Sahəyə oksigen və qida maddələrinin çatdırılması üçün istifadə edilən qalereyaya ən yaxın monitorinq quyusunda BTEX konsentrasiyası bioremediasiyadan əvvəl 2030 & mikroq/l-dən bioremediasiyadan sonra 6 & mikroroq/l-ə düşdü. Digər monitorinq quyularında konsentrasiya maqnitudadan çox, 46 &mkq/l-dən aşağı düşmüşdür.

Mikroorqanizmlərin çirkləndiriciləri parçalamaq potensialına malik olduğunu göstərən laboratoriya analizləri: Tədqiqatlar göstərdi ki, tutulmuş çirkləndiricilərə bitişik olan ötürücü təbəqələrdə olan mikroorqanizmlər gündə 7 mq/l-ə qədər oksigen istehlak edə bilər ki, bu da hər gün 2 mq/l-ə qədər karbohidrogenin məhv edilməsi ilə nəticələnir.

gün. Bu oksigen istehlakı dərəcəsi, ərazidən susuzlaşdırılmış nüvəni möhürlənmiş şüşə qaba yerləşdirmək və mikrobların 24 saat ərzində istehlak etdiyi oksigen miqdarını ölçməklə müəyyən edilmişdir. Doğma mikrobların BTEX-i deqradasiya etmək qabiliyyətinə dair oksigen istehlak dərəcəsini ölçməkdən başqa heç bir birbaşa sınaq aparılmadı. Bununla belə, yeraltı mikroorqanizmlərin BTEX-i deqradasiya etmək qabiliyyəti yaxşı qurulmuşdur (bax Cədvəl 2-1), ona görə də birbaşa laboratoriya sınaqları bu sahə üçün bioremediasiya üsullarının hələ də yaranan çirkləndiriciləri olan sahələr üçün o qədər də vacib deyildi.

Sahədə biodeqradasiya potensialının həyata keçirildiyinə dair sübutlar: Bu saytda iki növ testlər sahədə biodeqradasiyanın sübutunu təqdim etdi. Birincisi, özəklər sıxışdırılmış çirkləndirici təbəqənin yaxınlığından gəldiyi zaman ərazidən özəklərlə qurulmuş mikrokosmoslarda oksigen istehlakı ən yüksək idi. Beləliklə, ən böyük çirkləndirici ehtiyata çıxışı olan mikroblar, karbohidrogenlərdə bakteriya artımının stimullaşdırıldığı gözləntisini dəstəkləyərək, oksigeni ən sürətlə istehlak etdilər. İkincisi, BTEX-in ümumi neft karbohidrogenlərinə (TPH) nisbəti bioremediasiya olunmuş ərazidə çirkləndirici mənbəyinə nisbətən daha aşağı olmuşdur. Tədqiqatlar göstərdi ki, mikroorqanizmlər TPH-nin digər komponentlərinə nisbətən BTEX-ə üstünlük verirlər və uğurlu remediasiyadan sonra BTEX-də nisbətən aşağı olan TPH qalığı qalırlar.

Nelson, C., R. J. Hicks və S. D. Andrews. Mətbuatda. Yerində bioremediasiya: inteqrasiya olunmuş sistem yanaşması. Bioremediasiyada: Sahə Təcrübələri, P. E. Flathman, D. E. Jerger və J. H. Exner, red. Chelsea, Mich.: Lewis Publishers.

mövcuddur və çirkləndiricinin taleyini çox dəqiq şəkildə izləmək üçün mikrokosmos testlərində istifadə edilə bilər. Müxtəlif şərtlər altında mikrokosmos tərəfindən yaradılan biodeqradasiya dərəcələrinin müqayisəsi sahədəki ekoloji şəraitin yüksək deqradasiya dərəcələri üçün keçirici olub-olmaması ilə bağlı dəyərli məlumat verə bilər. Mikrokosmosda mümkün olan diqqətli nəzarət və monitorinq, dərəcənin müəyyənləşdirilməsini sahədə ölçülən dərəcələrdən daha az qeyri-müəyyən edir.

Laboratoriya mikrokosmoslarına əsaslanan metodlarda laboratoriya nəticələrinin sahəyə birbaşa ekstrapolyasiyası ilə bağlı qeyri-müəyyənliklər var. Bioremediasiyaya təsir edən kimyəvi, fiziki və bioloji əlaqələrin zərif tarazlığı oksigen konsentrasiyası, pH və qida konsentrasiyası kimi ətraf mühitin pozulması ilə sürətlə dəyişə bilər. Tədqiqatlar göstərdi ki, laboratoriyaya çıxarılan mikroblar sahədəkilərdən fərqli davrana bilər&mdash

kəmiyyət və keyfiyyətcə. Beləliklə, laboratoriya təcrübələri sahə şəraitinin şərhini təhrif edən artefaktlar tətbiq edə bilər.

Bakterial uyğunlaşma

Zamanla, çirklənmiş ərazidəki bakteriyalar, transformasiya edə bilmədikləri çirkləndiriciləri metabolizə etmək qabiliyyətini inkişaf etdirə bilər və çirkləndirici ilk dəfə töküldükdə çox yavaş çevrilirlər. Beləliklə, metabolik uyğunlaşma sahədə bioremediasiyanın sübutunu təmin edir. Adaptasiya çirkləndiricini metabolizə edə bilən bakteriyaların sayının artması və ya ayrı-ayrı bakteriyalarda genetik və ya fizioloji dəyişikliklər nəticəsində baş verə bilər.

Mikrokosmos tədqiqatları uyğunlaşmanın qiymətləndirilməsi üçün çox uyğundur. Mikrokosmos testlərində nümunədəki mikroorqanizmlərin çirkləndiricini çevirmə sürətinin artması uyğunlaşmanın baş verdiyini və bioremediasiyanın işlədiyini sübut edir. Sürət artımı bioremediasiya zonasından nümunələri qonşu yerdən nümunələrlə müqayisə etməklə və ya bioremediasiyadan əvvəl və sonrakı dərəcələri müqayisə etməklə müəyyən edilə bilər.

Molekulyar biologiyada istifadə edilən alətlərə əsaslanan inkişaflar bakteriyaların müəyyən çirkləndiriciləri parçalamaq üçün uyğunlaşıb-uyğunlaşmadığını izləmək üçün yeni üsullar təmin edə bilər. Xüsusi olaraq deqradativ genləri hədəf alan gen zondları tikilə bilər və ən azı prinsipcə, bu genin qarışıq populyasiyada olub olmadığını müəyyən edə bilər. Zondlardan bu şəkildə istifadə etmək deqradativ gendə DNT ardıcıllığı haqqında bilik tələb edir.

Genetik olaraq hazırlanmış mikroorqanizm bioaugmentasiya üçün sahəyə tətbiq edildikdə, hazırlanmış orqanizm yalnız deqradativ maraq doğuran gen ifadə edildikdə ifadə olunan reportyor genlə təchiz edilə bilər. Beləliklə, məruzəçi genin zülal məhsulu (məsələn, işıq saçmaqla) deqradativ genin mövcud olduğunu bildirir. in situ əhali ilə ifadə olunur.

Qeyri-üzvi Karbon Konsentrasiyası

Daha çox mikrobla yanaşı, bakteriyalar qeyri-üzvi karbon istehsal edir və adətən qaz halında olan CO kimi mövcuddur2, həll edilmiş CO2 və ya HCO3 - &mdashonlar üzvi çirkləndiriciləri deqradasiya etdikdə. Buna görə də, su və qaz fazalarının qeyri-üzvi karbonla zənginləşməsini göstərən nümunələr aktiv biodeqradasiyadan xəbər verir. Qaz xromatoqrafiyası qaz halında olan CO-ni təyin etmək üçün seçilən üsuldur2 konsentrasiyaları qeyri-üzvi karbon analizi su nümunələri üçün uyğundur.

Yüksək fon bikarbonat konsentrasiyaları və ya əhəngli mineralların həlli qeyri-üzvi karbonun tənəffüs istehsalını maskaladıqda qeyri-üzvi karbonda dəyişikliklərin monitorinqi qeyri-dəqiqdir. Bu hallarda karbonun stabil izotop analizi (aşağıda təsvir edilmişdir) bakterial yolla hasil edilən qeyri-üzvi karbonu mineral karbondan ayırmaq üçün mümkün bir vasitədir, lakin bu üsullar hələ də ilkin tədqiqat mərhələsindədir.

Karbon İzotop Nisbətləri

CO olub olmadığını müəyyən etməyin bir yolu2 və nümunədəki digər qeyri-üzvi karbon çirkləndirici biodeqradasiyanın son məhsuludur və ya onun başqa mənbədən qaynaqlanıb-çıxmadığı nümunənin karbon izotoplarını təhlil etməkdir. Karbonun böyük hissəsi 12 C (nüvəsində altı proton və altı neytron olan) izotopu şəklində mövcud olacaq, lakin bəziləri 13 C (nüvəsində altı proton və yeddi neytron var, buna görə də çəkisi 12 C-dən bir qədər çox) şəklində olacaq. ). Nümunədəki qeyri-üzvi karbonun 13 C/12 C nisbəti karbonun haradan əmələ gəldiyindən və çirkləndiricilərin deqradasiyası, digər üzvi maddələrin deqradasiyası və ya mineral həllindən asılı olaraq dəyişir. Vəziyyətdən asılı olaraq 13 C/ 12 C nisbəti iki üsuldan birində istifadə edilə bilər.

13 C/12 C nisbətlərinin ilk istifadəsi üzvi çirkləndiricidəki karbonun mineral həllindən əldə edilən qeyri-üzvi karbondan əhəmiyyətli dərəcədə fərqli 13 C/ 12 C nisbətinə malik olduqda uyğundur. Bu vəziyyət nisbətən yaygındır, çünki minerallardan qeyri-üzvi karbon əksər üzvi çirkləndiricilərdən əldə edilən karbondan əhəmiyyətli dərəcədə daha çox 13 C ehtiva edir. Üzvi çirkləndiricilər CO-ya bioloji parçalandıqda 13 C/12 C nisbəti bir qədər dəyişsə də2, əksər üzvi çirkləndiricilərdən hasil edilən qeyri-üzvi karbon, mineral yataqlarından həll olunan qeyri-üzvi karbondan 12 C-də əhəmiyyətli dərəcədə zənginləşir. Beləliklə, sahə nümunələrindən götürülmüş qeyri-üzvi karbonun 13 C/12 C nisbəti mineral mənbələrdən alınan karbona nisbətdən xeyli aşağıdırsa, çox güman ki, karbon çirkləndiricilərin biodeqradasiyası nəticəsində yaranır.

İkinci tətbiq növü izotop fraksiyasından istifadə edir, burada mikrob metabolizmi adətən 12 C-də zənginləşdirilmiş qeyri-üzvi karbon yaradır, qalan üzvi çirkləndirici mənbəyi isə 13 C-də zənginləşir. Məsələn, mikroorqanizmlər daha yüngül (12 C) izotop formalarını pisləşdirir. neft karbohidrogenləri daha ağır (13 C) formaları daha tez parçalayır. Nəticədə, bioremediasiya davam etdikcə yeraltında qalan neft karbohidrogenləri 13 C-də nisbətən zənginləşir. Beləliklə, qeyri-üzvi karbonda azalan 13 C/12 C nisbətinin müşahidəsi

üzvi mənbə nisbəti adətən qeyri-üzvi karbonun çirkləndiricilərin biodeqradasiyası nəticəsində əmələ gəldiyini sübut edir.

Qeyri-üzvi karbonda 13 C/12 C nisbətinin azalmasının tipik tendensiyasına istisna, çirkləndiricilərin biodeqradasiyasının son məhsulunun CO olmadığı metanogenez zamanı baş verir.2, lakin metan (CH4). Metanogen orqanizmlər CO istehlak edir2 CH-yə çevirməklə4. Prosesdə CO hovuzu2 12 C-də tükənir, orqanizmlər tərəfindən əmələ gələn metan isə 12 C-də zənginləşir. Beləliklə, metanogen mühitlərdə qeyri-üzvi karbon nümunələrində müşahidə olunan 13 C/12 C nisbəti azalmaq əvəzinə, arta bilər. Bu vaxt, metanda&mdashthe çirkləndiricidən gələn karbon üçün son lavaboda&mdashthe 13 C/12 C nisbəti azalır.

13 C/12 C nisbəti izotopları ayırmaq və kimyəvi birləşmələrin nisbi kütlələrini təyin etmək üçün standart kimyaçı aləti olan kütlə spektrometri ilə nümunələri təhlil etməklə müəyyən edilə bilər. İzotop nisbətlərinin müəyyən edilməsi prosedurları mürəkkəb, bahalıdır və yalnız çirkləndirici mənbəyinin xarakterik 13 C/12 C nisbəti müəyyən edilə bildikdə müvafiqdir. Bu gün 13 C/12 C nisbəti bioremediasiyanın qəti göstəricisi kimi istifadə edilməzdən əvvəl əlavə inkişaf və qiymətləndirmə tələb edən eksperimental üsuldur. Bununla belə, müvafiq şərtlər nəzərə alınmaqla, yanaşma əlverişlidir, çünki nisbi reaksiyaları qiymətləndirmək üçün bioremediasiya zonasından kənarda bitişik ərazilərdən nümunə götürməyə ehtiyac yoxdur (baxmayaraq ki, çirkləndiricinin xarakterik 13 C/12 C imzası mənbənin nümunə nümayəndəsi tərəfindən müəyyən edilməlidir) . Digər potensial üstünlük ondan ibarətdir ki, qeyri-üzvi karbon üçün nümunə götürmə qeyri-adi ehtiyat tədbirləri və ya avadanlıq tələb etmir.

Elektron qəbuledici konsentrasiyası

Çirkləndiricilərin çevrilməsi prosesində bakteriyalar elektron qəbulediciləri, adətən O2, YOX3 - və ya SO4 2- , 2-ci fəsildə izah edildiyi kimi. Çirkləndirici itki ilə eyni vaxtda baş verən elektron qəbuledici konsentrasiyanın azalması bioremediasiyanın baş verdiyinə dair əlavə sübutdur. Elektron qəbuledici konsentrasiyası yaş kimyada standart analizlərlə müəyyən edilə bilər. O üçün nümunə götürmə2 Nümunənin həll olunmuş O-nun artmasının qarşısını almaq üçün son dərəcə ehtiyatla aparılmalıdır2 hava ilə təmas nəticəsində konsentrasiya.

