6.4: Біоремедіація

Last updated

Oct 24, 2022
Save as PDF
- 6.3: Екологічна токсикологія
- 6.5: Тематичне дослідження - катастрофа любовного каналу

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Біоремедіація - це методика поводження з відходами, яка передбачає використання організмів, таких як рослини, бактерії та гриби, для видалення або нейтралізації забруднюючих речовин із забрудненої ділянки. За даними EPA США, біоремедіація - це «лікування, яке використовує природні організми для розщеплення небезпечних речовин на менш токсичні або нетоксичні речовини».

Біоремедіація широко використовується для очищення людських стічних вод, а також використовується для видалення сільськогосподарських хімікатів (пестицидів та добрив), які вимиваються з ґрунту в грунтові води. Деякі токсичні метали, такі як сполуки селену та миш'яку, також можуть бути видалені з води шляхом біоремедіації. Ртуть є прикладом токсичного металу, який можна видалити з навколишнього середовища шляхом біоремедіації. Ртуть є активним інгредієнтом деяких пестицидів, а також є побічним продуктом певних галузей промисловості, таких як виробництво акумуляторів. Ртуть зазвичай присутня в дуже низьких концентраціях в природних середовищах, але вона високотоксична, оскільки накопичується в живих тканині. Кілька видів бактерій можуть здійснювати біотрансформацію токсичної ртуті в нетоксичні форми. Ці бактерії, такі як синьогнійна паличка, можуть перетворити Hg ²⁺ в Hg, яка менш токсична для людини.

Напевно, одним з найбільш корисних і цікавих прикладів використання прокаріотів в цілях біоремедіації є очищення від нафтових розливів. Важливість прокаріотів для біоремедіації нафти була продемонстрована в декількох розливах нафти в останні роки, таких як розлив Exxon Valdez на Алясці (1989) (рис. $\PageIndex{1}$ ), Розлив нафти Prestige в Іспанії (2002), розлив в Середземне море з ліванської електростанції (2006,) і зовсім недавно , розлив нафти ВР в Мексиканській затоці (2010). Щоб очистити ці розливи, біоремедіації сприяє додаванням неорганічних поживних речовин, які допомагають бактеріям, які вже присутні в навколишньому середовищі, рости. Бактерії, що руйнують вуглеводні, харчуються вуглеводнями в крапельках нафти, розбиваючи їх на неорганічні сполуки. Деякі види, такі як Alcanivorax borkumensis, виробляють поверхнево-активні речовини, які солюбілізують масло, тоді як інші бактерії розкладають нафту на вуглекислий газ. У разі розливів нафти в океані, як правило, відбувається природна біоремедіація, оскільки перед розливом в океані є бактерії, що споживають нафту. В ідеальних умовах повідомлялося, що до 80 відсотків енергонезалежних компонентів в нафті можуть деградувати протягом 1 року після розливу. Дослідники генетично сконструйовані інші бактерії для споживання нафтопродуктів; дійсно, перша заявка на патент на застосування біоремедіації в США була для генетично модифікованої маслоїдною бактерії.

Малюнок $\PageIndex{1}$ . (а) Очищення нафти після розливу Вальдес на Алясці, робітники шланги нафти з пляжів, а потім використовували плаваючий бум для загону нафти, яка остаточно була знежирена з поверхні води. Деякі види бактерій здатні солюбілізувати і руйнувати масло. (б) Одним з найбільш катастрофічних наслідків розливів нафти є шкода фауні. (кредит а: модифікація роботи за NOAA; кредит б: модифікація роботи ГОЛУБЕНКОВА, ГО: Збереження Тамань)

Існує ряд переваг вартість/ефективності біоремедіації, які можуть бути використані в районах, які недоступні без розкопок. Наприклад, розливи вуглеводнів (зокрема, розливи нафти) або певні хлоровані розчинники можуть забруднювати підземні води, які легше обробляти за допомогою біоремедіації, ніж більш звичайні підходи. Це, як правило, набагато дешевше, ніж земляні роботи з подальшим утилізацією в іншому місці, спалюванням або іншими стратегіями обробки поза майданчиком. Це також зменшує або усуває потребу в «перекачуванні та обробці», практика поширена на ділянках, де вуглеводні забруднили чисті грунтові води. Використання прокаріотів для біоремедіації вуглеводнів також має перевагу руйнування забруднюючих речовин на молекулярному рівні, на відміну від простого хімічного диспергування забруднювача.

Автори та атрибуція

«Біоремедіація» ліцензується відповідно до CC BY 4.0. «Прокаріотичне різноманіття» від OpenStax ліцензується відповідно до CC BY 4.0. Змінено з оригіналів Метью Р. Фішер.