Биологические и технологические аспекты микробной очистки сточных вод и природных объектов от поверхностно-активных веществ и нефтепродуктов

• Автор: Турковская, Ольга Викторовна
• Шифр специальности: 03.00.07, 03.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 384 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ

УСЛОВЫЕ СОКРАЩЕ1ШЯ

ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Глава I. Поверхностноактивные вещества

1.1. Микробная деструкция ПАВ.

1.1.1. Биохимические механизмы деструкции НПАВ

1.1.2. Биохимические механизмы деструкции АП АВ.

1.2. Генетическая детерминация свойства деструкция ксенобиотиков. Глава 2. Нефтепродукты.
2.1. Углеводородокисляющие микроорганизмы и пути деструкции отдельных компонентов минеральных масел
2.1.1. Парафиновые углеводороды.
2.1.2 Парафинонафтеновые углеводороды
2.1.3. Ароматические углеводороды.
2.1.4. Смолистоасфальтсновыс и азотсодержащие вещества
Глава 3. Методы экологической биотехнологии.
3.1. Современные способы очистки сточных вод от ПАВ и нефтепродуктов.
3.2. Биорекультивация нефтезагрязненион почвы.
3.2.1. Современные приемы восстановления нефтеэагряэненных природных объектов
3.2.2. Процессы самоочищения в природных объекгах.
СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Глава 4. Материалы н методы.
Глава 5. Исследование процессов биодеградацин ПАВ
5.1. Распространение микроорганизмовдеструкторов ПАВ в объектах окружающей среды
5.2.Изучение микроорганизмовдеструкторов НАВ.
5.2.1. Физиологобиохимическая характеристика и идентификация штаммовдеструкторов НГ1АВ.
5.2.2. Спектр деструктивной активности выделенных штаммов
5.2.3. Влияние условий культивирования на рост и деструктивную
активность штаммадеструктора Р. i ТП
5.2.3.1. Влияние аэрации, I и температуры.
5.2.3.2. Влияние концентрации субстрата и микробной нагрузки.
5.2.3.2.1. Биодеградация тритона Х0 при его различных концентрациях и микробных нагрузках штаммадеструктора
5.2.3.2.2. Деструкция синтанола ДС при его различных концентрациях и микробных нагрузках.
5.2.3.3. Влияние компонентов сточных вод на деструктивную активность микроорганизмов.
5.3. Изучение биохимических путей деструкции НПАВ штаммом
Р.i ТП.
5.3.1. Деструкция оксиэтилнрованных алкилфенолов.
5.3.1.1. Исследование деструкции тритона Х0.
5.3.1.2. Исследование деструкции неонолов АФ9 и
5.3.2. Исследование механизмов деструкции оксиэтилированного спирта синтанола ДС
5.4. Наработка и иммобилизация биомассы штаммадеструктора для создания биокаталнзаторов.
5.4.1. аработка биомассы штамма Р.i ТП.
5.4.2. Иммобилизация клеток штамма Р.i ТП и исследование эффективности полученных биокаталнзаторов.
5.5. Моделирование технологии микробной очистки ПАВсодержащих сточных вод.
5.6. Выделение и изучение штаммовдеструкторов I 1АВ.
5.6.1. Выделение и селекция штаммовдеструкторов сульфонола методами прямого высева и накопительных культур.
5.6.2. Селекция сульфонолразрушающих консорциумов в условиях непрерывного проточною культивирования
5.6.2.1. Селекция сульфонолразрушающего консорциума в односекционной установке.
5.6.2.2. Селекция сульфонолразрушающих консорциумов в шестисекционной установке
5.6.3. Исследование биохимических процессов деструкции
сульфонола в лабораторных очистных
уФаЬЬвоИсхлсдаваяие. продуктов деструкции сульфонола в
односекционной установке.
5.6.3.2. Исследование продуктов деструкции сульфонола в шестисекционной установке
5.6.4. Изучение консорциумов модельных очистных установок
5.6.4.1. Исследование видового состава и деструктивной активности микроорганизмов консорциума односекционной установки
5.6.4.2. Микробный состав шестисскционной установки
5.7. Изучение генетической природы детерминирования свойств микробной деградации АВ.
5.7.1. Гснетическое детерминирование свойства деструкции IШАВ.
5.7.2. Исследование генетических механизмов микробной деструкции АПА.
Глава 6. Микробная деструкция минеральных масел
6.1. Создание и исследование биокатализаторов, осуществляющих деструкцию нефтепродуктов.
6.1.1. Формирование биокатализаторов и изучение деструкции ми
неральных масел в условиях периодического культивирования.
6.1.2. Исследование процессов деструкции масел в условиях непрерывного культивирования
6.2. Очистка реальных сточных вод и ее оптимизация.
6.2.1. Изучение процесса микробной деградации минерального мас
ла в составе отработанных смазочноохлаждающих жидкостей
6.3. Изучение микробного состава биокаталнзаторов. утилизирующих минеральные масла.
6.3 Л. Анализ видового состава биокаталнзаторов установки. Изучение пространственной сукцессии микроорганизмов
6.3.2. Изучение деструктивной активности выделенных культур
6.4. Изучение микробной деструкции фракций минерального масла
6.4.1. Изучение способности исследуемых культур использовать фракции масла в качестпе источника углерода и энергии
6.4.2. Изучение микробной деградации ал капов
6.4.3. Изучение микробной деструкции арснов
6.4.4. Изучение микробной деградации нафтенов