Anaerob fəaliyyətin əlavə məhsulları

Bioremediasiyada faydalı olan əsas orqanizmlərdən bəziləri anaerob və oksigensiz mövcud ola bilən orqanizmlərdir. Bu anaeroblar qiymətlidir.

oksigen tədarükü məhdud olduqda bir çox mühüm biotransformasiya reaksiyalarını həyata keçirə bildikləri üçün bacarırlar. Bundan əlavə, müəyyən anaeroblar yüksək xlorlu həlledicilər və PCB-lər üçün ilkin xlorsuzlaşdırma mərhələlərini ən yaxşı şəkildə həyata keçirə bilirlər (bax Cədvəl 2-1). Anaeroblar tərəfindən istehsal olunan metabolik məhsulların artması anaerob aktivliyin artmasına işarə edə bilər və uğurlu bioremediasiyanı göstərə bilər (bax. Haşiyə 2-2). Anaerob tənəffüsün əsas əlavə məhsullarına metan, sulfidlər, dəmir və manqanın azaldılmış formaları və azot qazı daxildir. Əhəmiyyətli miqdarda xlorlu birləşmələr biotransformasiya edildikdə, xlorid ionunda da artım müşahidə oluna bilər. Paralel ölçmələr anaerob (oksigen tükənmiş) mühiti, oksigendən başqa elektron qəbuledicilərinin (məsələn, nitrat və sulfat) itirilməsini və elektron qəbuledicilərin itirilməsinə cavabdeh olan elektron donorların istehlakını təsdiqlədikdə bu ölçmələr ən güclü sübutu verir.

Vasitəçi Metabolitlərin formalaşması

Mikrobioloji proseslər çirkləndiriciləri unikal vasitəçi metabolitlərə çevirə bilər. Məsələn, trixloretilenin kometabolik mikrob transformasiyası zamanı trans-dikloretilen oksidi yarana bilər. Sahə nümunələrindən belə metabolitlərin aşkarlanması in situ biodeqradasiyanın irəlilədiyini sübut edir (misal üçün Haşiyə 4-3-ə baxın). Vasitəçi metabolitlər qaz xromatoqrafiyası, yüksək performanslı maye xromatoqrafiyası və ya kütləvi spektrometriya ilə birləşdirilən bu üsullardan biri ilə müəyyən edilə bilər. Bu yanaşmanın etibarlılığını təmin etmək üçün ilkin buraxılmış çirkləndiricilərdə vasitəçi metabolitlər mövcud ola bilməz və onlar bitişik çirklənməmiş ərazilərdə olmamalıdır. Bəzi vasitəçi metabolitlər aşkar oluna bilməyəcək qədər tez parçalandığından, ara maddələrin olmaması bioremediasiyanın baş vermədiyini göstərmir.

Parçalana bilməyən maddələrin parçalana bilən maddələrə nisbəti

Əgər ərazidə çirkləndiricilərin qarışıqları varsa, zamanla bioloji parçalana bilən və bioloji parçalana bilməyən üzvi birləşmələrin nisbətinin azalması sahədə mikrobioloji aktivliyi göstərə bilər (bax. xana 4-2 və 4-3). Məsələn, xam neftin tərkibində olan bir molekul olan fitan, digər xam neft komponenti olan oktadekanla müqayisədə mikrob hücumuna daha davamlıdır. Fitan və oktadekan eyni molekulyar çəkiyə və oxşar uçuculuq və daşıma xüsusiyyətlərinə malikdir və buna görə də, ehtimal ki, eyni abiotik reaksiyalara məruz qalır. Buna görə də, oktadekanın fitana nisbətinin azalması mikrobların oktadekanı pozduğunun sübutudur. Bunun mümkün çatışmazlığı

QUTU 4-3 HUDSON ÇAYININ ÇÖKMƏLƏRİNDƏ PCB-LƏRİN BİOREMEDİASYASINA SINAQ EDİLMƏSİ&mdashNEW YORK

Laboratoriya tədqiqatları göstərdi ki, poliklorlu bifenillər (PCB) və bir vaxtlar mikrob hücumuna yüksək davamlı hesab edilən maddələr və mdash faktiki olaraq bioloji parçalana bilər. Bu tədqiqatların praktiki nəticələrini nümayiş etdirmək üçün General Electric Corporation 10 həftəlik in situ biodeqradasiya sahəsində testə sponsorluq etdi. Tədqiqatçılar altı böyük bitişik silindri Hudson çayının çöküntülərinin yüngül xlorlu PCB-lərlə çirkləndiyi dayaz ərazilərində lövbər saldılar. Laboratoriyadan əraziyə gətirilən yerli mikrobların və PCB-ni parçalayan mikrobların PCB kometabolizmini stimullaşdırmaq üçün oksigen, qida maddələrinin tam qarışığı və bifenil ilə stimullaşdırıldıqda yerində olan PCB-ləri parçalamaq qabiliyyətini sınaqdan keçirdilər. Laboratoriya bakteriyalarının əlavə edilməsi PCB-nin yerində parçalanmasına heç bir təsir göstərməsə də, PCB-lərin əhəmiyyətli dərəcədə məhv edilməsi baş verdi və tədqiqatçılar itkini yerli mikroblar tərəfindən biodeqradasiya ilə əlaqələndirdilər.

Tədqiqatçılar in situ bioremediasiyanı nümayiş etdirərkən bu hesabatda göstərilən üç əsas sübut növünü təqdim etdilər:

Çirkləndiricilərin sənədləşdirilmiş itkisi: 10 həftəlik sınaq ərzində PCB-lərin üçdə biri ilə yarısı arasında məhv edildi. Tədqiqatçılar eksperimentin əvvəlində və sonunda hər bir silindrdə 12 nüvədə PCB konsentrasiyalarını ölçməklə PCB itkilərini təyin etdilər.

Mikroorqanizmlərin çirkləndiriciləri parçalamaq potensialına malik olduğunu göstərən laboratoriya analizləri: Bu cür dəlillər üçün tədqiqatçılar yüngül xlorlu PCB-lərin aerob biodeqradasiyaya həssas olduğunu göstərən bir neçə nəşr edilmiş laboratoriya tədqiqatlarına istinad etdilər.

Sahədə biodeqradasiya potensialının həyata keçirildiyinə dair sübutlar: Yerində biodeqradasiyanın ən mühüm sübutu mikroblar lazımi qida maddələri, bifenillər və oksigenlə təmin edildikdən sonra PCB deqradasiyası zamanı xlorofenolların və mdashkey vasitəçi metabolitlərinin sınaq silindrlərində göründüyünü göstərən testlər idi. Bundan əlavə, tədqiqatçılar parçalana bilən və parçalana bilməyən PCB-lərin nisbətinin zamanla azaldığını, parçalana bilən hissələrin mikrob hücumunu göstərdiyini göstərdilər.

Harkness, MR, JB McDermott, DA Abramowicz, JJ Salvo, WP Flanagan, ML Stephens, FJ Mondello, RJ May, JH Lobos, KM Carroll, MJ Brennan, AA Bracco, KM Fish, GL Warner, PR Wilson, DK Dietrich, DT Lin, CB Morgan və WL Gately. 1993. Hudson çayı çöküntülərində aerob PCB biodeqradasiyasının yerində stimullaşdırılması. Elm 259(22 Yanvar):503-507.

yanaşma ondan ibarətdir ki, təbii mikroblar tez-tez fitana hücum edir və oktadekan/fitan nisbətinin in situ biodeqradasiya dərəcələrini aşağı qiymətləndirməsinə səbəb olur. Bu strategiyanın başqa bir nümunəsi, təxminən eyni daşıma və uçuculuq xassələrinə malik olan, lakin müxtəlif dərəcələrdə deqradasiyaya uğrayan uçucu üzvi birləşmələrin diferensial çıxarılmasıdır. Məsələn, dikloroetan trikloretilenlə demək olar ki, eyni davranır, lakin trikloretilendən fərqli olaraq, dikloroetan anaerob şəraitdə asanlıqla parçalanmır.

Bu yanaşma, biri bioloji parçalana bilən, digəri isə biodeqradasiyaya müqavimət göstərən müxtəlif formaları olan tək çirkləndiricilər üçün də faydalıdır. Bəzi üzvi çirkləndiricilər eyni elementlərdən və eyni bağlardan əmələ gələn, lakin atomların müxtəlif məkan düzülüşünə malik olan stereoizomerlər və mdashmolekulların qarışıqlarından ibarətdir. Heksaxlorosikloheksan, məsələn, iki müxtəlif formada mövcuddur, onlardan yalnız biri asanlıqla metabolizə olunur. Beləliklə, bu çirkləndiricinin parçalana bilən formasının selektiv yoxa çıxmasını sənədləşdirən kimyəvi analizlər bioremediasiyanın sübutudur. Bu yanaşma xüsusi çirkləndiricidir və əsaslı biokimyəvi və fizioloji bilik tələb edir, lakin o, gələcəkdə bioremediasiya layihələrində praktiki əhəmiyyət kəsb edə biləcəyi mühüm prinsipi göstərir.

Təcrübələr Sahədə Çalışır

Mikroorqanizmlərin çirkləndiricini aktiv şəkildə pozduğunu qiymətləndirmək üçün bir neçə faydalı üsul yalnız ərazidən nümunə götürməyi deyil, həm də sahədə aktiv təcrübələrin aparılmasını əhatə edir. Bu çöl təcrübələri, onların taleyinin bioremediasiya zamanı baş verməli olanlarla uyğun olub olmadığını görmək üçün ciddi şəkildə idarə olunan şəkildə yeraltı müxtəlif kimyəvi maddələrin əlavə edilməsini tələb edir.

Alt Saytlarda Bakteriyaların Stimullaşdırılması

Sahə təcrübəsinin bir növü çirklənmiş ərazidəki alt sahələrə biodeqradasiyanı stimullaşdıran materialların əlavə edilməsini əhatə edir. Elektron qəbulediciləri, elektron donorları və qida maddələri kimi stimulantların əlavə edilməsi biodeqradasiyanı sürətləndirməlidir, lakin abiotik çirkləndiricilərin xaric edilməsi proseslərini deyil. Beləliklə, stimulantlar bir alt sahəyə əlavə olunduqda, lakin digərinə əlavə olunduqda, stimullaşdırıcı dəyişdirilmiş alt sahələrdə çirkləndirici itkisinin nisbi dərəcəsi artmalıdır. Gücləndirilmiş və gücləndirilməmiş alt sahələr arasında çirkləndirici itkisindəki ziddiyyət mikrob aktivliyinə aid edilə bilər. Bu yanaşmanın tətbiqi müqayisə edilə bilən alt saytlara sahib olmaq üçün kifayət qədər vahid parametr tələb edir.

Elektron qəbuledicinin qəbulu dərəcəsinin ölçülməsi

İkinci sahə təcrübəsi, elektron qəbuledicilərinin istehlak dərəcəsini müəyyən etmək üçün sahəyə oksigen və ya digər elektron qəbuledicilərinin tədarükünün növbəli olaraq başlamasını və dayandırılmasını əhatə edir. Bu yanaşma xüsusilə havanın boşaldılması ilə faydalıdır, çünki oksigen təchizatı su axınından asılı olmayaraq sürətlə idarə oluna bilər. Dağılmış qazların axını dayandırıldıqdan dərhal sonra oksigen istehlakının dərəcəsini ölçmək üçün yeraltı su quyularına bir oksigen zondu endirilir. Çirkləndiriciləri parçalayan mikrobların istifadə etdiyi oksigeni adi mikrob fəaliyyətinin istifadə etdiyi oksigendən fərqləndirmək üçün bitişik çirklənməmiş quyularda fon oksigen qəbulu dərəcələri ölçülməlidir. Çirklənməmiş ərazi ilə müqayisədə çirklənmiş ərazidə nisbətən sürətli oksigen itkisi, çirkləndirici konsentrasiyanın azalması ilə birlikdə uğurlu bioremediasiyadan xəbər verir.

Mühafizəkar izləyicilərin monitorinqi

Sahə təcrübəsinin üçüncü növü a əlavə etməyi tələb edir mühafizəkar izləyici sayta. Mühafizəkar izləyicilər mikrobioloji reaktiv kimyəvi maddələrə oxşar kimyəvi və nəqliyyat xüsusiyyətlərinə malikdir, lakin özləri mikrobioloji reaktiv deyillər. Beləliklə, konservativ izləyicilərdən abiotik kimyəvi dəyişiklikləri və uçuculaşma, sorbsiya və seyreltmə kimi və mikroorqanizmlərin yaratdığı kimyəvi dəyişikliklərdən ayırmaq üçün istifadə edilə bilər.

Mühafizəkar izləyicilərin mümkün istifadələrindən biri, mikroblar tərəfindən nə qədər boş oksigenin istehlak edildiyini və seyreltmə kimi abiotik yollarla nə qədər yoxa çıxdığını müəyyən etməkdir. Bu təyin etmək üçün helium qazı (He) O. üçün mühafizəkar izləyici kimi istifadə edilə bilər2. He-nin məlum konsentrasiyası O-nu təmin etmək üçün istifadə olunan boşalma sisteminə daxil edilir2 çirklənmiş zonaya və həm He, həm də O-nun dəyişən konsentrasiyası2 portativ qaz xromatoqrafı və oksigenölçən və ya digər müvafiq alətlərdən istifadə etməklə zamanla ölçülür. O. dərəcəsi2 He tükənməsinə nisbətən tükənmə mikrobların O-nu istehlak etmə sürətini göstərir2. Əgər O2 çirkləndirici istehlak nisbəti ilə əlaqəli bir nisbətdə istehlak edilir, çox güman ki, mikroorqanizmlər çirkləndiricilərin yox olmasından məsuldur. Bəzi hallarda O2 abiotik olaraq istehlak edilə bilər, məsələn, dəmirin oksidləşməsi (Fe 2+ -nı Fe 3+ -ə çevirmək). Belə bir ehtimal mövcud olduqda, O2 izləyici ilə müqayisədə ölçülən tükənmə abiotik O-nu qiymətləndirmək üçün fonda çirklənməmiş zonalarda da müəyyən edilməlidir.2 istehlak dərəcəsi.

