Введение к работе
Актуальность темы. Микробная утилизация нитроароматичсских и полиароматических соединений в последнее десятилетие стала объектом пристального внимания ученых развитых стран мира. Этот интерес вызван прежде всего накоплением большого количества отходов, содержащих эти вещества, и ужесточением законодательства в области охраны окружающей среды. Использование микроорганизмов для утилизации данных веществ открывает перспективы создания технологий утилизации отходов, содержащих нитроароматические и полиароматические соединения и очистки от них природных биоценозов. Немаловажную роль в этом вопросе играют экономические факторы: биологические методы дешевле и проще в техническом исполнении, чем большинство других.
Сейчас во всем мире утилизация нитро- и полиароматических соединений ведется с помощью бактерий и простейших в составе биоценозов очистных сооружений и рецептур биопрепаратов. Однако все больший интерес привлекает использование яреворазрушающих грибов. Это обусловлено тем, что грибы из-за своей морфологии как нельзя лучше подходят для утилизации твердых отходов, содержащих эти вещества большая часть которых представляет из себя загрязненные экотоксикантами лигноцеллголозные материалы.
Древоразрушающие грибы, обладая мощными системами лигнолитических и целлюлозолитических ферментов, способны разлагать как сами экотоксиканты, так и другие компоненты твердых отходов.
Поскольку продукты деструкции содержат полезные органические и минеральные вещества, предполагается, при условии отсутствия в них радионуклидов и тяжелых металлов использовать их в качестве почвообразователей.
Работа выполнена в рамках хоздоговоров с фирмой „Umweltschutz mitte GmbH" (ФРГ) и заводом „Заря" (Украина).
Цель работы. Настоящее исследование посвящено поиску активных штаммов -деструкторов полиароматических углеводородов (ПАУ), представляющих опасность для биосферы, и 2,4,6-тринитротолуола (ШТ). Целью работы является разработка высокоэффективных процессов утилизации этих веществ, безопасных для окружающей среды. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- выбрать наиболее чувствительный к ПАУ и ТНТ метод оценки
фитотоксичности;
оценить предельное содержание в грунте ПАУ и ТНТ, при котором не наносится вреда сельскохозяйственным растениям, т.е. определить, до какой концентрации должно быть снижено содержание ПАУ и ТНТ в продуктах переработки отходов;
провести отбор штаммов - деструкторов ПАУ и ТНТ;
изучить процессы деструкции ПАУ и ТНТ под воздействием различных факторов;
- оценить влияние продуктов переработки и штаммов деструкторов на
различные объекты окружающей среды.
Научиая новизна. Проведен трехэтапный скрининг штаммов грибов, в результате которого отобран высокоэффективный, экологически безопасный деструктор ПАУ Trichoderma viride. Впервые показано, что гриб Т. viride способен разрушать все шестнадцать ПАУ, представляющие опасность для окружающей среды. Их содержание в биосфере контролируется американским агентством по защите окружающей среды, в номенклатуре которого данные соединения называются ПАУ ЕРА. Впервые исследована деструкция смеси шестнадцати ПАУ ЕРА в составе древесины под воздействием ультрафиолетового излучения и грибов Т. viride и Phanerochaete chrysosporium. Показано, что на фоне снижепия суммарного содержания ПАУ в среде происходит перераспределение вещества между компонентами смеси в сторону многоядерных ПАУ как в случае микробной, так и в случае фотохимической деструкции. В результате скрининга отобран высокорезистентный к ТНТ, экологически безопасный штамм-деструктор Coriolus versicolor F-462, способный в течение шестидесяти суток полностью разрушать ТНТ в субстрате при его исходном содержании, достигающем 1% массы. Изучено воздействие ТНТ и суммарной фракции ПАУ железнодорожных шпал на развитие растений пшеницы. Предложен способ качественного обнаружения присутствия ТНТ в твердых субстратах.
Практическая значимость. Отобраны экологически безопасные штаммы-деструкторы ПАУ ЕРА и ТНТ, активно разрушающие как сами экотоксиканты, так и другие компоненты отходов (сред). Высокая резистентность штаммов-деструкторов позволяет перерабатывать отходы (среды) с высоким содержанием данных вредных веществ, что минимизирует количество вторичных отходов. Намечены пути промышленной реализации технологий.
Материалы исследований легли в основу отчетов, переданных заказчикам.
Апробация работы. Результаты работы доложены на конференции аспирантов СПбГТИ им М. М. Сычева; Всероссийской конференции "Микробиология почв и земледелие"; XVI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии. Публикации: 5 печатных работ.
Объем и построение работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав: обзор литературы, материалы и методы, экспериментальная часть, обсуждение результатов, выводов и списка литературы, изложенных на 134 страницах машинописного текста. Работа содержит 22 таблицы, 36 рисунков, список литературы включает 171 наименование отечественных и зарубежиых источников.