6.5. Исследование генетической природы свойства биодеградации минеральных масел
Глава 7. Биодеградация композиций ПАВ и нефтепродуктов.
7.1. Отработка технологии микробной очистки в условиях периодической подачи отработанных моющих растворов
7.2. Очистка модельных и реальных ОМР в условиях непрерывной подачи очищаемого раствора.
7.3. Создание пилотной установки и разработ ка промышленного способа очистки сточных вод.
Глава 8. Биоремсднацня нефтезагрязненных природных объектов
8.1. Отработка технологии биоремедиации с использованием селекционированных маслоразрушающих микроорганизмов
8.1.1. Микрополевой эксперимент 1
8.1.2. Микрополевой эксперимент2
8.2. Разработка и внедрение технологии биорекультивации грунта, загрязненного нефтешламами.
8.3. Рекультивация участка, загрязненною дизельным топливом
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Действительно, в результате биодеградации этого соединения обнаружен лишь слабокарбоксилированный материал, что скорее всего указывает на некоторое количество способных к карбоксилированию изомеров, тогда как при деструкции оксиэтилированных изононилфенолов отчетливо обнаруживаются карбоксилированные алкильные цепи. Таким образом, анализ литературы позволяет сделать вывод о том, что НПАВ, в частности оксиэтилированные спирты и алкилфенолы, способны подвергаться активной микробной деструкции, однако механизм их биохимического расшепления и полнота утилизации существенно зависят от структуры соединения и метаболической активности микроорганизмов. Оксиэтшшрованные спирты разрушаются значительно легче в сравнении с окенэгилированными алкилфенолами и зачастую полностью. Полное разложение последних событие редкое. В целом, нужно отмстить большое разнообразие имеющихся литературных данных относительно механизмов и полноты деструкции НПАВ. Микробное разрушение АПАВ может происходить с их полной минерализацией до таких конечных продуктов, как ССЬ, ЬЬО и сульфат. Такое разрушение наиболее желательно и приемлемо для окружающей среды. Однако даже первичное разложение, лишающее ПАВ поверхностной активности, является весьма важным положительным моментом в детоксикации поллютанта. К алкилбснзол. К бензолсульфонат. Затем, в основном, происходит окисление 1, 7, в результате которого алкильная цепь ступенчато укорачивается на два атома углерода с образованием СНзСО БКоЛ. Кроме того, возможно аокисление, при котором карбоксильный углерод отщепляется п виде С, а ауглеродный атом окисляется до карбоксильной группы, и соокнслснне, с образованием а, одикарбоновых кислот. Расщепление бензольного кольца, которое может происходить по орто или мстапути. Для микробной деструкции алкилбензольного кольца чаще характерен ортопуть 6. Названные механизмы могут осуществляться в различных сочетаниях и последовательностях 9 в зависимости от микроорганизма и условий среды, приводя к полной или частичной деструкции молекулы АБС. Биодеградация АБС в значительной степени определяется химической структурой вещества. Увеличение расстояния между сульфонатной группой и конневым атомом углерода алкнлыюй цепи снижает ее устойчивость при биодеградации 8, 2. Это позволило сформулировать дистанционный принцип биодеструкции АБС. АБС. Следовательно, разрушение этих соединений ускоряется с удлинением алкильной цепи 8, 9. Но мнению автора, если алкильная цепь содержит не более четырех углеродных атомов, микробная деструкция АБС начинается с гидролитического или восстановительного десульфонирования, за которым следует окисление терминальной метильной группы алкильной цепи, после чего разрушается ароматическое кольцо. Если алкильный радикал разветвлен, десульфонирование и расщепление бензольного кольца начинается только после окисления боковых цепей. Показано, что штамм i . АБС. Это объясняется образованием при 5окислении алкильной цепи с нечетным числом атомов доступного микробным клеткам оксибензоата. При окислении алкильной группы с четным числом углеродных атомов образуется оксифенилуксусная кислота, использовать которую способно ограниченное число микроорганизмов 6. Скорость биохимического разложения АБС связана также с положением бензольного кольца , . Устойчивость к окислению возрастает при перемещении бснзолсульфонатной группы в молекуле до лецил бензол сульфоната из положения 1 в положение 2. О различной устойчивости к биодеструкции феннлизомеров линейного АБС с атомами углерода в алкильной цепи указывает работа . При исходной концентрации 5 мгл через дней содержание АБС снижалось на , при этом концентрация 2феиилнзомера уменьшалась на , 3фенилизомера на 3 , а количество 5 и 6фенил изомеров оставалось неизменным. В литературе имеются сообщения о выделении чистых культу р, способных использовать АПАВ в качестве единственного источника углерода и энергии. Среди деструкторов АПАВ часто встречаются бактерии родов и i. Выделены также штаммы микрококков, клебсиелл, ахромобактера, флавобактера.