Həll edilmiş kimyəvi maddələrin (məsələn, NO3-, BELƏ Kİ4 2-, və ya

həll olunan O2) elektron qəbuledicisidir, bromid konservativ izləyici kimi istifadə edilə bilər. Bu yanaşmada bromid elektron qəbuledicini təmin etmək üçün yerdən dövrəyə keçən suya əlavə edilir.

Çirkləndirici davranışı təqlid edən mühafizəkar izləyicilər tez-tez sahəyə əlavə edilsə də, onlar təsadüfən çirkləndiricidə də ola bilər. "Sahə Nümunələrinin Ölçmələri" bölməsində müzakirə edildiyi kimi, bəzi çirkləndiricilərin tərkibində oxşar üsullarla yeraltı ilə hərəkət edən parçalana bilən və bioloji parçalana bilməyən birləşmələrin qarışıqları var. Parçalana bilən birləşmələrin konsentrasiyası konservativ izləyicilərin konsentrasiyasından daha tez azaldıqda, fərq aşağıdakılara aid edilə bilər: sahədə mikrob fəaliyyəti.

Çirkləndiricilərin etiketlənməsi

Sahə təcrübəsinin dördüncü növü "etiketli" çirkləndiricilərin taleyinin monitorinqini əhatə edir. Çirkləndiricilər, çirkləndirici molekullarda sabit izotopun, adətən 13 C və ya deuteriumun (hidrogen izotopunun) məlum miqdarını ehtiva edən sintez versiyaları ilə etiketlənə bilər. Qeyri-üzvi karbon və vasitəçi metabolitlər kimi gözlənilən metabolik əlavə məhsullar etiketlənmiş çirkləndiricilərlə eyni nisbi miqdarda 13 C və deyteriumu daşıyırsa, bioremediasiya baş verir. Bu texnika kommersiya bioremediasiyası üçün deyil, ilk növbədə çöl tədqiqatları üçün faydalıdır, çünki o, çirkləndiricinin xüsusi versiyasının sintezini, baha başa gəlməsini və onun çirklənmə səviyyəsini müvəqqəti artıran sahəyə əlavə edilməsini nəzərdə tutur. Bundan əlavə, çirkləndiricilərin etiketlənməsi yalnız çirkləndirici mənbəyinin yerləşə biləcəyi vəziyyətlər üçün faydalıdır. Etiketlənmiş birləşmənin yanlış yerə əlavə edilməsi yanlış mənfi nəticə ilə nəticələnə bilər.

Modelləşdirmə Təcrübələri

Sahədə bioremediasiyanın baş verib-vermədiyini qiymətləndirmək üçün son texnika növü çirkləndiricinin taleyini kəmiyyətcə qiymətləndirən modellər və riyazi tənliklər dəstlərindən istifadə edir. Modellər yeraltına daxil olan bütün çirkləndirici kütlənin hesabını aparır, nə qədər həll olunduğunu, bərk cisimlərə nə qədər sorb olduğunu, digər kimyəvi maddələrlə nə qədər reaksiya verdiyini, suda nə qədər yuyulduğunu və nə qədər bioloji parçalandığını təsvir edir. Modellərdən istifadənin məqsədi bioremediasiya zamanı baş verən hadisələrin şərhinə əsaslanan çirkləndiricilərin taleyi ilə bağlı proqnozların, model tərəfindən təsvir edildiyi kimi, sahədə baş verənlərə uyğun olub-olmadığını görməkdir.

Çirklənmiş sahə sahələri modellərin köməyi ilə səmərəli şəkildə idarə oluna bilər, çünki modellər bütün elementləri sintez etmək üçün bir vasitə təmin edir.

vacib məlumatlar. Bundan əlavə, modellər bir çox ölçmə növlərini kəmiyyətcə əlaqələndirdiyinə görə, məhdud sayda sahə müşahidələrinin əhəmiyyətini qiymətləndirməyə kömək edir. Modellər kifayət qədər dəqiq olduqda, bioremediasiyanı qiymətləndirmək üçün güclü vasitələr ola bilər.

Verilənlərin növü və miqdarından, prosesin başa düşülmə mərhələsindən və verilən sualların növündən asılı olaraq, modellər çox sadədən çox mürəkkəbə qədər dəyişə bilər. Məsələn, hələ riyazi tənlikləri olmayan konseptual model, ilkin saytın səciyyələndirilməsi zamanı məhdud məlumat mövcud olduqda uyğun ola bilər. Digər tərəfdən, yüksək sürətli kompüterlərdə həll olunan mürəkkəb riyazi modellər bioremediasiya layihəsinin dizaynı və istismarı zamanı saytın dərk edilməsi genişləndikcə mümkün və daha məqsədəuyğun olur.

Modellərin növləri

Yeraltında bir çox mürəkkəb proseslər qarşılıqlı təsir göstərdiyinə görə dörd müxtəlif modellər hazırlanmışdır: doymuş axın, çoxfazalı axın, geokimyəvi və reaksiya sürəti modelləri. Hər bir model yeraltı proseslərin müxtəlif dəstini təsvir edir və bioremediasiyanı qiymətləndirmək üçün xüsusi üsullardan istifadə olunur. Nəhayət, tədqiqatçılar tam qiymətləndirmə aparmaq üçün çox vaxt iki və ya daha çox model növünü birləşdirirlər.

Doymuş axın modelləri. Doymuş axın modelləri suyun doymuş zonadan (su səthinin altındakı bölgə) harada və necə sürətlə axdığını təsvir etməklə başlayır. Bu modellər maye kütləsinin saxlanmasının əsas prinsiplərindən irəli gəlir.Doymuş axın kifayət qədər yaxşı başa düşülür və su axını üçün bu modellərin əsas formaları nisbətən sadə, dəqiq və qəbul edilir.

Su axınının istiqaməti və sürəti məlum olduqdan sonra, həll olunmuş çirkləndiricilərin hərəkətini təsvir etmək üçün doymuş axın modelləri genişləndirilə bilər. Bu çirkləndiricilərin daşınması modelləri kimyəvi kütlənin saxlanması prinsiplərinə əsaslanır. Modeldə reaksiyalar üçün heç bir termin yoxdursa, o, mühafizəkar izləyicinin taleyini təsvir edir. Mühafizəkar material əsasən su axını ilə hərəkət edir, baxmayaraq ki, çirkləndiriciləri dağıtan və ya qarışdıran proseslərə məruz qalır.

Çirkləndiricilərin bərk matrisə sorbsiyası su ilə müqayisədə həll olunmuş çirkləndiricilərin hərəkətini ləngidir. Sorbsiya effektləri çox vaxt sadəcə çirkləndirici əlaqənin daha yavaş daşınma sürətini əks etdirən “ləngitmə amillərini” daxil etməklə modelləşdirilə bilər.

suya meyllidir. Digər hallarda, sorbsiya hadisələri sadə gecikdirmə faktoru ilə tutula biləndən daha mürəkkəbdir və sorbsiya və desorbsiya dərəcələrini nəzərə alan tənliklərdən istifadə etməklə modelləşdirilməlidir.

Xüsusi hallarda biodeqradasiya reaksiyaları doymuş axın modelinin nəqliyyat hissəsinə asanlıqla daxil edilən çox sadə ifadələrlə (məsələn, birinci dərəcəli çürümə) təsvir edilə bilər. Bununla belə, bir çox biodeqradasiya hadisələri o qədər mürəkkəbdir ki, sadəcə olaraq doymuş axın modelinə daxil edilir. Xüsusi modelləşdirmə vasitələrinə ehtiyac var və bunlar aşağıdakı bioloji reaksiya sürət modelləri bölməsində müzakirə olunur.

Çoxfazalı axın modelləri. Doymuş axın modelləri yalnız bir mayenin, qrunt suyunun məsaməli mühitdən axmasını təsvir etdiyi halda, çoxfazalı axın modelləri məsaməli mühitdə iki və ya daha çox mayenin birlikdə mövcud olduğu vəziyyəti təsvir edir. Mayelər maye və ya qaz ola bilər. Ən çox yayılmış çoxfazalı axın modelləri qaz fazasının mövcud olduğu suyun və çirkləndiricilərin suyun səthindən yuxarı hərəkətini proqnozlaşdırır. Bu vəziyyət doymamış axın adlanır. Suyun səthinin yuxarı hissəsində və ya yaxınlığında yerləşən benzin kimi yüngül susuz fazalı maye çirkləndiricinin əlavə edilməsi, doymamış axın modellərində nəzərə alına biləcək başqa bir fəsaddır. Çoxfazalı axın modelləri həmçinin yeraltı suyundan ayrı bir kütlədə hərəkət edən xlorlu həlledicilər kimi sıx susuz fazalı mayelərin axınını təsvir edə bilər.

Çoxfazalı axını idarə edən hadisələr o qədər də başa düşülmür və riyazi şəkildə təmsil etmək doymuş zonada su axını ilə müqayisədə daha çətindir, çünki onlar bərk cisimlər, su, hava və susuz fazalar arasında mürəkkəb qarşılıqlı təsirləri əhatə edir. Su istiqaməti və sürəti üçün çoxfazalı axın modellərinin dəqiqliyi tələb olunan nəqliyyat parametrlərinin çoxluğu ilə məhdudlaşır. Bundan əlavə, modelləşdirmə icması hələ hansı modelləşdirmə yanaşmasının ən etibarlı olduğuna dair konsensusa gəlməmişdir. Bu məhdudiyyətlərə baxmayaraq, çoxfazalı axın modelləşdirməsi yeraltı mayelərin hərəkətini konseptuallaşdırmaq və mayenin hərəkətinin miqyas sırasını qiymətləndirmək üçün çərçivə təmin edir.

Maye axınlarının istiqamətini və sürətini proqnozlaşdırmaq olarsa, çoxfazalı axın modelləri ilə çirkləndiricilərin daşınmasının modelləşdirilməsi doymuş axınla eynidir. Bununla belə, çirkləndiricilərin daşınması dispersiya və sorbsiyaya təsir edən heterojenliklər təqdim edən çoxsaylı fazalarla çətinləşir.

Geokimyəvi Modellər. Bir çox çirklənmiş yerlərdə çirkləndiricilər əhəmiyyətli sayda müxtəlif kimyəvi reaksiyalara məruz qalır.

Geokimyəvi modellər çirkləndiricinin kimyəvi spesifikasiyasının yeraltında baş verə biləcək bir çox kimyəvi reaksiyaların termodinamiği ilə necə idarə olunduğunu təsvir edir. Bu gün geokimyəvi modellər ilk növbədə qeyri-üzvi birləşmələrin taleyini anlamaq üçün istifadə olunur. Məsələn, bu modellər müəyyən bir metalın çöküb-çökməyəcəyinə təsir edən reaksiyalar seriyasını təhlil etmək üçün istifadə edilə bilər. Geokimyəvi modellər həmçinin mikrob metabolizması üçün lazım olan qida maddələrinin və iz metalların mövcudluğunu (həll qabiliyyətini) müəyyən etməyə kömək edə bilər.

Qiymətli olsalar da, bioremediasiyanı qiymətləndirmək üçün geokimyəvi modellər məhdud istifadəyə malikdir. Nisbətən aşağı səviyyədə istifadənin üç səbəbi var. Birincisi, bioremediasiyanın mövcud kommersiya tətbiqləri neft karbohidrogenlərinin aerob biodeqradasiyasına yönəlmişdir, bu vəziyyət üçün qeyri-üzvi geokimya adətən həlledici amil deyildir. Bioremediasiya daha mürəkkəb ərazilərdə, xüsusilə ağır metallarla çirklənmə olan ərazilərdə tətbiq olunduqca, geokimyəvi modelləşdirməyə ehtiyac artacaq. İkincisi, ənənəvi geokimyəvi modellər tarazlıq şərtləri prinsipi əsasında qurulur&mdashin başqa sözlə, bütün mümkün reaksiyaların maksimum mümkün həddə baş verməsi nəzərdə tutulur. Tarazlıq fərziyyəsi adətən bioremediasiya üçün keçərli deyil, çünki əsas reaksiyalar demək olar ki, həmişə kinetik və reaksiyanın tarazlığa doğru hərəkət sürəti ilə idarə olunur. Üçüncüsü, ənənəvi geokimyəvi modellər hətta nəqliyyat modelləşdirməsi ilə əlaqəsi olmayanda belə, çox mürəkkəb və istifadəsi baha başa gəlir. Buna görə də, onların istifadəsi yeraltı kimyəvi maddələrdə mümkün dəyişikliklərin qiymətləndirilməsi ilə məhdudlaşmışdır.

Bioloji reaksiya dərəcəsi modelləri. Bioloji reaksiya sürəti modelləri mikroorqanizmlərin çirkləndiriciləri nə qədər tez çevirdiyini göstərir. Onlar bioremediasiya sistemlərini qiymətləndirmək üçün faydalıdır, çünki mikrobların işləmə sürəti təmizləmənin nə qədər vaxt aparacağına təsir edən əsas amildir.

Biodeqradasiyanın sürəti aktiv biokütlənin miqdarından, bakteriya üçün çirkləndiricilərin, elektron qəbuledicilərin və digər “qida” mənbələrinin konsentrasiyasından və əsas kimyəvi maddələrin bakteriyalara daşınma sürətini və fermentlə katalizlənmiş reaksiyaların sürətini təsvir edən müəyyən parametrlərdən asılıdır. Bütün bu məlumatlar formanın tarif ifadəsində paketlənə bilər:

hansında qmaks optimal şərait üçün biokütlənin vahid miqdarına reaksiya sürətini təsvir edir, X aktiv biokütlənin miqdarıdır, f(S1, S2 , .&hellip) substratın daşınmasını təsvir edən riyazi funksiyadır

və konsentrasiyası optimal sürətdən sürəti azaldır və S1, S2,. &hellip reaksiyada iştirak edən müxtəlif substratları təmsil edir. dəyəri X mütləq sabit deyil, zamana və yerə görə dəyişə bilər. İzləmək X modelin bir hissəsidir. f(S1, S2,. &hellip) funksiyası yalnız bir substratın konsentrasiyası kimi çox sadədən tutmuş, bir neçə substratı və dərəcə parametrlərini əhatə edən mürəkkəb tənlik dəstlərinə qədər dəyişə bilər. Həmin ifadələr üçün uyğun dərəcə ifadələrinin və parametr qiymətlərinin müəyyən edilməsi fəal tədqiqat sahəsidir.

