Біотехнологічні методи очистки грунтів від забруднення важкими металами (ID:1111205)

ВСТУП Забруднення ґрунтів наразі є серйозною проблемою у світі, і технології для вирішення цих проблем. В Україні понад 3,5 млн га лісових земель потрапили в зону радіоактивного забруднення внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС. Сучасна радіологічна ситуація в радіоактивно забруднених лісах зумовлена складним комплексом факторів, які визначають інтенсивність біологічного кругообігу радіонуклідів в екосистемі. Основними з них є щільність радіоактивного забруднення ґрунту, склад радіонуклідів, фізичні та пестицидні властивості ґрунту. В останні роки було проведено велику кількість досліджень з метою розробки альтернативних методів дезактивації та реабілітації забруднених територій. Було запропоновано багато сучасних методів відновлення ґрунту, включаючи методи екстракції з використанням хімічних речовин і адсорбентів, іммобілізацію забруднювачів, електрокінетичні методи обробки ґрунту і фіторемедіацію. Хоча альтернативні методи відновлення ґрунтів мають певні недоліки, вони вважаються більш ефективними з екологічної та економічної точок зору. Протягом десятиліть антропогенний вплив на навколишнє середовище завдав серйозної шкоди біосфері [1]. Внесення в ґрунт різних ксенобіотиків спричиняє негативні зміни фізико-хімічних та агрохімічних властивостей, погіршення умов існування ґрунтової біоти та пригнічення нормального росту і розвитку культурних рослин. До найбільш небезпечних забруднювачів належать важкі метали та пестициди, в тому числі радіонукліди [2]. Важкі метали потрапляють у ґрунт у вигляді оксидів і катіонів (розчинних або майже нерозчинних у воді). Поведінка важких металів у ґрунті дуже відрізняється від поведінки катіонів більшості макроелементів. Зі збільшенням кислотності ґрунту елементи важких металів переходять з нерозчинних солей в іонні форми, які можуть засвоюватися рослинами [3]. Відомо, що токсичні метали втручаються в метаболічну активність клітин кількома різними способами. Зв'язуючись із сульфгідрильними групами, вони викликають конформаційні зміни в білках і блокують активні центри ферментів. Цитотоксичність металів проявляється шляхом заміщення незамінних коферментів або спричинення дефіциту макроелементів. Наприклад, відомо, що кадмій, ртуть і свинець можуть бути конкурентами кальцію; нікель, мідь, кобальт і цинк - магнію; алюміній - заліза [3]. З огляду на потенційну небезпеку важких металів для живих організмів для відновлення та збереження довкілля, сьогодні широко розглядається питання оцінки шкоди, завданої довкіллю, та можливості усунення цих речовин з навколишнього середовища [4]. Забруднення металами є більш стійким, ніж забруднення органічними речовинами (нафтою та пестицидами). Сьогодні для усунення такого забруднення використовується низка методів, серед яких механічні, фізичні, хімічні та біологічні. Мета роботи – аналіз і дослідження біохімічних підходів до ремедіації забруднених важкими металами ґрунтів, розробка та пошук альтернативного способу очищення та відновлення забруднених важкими металами та радіонуклідами ґрунтів. Для виконання роботи були поставлені такі завдання: – здійснити огляд шляхів відновлення біопродуктивності забруднених важкими металами ґрунтів; – обґрунтувати підхід до процесів фіксації важких металів у ґрунтах з використанням біотехнологічних методів; – провести аналіз існуючих технологічних рішень інтенсифікації процесів біоремедіації ґрунту; – визначити можливі напрями застосування гібридних біокомпозитів для зв’язування важких металів; – розробити комплексне біотехнологічне рішення для рекультивації ґрунтів забруднених важкими металами. Об'єкт дослідження - ґрунти забруднені важкими металами. Предмет дослідження - розроблення технологічного рішення ремедіації ґрунтів із залученням гібридних біокомпозитів в межах сталого розвитку територій, забруднених важкими металами. Методи дослідження. У роботі використовувалися методи системного аналізу даних для розробки біохімічного підходу як частини дослідження, екологічні дослідження факторів впливу важких металів з їх теоретичним обґрунтуванням та формалізацією. Структура дипломної роботи: Дипломна робота складається: зі вступу, основної частини – чотирьох розділів, висновків до них, загальних висновків та списку використаної літератури, додатків. Дипломна робота написана на 70 сторінках основного тексту.