Кіріспе
Микробиологиядағы түсінік. Биологиялық толықтыру – ластағыштың ыдырау қарқынын үдету үшін қажетті археялар немесе бактериялық культураларды қосу. Ластанған аумақтардан алынған организмдер қалдықтарды ыдырата білуі мүмкін, бірақ бұл тиімсіз және баяу болуы ықтимал. Биоаугментация – бұл биоремедиацияның бір түрі, онда биостимуляция мүмкін екенін анықтау үшін жергілікті штаммдарды зерттеу қажет. Аумақта табылған жергілікті бактериялар ластағыштарды метаболизмдей алса, ластағыштардың ыдырауын күшейту үшін осы жергілікті бактериялық культуралардың көбірек мөлшері енгізіледі. Биоаугментация – ластағыштардың ыдырауын жақсарту үшін археялар немесе бактериялық культураларды енгізу, ал биостимуляция – жергілікті бактериялардың метаболизмін ынталандыру үшін қоректік қосымшаларды қосу. Егер жергілікті штаммдарда ремедиация процесін жүзеге асыруға қабілет болмаса, онда осындай күрделі метаболикалық жолдары бар экзогенді штаммдар енгізіледі. Биоаугментацияны қолдану микробиологиялық экология және биология, иммобилизация және биореакторларды жобалау салаларындағы прогреске ықпал етеді. Биоаугментация көбінесе қалалық сарқынды суларды тазартуда белсенді лай биореакторларын қайта іске қосу үшін қолданылады. Көптеген қолжетімді культуралар микробиологиялық культураларды қамтиды, олардың құрамында барлық қажетті микроорганизмдер бар (B. licheniformis, B. thuringiensis, P. polymyxa, B. stearothermophilus, Penicillium sp., Aspergillus sp., Flavobacterium, Arthrobacter, Pseudomonas, Streptomyces, Saccharomyces және т.б.). Белсенді лай жүйелері әдетте бактериялар, протозоалар, нематодалар, ротиферлер және ыдырайтын органикалық заттарды ыдырата алатын саңырауқұлақтар сияқты микроорганизмдерге негізделген. Биоаугментацияны қолданудың көптеген оң нәтижелері бар, мысалы, заттарды ыдырату процесінің тиімділігі мен жылдамдығын арттыру және аумақтағы улы бөлшектердің мөлшерін азайту.
Biological augmentation is the addition of archaea or bacterial cultures required to speed up the rate of degradation of a contaminant. Organisms that originate from contaminated areas may already be able to break down waste, but perhaps inefficiently and slowly. Bioaugmentation is a type of bioremediation in which it requires studying the indigenous varieties present in the location to determine if biostimulation is possible. After discovering the indigenous bacteria found in the location, if the indigenous bacteria can metabolize the contaminants, more of the indigenous bacterial cultures will be implemented into the location to boost the degradation of the contaminants. Bioaugmentation is the introduction of more archaea or bacterial cultures to enhance the contaminant degradation whereas biostimulation is the addition of nutritional supplements for the indigenous bacteria to promote the bacterial metabolism. If the indigenous variety do not have the metabolic capability to perform the remediation process, exogenous varieties with such sophisticated pathways are introduced. The utilization of bioaugmentation provides advancement in the fields of microbial ecology and biology, immobilization, and bioreactor design. Bioaugmentation is commonly used in municipal wastewater treatment to restart activated sludge bioreactors. Most cultures available contain microbial cultures, already containing all necessary microorganisms (B. licheniformis, B. thuringiensis, P. polymyxa, B. stearothermophilus, Penicillium sp., Aspergillus sp., Flavobacterium, Arthrobacter, Pseudomonas, Streptomyces, Saccharomyces, etc.). Activated sludge systems are generally based on microorganisms like bacteria, protozoa, nematodes, rotifers, and fungi, which are capable of degrading biodegradable organic matter. There are many positive outcomes from the use of bioaugmentation, such as the improvement in efficiency and speed of the process of breaking down substances and the reduction of toxic particles in an area.