Birləşən Modellər. Bir çox hallarda bioremediasiyanın qiymətləndirilməsi iki və ya daha çox model növünün birləşməsini nəzərdə tutur. Məsələn, xlorlu həlledicinin yerində bioremediasiyası mürəkkəb biodeqradasiya dərəcəsi modeli ilə birləşdirilmiş çoxfazalı axın modelini tələb edə bilər. Çoxfazalı axın modeli, axınlar məlum olduqdan sonra suyun və həlledicinin hərəkətlərini izləyir, nəqliyyat modeli bioloji parçalanma sürəti modelini çökmə termini kimi istifadə edir.

Biodeqradasiya dərəcəsi modelləri, sürəti məhdudlaşdıran bir material müəyyən edilə bildikdə, axın modelləri ilə ən asanlıqla birləşdirilir. Tezliyi məhdudlaşdıran material çox vaxt əsas elektron donor və ya elektron qəbuledicidir. Məsələn, neft karbohidrogenlərinin biodeqradasiya dərəcəsi tez-tez sürəti məhdudlaşdıran maddə kimi həll olunmuş oksigenlə modelləşdirilə bilər. Bir neçə uğurlu modelləşdirmə tədqiqatlarında ümumi biodeqradasiya dərəcələri oksigenin bioremediasiya zonasına daxil olma sürəti ilə modelləşdirilə bilər.

Yalnız oksigenlə sürət məhdudiyyətini qəbul etməklə əldə edilən əsas sadələşdirmə ümumi qayda hesab edilməməlidir. Bu, neft karbohidrogenlərinin biodeqradasiyası üçün (aşağı oksigen konsentrasiyalarına xüsusilə həssas olan proses) uyğun ola bilər, o zaman həll olunmuş oksigenin daxilolma sürəti mövcud karbohidrogen miqdarı ilə müqayisədə aşağıdır və sahə böyükdür. Bu şərtlər bir çox başqa vəziyyətlərdə doğru olmadığından, biodeqradasiya dərəcəsinin modelləşdirilməsi fərqli və daha mürəkkəb yanaşmalar tələb edə bilər.

Biodeqradasiya və ya geokimyəvi modellərin çox sadə olduğu hallar istisna olmaqla, onların axın modelləri ilə birləşdirilməsi mühafizəkar izləyicilər üçün istifadə edilən mövcud çirkləndirici nəqliyyat modellərinin genişləndirilməsindən daha çox tələb edir. Modelin düzgün formalaşdırılmasına və səmərəli və dəqiq həll üsullarına böyük diqqət yetirilməlidir. Əks halda, xərclər və kompüter vaxtı həddindən artıq olacaq.

Modellərdən Necə İstifadə Edilir

Modellər haqqında məlumatların təşkili üçün çərçivə təmin edir

çirklənmiş saytlar. Onlar model istifadəçidən çirkləndiricilərin kütləsi, onların kimyəvi xassələri və sahənin hidrogeokimyəvi xüsusiyyətləri ilə dinamik qarşılıqlı əlaqəsi kimi təfərrüatlarla qarşılaşmağı tələb etməklə çirkləndirici davranış haqqında anlayışı artırır. Bu tələb olunan məlumat mövcud olduqda və müvafiq modelə inteqrasiya edildikdə, modelləşdirmə proqnozları sahə sahələrini idarə etmək və bioremediasiyanı qiymətləndirmək üçün faydalı vasitələrə çevrilir.

Modellər iki yolla yerində bioremediasiyanı qiymətləndirmək üçün faydalı ola bilər. Bir yanaşma, yalnız abiotik mexanizmləri təmsil edən bir modelin bütün çirkləndirici itkiləri hesablaya biləcəyini və ya edə bilməyəcəyini görməkdir. İkinci yanaşma bir addım daha irəli gedir və model vasitəsilə kəmiyyətləşdirilən mikrobial proseslərin "məqbul" təxminlərinin çirkləndirici itkiləri izah edə biləcəyini qiymətləndirir (bax. Haşiyə 4-4). Bu ikinci yanaşma nəqliyyat və digər abiotik hadisələri təsvir edən parametrlərə əlavə olaraq mikrobların çirkləndiricini nə qədər tez parçaladığını təsvir edən sürət əmsalları haqqında ətraflı məlumat tələb edir.

Kütləvi itkilər. Birinci modelləşdirmə yanaşması abiotik mexanizmlərin (məsələn, seyreltmə, daşıma və uçuculaşma) çirkləndirici kütlənin bütün itkilərini izah edib-etmədiyini təhlil etməyi tələb edir. Bu yanaşma qəbul edir ki, biodeqradasiya dərəcəsi modelləri çox vaxt abiotik proseslərin modellərini həyata keçirən daha çox qeyri-müəyyənliyə malikdir. Qeyri-müəyyənliyə biokimyəvi reaksiyaların zəif başa düşülməsi, parametrlərin qiymətləndirilməsinin çətinliyi və sahənin qeyri-adekvat xarakteristikası səbəb ola bilər. Modeldən bioloji reaksiyaların aradan qaldırılması bu qeyri-müəyyənliyin qarşısını alır.

Abiotik kütlə itkiləri modeli bütün abiotik lavabolar nəzərə alındıqdan sonra bəzi çirkləndirici kütlənin qaldığını göstərdikdə, iki mümkün izahat var: (1) biodeqradasiya prosesləri "itkin" kütlə üçün lavabo kimi rol oynayır və ya (2) modelləşdirmə parametrlər düzgün seçilməmiş, qeyri-dəqiq proqnozlara səbəb olmuşdur və buna görə də modelləşdiricini aldadır. Çirkləndirici itkilərdə mikrobioloji iştirakla bağlı mülahizələr abiotik itkiləri təsvir etmək üçün istifadə olunan parametrlərin seçilməsindən asılı ola bildiyi üçün modelləşdirici ayıq olmalı və modelləşdirmə nəticələrinə təsir edən qərarların və parametrlərin etibarlılığını daima yoxlamalıdır. Modelləşdirmə parametrlərində düzəlişlər çox fərqli proqnozlara səbəb ola bilər, ona görə də bioremediasiya üçün sübutlara yalnız modelləşdiricilərin öz nəticələrinə yüksək dərəcədə inamı olduqda və faktiki və modelləşdirilmiş çirkləndirici davranış arasında uyğunsuzluqlar birmənalı olduqda etibar etmək məqsədəuyğundur. Effektiv bioremediasiya haqqında nəticələr yalnız tarla sahələrində aşkar edilən çirkləndiricilərin konsentrasiyası sadəcə aşağı deyil, eyni zamanda əhəmiyyətli dərəcədə olacağından aşağıdır

Qutu 4-4 TƏBİİ QAZ İSTEHSAL MASTERİNDƏ TƏKİLMƏNİN DAXİLİ BİOREMEDİASYASINI SÜBUTLAMAK&mdash NORTHHERN MICHIGAN

Miçiqan ştatının şimalındakı bir zavodda təbii qaz istehsalının tullantıları tullantı çuxurundan ətrafdakı yeraltı sulara sızdı. Çirklənmiş suyun ərazidən kənara miqrasiyasının qarşısını almaq üçün zavodun ətrafında quyular quraşdıraraq, obyektə cavabdeh olan şirkət çirkləndiriciləri (ilk növbədə benzol, toluol və ksilen və ya BTX) təmizləmək üçün daxili bioremediasiyanı seçdi. Bioremediasiyanın effektivliyini nümayiş etdirmək üçün şirkət bu hesabatda müzakirə olunan üç meyara cavab verən sübutlar təqdim etdi:

Çirkləndiricilərin sənədləşdirilmiş itkisi: Şirkət 1987-ci ildə daxili bioremediasiyanın effektivliyini izləmək üçün geniş ərazi monitorinq proqramına başlamışdır. O vaxtdan bəri benzol konsentrasiyası təxminən 90 faiz azalıb və çirkləndirici şleyf əhəmiyyətli dərəcədə azalıb.

Mikroorqanizmlərin çirkləndiriciləri parçalamaq potensialına malik olduğunu göstərən laboratoriya analizləri: Şirkət tarladan götürülmüş torpaq nüvələri ilə bir sıra laboratoriya sınaqları həyata keçirdi və göstərdi ki, saytın yerli mikrobları BTX-ni yüksək sürətlə və gündə 5-10 faiz arasında pisləşdirə bilər və adekvat oksigenlə (1-2 ppm və ya daha çox) təmin edilir.

Sahədə biodeqradasiya potensialının həyata keçirildiyini göstərən sübutlar: Şirkət, bioremediasiya baş verərsə, proqnozlaşdırıla bilən çirkləndirici itki sürətinin sahədəki faktiki çirkləndirici itki dərəcəsinə uyğun olduğunu nümayiş etdirmək üçün kompüter əsaslı modeldən, BIOPLUME II-dən istifadə etdi. 1987-ci ildə şirkət BTX ölçdü və şleyfin müxtəlif nöqtələrində oksigen səviyyələrini həll etdi. Bu dəyərlər bioremediasiya baş verərsə, onların zamanla necə dəyişəcəyini proqnozlaşdırmaq üçün BIOPLUME II-yə daxil edilmişdir. Həm çirkləndirici konsentrasiyaların, həm də 1987-ci ildən bəri götürülmüş həll olunmuş oksigen səviyyələrinin sahə ölçmələri modelin proqnozlarına yaxından uyğun gəlir. Bundan əlavə, model tərəfindən proqnozlaşdırılan biodeqradasiya dərəcəsi sahədə ölçülən sürətə yaxından uyğun gəlir.

Daxili bioremediasiyanın uzunmüddətli effektivliyini nümayiş etdirmək üçün bu saytda monitorinq hələ də davam edir.

Chiang, C. Y., J. P. Salanitro, E. Y. Chai, J. D. Colthart və C. L. Klein. 1989. Qumlu su qatında benzol, toluol və ksilenin aerob biodeqradasiyası: məlumatların təhlili və kompüter modelləşdirməsi. Yeraltı su 27(6):823-834.

abiotik proseslərə əsaslanan proqnozlardan gözlənilir. Beləliklə, biodeqradasiya üstünlük təşkil etdikdə və abiotik proseslər yaxşı xarakterizə olunduqda bu yanaşma yaxşı işləyir. Abiotik proseslərin modelləşdirilməsində qeyri-müəyyənlik biodeqradasiya dominant aradan qaldırma mexanizmi olmadığı halda bu yanaşmanı etibarsız edir.

Birbaşa Modelləşdirmə. Bioloji proseslərin və parametrlərin ağlabatan qiymətləndirmələri mövcud olduqda, biodeqradasiya prosesinin birbaşa modelləşdirilməsi üstün modelləşdirmə strategiyasıdır. Bu təxminlər sahə şəraitindən və biodeqradasiya reaksiyalarından asılı olaraq elmi ədəbiyyatdan, oxşar vəziyyətlərlə bağlı keçmiş təcrübədən, laboratoriya təcrübələrindən və ya sahə miqyaslı pilot tədqiqatlardan əldə edilə bilər.

Bir yanaşma, suala cavab vermək üçün modeldən istifadə etməkdir: “Bizim biodeqradasiya dərəcələri ilə bağlı ən yaxşı təqdimatımız eyni vaxtda baş verən abiotik dərəcələrlə birləşdirildikdə, bioloji reaksiyaların çirkləndirici səviyyələrdə müşahidə edilən dəyişikliklərə və ya digər müvafiq müşahidələrə cavabdeh olduğu qənaətini dəstəkləyirmi? " Cavab "bəli" olarsa, modelləşdirmə biodeqradasiyanı dəstəkləyən müşahidələrin artefakt olmadığına daha çox əminlik təmin edir.

İkinci yanaşma nümunəsiz yerlərdə çirkləndiricinin konsentrasiyasını proqnozlaşdırmaq və ya gələcək konsentrasiyanı proqnozlaşdırmaq üçün birbaşa modelləşdirmədən istifadə etməkdir. Model daha sonra xüsusilə qəti ölçmələr verməli olan nümunə yerlərini və vaxtlarını müəyyən edir. Sonrakı nümunələrin götürülməsi, əgər model proqnozlarına uyğundursa, analitikin yeraltında nə baş verdiyini başa düşməsini təsdiqləyir. Model proqnozları ilə faktiki inkişaflar arasında razılığın olmaması modeli yenidən qiymətləndirməyə məcbur edir və sayt və parametr dəyərlərinin başa düşülməsini yaxşılaşdırır.

Bəzi hallarda, birbaşa modelləşdirmə saytın üçölçülü təbiətini, heterojenliyi və mürəkkəb reaksiyaları nəzərə alan yüksək mürəkkəb kompüter kodlarını əhatə etməlidir. Bu modelləri formalaşdırmaq və işə salmaq baha başa gəlir, lakin onlar saytda baş verənlərin ətraflı təsvirini tələb edən tədqiqatçılar üçün vacib alətlərdir. Hal-hazırda, bu tip modellər ilk növbədə yüksək nəzarət edilən tədqiqat, nümayiş və ya pilot saytlar üçün uyğun tədqiqat alətləri kimi nəzərdən keçirilir.

Bir çox praktik tətbiqlərdə birbaşa modelləşdirmə ən vacib hadisələrdən başqa hamısını aradan qaldırmaqla çox sadələşdirilə bilər. Yaxşı strategiya bioremediasiyaya təsir edə biləcək bütün hadisələrin gözlənilən nisbətlərini müqayisə etməkdir. Məsələn, biodeqradasiya nəticəsində çirkləndirici itkisinin gözlənilən sürəti uçuculaşma nəticəsində gözlənilən çirkləndirici itkisi ilə müqayisə edilə bilər. Normalda, mümkün hadisələrdən bir neçəsinin gözlənilən dərəcələri daha yüksək olacaqdır

digər hadisələrlə müqayisədə və model yalnız nisbətən yüksək sürətə malik hadisələri nəzərdən keçirə bilər. Biodeqradasiya dərəcəsi modeldə qalması üçün kifayət qədər yüksəkdirsə, model təmin edir prima facie bioremediasiyanın işlədiyini sübut edir. Tam modelin həlli sübutları yoxlaya bilər.

