Биоремедиация загрязнённых территорий¶
Биоремедиация — это технология очистки загрязнённых сред (почв, вод, отходов) с помощью живых организмов и их метаболических продуктов. Относится к направлению экологической инженерии и природоохранной биотехнологии. В отличие от физико-химических методов, биоремедиация использует естественные или управляемые биологические процессы для разложения, связывания или трансформации загрязнителей в менее опасные или безвредные формы.
¶История
Понятие биорремедиации (англ. bioremediation) было предложено в 1980-х годах в США. Термин закрепился после разработки методов очистки подземных вод от хлорированных углеводородов с помощью бактерий Pseudomonas. Ключевым событием стало исследование 1989 года, когда после разлива нефти у острова Принс-Уильям (Аляска) биоремедиационные подходы продемонстрировали разложение значительной части углеводородов за счёт местной микрофлоры. В России методы биоремедиации начали активно развиваться в 1990-е годы, в частности для рекультивации промышленных территорий и очистки нефтезагрязнённых почв.
¶Принцип действия
Основа биоремедиации — способность микроорганизмов (бактерий, грибов, микроводорослей) использовать загрязнители как источник углерода или энергии. При разложении нефтяных углеводородов, например, бактерии окисляют их до воды и углекислого газа. Некоторые загрязнители не разлагаются полностью, но трансформируются в менее токсичные соединения. Процесс может идти естественно (биостимуляция) или управляться человеком — внесением питательных веществ, кислорода, микроорганизмов.
¶Основные методы
| Метод | Суть | Применение |
|---|---|---|
| Биостимуляция | Внесение удобрений и кислорода для активации местной микрофлоры | Нефтезагрязнённые почвы |
| Биоаугментация | Внесение специально подобранных штаммов микроорганизмов | Устойчивые загрязнители (пестициды, ПХД) |
| Биовентиляция | Принудительная продувка почвы воздухом для ускорения испарения и биодеградации | Загрязнение ЛОС (летучими органическими соединениями) |
| Фиторемедиация | Использование растений для поглощения, деградации или стабилизации загрязнителей | Тяжёлые металлы, радионуклиды |
| Микоремедиация | Применение грибов (например, базидиомицетов) для разложения сложных органических веществ | Пестициды, полигалогенароматические соединения |
| Биореакторная очистка | Вынесенный из места загрязнения грунт обрабатывается в реакторе | Сильно загрязнённые почвы и ил |
Фиторемедиация подразделяется на фитоизвлечение (поглощение металлов гипераккумуляторами, например, растением алиссум), фитодеградацию (разложение органических загрязнителей корневыми микроорганизмами), фитостабилизацию (удержание загрязнителей корневой системой) и фитовыделение (выведение металлов через листья).
¶Область применения
Биоремедиация используется для очистки:
- почв, загрязнённых нефтью и нефтепродуктами;
- подземных и поверхностных вод;
- промышленных отходов, содержащих тяжёлые металлы;
- территорий после техногенных аварий;
- свалок и полигонов ТКО.
В России крупные проекты биоремедиации реализуются на объектах нефтедобычи и нефтепереработки, а также на территориях, пострадавших от промышленных выбросов. Метод применяется при рекультивации земель, нарушенных добычей, и для очистки сточных вод пищевых производств.
¶Преимущества и ограничения
К достоинствам относятся относительная дешевизна по сравнению с вывозом и термической обработкой грунта, отсутствие вторичного загрязнения, возможность обработки больших площадей. Ограничения связаны со скоростью процесса (месяцы и годы), зависимостью от климатических условий, температуры, влажности и состава почвы. Некоторые загрязнители (тяжёлые металлы, радионуклиды) не разрушаются биологически — в таких случаях биоремедиация лишь связывает их или переводит в менее подвижные формы. Метод неэффективен при очень высоких концентрациях токсичных веществ, губительно действующих на микрофлору.
¶Перспективы развития
Современные исследования направлены на создание генетически модифицированных микроорганизмов с повышенной деградативной активностью, комбинирование биологических и физико-химических методов (био- и хелатообразующие вещества для извлечения металлов), а также использование наночастиц для усиления биодоступности загрязнителей. В России разработки ведутся в институтах РАН и профильных вузах, в частности по очистке нефтезагрязнённых почв северных регионов.
¶Источники
- Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации»
- Научные публикации журнала «Почвоведение»
- Материалы Института микробиологии РАН
- Учебная литература по экологической биотехнологии