Войти
Биоремедиация на месте Биоремедиация - это процесс обеззараживания загрязненных участков с использованием либо эндогенных, либо внешних микроорганизм. In situ - это термин, используемый в различных областях, означающий «на месте» и относящийся к месту события. В контексте биоремедиации in situ указывает на то, что место биоремедиации произошло на месте заражения без перемещения загрязненных материалов. Биоремедиация используется для нейтрализации загрязняющих веществ, включая углеводороды, хлорированные соединения, нитраты, токсичные металлы и другие загрязнители, с помощью различных химических механизмов. Микроорганизмы, используемые в процессе биоремедиации, можно либо имплантировать, либо культивировать на участке путем внесения удобрений и других питательных веществ. Наиболее частыми загрязненными участками, на которые проводится биоремедиация, являются грунтовые воды / водоносные горизонты и загрязненные почвы. Водные экосистемы, пострадавшие от разливов нефти, также улучшились благодаря применению биоремедиации. Наиболее заметными случаями являются разлив нефти Deepwater Horizon в 2010 году и разлив нефти Exxon Valdez в 1989 году. Существуют два варианта биоремедиации в зависимости от места, где происходит процесс. Биоремедиация ex situ происходит в месте, отдельном от загрязненного участка, и включает перемещение загрязненного материала. In situ происходит в месте заражения. Биоремедиация in situ может быть далее разделена на категории по происходящему метаболизму, аэробный и анаэробный, а также по уровню участия человека.
Разлив нефти на трубопроводе Sun Oil в Эмблере, Пенсильвания послужил толчком к первому коммерческому использованию биоремедиация на месте в 1972 году для удаления углеводородов с загрязненных участков. Патент был подан в 1974 году Ричардом Раймондом, отдел рекультивации загрязненных углеводородами грунтовых вод, который послужил основой для коммерциализации биоремедиации in situ.
Ускоренная биоремедиация in situ определяется, когда конкретный микроорганизм нацелен на рост путем внесения питательных веществ или донора электронов на загрязненный участок. В рамках аэробного метаболизма питательным веществом, добавляемым в почву, может быть только кислород. Для анаэробной биоремедиации in situ часто требуются различные доноры или акцепторы электронов, такие как бензоат и лактат. Помимо питательных веществ, микроорганизмы также могут быть занесены непосредственно на участок в рамках ускоренной биоремедиации in situ. Добавление посторонних микроорганизмов к участку называется биоаугментацией и используется, когда конкретный микроорганизм эффективен в разложении загрязнителя на участке и не обнаруживается ни естественным путем, ни в достаточно высокой популяции, чтобы быть эффективным. Ускоренная биоремедиация in situ используется, когда желаемая популяция микроорганизмов в пределах участка естественным образом не присутствует на достаточном уровне для эффективного разложения загрязнителей. Он также используется, когда необходимые питательные вещества на участке либо не находятся в концентрации, достаточной для поддержки роста, либо недоступны.
Raymond Process - это тип ускоренной биоремедиации in situ это было разработано Ричардом Раймондом и включает внесение питательных веществ и акцепторов электронов в загрязненный участок. Этот процесс в основном используется для очистки загрязненных грунтовых вод. В процессе Раймонда создается замкнутая система. Загрязненные грунтовые воды из нижнего бьефа потока грунтовых вод перекачиваются на поверхность и насыщаются питательными веществами и донором электронов, часто кислородом. Эта очищенная вода затем закачивается обратно ниже уровня уровня грунтовых вод до того места, где она была первоначально забрана. Этот процесс вводит питательные вещества и доноры электронов в участок, обеспечивая рост определенной микробной популяции.
В загрязненных участках, где желаемый микробный метаболизм является аэробным, введение кислорода в организм сайт может быть использован для увеличения популяции целевых микроорганизмов. Введение кислорода может происходить посредством различных процессов. Кислород можно закачивать в недра через нагнетательные скважины. Его также можно вводить через инъекционную галерею. Присутствие кислорода на участке часто является ограничивающим фактором при определении сроков и эффективности предлагаемого процесса биоремедиации in situ.