Modellərin Məhdudiyyətləri

Güclü bir vasitə olsa da, modelləşdirmənin çatışmazlıqları var. Bir çatışmazlıq ondan ibarətdir ki, modelin etibarlılığı hər bir sahə əsasında müəyyən edilməlidir, çünki bioremediasiyanı müntəzəm olaraq qiymətləndirmək üçün heç bir "rəfdən kənar" modellər mövcud deyil. Vaxt və xərc baxımından çatışmazlıq olsa da, modelin yoxlanılması xalis üstünlük ola bilər, çünki bu, saytın daha dolğun başa düşülməsinə səbəb olur. Digər məhdudiyyət ondan ibarətdir ki, bir çox modelləşdirmə parametrlərinin hər birinin (məsələn, hidravlik keçiricilik, gecikmə faktorları və biodeqradasiya dərəcəsi parametrləri) müəyyən edilməsi digər yoxlama meyarları üçün ölçmələrin aparılması qədər tələbkar və bahalı ola bilər. Beləliklə, daha yaxşı modelləşdirmə və daha çox sahə ölçmələri arasında uyğunlaşma ola bilər.

Məhdudiyyətlərinə baxmayaraq, modelləşdirmə bioremediasiya zamanı sahə sahələrində baş verən dinamik dəyişiklikləri başa düşmək üçün müntəzəm olaraq istifadə olunan alət olmalıdır. Modelin mürəkkəbliyi və növü fərqli ola bilsə də, modelləşdirmə bioremediasiya prosesinin konseptual anlayışını sahə müşahidələri ilə əlaqələndirmək və məhdud məlumat toplusuna əhəmiyyət vermək üçün dəyərli vasitədir. Sahənin mürəkkəbliyi etibarlı kəmiyyət proqnozlarını təmin edən modelin yığılmasına mane olsa belə, modellər qiymətli idarəetmə alətləridir, çünki onlar çirkləndiricilərin taleyi ilə əlaqəli bir çox məlumat növlərini birləşdirir.

IN SITU BİOREMEDİASİYASININ QİYMƏTLƏNDİRİLMƏSİ ÜZRƏ MƏHDUDİYYƏTLƏR

Yeraltı mürəkkəb və natamam əlçatan olduğundan, yeraltı suların çirkləndiricilərinin taleyi haqqında biliklər həmişə məhdud olacaqdır. Bu vəziyyət istənilən növ in situ remediasiya texnologiyaları üçün intensivləşir, çünki tez-tez çirklənmənin miqdarı, yeri və növü məlum deyil. Təmir üçün başlanğıc nöqtəsini bilmədən, son nöqtəni təyin etmək çətindir. Ölçmələrdəki səhvlər, laboratoriya nəticələrinin sahəyə ekstrapolyasiyası nəticəsində yaranan artefaktlar və verilənlərin xas çatışmazlığı qiymətləndirməni daha da çətinləşdirir və remediasiya prosesinin icrası ilə bağlı qeyri-müəyyənlik yaradır. Məsələn, qrunt sularında kimyəvi konsentrasiyaların təhlili zamanı fəza baxımından müxtəlif yerlərdən çoxlu sayda nümunələr

toplana bilər. Laboratoriya nəticələrinin tamamilə səhvsiz olduğunu fərz etsək belə, suyun kimyəvi tərkibinin kosmosda necə dəyişdiyinə dair tam mənzərəni təsvir etmək üçün bu nöqtə nümunələrinin ekstrapolyasiyası qeyri-müəyyənlik yaradır.

Bioremediasiyanın qiymətləndirilməsi çox fərqli fənlərdən anlayışların və vasitələrin inteqrasiyasını tələb etdiyinə görə, bu müxtəlif fənlərdən məlumatların sintezi səyləri problemlər yarada bilər. Məsələn, mikrobioloqlar və hidrogeoloqlar nadir hallarda uyğun gələn kosmos və temporal miqyaslardan istifadə edirlər. Mikrob prosesləri üçün xarakterik olan saniyələr və mikrometrlər landşaft proseslərinin hidrogeoloji təsviri üçün xarakterik olan ay və kilometrlərdən çox kiçikdir. Beləliklə, böyük miqyaslı su axını təsvir edən hidroloji məlumatlar həmişə mikrobioloqun mikrob fəaliyyətini idarə edən kiçik miqyaslı mexanizmləri başa düşmək ehtiyaclarına cavab vermir. Məsələn, suyun hərəkətinin tipik kosmik miqyası üçün effektiv olan modellər (yəni, metrdən kilometrə qədər) mikrometrdən santimetrə qədər olan məsafələrdə baş verən mikrob reaksiyalarının bütün detallarını yox edir.

Fərqli miqyasları sintez etməyə çalışmaq probleminin əsas nümunəsi in situ bioremediasiya zamanı biokütlədə böyük artımları sənədləşdirməyə çalışarkən rast gəlinən problemlərdir. Mikroorqanizmlər çox vaxt qida mənbələrinin yaxınlığında çox lokallaşdırılmışdır. Bu lokalizasiya yalnız bir neçə nümunə götürmək mümkün olduqda orqanizmləri "tapmağı" çətinləşdirir. Mikrobların sayı, biodeqradasiya dərəcəsinin təxminləri və ya biodeqradasiya potensialları nümunənin yüksək mikrob aktivliyi olan və ya yaxınlıqdakı aşağı aktivlikli yerdən olmasından asılı olaraq çox dəyişə bilər. Mikrobioloji dəyişkənlik sahə nümunələri ilə təmsil olunan miqyasla müqayisədə kiçik miqyasda baş verir. Nəticədə, mikrobioloji parametrlərdə qeyri-müəyyənlik həmişə riskdir.

Üç strategiya qeyri-müəyyənliyi minimuma endirməyə kömək edə bilər və bioremediasiyanın qiymətləndirilməsində mühüm rol oynamalıdır: (1) nümunələrin sayını artırmaq, (2) mühüm dəyişənlərin düzgün ölçülməsi və az təsir göstərən dəyişənlərin aradan qaldırılması üçün modellərdən istifadə etmək və (3) mühəndislik sistemlərinin dizaynında təhlükəsizlik amillərinin qurulması ilə qeyri-müəyyənliklər. Müstəntiqlər bu üç strategiyanı birləşdirə bilərlər. Məsələn, çoxlu sayda nümunə toplamaq və ya mürəkkəb modellərdən istifadə etmək mümkün deyilsə, daha böyük təhlükəsizlik amilləri yaranan qeyri-müəyyənliyi əhatə edə bilər. Hələ kommersiya miqyasında təmizlənməmiş çirkləndiricilərin bioremediasiyasını araşdırmaq üçün nəzərdə tutulmuş kiçik sahə tədqiqat sahələrində çoxlu sayda nümunələr və mürəkkəb modellər mümkün ola bilər və tədqiqat nəticələrindən ətraflı nəticələr çıxarmaq lazımdır. Digər tərəfdən, böyük ticarət obyektlərində nümunələrin eyni dərəcədə yüksək sıxlığı baha başa gələ bilər və


In Situ Bioremediasiya: Nə vaxt işləyir? (1993)

Bioremediasiyada əsas oyunçular faktiki olaraq hər yerdə yaşayan bakteriya və mikroskopik orqanizmlərdir. Mikroorqanizmlər çirkləndiricilərin məhv edilməsi vəzifəsi üçün idealdır, çünki onlar ətraf mühitin çirkləndiricilərindən qida kimi istifadə etməyə imkan verən fermentlərə malikdirlər və o qədər kiçikdirlər ki, çirkləndiricilərlə asanlıqla təmasda olurlar. Yerində bioremediasiya mikroorqanizmlərin milyardlarla il ərzində təbiətdə xidmət etdiyi məqsədin davamı kimi qəbul edilə bilər: həyatın bir nəsildən digərinə davam edə bilməsi üçün mürəkkəb insan, heyvan və bitki tullantılarının parçalanması. Mikroorqanizmlərin fəaliyyəti olmasa, yer sözün əsl mənasında tullantılarda basdırılacaq və həyatın davamı üçün lazım olan qida maddələri zibil içində qapalı qalacaqdı.

Mikroorqanizmlərin yeraltı texnogen çirkləndiriciləri məhv etməkdə müvəffəqiyyətli olub-olmaması üç amildən asılıdır: orqanizmlərin növü, çirkləndiricinin növü və çirklənmiş ərazidəki geoloji və kimyəvi şərait. Bu fəsil bu üç amilin yeraltı bioremediasiya layihəsinin nəticələrinə necə təsir etdiyini izah edir. O, mikroorqanizmlərin çirkləndiriciləri necə məhv etdiyini və in situ bioremediasiyada hansı növ orqanizmlərin rol oynadığını nəzərdən keçirir. Daha sonra o, yeraltında hansı çirkləndiricilərin bioremediasiyaya daha çox həssas olduğunu qiymətləndirir və bioremediasiyanın ən çox uğur qazanacağı yerlərin növlərini təsvir edir.

MİKROBLARIN BİOREMEDİASİYADA ROLU

Bioremediasiyada məqsəd mikroorqanizmləri çirkləndiriciləri məhv etməyə imkan verəcək qida və digər kimyəvi maddələrlə stimullaşdırmaqdır. Bu gün fəaliyyət göstərən bioremediasiya sistemləri çirklənmiş ərazilərdə olan mikroorqanizmlərə güvənir və onları maddələr mübadiləsi üçün vacib olan qida və digər kimyəvi maddələrin optimal səviyyələri ilə təmin etməklə onları işləməyə təşviq edir. Beləliklə, bugünkü bioremediasiya sistemləri yerli mikrobların imkanları ilə məhdudlaşır. Bununla belə, tədqiqatçılar hal-hazırda çirklənmiş əraziləri qeyri-doğma mikroblarla, o cümlədən, genetik cəhətdən dəyişdirilmiş mikroorqanizmlərlə və xüsusi ərazilərdə narahatlıq doğuran çirkləndirici maddələri deqradasiya etmək üçün xüsusi uyğunlaşma yollarını araşdırırlar. Mümkündür ki, bioaugmentasiya kimi tanınan bu proses gələcək bioremediasiya sistemləri üçün imkanlar dairəsini genişləndirə bilər.

Mikrobların yerli və ya əraziyə yeni daxil olmasından asılı olmayaraq, onların çirkləndiriciləri necə məhv etdiyini başa düşmək bioremediasiyanı başa düşmək üçün vacibdir. Təmizləmə zamanı istifadə ediləcək mikrob prosesləri bioremediasiya sisteminin hansı qida əlavələrini təmin etməli olduğunu diktə edir. Bundan əlavə, mikrobial proseslərin əlavə məhsulları bioremediasiyanın uğurlu olduğunu göstərən göstəricilər verə bilər.

Mikroblar çirkləndiriciləri necə məhv edir

Baxmayaraq ki, bioremediasiya hal-hazırda məhdud çeşiddə çirkləndiricilərin və əsasən benzində və mikroorqanizmlərdə olan karbohidrogenlərin təmizlənməsi üçün kommersiya baxımından istifadə olunur, demək olar ki, bütün üzvi çirkləndiriciləri və bir çox qeyri-üzvi çirkləndiriciləri bioloji parçalamaq qabiliyyətinə malikdir. Çox müxtəlif mikrob prosesləri potensial olaraq istifadə edilə bilər ki, bu da bioremediasiyanın faydasını bugünkü istifadəsindən çox genişləndirir. Tətbiq istər ənənəvi, istərsə də müasir standartlara uyğun olsun, eyni prinsiplər mikrob fəaliyyətinin düzgün növünü və miqdarını stimullaşdırmaq üçün tətbiq edilməlidir.

Mikrob maddələr mübadiləsinin əsasları

Üzvi çirkləndiricilərin mikrob transformasiyası normal olaraq baş verir, çünki orqanizmlər çirkləndiricilərdən öz böyüməsi və çoxalması üçün istifadə edə bilirlər. Üzvi çirkləndiricilər orqanizmlər üçün iki məqsədə xidmət edir: onlar yeni hüceyrə komponentlərinin əsas tikinti bloklarından biri olan karbon mənbəyini təmin edir və orqanizmlərin enerji əldə etmək üçün çıxara biləcəyi elektronları təmin edir.

Mikroblar çirkləndiriciləri parçalayır, çünki proses zamanı onların böyüməsinə və çoxalmasına imkan verən enerji qazanırlar. Mikroblar kimyəvi bağları qıraraq və elektronları çirkləndiricilərdən oksigen kimi elektron qəbuledicisinə ötürməklə çirkləndiricilərdən enerji alırlar. Onlar daha çox hüceyrə istehsal etmək üçün çirkləndiricidən bəzi elektronlar və karbonla birlikdə enerjini "sərmayə qoyurlar".

Mikroorqanizmlər kimyəvi bağların qırılmasını və elektronları çirkləndiricidən uzaqlaşdıran enerji istehsal edən kimyəvi reaksiyaları kataliz edərək enerji qazanırlar. Kimyəvi reaksiyanın növü an adlanır oksidləşmə-reduksiya reaksiyası: üzvi çirkləndiricidir oksidləşmiş, müvafiq olaraq elektronları itirmək üçün texniki termin, elektronları qazanan kimyəvi maddədir azaldılmış. Çirkləndirici adlanır elektron donor, elektron alıcı isə adlanır elektron qəbuledicisi. Bu elektron köçürmələrindən əldə edilən enerji daha sonra daha çox hüceyrə istehsal etmək üçün çirkləndiricidən bəzi elektronlar və karbonla birlikdə "yatırılır" (bax Şəkil 2-1). Bu iki material və elektron donoru və qəbuledicisi və hüceyrə böyüməsi üçün vacib olan və ümumi olaraq adlandırılan materialdır. ilkin substratlar. (Bu və digər əsas terminlərin tərifləri üçün Haşiyə 2-1 və lüğətə baxın.)

