Биотехнология. Вопрос 12-17

Вопрос №12 Защита атмосферы 

Антропогенные загрязнения ОС: химические, физические.

Химические: в воздухе (СО, NO), в воде (ионы Pb, Hg, Cd), в почве.
Физические: шум, электромагнитные излучения (УФ, СВЧ, радиоактивные, лазерные), вибрация.
Твердые частицы: сажа, асбест, свинец, взвешенные капельки углеводородов и H2SO4 и газы: оксид углерода, азота, серы.
Данные ЮНЕК: ежегодно выделяется до: SO2 – 200 млн т/год, оксиды азота – 60 млн тонн, оксиды углерода – 8000 млн тонн, углеводороды – 80 млн тонн.
SO2+H2O=H2SO3
Выделяется из ТЭС, бурого угля, мазута, нефть высокосернистая, получение металла из серусодержащих руд, Pb, NiS, MnS и т.д.
Трансграничный перенос серы с Запада. Производство H2SO4.
Россия входит в конвенцию по SOjH.
Методы улавливания двуокиси серы (SO2), дымовых газов: скрубберные установки;
Оксиды азота (NOx)
N2O, NO – действует на нервную систему.
NO2
N2O3
N2O5
NO2+H2O+O2=4HNO3
NOx принимает участие в образовании фотохимического смога.
CH3CO – OO – NO2 – пероксиацетилнитрит
При концентрации этого вещества 0,1 – 0,5 мг/м3 они вызывают гибель растения и раздражение слизистых глаз.
СО
Самый крупный источник в больших городах автомобили.
2С+О2=2СО
С+О2=СО2
Способ очистки воздуха
Известный адсорбционный способ очистки (поглотительные твердые вещества) уголь+газ;
Абсорбционный – жидкость+газ (моноэтаноламин+СО2).
1. очистка газов от СО2.
поглощение водой. Зависит от температуры. Простой дешевый способ.
5 литров СО2 на 100 г воды.
1.2. использование этаноламина
СН3 – СН2ОН – этаноламин
1.3. очистка при помощи метилового спирта СН3ОН (поглощает холодный).
1.4. очистка при помощи циалитов. СаА
«Молекул. сита» СаО (могут быть очень тонкие).
Использование в подводных лодках.
СаО+СО2=2СО2
2. очистка газов от СО.
2СО+О2=2СО2
2.1. на Pt/Pd катализаторе происходит окисление СО (угарный газ).
2.2. конверсия.
СО+Н2О=СО2+Н2.
3.очистка газов от окислов азота.
3.1. окислительный метод.
2NO+O3+H2O=2HNO3
3.2. окисление при высокой температуре.
2NO+O2=2NO2
3.3. восстановление каталитическим путем.
N2O5 = N2O4 = NO2 = NO = N2O = N2 = O2
T = 10000 0C/
4. очистка газов от SO2.
4.1. при помощи аммиачного раствора
2NH4OH + SO2 = (NH4)2SO3 + H2O
Кислотный ангидрид
5. очистка газов от пыли.
5.1. гравитационное оседание (осаждение по весу)
5.2. центрифугирование (центроб силы)
5.3. электростатич. оседание
5.4. инерционное соударение.

Вопрос 13 Охрана литосферы.

Литосфера-каменная оболочка земли включающая земную кору толщиной от 8 до 10 км. Верхняя часть литосферы в настоящее время подвергается антропогенному воздействию.
Экологическая функция литосферы в том что она является базовой подсистемой биосферы и служит поставщиком минерально-сырьевых и в том числе энергетических ресурсов, большая часть из которых относится к невозобновимым. Техногенные изменения основных составляющих литосферу: почв, горных пород и их массивов, недр.
Виды антропогенного воздействия на почву:
1)Эрозия (ветровая и водная) – разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром или потоками воды.
2)Загрязнения – пестицидами, минеральными удобрениями, отходами и отбросами производства, газо дымовыми выбросами загрязняющих веществ в атмосферу. Нефтью и нефтепродуктами.
3)Вторичное засоление (образуется при не умеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах) и заболачивание.
4)Опустынивание – процесс необратимого изменения почвы и растительности и снижения биологической продуктивности которая в экстремальных случаях может привести полному разрушению биосферного потенциала и превращению территории в пустыню.
5)Отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.