Озон, закачиваемый в подповерхностный слой, также может быть средством подачи кислорода в загрязненный участок. Несмотря на то, что озон является сильным окислителем и потенциально оказывает токсическое действие на подповерхностные микробные популяции, озон может быть эффективным средством распространения кислорода по территории из-за его высокой растворимости. В течение двадцати минут после того, как его закачивают в недра, пятьдесят процентов озона разлагаются до кислорода. Озон обычно вводится в почву в растворенном или газообразном состоянии.
В рамках ускоренной анаэробной биоремедиации in situ доноры и акцепторы электронов вводятся в загрязненный участок по порядку для увеличения популяции анаэробных микроорганизмов.
Monitored Natural Attenuation - это биоремедиация in situ, которая происходит практически без вмешательства человека. Этот процесс опирается на естественные микробные популяции, поддерживаемые на загрязненных участках, чтобы со временем снизить загрязняющие вещества до желаемого уровня. Во время контролируемого естественного ослабления сайт контролируется, чтобы отслеживать ход биоремедиации. Контролируемое естественное ослабление используется на участках, где источник загрязнения больше не присутствует, часто после того, как были проведены другие более активные виды биоремедиации in situ.
В почве естественным образом встречаются микробные популяции, которые используют углеводороды в качестве источника энергии и углерода. До двадцати процентов микробных популяций почвы обладают способностью метаболизировать углеводороды. Эти популяции могут быть использованы посредством ускоренного или контролируемого естественного ослабления для нейтрализации углеводородных загрязнителей в почве. Метаболический режим очистки от углеводородов в первую очередь аэробный. Конечными продуктами очистки от углеводородов являются диоксид углерода и вода. Углеводороды различаются по степени разложения в зависимости от их структуры. Наиболее эффективно разлагаются алифатические атомы углерода с длинной цепью. Короткоцепочечные, разветвленные и четвертичные алифатические углеводороды разлагаются менее эффективно. Разложение алкенов зависит от насыщенности цепи насыщенными алкенами, которые разлагаются легче. В почве присутствует большое количество микробов, способных метаболизировать ароматические углеводороды. Ароматические углеводороды также подвержены разложению в результате анаэробного метаболизма. Углеводородный обмен является важным аспектом биоремедиации на месте из-за серьезности нефтяных разливов во всем мире. Чувствительность полиядерных ароматических углеводородов к разложению связана с количеством ароматических колец в соединении. Соединения с двумя или тремя кольцами разлагаются с эффективной скоростью, соединения, содержащие четыре или более кольца, могут быть более устойчивыми к усилиям по биоремедиации. Разложение полиядерных ароматических углеродов с менее чем четырьмя кольцами осуществляется различными аэробными микробами, присутствующими в почве. Для более крупных соединений единственный метаболический режим, который оказался эффективным, - это кометаболизм. Грибок рода Phanerochaete в анаэробных условиях имеет виды, способные метаболизировать некоторые полиядерные ароматические углеводороды с использованием фермента пероксидазы.
Существуют различные способы метаболизма, способные разрушать хлорированные алифатические соединения. Анаэробное восстановление, окисление соединения и кометаболизм в аэробных условиях - три основных метаболических режима, используемых микроорганизмами для разложения хлорированных алифатических соединений. Организмы, которые могут легко метаболизировать хлорированные алифатические соединения, в окружающей среде встречаются редко. Один и два углерода с низким содержанием хлора являются соединениями, которые наиболее эффективно метаболизируются популяциями почвенных микробов. Разложение хлорированных алифатических соединений чаще всего происходит за счет кометаболизма.
Синтез и общая структура полихлорированных бифенилов. Хлорированные ароматические углеводороды устойчивы к биоремедиации и многие микроорганизмы не способны разлагать соединения. Хлорированные ароматические углеводороды чаще всего разлагаются в процессе восстановительного дехлорирования в анаэробных условиях. Полихлорированные бифенилы (ПХБ) в первую очередь разлагаются в результате кометаболизма. Есть также некоторые грибы, которые также могут разлагать соединения. Исследования показывают увеличение разложения ПХД, когда бифенил добавляется к участку из-за кометаболического воздействия на ферменты, используемые для разложения бифенила на ПХД.
Биоремедиация на месте, имеющая место на месте заражения, снижает риск перекрестного заражения, в отличие от биоремедиации ex situ, когда загрязненный материал транспортируется в другие места. Биоремедиация in situ также может иметь более низкие затраты и более высокую скорость дезактивации, чем биоремедиация ex situ.