İnsanlar kimi bir çox mikroorqanizmlər molekulyar oksigendən (O2) elektron qəbuledicisi kimi. O-nun köməyi ilə üzvi birləşmələrin məhv edilməsi prosesi2 adlanır aerob tənəffüs. Aerob tənəffüsdə mikroblar O-dan istifadə edirlər2 çirkləndiricidəki karbonun bir hissəsini karbon qazına (CO2), karbonun qalan hissəsi ilə yeni hüceyrə kütləsi istehsal etmək üçün istifadə olunur. Prosesdə O2 azalır, məhsul

QUTU 2-1 BİOREMEDİASİYASINI ANLAMAQ ÜÇÜN ƏSAS ŞƏRTLƏR

Mikroorqanizm: Təhlükəli çirkləndiriciləri ehtiva edə bilən "qida mənbələrinin" biodeqradasiyası yolu ilə böyümə və çoxalma qabiliyyətinə malik mikroskopik ölçüdə bir orqanizm.

Mikrob: Mikroorqanizm üçün qısaldılmış müddət.

Oksidləşdirin: Üzvi çirkləndirici kimi birləşmədən elektronların köçürülməsi. Oksidləşmənin reduksiya ilə birləşməsi (aşağıya bax) adətən mikroorqanizmlərin böyümə və çoxalma üçün istifadə etdiyi enerjini təmin edir. Tez-tez (lakin həmişə deyil) oksidləşmə oksigen atomunun əlavə edilməsi və/və ya hidrogen atomunun itirilməsi ilə nəticələnir.

Azaltmaq: Başqa bir birləşmə oksidləşdikdə baş verən oksigen kimi bir birləşməyə elektronların ötürülməsi.

Elektron qəbuledicisi: Mikroorqanizmlərin inkişafı və bioremediasiya üçün vacib olan enerji istehsal edən oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarında elektronları qəbul edən (və buna görə də azalan) birləşmə. Bioremediasiyada ümumi elektron qəbulediciləri oksigen, nitrat, sulfat və dəmirdir.

Elektron donoru: Elektron verən birləşmə (və buna görə də oksidləşir). Bioremediasiyada üzvi çirkləndirici çox vaxt elektron donor kimi xidmət edir.

İlkin substratlar: Mikroorqanizmlərin böyüməsini təmin etmək üçün vacib olan elektron donor və elektron qəbuledici. Bu birləşmələrə insanın böyüməsi və çoxalması üçün lazım olan qida və oksigenin analoqu kimi baxmaq olar.

Aerob tənəffüs: Mikroorqanizmlərin oksigeni elektron qəbuledicisi kimi istifadə etdiyi proses.

Anaerob tənəffüs: Mikroorqanizmlərin elektron qəbuledicisi kimi oksigendən başqa kimyəvi maddədən istifadə etdiyi proses. Oksigen üçün ümumi "əvəzedicilər" nitrat, sulfat və dəmirdir.

Fermentasiya: Mikroorqanizmlərin həm elektron donoru, həm də elektron qəbuledicisi kimi üzvi birləşmədən istifadə edərək birləşməni üzvi turşular, spirtlər, hidrogen və karbon dioksid kimi fermentasiya məhsullarına çevirməsi prosesi.

Kometabolizm: Çirkləndirici orqanizmlər üçün əsas enerji mənbəyi kimi xidmət edə bilməsə də, mikrobların çirkləndiriciyə çevrildiyi biodeqradasiyanın dəyişməsi. Çirkləndiricini parçalamaq üçün mikroblar onların böyüməsini dəstəkləyə bilən digər birləşmələrin (ilkin substratların) mövcudluğunu tələb edir.

Reduktiv dehalogenasiya: Mikrobioloji katalizli reaksiyaların halogen atomunun üzvi birləşmədə hidrogen atomu ilə əvəzlənməsinə səbəb olduğu biodeqradasiyanın dəyişməsi. Reaksiyalar üzvi birləşməyə iki elektronun xalis əlavə edilməsi ilə nəticələnir.

Daxili bioremediasiya: Prosesi təkmilləşdirmək üçün heç bir mühəndis addımı atmadan çirkləndiriciləri parçalamaq üçün təbii olaraq yaranan mikrobların fitri imkanlarını idarə edən bioremediasiya növü.

Mühəndis bioremediasiya: Qida maddələri, elektron qəbulediciləri və/və ya böyüməyi stimullaşdıran digər materiallarla təmin edən mühəndis sistemlərindən istifadə etməklə mikroorqanizmlərin böyüməsini və deqradasiya fəaliyyətini artıran remediasiya növü.

su içir. Beləliklə, aerob tənəffüsün əsas əlavə məhsulları karbon qazı, su və mikroorqanizmlərin artan populyasiyasıdır.

Əsas maddələr mübadiləsində dəyişikliklər

Aerob tənəffüs yolu ilə çirkləndiriciləri çevirən mikroblara əlavə olaraq, bu əsas prosesdə variasiyalardan istifadə edən orqanizmlər zamanla təkamül keçirmişdir. Bu variasiyalar orqanizmlərə yeraltı kimi qeyri-adi mühitlərdə inkişaf etməyə və zəhərli və ya digər orqanizmlər üçün faydalı olmayan birləşmələri parçalamağa imkan verir.

Anaerob tənəffüs. Bir çox mikroorqanizm adlanan bir prosesdən istifadə edərək oksigen olmadan mövcud ola bilər anaerob tənəffüs. Anaerob tənəffüsdə nitrat (NO3 - ), sulfat (SO4 2- ), dəmir (Fe 3+ ) və manqan (Mn 4+ ) kimi metallar və ya hətta CO2 parçalanmış çirkləndiricidən elektronları qəbul edərək oksigen rolunu oynaya bilər. Beləliklə, anaerob tənəffüs elektron qəbulediciləri kimi qeyri-üzvi kimyəvi maddələrdən istifadə edir. Yeni hüceyrə maddəsinə əlavə olaraq, anaerob tənəffüsün əlavə məhsullarına azot qazı (N) daxil ola bilər.2), hidrogen sulfid (H2S), metalların azaldılmış formaları və metan (CH4), elektron qəbuledicisindən asılı olaraq.

Anaerob orqanizmlərin elektron qəbulediciləri kimi istifadə etdiyi bəzi metallar çirkləndirici hesab olunur. Məsələn, son tədqiqatlar göstərdi ki, bəzi mikroorqanizmlər həll olunan uranı (U 6+) elektron qəbuledicisi kimi istifadə edərək onu həll olunmayan urana (U 4+) çevirə bilirlər. Bu vəziyyətdə orqanizmlər uranın çökməsinə səbəb olur, yeraltı sularda onun konsentrasiyasını və hərəkətliliyini azaldır.

Elektron donorları kimi qeyri-üzvi birləşmələr. Anaerob tənəffüs üçün elektron qəbulediciləri kimi qeyri-üzvi kimyəvi maddələrdən istifadə edən orqanizmlərə əlavə olaraq, digər orqanizmlər elektron donorları kimi qeyri-üzvi molekullardan istifadə edə bilərlər. Qeyri-üzvi elektron donorlarına misal olaraq ammonium (NH4 +), nitrit (NO2 - ), azaldılmış dəmir (Fe 2+ ), azaldılmış manqan (Mn 2+ ) və H2S. Bu qeyri-üzvi molekullar oksidləşdikdə (məsələn, NO2 - , YOX3 - , Fe 3+ , Mn 4+ və SO4 2- , müvafiq olaraq, elektronlar elektron qəbuledicisinə (adətən O2) hüceyrə sintezi üçün enerji yaratmaq. Əksər hallarda ilkin elektron donoru qeyri-üzvi molekul olan mikroorqanizmlər karbonunu atmosfer CO-dan almalıdırlar.2 (CO adlanan proses2 fiksasiya).

Fermentasiya. Oksigensiz mühitlərdə mühüm rol oynaya bilən maddələr mübadiləsi növüdür fermentasiya. Fermentasiya xarici elektron qəbulediciləri tələb etmir, çünki üzvi çirkləndirici hər iki elektron donor kimi xidmət edir elektron qəbuledicisi. Mikroorqanizmlərin kataliz etdiyi bir sıra daxili elektron köçürmələri vasitəsilə üzvi çirkləndirici fermentasiya məhsulları kimi tanınan zərərsiz birləşmələrə çevrilir. Fermentasiya məhsullarına misal olaraq asetat, propionat, etanol, hidrogen və karbon dioksidi göstərmək olar. Fermentasiya məhsulları digər bakteriya növləri tərəfindən bioloji parçalana bilər və nəticədə onları karbon dioksid, metan və suya çevirə bilər.

İkincil istifadə və birgə metabolizm. Bəzi hallarda, transformasiya reaksiyası hüceyrəyə çox az və ya heç bir fayda verməsə də, mikroorqanizmlər çirkləndiriciləri çevirə bilər. Bu cür qeyri-faydalı biotransformasiyaların ümumi termini belədir ikincil istifadə, və mühüm xüsusi hal ko-metabolizm adlanır. Ko-metabolizmdə çirkləndiricinin çevrilməsi normal hüceyrə mübadiləsində iştirak edən fermentlər və ya xüsusi detoksifikasiya reaksiyaları ilə katalizləşən təsadüfi reaksiyadır. Məsələn, metanın oksidləşməsi prosesində bəzi bakteriyalar təsadüfən xlorlu həllediciləri parçalaya bilər ki, əks halda hücum edə bilməyəcəklər. Mikroblar metan oksidləşdirdikdə, həlledicinin özü dəstəkləyə bilməsə də, təsadüfən xlorlu həlledicini məhv edən müəyyən fermentlər istehsal edirlər.

mikrob artımı. Metan ilkin elektron donordur, çünki o, orqanizmlərin əsas qida mənbəyidir, xlorlu həlledici isə ikincil substrat çünki bakteriyaların böyüməsini dəstəkləmir. Metandan əlavə, toluol və fenol xlorlu həlledicilərin birgə metabolizmini stimullaşdırmaq üçün əsas substrat kimi istifadə edilmişdir.

Reduktiv dehalogenasiya. Mikrob metabolizmində başqa bir dəyişiklik var reduktiv dehalogenasiya. Reduktiv dehalogenasiya halogenləşdirilmiş üzvi çirkləndiricilərin, məsələn, xlorlu həlledicilərin detoksifikasiyasında potensial olaraq vacibdir. Reduktiv dehalogenləşmədə mikroblar çirkləndirici molekuldakı halogen atomunun (xlor kimi) hidrogen atomu ilə əvəz olunduğu reaksiyanı katalizləyir. Reaksiya çirkləndirici molekula iki elektron əlavə edir, beləliklə çirkləndiricini azaldır.

Reduktiv dehalogenasiyanın davam etməsi üçün elektron donor kimi xidmət etmək üçün halogenləşdirilmiş çirkləndiricidən başqa bir maddə mövcud olmalıdır. Mümkün elektron donorları hidrogen və aşağı molekulyar ağırlıqlı üzvi birləşmələrdir (laktat, asetat, metanol və ya qlükoza). Əksər hallarda reduktiv dehalogenasiya heç bir enerji yaratmır, lakin zəhərli materialı aradan qaldırmaqla hüceyrəyə fayda verə biləcək təsadüfi reaksiyadır. Bununla belə, tədqiqatçılar hüceyrələrin bu metabolik prosesdən enerji əldə edə biləcəyi nümunələri tapmağa başlayırlar.

Çirkləndiricilərin məhv edilməsi üçün mikrobların qidalanma tələbləri

Mikrobların çirkləndiriciləri parçalamaq üçün istifadə etdiyi mexanizmdən asılı olmayaraq, mikrobların hüceyrə komponentləri nisbətən sabit elementar tərkibə malikdir. Tipik bir bakteriya hüceyrəsi 50 faiz karbon, 14 faiz azot, 3 faiz fosfor, 2 faiz kalium, 1 faiz kükürd, 0,2 faiz dəmir və 0,5 faiz kalsium, maqnezium və xloriddən ibarətdir. Hüceyrələrin qurulması üçün vacib olan bu və ya digər elementlərdən hər hansı biri üzvi çirkləndiricilər kimi mövcud olan karbonla müqayisədə çatışmazlıq olarsa, mikrob icmaları daxilində qida maddələri üçün rəqabət ümumi mikrob artımını məhdudlaşdıra və çirkləndiricilərin çıxarılmasını yavaşlata bilər. Beləliklə, bioremediasiya sistemi, təbii yaşayış mühiti onları təmin etmirsə, bu qidaların lazımi konsentrasiyalarını və nisbətlərini təmin etmək üçün dizayn edilməlidir.

Mikroblar çirkləndiriciləri necə demobilizasiya edir

Çirkləndiriciləri daha az zərərli məhsullara çevirməklə yanaşı, mikroblar mobil çirkləndiricilərin demobilizasiyasına səbəb ola bilər.

egy təhlükəli materialları ehtiva etmək üçün faydalıdır. Çirkləndiriciləri demobilizasiya etmək üçün mikrobların istifadə edilməsinin üç əsas yolu var:

Mikrob biomları hidrofobik üzvi molekulları sorb edə bilər. Çirkləndiricilərin miqrasiyası yolunda yetişən kifayət qədər biokütlə çirkləndiricilərin hərəkətini dayandıra və ya yavaşlata bilər. Bu anlayışı bəzən biopərdə də adlandırırlar.

Mikroorqanizmlər metalların çökməsinə səbəb olan azalmış və ya oksidləşmiş növlər yarada bilər. Nümunələr, dəmir hidroksid (FeOH) şəklində çökən Fe 2+ -nın Fe 3+ -ə oksidləşməsidir.3(lər)) SO-nun azalması4 2- sulfidə (S 2- ), Fe 2+ ilə pirit (FeS) şəklində çökür.(s)) və ya civə ilə (Hg 2+ ) civə sulfid (HgS(s)) xrom oksidləri, sulfidlər və ya fosfatlar şəklində çökə bilən altıvalentli xromun (Cr 6+) üçvalentli kroma (Cr 3+) qədər azaldılması və əvvəllər qeyd edildiyi kimi, həll olunan uranın həll olunmayan U 4+ halına qədər azaldılması, bu da çöküntü kimi çökür. (UO2).

Mikroorqanizmlər metallarla bağlanan və metalları məhlulda saxlayan üzvi birləşmələri bioloji parçalaya bilər. Bağlanmamış metallar tez-tez çökür və hərəkətsizləşir.

Mikrob Fəaliyyətinin Göstəriciləri

Çirkləndiricilərin deqradasiyası və ya hərəkətsizləşdirilməsi prosesində mikroblar ətraf mühitdə bioremediasiyanı qiymətləndirərkən başa düşülməsi vacib olan dəyişikliklərə səbəb olur.

