Биоремедиация загрязненных почв и грунтов

Интенсивный рост промышленности и городов в последние 50 – 100 лет привели к необратимому загрязнению почв и грунтов на значительных территориях. Загрязненные места должны быть рано или поздно подвергнуты очистке – ремедиации (лечению). Это крайне сложная задача, так как почвы и грунты гетерогенны и геологическая структура загрязненных территорий разнообразна, загрязнения могут накапливаться в разных участках, что требует специфических подходов к разработке методов ремедиации загрязненных территорий. В настоящее время существует два основных подхода к очистке загрязненных почв и грунтов – (1) обработка на месте (in situ) или (2) экскавация, т.е. вывоз и обработка на специальных предприятиях (ex situ).

Ремедиация загрязненных почв in situ. В настоящее время большинство загрязненных территорий обрабатывается на месте с помощью описанных ниже методов и их комбинаций.

Вымывание загрязняющих веществприменяется в случае загрязнения почвы растворимыми веществами. Почву промывают поливом сверху. Промывные воды собирают, обрабатывают ex situ биологическими и физико-химическими методами. При такой обработке малорастворимые соединения остаются в почве.

Внесение химических веществ, стимулирующих развитие деградирующих загрязнения микроорганизмов,применяется наиболее часто. На загрязнение почвы различными органическими веществами природа, как правило, отвечает развитием микроорганизмов, способных использовать эти вещества. Именно из загрязненных мест были выделены многие бактерии, разлагающие различные ксенобиотики, нефтепродукты и т.д. Для активации автохтонной микробной популяции в почву вносят окислители (О₂, NO₃⁺), косубстраты (мелассу, этанол и даже навозные стоки), источники азота и фосфора, эмульгаторы для ускорения транспорта и разрушения структуры липофильных загрязнений. Для улучшения аэрации производится вспашка почвы, в более глубокие слои кислород или воздух подаются под давлением через систему перфорированных труб. Этот метод обработки относительно недорог и дает хорошие результаты, но для достижения положительного эффекта иногда требуются годы. Он широко используется для очистки мест, загрязненных нефтепродуктами. Воздух, насыщенный при вентиляции почвы летучими веществами, такими, как бензол, толуол, ксилол и др., откачивают и подвергают очистке, прогоняя через воду для удаления растворимых веществ и через увлажненный микробный биофильтр. Для извлечения растворимых нефтепродуктов из почвы ее промывают водой с необходимыми добавками. При загрязнении высокоокисленными соединениями, такими, как пентахлорфенол (пропитка деревянных конструкций), нитроароматические соединения (взрывчатые вещества), хлорированные алкены и алканы (растворители), для интенсификации деградации необходимо снабжение популяции микроорганизмов донорами электронов. Для этого используют недорогие субстраты – метанол, этанол, мелассу, которые добавляют в циркулируемую воду.

Характер загрязнений, химический состав и структура почв и грунтов определяют выбор добавок и методов обработки.

Внесение в загрязненные почвы микроорганизмов,способных разлагать соответствующие специфические вещества, применяется не часто и не всегда дает существенный эффект. Тем не менее к настоящему времени выделено и описано большое количество бактерий, способных использовать нефтяные загрязнения, ксенобиотики, токсические соединения. Применение таких культур в качестве посевного материала может быть полезно в свежих загрязнениях, когда автохтонная микробная популяция еще не успела развиться или плотность ее очень низка.

Обработка удаленных почв и грунтов. Когда по тем или иным причинам очистка загрязненных территорий in situ невозможна, почвенный слой удаляют и в большинстве случаев производят выемку (экскавацию) грунта для последующей обработки или сжигания. Обычно очистку ex situ применяют при особо опасных загрязнениях, если они проникли или захоронены на глубине и существует серьезная опасность попадания загрязнений в поверхностные и грунтовые воды.

Окисление воздухом производят в снятой почве, уложенной в виде штабеля, конуса или тонкого слоя, которую аэрируют обычно с помощью перфорированных труб. Для такой обработки требуется длительное время, иногда годы.

Промывка водой с последующей ее биологической и физико-химической очисткой используется в случае растворимых загрязнений.

Сжигание загрязненной почвы является быстрым, но дорогостоящим методом. Кроме того, почва перестает быть таковой, превращаясь в минерализованный продукт – золу.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

1. Антропогенные факторы химического и биологического загрязнения окружающей среды.

2. Биологические методы для решения задач охраны окружающей среды.

3. Основные биохимические пути микробиологической трансформации загрязняющих веществ. Микроорганизмы – биодеструкторы.

4. Биологическая очистка сточных вод.

5. Принципиальные схемы очистных сооружений.

6. Характеристика аэробного активированного ила.

7. Структура метаногенных сообществю

8. Основные принципы работы, методы и сооружения аэробной биологической очистки сточных вод

9. Основные принципы анаэробной биологической очистки сточных вод и переработки промышленных отходов.

10. Утилизация твердых отходов

11. Биодеструкция природных и синтетических полимерных материалов.

12. Компостирование.

13. Биоремедиация и биологическая очистка почвы.