Вопрос № 14 Биотехнологии ликвидации нефтяных загрязнений в почве

Для ликвидации нефтяных загрязнений в почве разработан ряд бактериальных препаратов, содержащих в своем составе активный штамм диструктор или консорбции микроорганизмов, обладающих катаболической активностью в отношении нефтяных углеводородов и минер. добавки.

Особый интерес представляют м/о из рода Pseudomonas, flavor bacterium, Rhodococcus, Rhodotorula.
Известен способ разложения нефти в почве с использованием грибов рода Actinomucor elegans там АТСС – 105, АТСС – 20613.
Jeotrichum marlum, Thirumalachar sp. И АТСС – 20614.
Существуют методы очистки почвы от нефти, нефтепродуктов и полимерных добавок в буровой раствор посредством ассоциаций бактерий: Rhodococcus erythropolis, Pseudomonas putida, Bacillus subtilis.
Известен способ очистки почвы от нефти, основанный на применении консорбциума м/о: дрожжи, бактерии или бактерии в следующем составе: Candida tropicalis + Micrococcus lactis или Candida guilliermondii + Acinetobacter
Olovoram subs. paraphinicum, а также Pseudomonas + Candida.
Опыт показывает, что консоциум значительно ускоряет процесс биодеструкции нефти.
Наиболее известными биопрепаратами являются американские препараты Микробак и Парабан.
В товарном виде они представляют собой порошкообразные вещества, хорошо растворимые в воде. По данным НИИ гигиены имени Ф.Ф. Эрисман они диструктируют углеводороды с длиной цепи С – 12 (С12).
Однако в строгом диапазоне рН = 6,5 – 7,5, солености до 1 % NaCl, t = 10 – 350С.
В состав препарата Девороил входит консоциум м/о, в том числе и дрожжи рода candida.
Титр живых клеток составляет не <108.
Препарат Девороил готовят в виде 1 % - ой суспензии, в который добавляют 60 г нитрата аммония (NH4NO3) и 3 г (NH4)2HPO4 – гидрофосфат диаммония в расчете на 1 литр суспензии. Перед внесением из базовой суспензии готовят рабочую суспензию, для чего базовую разбавляют водой в 100 раз. Дата внесения препарата составляет 10 литров на 1 м2 загрязненной почвы. Нанесение суспензии осуществляется путем дождивания с использованием специальных агрегатов.
Спустя 2 – 3 недели после обработки препаратом проводят минеральную подкормку загрязненной почвы раствором Диаммофоса и аммиачной селитры в тех же дозах, что и до обработки.
Всероссийским нефтяным НИИ геолого – разведованным институтом (ВНИГРИ) и (НИСХМ) разработана серия биопрепаратов под общим названием нафтокс, предназначенных для очистки грунтов и водоемов от нефтезагрязнений. В биопрепаратах используются живые культуры УВ окисляющих м/o (Mycobacterium, Pseudomonas, Rhodococcus, Arthrobacter).
Жидкие препараты Экоил разрабатывались на основе бактериальных штаммов flavescens, Pseudomonas putida, Acinetobacter sp., выделенных из различных природных источников. Их недостатком является необходимость хранения при нижних температурах.
Из нефтезагрязненной почвы был выделен штамм Pseudomonas putida 91 – 96, обладающий способностью использовать низкомолекулярные алканы, что позволило применить его для рекультивации почв. На основе штамма Pseudomonas putida 91 – 96 был изготовлен торфяной препарат, названный псевдомин. Для испытания производственных условий.
Производственные опыты по рекультивации почвы, загрязненной нефтепродуктами были проведены на базе лабораторий сургутского гос университета.
Почва – насыпной песчаный грунт, эксплуатировавшийся под крановым узлом рН почвы 4,8, после известкования 6,8.
Перед внесением биопрепарата в почву был нанесен нефтепродукт – газоконденсат (состоящий на 60 % из тяжелых и на 40 % из летучих углеводородов).
До и после внесения газоконденсата в почву определяем содержание органического вещества и отдельно н/прод кол-во органического в-ва до внесения было 1569 мг/кг, а после 5907 мг/кг почвы, а н/прод-ов 1408 мг/кг до и 4259 после.
Биопрепарат распределили в слое от 0 до 2 см. длительность 60 дней. По окончанию опыта в почве определяли содержание органич в-ва и н/прод-та, а также проводили учет численности бактерий, внесенных с биопрепаратом. Результаты показали, что внесение в почву псевдониина привело почти к полной биодеградации н/прод-ов. Он был трансформирован на 94,5 – 99,8 %.
Выявлено, что бактерия Pseudomonas putida 91 – 96 после очистки грунта доминирует в биоценозе УВ – окисляющих м/о-ов.
Biocrack продукт компании COGNIS предназначен для биологич очистки воды и почвы, загрязняющих нефтью. Его липофильные компоненты эмульгируют нефть, что является исходным условием для дальнейшего процесса биодеструкции и служит питательными в-ми для м/о.