Kimyəvi Dəyişikliklər

Bioremediasiya yeraltı suların kimyasını dəyişdirir. Bu kimyəvi dəyişikliklər birbaşa mikroorqanizmlərin yuxarıda göstərilən fizioloji prinsiplərindən irəli gəlir. Mikrob maddələr mübadiləsi yaxşı müəyyən edilmiş reaktivləri və çirkləndiriciləri və O2 və ya digər elektron qəbulediciləri&mdashonları yaxşı müəyyən edilmiş məhsullara çevirmək.

Xüsusi kimyəvi reaktivlər və məhsullar mikrobların kataliz etdiyi reaksiyalar üçün kimyəvi tənliklərdən müəyyən edilə bilər. Bu tənliklər mikrobiologiyadan əsas anlayışı olan hər kəsə tanışdır. Məsələn, toluolun deqradasiyası üçün kimyəvi tənlik (C7H8) budur:

Beləliklə, bioremediasiya zamanı qeyri-üzvi karbonun konsentrasiyası (CO ilə təmsil olunur2) toluol və oksigenin konsentrasiyası azaldıqca artmalıdır. Başqa bir misal dexlo-

trixloretanın rinasiyası (C2H3Cl3və ya TCA) dikloroetana (C 2H4Cl2, və ya DCA) hidrogen oksidləşdirən anaerob bakteriyalar tərəfindən:

Burada TCA və hidrogen (H2) DCA, hidrogen ionu (H + ) və xlorid ionu (Cl - ) artdıqca azalır. Hidrogen ionunun əmələ gəlməsi yeraltı suların kimyasından asılı olaraq pH-ın azalmasına səbəb ola bilər.

Ümumiyyətlə, aerob şəraitdə O-da bir azalma müşahidə etmək lazımdır2 mikroblar aktiv olduqda konsentrasiya. Eynilə, anaerob şəraitdə digər elektron qəbuledicilərin konsentrasiyası&mdash NO3 - , BELƏ Kİ4 2- , Fe 3+ , Mn 4+ &mdash azalacaq, bu birləşmələrin azalmış növlərinin müvafiq artması ilə (N)2, H2müvafiq olaraq S, Fe 2+ və Mn 2+). Hər iki şəraitdə qeyri-üzvi karbon konsentrasiyası artmalıdır, çünki üzvi karbon oksidləşir. Qeyri-üzvi karbon qaz halında olan CO formasını ala bilər2, həll edilmiş CO2, və ya bikarbonat ionu (HCO3-).

Yerli orqanizmlər tərəfindən uyğunlaşma

Qrunt sularında kimyəvi dəyişikliklər yaratmaqla yanaşı, bioremediasiya yerli mikroorqanizmlərin metabolik imkanlarını dəyişə bilər. Çox vaxt mikroorqanizmlər ilkin məruz qaldıqda çirkləndiriciləri parçalamırlar, lakin uzun müddət məruz qaldıqdan sonra çirkləndiriciləri parçalamaq qabiliyyətini inkişaf etdirə bilərlər. Metabolik uyğunlaşmanı izah etmək üçün bir neçə mexanizm təklif edilmişdir, o cümlədən fermentlərin induksiyası, bioloji parçalanan populyasiyaların böyüməsi və genetik dəyişiklik. Bununla belə, bu təkliflər əsasən spekulyativ olaraq qalır, çünki metodoloji məhdudiyyətlər adətən həm laboratoriya sınaqlarında, həm də sahə sahələrində mikrob icmalarının necə inkişaf etdiyini dəqiq başa düşməyə mane olur. Mexanizmlərdən asılı olmayaraq uyğunlaşma vacibdir, çünki insanların yaratdığı və ətraf mühitə daxil etdiyi saysız-hesabsız yeni kimyəvi maddələri məhv edə bilən mikroorqanizmlərin mövcudluğunun təmin edilməsində kritik prinsipdir.

Adaptasiya təkcə tək mikrob icmaları daxilində deyil, həm də birləşmələrin məhv edilməsində əməkdaşlıq əlaqəsini inkişaf etdirə bilən fərqli mikrob icmaları arasında baş verir. Bir icma çirkləndiricini qismən pisləşdirə bilər və yeraltı su axını yolu boyunca daha uzaqda olan ikinci icma reaksiyanı tamamlaya bilər. Bu növ birləşmə təbii olaraq bitki mənşəli üzvi birləşmələri metana çevirən anaerob qida zəncirlərində baş verir. Bu cür birləşmənin tam metabolizmi anaerob və aerob proseslər arasında alternativ tələb oluna bilən çirkləndirici birləşmələri olan ərazilərin bioremediasiyası üçün açıq tətbiqlərə malikdir.

Yırtıcıların böyüməsi

Bakteriyalar bioremediasiya zamanı biodeqradasiya üçün agentlər olsalar da, bakteriyaları ovlayan digər orqanizmlər də bioremediasiya nəticəsində inkişaf edə bilər. Protozoa ən çox yayılmış bakterial yırtıcılardır. Canavar kimi məməli yırtıcılar yalnız ovlarının müəyyən sıxlığı ilə dəstəklənə bildiyi kimi, mikrob protozoa yırtıcıları da yalnız bakterial ovları böyük, sürətlə doldurulan ehtiyatda olduqda çiçəklənir. Beləliklə, protozoaların olması normal olaraq əhəmiyyətli miqdarda çirkləndiriciləri parçalamaq üçün kifayət qədər bakteriyaların artdığını göstərir.

Mürəkkəbləşdirən amillər

Mikrobların çirkləndiriciləri necə parçaladığına dair əsas prinsiplər nisbətən sadədir. Mikrob metabolizminin bir çox təfərrüatları hələ başa düşülməyib və bioremediasiyada mikrobların uğurlu istifadəsi sadə məsələ deyil. Bir sıra amillər bioremediasiyanı çətinləşdirə bilər. Əsas çətinləşdirən amillərdən bəziləri çirkləndiricilərin orqanizmlər üçün əlçatmazlığı, çirkləndiricilərin orqanizmlər üçün toksikliyi, bəzi çirkləndiricilərə və ya təbii olaraq yaranan kimyəvi maddələrə digər çirkləndiricilərə nisbətən mikrobların üstünlük verməsi, təhlükəli əlavə məhsullar istehsal etmək üçün çirkləndiricilərin qismən deqradasiyası, çirkləndiriciləri çox yüksək səviyyəyə çatdıra bilməməsidir. aşağı konsentrasiyalar və həddindən artıq biokütlə artımından akiferin tıxanması.

Orqanizmlər üçün çirkləndiricilərin əlçatmazlığı

Asanlıqla bioloji parçalana bilən çirkləndiricilər qrunt sularında konsentrasiyaları çox aşağı olarsa, pozulmamış qala bilər və ya çox yavaş bioloji parçalana bilər. Çox aşağı konsentrasiyalar problemi adətən çirkləndiricinin mikroorqanizmlərdən ayrıldığı əlçatmazlıqdan qaynaqlanır. Üzvi çirkləndiricilərin sekvestrləşməsi çirkləndirici su ilə asanlıqla qarışmayan və buna görə də qrunt sularından ayrı yerdə keçən susuz fazalı maye&mdasha məhlulunda həll edildikdə baş verə bilər. Üzvi çirkləndiricilərin sekvestrləşməsi çirkləndirici torpaq səthlərinə güclü şəkildə adsorbsiya edildikdə və ya dövran edən qrunt sularının asanlıqla nüfuz etməsi üçün çox kiçik məsamələrdə tutulduqda baş verə bilər. Bu hallarda, demək olar ki, bütün çirkləndirici bərk, susuz fazalı maye və ya məsamələrlə əlaqələndirilir və suda həll olunan çox kiçik konsentrasiyalar çox kiçik və ya sıfır biodeqradasiya dərəcələrini dəstəkləyir.

Metalların və digər qeyri-üzvi çirkləndiricilərin sekvestrləşməsi ən çox onlar çökdükdə baş verir.

Əlçatmazlıq probleminin aradan qaldırılması üçün mümkün strategiyalardan biri çirkləndiriciləri hərəkətə gətirən və onların yeraltı su ilə hərəkət etməsinə səbəb olan kimyəvi maddələr əlavə etməkdir. Bu cür kimyəvi maddələr artıq bəzi yerlərdə adi nasos və təmizləyici yeraltı suların təmizlənməsi sistemlərinin səmərəliliyini artırmaq üçün istifadə olunur. Bununla belə, onların bioremediasiyanı asanlaşdırmaq üçün istifadəsi nasos və təmizləmə sistemləri üçün istifadəsindən daha mürəkkəbdir, çünki səfərbəredici maddələr çirkləndiricilərin fiziki xüsusiyyətlərinə təsir etməklə yanaşı, mikroorqanizmlərin fəaliyyətinə də təsir göstərə bilər.

Üzvi çirkləndiricilər səthi aktiv maddələr əlavə etməklə səfərbər edilə bilər. Yalnız kiçik səthi aktiv maddə konsentrasiyaları tətbiq edildikdə, səthi aktiv maddə molekulları bərk səthlərdə toplanır, səthi gərginliyi azaldır və prinsipcə, üzvi çirkləndiricilərin yayılmasını artırır. Bu yayılma çirkləndiricilərin suya ötürülməsini yaxşılaşdıra və bununla da bioremediasiyanı sürətləndirə bilər, lakin faktiki yeraltı şərait üçün sübut aydın deyil. Böyük konsentrasiyalarda səthi aktiv maddə əlavə edildikdə, səthi aktiv maddə molekulları misel adlanan kolloidlərdə birləşir. Üzvi çirkləndiricilər misellərdə həll olur və onların içindəki su ilə birlikdə daşınır. Bununla belə, biodeqradasiya adətən çirkləndiricilərin misellərə ötürülməsi ilə gücləndirilmir, çünki həqiqi sulu faza konsentrasiyası artırılmır.

Metalların bağlandığı kompleksləşdirici maddələr və ya liqandlar adlanan kimyəvi maddələr əlavə etməklə metallar səfərbər edilə bilər. Metalliqand bağlarının əmələ gəlməsi çökmüş metalları həll edir, onların hərəkətliliyini artırır. Bununla belə, etilen-diamintetra-sirkə turşusu (EDTA) kimi güclü ligandların biodeqradasiyanı artırmaqda effektivliyi hələ sübut olunmamışdır. Metalları səfərbər etmək üçün liqandlardan istifadənin potensial məhdudiyyətlərindən biri mikrobların liqandları parçalaya bilməsi, metalları sərbəst buraxması və onların yenidən çökməsinə səbəb ola bilməsidir.

Bəzi hallarda bakteriyalar öz səthi aktiv maddələrini və liqandlarını istehsal edirlər ki, bu da tələyə düşmüş çirkləndiriciləri səfərbər etmək üçün faydalıdır. Bu hallarda mikroorqanizmlərin əsas məqsədi çirkləndiriciləri bioloji parçalamaq deyil, səfərbəredici maddələr istehsal etməkdir. Bakterial vasitəçiliyin mobilizasiyası sıxılmış çirkləndiriciləri nasos və müalicə texnologiyası ilə təmizləmək üçün daha əlçatan edir, bu, kommersiya səthi aktiv maddələrin vurulmasından daha az xərclidir.

Çirkləndiricilərin orqanizmlər üçün toksikliyi

Çox aşağı olan çirkləndirici konsentrasiyalar bioremediasiyanı çətinləşdirdiyi kimi, bəzi çirkləndiricilərin yüksək sulu faza konsentrasiyası

taminantlar problemlər yarada bilər. Yüksək konsentrasiyada bəzi kimyəvi maddələr mikroblar üçün zəhərlidir, hətta eyni kimyəvi maddələr aşağı konsentrasiyalarda asanlıqla bioloji parçalansa belə. Toksiklik metabolik reaksiyaların qarşısını alır və ya yavaşlatır və tez-tez çirkləndiricilərin sürətli çıxarılmasını stimullaşdırmaq üçün lazım olan yeni biokütlənin böyüməsini maneə törədir. Zəhərliliyin dərəcəsi və mexanizmləri spesifik toksikantlara, onların konsentrasiyasına və məruz qalmış mikroorqanizmlərə görə dəyişir. Mikrob hüceyrələri, onların saysız-hesabsız fizioloji proseslərində vacib addımlardan ən azı biri bloklandıqda fəaliyyətini dayandırır. Tıxanma hüceyrə quruluşunun kobud fiziki pozulması və ya toksikantın metabolizəsi üçün vacib olan tək bir fermentin rəqabətli bağlanması nəticəsində yarana bilər.

Çoxlu çirkləndiricilərin və təbii üzvi kimyəvi maddələrin mövcudluğu

Tez-tez çirklənmiş sahələr bir neçə texnogen üzvi çirkləndiricilərin və çürümüş bitki və heyvan maddələrindən təbii olaraq meydana gələn üzvi kimyəvi maddələrin birləşməsindən ibarətdir. Bu cür üzvi qarışıqlar mövcud olduqda, mikroblar ən asan həzm olunan və ya ən çox enerji verən birləşməni seçici şəkildə poza bilər. Mikrobioloqlar uzun müddətdir ki, mikrob metabolizmasını tənzimləyən mürəkkəb mexanizmlərin bəzi karbon birləşmələrinin diqqətdən kənarda qalmasına, digərlərinin isə seçici şəkildə istifadə edilməsinə səbəb ola biləcəyini çoxdan bilirlər. Diauxy kimi tanınan bu fenomen, hədəflənmiş çirkləndirici əhəmiyyətli miqdarda üstünlük verilən böyümə substratları ilə müşayiət olunarsa, bioremediasiya səyləri üçün ciddi təsir göstərə bilər.

Qarışıqlar həmişə problem yaratmır və bəzən bioremediasiyaya kömək edə bilər. Məsələn, ilk növbədə bir növ üzvi birləşməni parçalamaq üçün böyüyən biokütlə, bakteriya artımını dəstəkləmək üçün çox aşağı konsentrasiyada mövcud olan ikinci birləşməni də pisləşdirə bilər.

