|
В
природе, не подвергающейся вмешательству человека, экосистема настроена на
самоочищение т.е. природа сама справляется с переработкой более не нужного ей
(мертвого) органического материала. В утилизации органики участвует почва
содержащая естественную биоту (микроорганизмы, эдафон) - живой компонент,
представленный разнообразными представителями растительного и животного мира. В
одном грамме садовой почвы содержатся десятки миллионов микроорганизмов -
сапрофитов, актеномицетов, грибков, олигонитрофилов, азотобактеров и
клубеньковых бактерий, бактерий разлагающих клетчатку, аммонификаторов,
денитрификаторов, анаэробных фиксаторов азота. Вместе микроорганизмы составляют
микрофлору почвы отвечающую за метаболизм в результате которого мертвая
органика перерабатывется в плодородный гумус. Деятельность человека оказывает
на окружающую среду мощное техногенное воздействие в частности загрязнением
почвы и воды отходами производств и жизнедеятельности, где значительную долю
занимают органические загрязнители. В результате загрязнений почвы и воды
органическими веществами подавляется естественная биота, меняются соотношения
между отдельными группами микроорганизмов и в целом изменяется направление
метаболизма, нарушаются естественные процессы самоочищения. В районах
постоянных загрязнений почвенная микрофлора в субстратах загрязнителях
насчитывает, не более нескольких тысяч КОЕ на 100 граммов субстрата, одни группы
микроорганизмов сохраняют присутствие, в то время как количество других
критически уменьшается, нарушаются процессы почвообразования, в почве и воде
накапливаются неразлагаемые отходы. В загрязненной экосистеме с подавленной
полезной микрофлорой развиваются вредные и патогенные микроорганизмы - в
водоемах загрязненных питательными элементами азота и фосфора стремительно
развиваются опасные сине-зеленые и бурые микроводоросли вызывающие отравление
воды и заморы. Техногенные и антропогенные нарушения экологического баланса серьезно
изменяют санитарное состояние в месте их образования, ухудшают условия
жизнеобитания людей.
Искусственное
использование микроскопических почвенных обитателей для биологической
утилизации органических отходов и нейтрализации загрязнителей получила название
биоремедиации (bio - жизнь, remedio - лечение). В очищаемую среду или в
утилизируемые отходы вносятся высокие концентрации специально подобранных
различных микроорганизмов, составляющих сообщество (консорцию), которые ранее
были выделены из почвы, селекционированы и размножены в форме готового к
применению препарата. В результате в нужном месте в нужное время
целенаправленно создается микробиологическая активность с усвоением и
переработкой микробами мертвой органики в продукты метаболизма: углекислый газ
(СО2), воду (H2O), гумус. Подобные меры позволяют с высокой эффективностью
нейтрализовать угнетающее действие загрязнителей на естественные процессы
самоочищения почвы и воды, восстановить естественный метаболизм, активизировать
аборигенную микрофлору и естественные процессы почвообразования, дыхания. К
преимуществам биоремедиации относят недеструктивный характер в отношении
окружающей среды, возможность целенаправленного и дозированного применения
технологии в нужном месте в нужное время, достаточно высокая скорость и
эффективность усвоения и переработки микроорганизмами органических отходов и
загрязнений, искусственно заданные характеристики процесса утилизации,
экологическая и гигиеническая безопасность. Сегодня, когда ухудшение
экологических условий имеет особенно глубокий резонанс из-за высокой плотности
населения и производства, биотехнология биоремедиации значительно способствует
улучшению экологической обстановки и условий проживания людей, являясь резервом
экологического благополучия на многие годы вперед.
Разработка
наиболее рациональных приемов использования микробов в хозяйственной
деятельности человека и сознательная селекция микробов стали возможны только
после разработки микроскопических методов изучения и выяснения способов
расселения и размножения микроорганизмов. Пути возникновения микробов с
повышенной устойчивостью или с пониженными требованиями к питательным веществам
как в природных условиях под влиянием естественного отбора, так и в
искусственных условиях в результате деятельности селекционеров, имеют очень
важное практическое значение. Человек заинтересован получить как можно быстрее
полезные формы микробов. Интенсивность естественного отбора сильно влияет на
быстроту появления устойчивых форм и чем более жесток этот отбор, тем быстрее
выявляются устойчивые формы. При помощи ступенчатой селекции получают новые
штаммы микроорганизмов, способные расти и давать высокую продуктивность в
условиях экологического загрязнения.
Ферменты -
внеклеточные белки, синтезируемые ферментирующими микроорганизмами в процессе
жизнедеятельности, обладают способностями либо к синтезу, либо к разложению
органических веществ. Например, фермент "лигниназа" способен
разлагать вещество лигнин (лигнин составляет основу в древесины, его много в
растительных отходах), фермент "целлюлоза" разлагает целлюлозу,
фермент "липаза" разлагает жиры, "протеаза" - белки,
"кератиназа" - кератин (основу волоса, пера) и.т.д. Совместное
применение предварительно синтезированных микроорганизмами ферментных
комплексов и живых сообществ научно селекционированных естественных
микроорганизмов обеспечивает значительные преимущества при начальном заселении
микроорганизмами отходов, сточных вод, загрязненной почвы.
В рамках
экологической биотехнологии «Микрозим»(tm) разработан ряд микробиологических
консорций (синергитических сообществ 6-72 видов микроорганизмов) обладающих
строго заданными полезными свойствами необходимыми для гигиенически
эффективного и экологически безопасного решения ряда острых экологических
проблем:
|