Вопрос 15 Твердые промышленные бытовые отходы и их переработка

К ТБО относятся мусорные отбросы. К ним не относятся промышленные отходы,с/х и канализационные. На 1 чел приходится около 1600 гр твер отходов.

Состав городских ТО:
Бумага 41%, пищевые отходы 21%, стекло 12, железо и его сплавы 10, пластмасса 5, древесина 5, резина, кожа 7, текстиль 2, Аl 1%,др Ме 0,3%.
Доля отдельных компонентов отходов существенно варьирует от источников (жилой или торговый центр), обеспеченный или нет район. В отдельные сезоны доля садового мусора тоже больше(осень). За уборку ТБО отвечает муниципалитет. Уборка оплачивается из городского бюджета. Захоронение отходов(городские свалки) до 1960 г сжигали, с 1970 не разрешают.
Захоронеие( могильники)-мусор зарывают в землю и засыпают землей. Проблемы, связанные с захоронением отходов:
1) вымывание в-в из загрязненных грунтовых вод
2) образование метана
3) просадка грунта.
По мере просачивания воды сквозь любой материал , в нем обычно растворятся и с ним выносятся различные химическими вещ-ва. Такая вода называется фильтратом( с растворенными в ней вещ-ми). Когда она проходит через необработанные отходы образуется ядовитый фильтрат, в котором наряду с остатками органики присутствует Fe,Hg, Pb и др металлы из ржавеющих консервных банок, из батареек и др электроприборов.
Образование Метана-разложение, один из продуктов биогаз, который состоит из 60-70% метана, также СО2, SO2. Образуясь в толще захороненных отходов он может распространяться в земле горизонтально, проникать в подвалы зданий, накапливаться там и взрываться при зажигании
Взрывались дома расположенные в 300 метрах от свалки
Для этих городов это проблема решена путем газовых свалок перехватывающих метан, который может использоваться как топливо
Просадка грунта здания на местах свалок строить не рекомендуется/
Усовершенствование захоронений в соответствии с современными правилами новые могильники должны создаваться на повышенных местах с глубоким залеганием грунтовых вод. По периметра могильника должны быть выкопаны трубы для сбора воды и фильтрата, а его дно следует покрыть водонепроницаемым слоем глины или пластика, по меньшей мере, 30-40см. По верх него укладывают слой крупного гравия и слой пористого грунта и все это предназначено для того, чтобы фильтрат, достигнув водонепроницаемого слоя, стекал сквозь гравий систему коллекторов затем подвергался переработке. Слой гравия окружающий свалку служит и для отведения образующегося метана. Послойная укладка отходов продолжается до тех пор, пока захоронение не станет похоже на пирамиду. При такой форме сводится к минимуму инфильтрация и просачивание воды. По периметру свалки устанавливаются мониторинговые колодцы для периодического контроля.
Возможные решения твердых отходов; рециркуляция – это вторичная переработка отходов очевидный выход из положения. Трудность на пути рециркуляции – сортировка.
Вторичная переработка и доходы.
Наиболее широкая технология. Макулатуру измельчают в бумажную массу – пульпу, из которой изготавливают бумажную продукцию. Стекло дробят, плавят и делают из него новую тару. Пластмассы переплавляют и изготавливают из нее материал устойчивый к деградации различных ограждений, настилов, столбов, и других сооружений под открытым небом. Металлы плавят и перерабатывают в новые детали.
Пищевые отходы и мусор садов компостируют с получением органического ортоудобрения. Текстиль измельчают используют для придания прочности макулатурной бумажной продукции. Старые покрышки переплавляют с изготовлением новых резиновых изделий.

