Тема 9. Биореакторы и биофильтры

История биотехнологии насчитывает тысячелетия (производство хлебопечения, виноделие, сыроделие и т.д.). Однако ежегодно появляются новые прикладные направления биотехнологии, общим для которых является искусственное создание условий для эволюционных, биогеохимических процессов на Земле в виде характерных биореакторов, реализующихся с большими скоростями, оставаясь совместимыми по своим продуктам с окружающей природной средой. Типы биореакторов и их классификация. Биореакторы и биофильтрационная установка для очистки и дезодорации газовоздушных выбросов.

Биологическая очистка газовых выбросов. Многие выбросы в атмосферу содержат вредные или дурно пахнущие примеси. Для их очистки применяют биофильтры, заполненные насадкой, на которой закреплены специальные микроорганизмы. Вредные примеси сорбируются на насадке и затем потребляются и обезвреживаются микроорганизмами.

Рекомендуемая литература: 1-5, 8, 12-17, 21-24

Тема 10. Биологическая рекультивация

Существуют и многие другие способы биотехнологического воздействия на окружающую среду: биодеградация химических пестицидов и инсектицидов, борьба с накоплением метана в шахтах, обессеривание нефти и каменного угля, обогащение воздуха кислородом и другие. Биологическая рекультивация заключается в искусственном создании растительных покровов различного вида и включает механическую подготовку поверхностного слоя почвы, внесение в нее удобрений, посев многолетних трав. Механическая обработка нарушенных земель. При биорекультивации используются микроорганизмы, разрушающие нефть и нефтепродукты, а также биокомпосты и нефтесорбенты. Детоксикация почвы от пестицидов и других химических загрязнителей. Биоремедиация почв.

Рекомендуемая литература: 1-5, 8, 12-17, 21-24

Тема 11. Биотехническая очистка вод и почв от нефти и нефтепродуктов

Деятельность предприятий нефтяного комплекса приводит к образованию объемов шламовых отходов: шламов чистки резервуарных парков и оборудования, осадков и избыточных активных илов сооружений биологической очистки сточных вод, шламов химводоочистки теплоэлектроцентрали нефтеперерабатываю-щего завода и др. При всем многообразии характеристик различных нефтяных отходов в самом общем виде все нефтешламы могут быть разделены на три основные группы в соответствии с условиями их образования - грунтовые, придонные и резервуарного типа. Переработка нефтешламов резервуарного типа. Биотехнологическая очистка углеводородов нефти. Интенсивная биотермическая обработка шламовых отходов нефтяного комплекса. Эффективность биодеструкции нефтяного загрязнения. В настоящее время существует большое количество методов, с помощью которых снижают и ликвидируют загрязнения нефтью и нефтепродуктами.

Рекомендуемая литература: 1-5, 8, 12-17, 21-24

Тема 12. Биотехнология переработки отходов

Биотехнологические приемы являются примером эффективного контроля за состоянием окружающей среды. Особенно остро сейчас стоит проблема распространения в окружающей среде ксенобиотиков и нефтяных загрязнений. Биологическая переработка отходов преследует три основные цели: деградация органических и неорганических токсичных отходов; возобновление ресурсов для возврата в круговорот веществ С, N, P, S и т.д. Аэробная переработка отходов в сельском хозяйстве. Переработка отходов сельского хозяйства в анаэробных условиях. Особую важность биотехнологии переработки отходов обусловливает недолговременная исчерпаемость традиционных энергоносителей: угля, нефти, газа, а также далеко не бесспорные экологические характеристики атомных электростанций. Аэробное и анаэробное компостирование. Параметры и выход продуктов компостирования.

Рекомендуемая литература: 1-5, 8, 12-17, 21-24

Тема 13. Охрана лесов и зеленых насаждений от вредителей

Большое значение для защиты атмосферного воздуха имеют мероприятия по озеленению городов и пригородных зон. Известно, что зеленые насаждения - «легкие» города. Они очищают воздух от вредных веществ, пыли, газов, снижают шум в жилых кварталах, повышают влажность воздуха в жаркие дни. Один гектар зеленых насаждений за год очищает 10 млн. м³ воздуха, а за час поглощает 8 кг углекислого газа, которые выдыхают за это время 200 человек. Газозащитный эффект зеленых насаждений зависит от характера посадки, видового состава деревьев и кустарников, времени года.

Применение биопестицидов, их классификация. Биологический метод борьбы с вредителями. Инсектицидные биологические агенты и организмы: бактерии, грибы и вирусы. Виды насекомых энтомофагов. Производство бактериальных удобрений (особенно нитрагина), биологических средств борьбы с болезнями растений и их вредителями. Образование биогумуса.

Рекомендуемая литература: 1-5, 8, 12-17, 21-24

Тема 14. Биодеградация ксенобиотиков

Ксенобиотики, их классификация. Биодеградация органических соединений, загрязняющих окружающую среду, оправдана только в том случае, если в результате происходит их полная минерализация, разрушение и детоксикация. Детоксикация загрязняющих среду веществ может быть достигнута путем всего одной модификации структуры. Судьба ксенобиотика зависит от ряда сложным образом взаимосвязанных факторов как внутреннего характера (устойчивость ксенобиотика к различным воздействиям, растворимость его в воде, размер и заряд молекулы, летучесть), так и внешнего (рН, фотоокисление, выветривание). Все эти факторы будут определять скорость и глубину его превращения. Метаболический цикл ксенобиотиков. Биодеградация ксенобиотиков. Скорость биодеградации ксенобиотика данным сообществом микроорганизмов зависит от его способности проникать в клетки, а также от структурного сходства этого синтетического продукта и природного соединения, которое подвергается естественной биодеградации. В удалении ксенобиотиков из окружающей среды важную роль играют различные механизмы метаболизма.

Рекомендуемая литература: 1-5, 8, 12-17, 21-24

Тема 15. Биологические методы контроля

Биотестирование и биоиндикация. Определение биоиндикации. Классификация тест-объектов. Требования, предъявляемые к биоиндикаторам. Живые организмы, выбираемые для определения уровня загрязнения окружающей среды, клеточные культуры для оценки токсичности и мутагенного потенциала сточных вод. Развитие селективных, чувствительных и воспроизводимых методов анализа токсикантов в природных средах на основе биосенсоров, биотестов и биоиндикаторных систем. Иммуноферментный анализ. Достижения современной биологии дают новые эффективные средства индикации биологического загрязнения окружающей среды. Необходимо отметить методы, основанные на использовании моноклинальных антител, или иммуноферментные, а также электроды с иммобилизованными ферментами. Посредниками для индикации определенных соединений в воде или почве могут быть различные биологические объекты, которые аккумулируют эти вещества.

Рекомендуемая литература: 1-5, 8, 12-17, 21-24

Планы семинарских занятий