Çirkləndiricilərin natamam deqradasiyası

Bəzi hallarda çirkləndiricilər orqanizmlər tərəfindən tam parçalanmaya bilər. Qismən deqradasiya ilkin çirkləndiricinin konsentrasiyasını azalda bilər, lakin bəzi hallarda əsas birləşmədən daha zəhərli olan metabolik ara məhsullar yarada bilər. Aralıq məhsulların yığılmasının iki əsas səbəbi var. Bir halda, sözdə ölü məhsul istehsal olunur. Kometabolizm zamanı çıxılmaz məhsullar əmələ gələ bilər, çünki çirkləndiricinin təsadüfi metabolizması bakterial fermentlərin daha çox çevrilə bilməyəcəyi bir məhsul yarada bilər. Məsələn, xlorlu fenolların kometabolizmində zəhərli olan xlorokatekollar kimi çıxılmaz məhsullar, bəziləri-

vaxtlar qurur. İkinci halda, aralıq birləşmə tam parçalana bilsə də, yığılır, çünki bakterial vasitəçiliyin bəzi əsas reaksiyaları yavaş olur. Məsələn, trikloretilenin (TCE) biodeqradasiyası zamanı xərçəngə səbəb olan vinil xlorid yığıla bilər. Bakteriyalar nisbətən tez TCE-ni vinilxloridə çevirə bilər, lakin vinilxloridin sonrakı deqradasiyası adətən yavaş-yavaş baş verir.

Çirkləndiriciləri aşağı konsentrasiyalara qədər çıxara bilməmək

Mikroorqanizmlər bəzən fizioloji cəhətdən, hətta ətraf mühit şəraiti optimal olduqda belə, çirkləndirici konsentrasiyaları çox aşağı, sağlamlığa əsaslanan səviyyələrə endirmək qabiliyyətinə malik ola bilməzlər, çünki üzvi birləşmələrin qəbulu və metabolizmi bəzən aşağı konsentrasiyalarda dayanır. Bu, hüceyrələrin hansı reaksiyaları tənzimləmək üçün daxili mexanizmləri və ya qeyri-adekvat qidalanma şəraitində mikrob populyasiyalarının sağ qala bilməməsi ilə əlaqədar ola bilər. Mexanizmdən asılı olmayaraq, əgər son çirkləndirici konsentrasiyası təmizləmə məqsədinə cavab verməzsə, konsentrasiyanı məqbul səviyyələrə effektiv şəkildə azaltmaq üçün digər təmizləmə strategiyaları (mikrobioloji və ya digər) həyata keçirilməli ola bilər. Qeyri-doğma mikrobların yerləşdiyi ərazilərin artırılması və hüceyrələrin genetik imkanlarının və daxili tənzimlənməsinin idarə edilməsi üzərində aparılan tədqiqatlar bu məhdudiyyəti aradan qaldırmaq üçün vasitələrə səbəb ola bilər.

Su qatının tıxanması

Çirkləndiricilərin deqradasiyasını təmin etmək üçün kifayət qədər mikroorqanizmlərin böyüməsini stimullaşdırmaq in situ bioremediasiya üçün vacibdir. Bununla belə, bütün orqanizmlər bir yerdə, məsələn, böyüməni stimullaşdıran qida maddələri və elektron qəbulediciləri təmin edən quyuların yaxınlığında toplanırsa, mikrobların inkişafı su qatını bağlaya bilər. Tıxanma qida məhlulunun effektiv dövriyyəsinə mane ola bilər, məhlulun çatmadığı yerlərdə bioremediasiyanı məhdudlaşdıra bilər. Protozoa yırtıcıları tıxanmanı azaltmağa kömək edə bilər. Bundan əlavə, iki mühəndislik strategiyası tıxanmanın qarşısını almağa kömək edə bilər: (1) qida maddələrini və substratları alternativ paxlalarla qidalandırmaq və (2) oksigen mənbəyi kimi hidrogen peroksidin əlavə edilməsi. Pulse qidalanma bütün böyümə stimullaşdırıcı materialların yüksək konsentrasiyalarının enjeksiyon nöqtəsinin yaxınlığında yığılmamasını təmin edərək, həddindən artıq biokütlə artımının qarşısını alır. Hidrogen peroksid, oksigen və suya parçalanana qədər güclü bir dezinfeksiyaedici olduğu üçün həddindən artıq böyümənin qarşısını alır.

BİOREMEDİASİYAYA HƏZİYYƏT OLAN ZİRKƏLƏRİŞLƏR

Bioremediasiyanın sahə üçün uyğun təmizləmə vasitəsi olub-olmadığına qərar verən mühüm amil çirkləndiricilərin ərazidəki orqanizmlər (və ya ərazidə uğurla yetişdirilə bilən orqanizmlər) tərəfindən biodeqradasiyaya həssas olub-olmamasıdır. Bəzi birləşmələr digərlərinə nisbətən geniş orqanizmlər tərəfindən daha asanlıqla parçalanır və biodeqradasiyanı təşviq edən sistemlər bəzi birləşmələr üçün digərlərinə nisbətən daha yaxşı qurulmuşdur. Cədvəl 2-1 birləşmələrin sinifləri və onların bioremediasiya üçün xas uyğunluğu haqqında ümumi məlumat verir. Cədvəl kimyəvi və mikrobioloji xassələrin bioremediasiya perspektivlərinə necə birgə təsir göstərməsinə dair geniş perspektiv təqdim etmək məqsədi daşıyır və onun təqdim etdiyi mülahizələr, təbii ki, istisnaları olan ümumiliklərdir. Cədvəl göstərir ki, neft karbohidrogenlərinin müəyyən sinifləri üçün bioremediasiya müalicəsi texnologiyası yaxşı qurulub, lakin bütün digər siniflərin təmizlənməsi texnologiyaları hələ də yaranmaqdadır. Bu digər birləşmələr üçün bioremediasiya texnologiyalarının kommersiya inkişafı mümkündür, lakin bu, əlavə tədqiqatlar və bu sahədə tətbiqi üçün laboratoriya kəşflərinin genişləndirilməsini tələb edəcəkdir.

Cədvəlin birinci sütununda çirkləndiricinin təhlükəli tullantı sahələrində baş vermə tezliyi göstərilir. Bu, çirkləndiricinin yaratdığı problemin böyüklüyünü göstərir. İkinci sütun çirkləndiricinin təmizlənməsi üçün bioremediasiya texnologiyalarının inkişaf vəziyyətini göstərir. Bu sütunda "müəyyən edilmişdir" çirkləndiricinin bioremediasiyasının kommersiya miqyasında dəfələrlə uğurla sınaqdan keçirildiyini bildirir. "Yeniləşən" çirkləndiricinin bioremediasiyasına əsaslanan konsepsiyaların laboratoriyada sınaqdan keçirildiyini və bəzi hallarda sınaqdan keçirildiyini bildirir. nəzarət edilən şəraitdə məhdud sayda sahə sahələrində müvəffəqiyyətlə. "Mümkün" o deməkdir ki, laboratoriya testlərindən əldə edilən sübutlar birləşməni uğurla təmizləmək üçün bioremediasiya üçün gələcək potensialı göstərir. Üçüncü sütun çirkləndiricinin təmizlənə biləcəyinə inanmağa səbəb olan sübutları təqdim edir. müəyyən edilmiş bioremediasiya texnologiyası hələ mövcud olmasa da, gələcəkdə bioremediasiya ilə uğurla həyata keçirilir.O, hansı növ orqanizmlərin çirkləndiricini parçalaya biləcəyini və onların nə qədər asan hərəkət edə biləcəyini göstərir.Dördüncü sütun bioremediasiyanı məhdudlaşdıra bilən çirkləndirici xüsusiyyətləri təsvir edir.Əsas məhdudlaşdırıcı xüsusiyyətlər çirkləndiricinin yeraltı bərk cisimlərə sorbasiyaya və parçalanmaya meyli i nqrunt sularından ayrı hərəkət edən qeyri-susuz fazaya. Bu fəsildə əvvəllər müzakirə edildiyi kimi, bu xüsusiyyətlərin hər ikisi &mdashsorbsiya və susuz faza əmələ gəlməsi&mdash mikroorqanizmlər üçün mövcud olan çirkləndirici miqdarını azaldır,


Prokaryotlar və Ətraf Mühitin Bioremediasiyası

Bioremediasiya prokaryotlar çirkləndiricilərin təbii parçalanması yolu ilə çirklənmiş ətraf mühiti təmizlədikdə baş verir.

Öyrənmə Məqsədləri

Ətraf mühitin bioremediasiyasında prokariotların istifadəsinə misallar verin

Əsas Çıxarışlar

Əsas Nöqtələr

  • Neft dağılmalarını təmizləmək üçün neftin karbohidrogenlərini karbon dioksidə parçaladıqları dağılma sahəsinə bakteriyalar gətirilir, bu bioremediasiya nümunəsidir.
  • Civə (II) kimi zəhərli metallar bakteriyalar tərəfindən civə (0) kimi toksik olmayan formalara çevrilə bilər.
  • Nümunə kimi təbii orqanizmlərdən istifadə edərək, elm adamları arzu olunan çirkləndiricilərin təkmilləşdirilmiş bioremediasiyası üçün bakteriya mühəndisliyi edə bilərlər.
  • Bioremediasiya nefti, bəzi pestisidləri, gübrələri və arsen kimi zəhərli kimyəvi maddələri ətraf mühitdən təmizləyə bilər.

Əsas Şərtlər

  • bioremediasiya: çirkləndiriciləri, xüsusən də torpaqdan və ya çirklənmiş sudan təmizləmək üçün bioloji orqanizmlərin, adətən mikroorqanizmlərin istifadəsi
  • biotransformasiya: orqanizmdə fermentlərin təsiri ilə maddədə (xüsusilə dərmanda) baş verən dəyişikliklər (həm kimyəvi, həm də fiziki)

Planetimizi təmizləmək üçün prokaryotlardan istifadə: Bioremediasiya

Mikrobial bioremediasiya çirkləndiriciləri çıxarmaq üçün prokaryotların (və ya mikrob metabolizminin) istifadəsidir. Bioremediasiya torpaqdan qrunt sularına və yerin səthinə süzülən kənd təsərrüfatı kimyəvi maddələrini (pestisidlər, gübrələr) təmizləmək üçün istifadə edilmişdir. Selenium və arsen birləşmələri kimi bəzi zəhərli metallar və oksidlər də bioremediasiya yolu ilə sudan çıxarıla bilər. SeO azaldılması4 -2 SeO3 -2 və Se 0 (metal selenium) sudan selenium ionlarını çıxarmaq üçün istifadə edilən bir üsuldur. Civə bioremediasiya yolu ilə ətraf mühitdən çıxarıla bilən zəhərli metal nümunəsidir. Bəzi pestisidlərin aktiv tərkib hissəsi kimi civə sənayedə istifadə olunur və eyni zamanda batareya istehsalı kimi müəyyən proseslərin əlavə məhsuludur. Metil civə adətən təbii mühitdə çox aşağı konsentrasiyalarda olur, lakin canlı toxumalarda toplandığı üçün çox zəhərlidir. Bir neçə növ bakteriya zəhərli civənin toksik olmayan formalara biotransformasiyasını həyata keçirə bilər. Bu bakteriyalar, məsələn Pseudomonas aeruginosa, Hg +2-ni insanlar üçün toksik olmayan elementar Hg 0-a çevirə bilər.

Bioremediasiya məqsədləri üçün prokariotlardan istifadənin ən faydalı və maraqlı nümunələrindən biri neft dağılmalarının təmizlənməsidir. Neftin bioremediasiyası üçün prokariotların əhəmiyyəti son illərdə Alyaskada Exxon Valdez sızması (1989), İspaniyada Prestij neft sızması (2002), Livan elektrik stansiyasından Aralıq dənizinə sızma kimi bir sıra neft dağılmalarında nümayiş etdirilmişdir. (2006) və bu yaxınlarda BP-nin Meksika körfəzində neft sızması (2010). Bu dağılmaları təmizləmək üçün bakteriyaların böyüməsinə kömək edən qeyri-üzvi qidaların əlavə edilməsi ilə bioremediasiya təşviq edilir. Karbohidrogenləri parçalayan bakteriyalar neft damcısındakı karbohidrogenlərlə qidalanır, karbohidrogenləri parçalayır. Bəzi növlər, məsələn Alcanivorax borkumensis, yağı həll edən səthi aktiv maddələr istehsal edir, digər bakteriyalar isə yağı karbon dioksidə parçalayır. Okeanda neft dağılmaları halında, dağılmadan əvvəl okeanda neft istehlak edən bakteriyalar varsa, davam edən təbii bioremediasiya baş verir. Təbii olaraq yaranan nefti parçalayan bakteriyalara əlavə olaraq, insanlar emal oluna bilən karbohidrogen birləşmələrinin spektri və artan effektivliyi ilə eyni qabiliyyətə malik bakteriyaları seçir və mühəndisləşdirir. İdeal şəraitdə neftin tərkibindəki uçucu olmayan komponentlərin 80 faizə qədərinin dağılmadan sonra bir il ərzində deqradasiyaya uğraya biləcəyi bildirilmişdir. Tərkibində aromatik və yüksək şaxələnmiş karbohidrogen zəncirləri olan digər neft fraksiyalarının çıxarılması daha çətindir və ətraf mühitdə daha uzun müddət qalır.

Exxon Valdez neft dağılmasında bioremediasiya: (a) Alyaskada Valdez dağılmasından sonra nefti təmizləyərkən işçilər çimərliklərdən neft götürdülər və daha sonra nefti su səthindən çıxarmaq üçün üzən bumdan istifadə etdilər. Bəzi bakteriyalar növləri yağı həll edə və parçalaya bilir.(b) Neft dağılmalarının ən fəlakətli nəticələrindən biri faunaya ziyan vurmasıdır.


Videoya baxın: NAHOTKI QADRINGIZNI BILMAYSIZ.. PSIXOLOG MASLAHATI (Iyul 2022).


Şərhlər:

  1. Kizahn

    Gözəl yazı! Özüm üçün çoxlu yeni və maraqlı şeylər hazırladım! Mən gedib ICQ-da dostuma link verəcəm :)

  2. Ugutz

    you guessed...

  3. Zebulon

    This beautiful sentence just engraved

  4. Winston

    Bəli, uşaqlar çıxdı: o)

  5. Winchell

    Hesab edirəm ki, səhv edirsən. Gəlin müzakirə edək. PM-də mənə yazın, danışacağıq.



Mesaj yazmaq