Вопрос № 16. Успехи генной инженерии в экологической биотехнологии.

Генетическая инженерия – это совокупность методов, позволяющих искусственно получать молекулу ДНК, содержащие генетическую информацию из 2-х или 3-х источников. Любого биологического и или химического происхождения.

Основные этапы генной инженерии.
фрагментация молекулы ДНК из различных источников (бактерии, вирусов, культуры клеток, тканей, целых организмов). Обычно с помощью рестриктазы ( молекулярные ножницы – ферменты) или искусственно химико – ферментативный синтез фрагмента ДНК.
расщепление с помощью этого же фермента молекулы ДНК (вектора), способной автономно реклицироваться (делиться) клетки (обычно это плазмидная или вирусная ДНК).
соединение фрагментов ДНК с вектором в единую молекулу с помощью фермента ДНК – лигазы, способного замыкать фосфодиэфирную связь между соседними нуклеотидами в местах разрыва полимерной цепи (этот этап приводит к образованию рекомбинантной или химерной молекулы ДНК, несущей новый набор генетической информации).введение рекомбинантной ДНК в живую клетку направленный отбор индивидуальных клеток (клонов), содержащих рекомбинантную ДНК и обладающих соответствующими генетическими характеристиками.

Вектор – это молекула ДНК, способная к включению чужеродного ДНК и к автономной репликации, служащей для введения генетической информации в клетку.
Векторами могут служить плазмиды, бактериофаги (вирусы, бактерии) и вирусы животных и растений.Рекомбинантный ДНУК – это ДНК, путем объединения инвитрат 2-х или более фрагментов ДНК, выделенных из любых источников.Вектор – это молекула ДНК, способные взять чужеродные ДНК, все плазмиды могут быть векторами.Требования к вектору.1. вектор должен иметь точку чувствительную к определенной рестриктазе, в которой после расщепления встраиваются чужеродные гены.2. вектор должен реплицироваться, то есть размножаться в определенной клетке.3. должен иметь маркерный ген, который после проникновения вектора в клетку, придают ей фенотип, свидетельствующий о присутствии вектора.Емкость вектора – это минимальный или максимальный размер фрагмента ДНК, который может быть встроен вектор без нарушения его функции, то есть сколько пар нуклеотидов может посадить вектор.Генная инженерия и синтез белков интерферонов. Интерфероны были открыты в 1975 году.В 1 литре суспензии E. coli достаточен для лечения 100 человек.В экологии можно использовать м/о, содержащие плазмиду для разложения экотоксикантов .

Вопрос № 17. Экология микроорганизмов.

Взаимоотношениями организмов м/у собой и ОС занимается экология.Экология м/о исследует лишь отдельные части целостных эко систем.Основной единицей экологии является экосистема, в нее входят как биотические так и абиотические факторы.Биотические компоненты составляют биоценоз. При этом речь идет о популяции м/о, причем популяция может состоять из клонов 1 вида или нескольких видов. Размеры микробных экосистем может быть очень разнообразным (пруд, корневая система, озеро).

Известны и малые экосистемы (ротовая полость человека).Место обитания.В пределах экосистемы для каждого вида можно описать его место обитания. Это тот участок или жизненной пространство (местность), в котором обычно живет данный организм. Места обитания могут быть донные отложения моря, носовая полость или кишечник человека. Могут быть исключения (Rhizobium) в почве и в растениях.Экологическая ниша.Ниша отражает не место в пространстве, а ф-ию какого-то вида в сообществе организмов. Обусловлено подвижностью. Способами размножения, биохим. возможностями и пределами толедарности среды (термофильные бактерии).Численность и разнообразие м/о в экосистеме.В нормальных условиях в почве или в воде развивается большое число видов. Нормальные условия: температура, рН нейтральный, кислород, влажность (вода).В экстримальных экосистемах преобладают те м/о, которые полностью приспособились к своему месту обитания (термофилы, галофиллы).

[Вопросы][1-6][ 7-11][12-17][18-21]

Мини-чат
Наш опрос
из какой вы страны?
Всего ответов: 154
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Форма входа
Поиск
Календарь
«  Октябрь 2018  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031
Архив записей
Друзья сайта
  • Моей любимке
  • Вихреструктура
  • О жизни ...
  • Частные уроки
  • Конструкторский отдел