Хлорлы еріткіштердің биоаугментациясы
Топырақ және жер асты сулары тетрахлорэтилен және трихлорэтилен сияқты хлорланған этендермен ластанған жағдайларда, биоаугментация қолданылуы мүмкін, бұл ин-ситу микроорганизмдердің осы ластаушы заттарды улы емес этилен мен хлоридке толыққанды ыдыратуын қамтамасыз етеді. Биоаугментация көбінесе хлорланған этендерді биоремедиациялау үшін ғана қолданылады, алайда BTEX, хлороэтан, хлорометан және MTBE сияқты басқа да қосылыстарды биодеградациялауға потенциалы бар жаңа мәдениеттер пайда болуда. Хлорланған этендерге биоаугментацияны алғаш рет қолданған орын – Техас штатындағы Келли әуе базасы. Биоаугментация әдетте электрондар донорын қосу (биостимуляция) арқылы биоаугментация мәдениетінде хлорды жоятын микроорганизмдердің өсуіне жағдай жасайтын геохимиялық ортаны жасау үшін жүргізіледі.
Нишалық жарамдылық
Қоршаған ортаға көбірек микроорганизмдер енгізу тазалау процесінің жылдамдығына оң әсер етеді. Екі заттың өзара әрекеттесуі мен бәсекелесуі, бастапқы немесе жаңа микроорганизмнің тиімділігіне ықпал етеді. Бұл, жаңа микроорганизмдерге қолайлы топырақты белгілі бір аймаққа орналастырып, одан кейін тиімділігін бағалау арқылы тексерілуі мүмкін. Нәтижелер, жаңа микроорганизмнің басқа микроорганизмдермен бірге сол топырақта жеткілікті тиімділікпен жұмыс істей алатынын көрсетеді. Бұл, тиімділікті оңтайландыру және бірлескен метаболизмді (кометаболизмді) құру үшін қажетті микроорганизмдер мен жергілікті заттардың дұрыс мөлшерін анықтауға көмектеседі.
Мұнайды тазарту
Мұнай өнеркәсібінде бұрғылау шұңқыларын қалай жою мәселесі үлкен проблема болып табылады. Көптеген адамдар бұрын шұңқырдың үстіне топырақ сеуіп қоятын, бірақ биокөтеру әлдеқайда тиімді әрі экономикалық тұрғыдан пайдалы. Күрделі микроорганизмдерді қолдану арқылы бұрғылау компаниялары қалдықтарды тасымалдаудың орнына, мұнай кен орнындағы мәселенің өзін шеше алады. Атап айтқанда, полициклдік ароматты көмірсутектерді кейбір бактериялар метаболизмдей алады, бұл бұрғылау қызметінен туындаған қоршаған ортаға зиянды едәуір азайтады. Қолдаушы орта жағдайлары болған жағдайда, мұнай шұңқына көмірсутектерді ыдырататын микроорганизмдер және басқа да қоректік заттар қосылады. Емдеуге дейін жалпы мұнай көмірсутектерінің (ЖМК) деңгейі 44 880 ppm болса, 47 күн ішінде ЖМК 10 000 ppm-ге дейін төмендеді, содан кейін 6 486 ppm-ге жетті.
Ақаулар мен мүмкін болатын шешімдер
Биоаугментация процесінде көптеген кемшіліктер кездесті, соның ішінде қате организмді пайдалану. Биоаугментацияны ортаға енгізу жыртқыштық, жергілікті және егілген бактериялар арасындағы қоректік бәсекелестік, жеткіліксіз егу және үлкен егу көлемінен туындаған экологиялық тепе-теңдіктің бұзылуы сияқты мәселелерді тудыруы мүмкін. Әрбір мәселені осы мәселелердің пайда болу ықтималдығын азайту үшін әртүрлі техникалар қолдану арқылы шешуге болады. Жыртқыштықты егілген бактериялардың жоғары бастапқы дозасымен немесе егу алдында жылумен өңдеу арқылы болдырмауға болады, ал қоректік бәсекелестікті биостимуляция арқылы шешуге болады. Жеткіліксіз егуді қайталап немесе үнемі егу арқылы емдеуге болады, ал үлкен егу көлемі бактериялардың қатаң бақыланатын дозаларымен шешіледі. Мысалдарға енгізілген бактериялар топырақтағы ыдырауды күшейте алмайтын жағдайлар, сондай-ақ биоаугментация тәжірибелері зертханалық деңгейде сәтсіз аяқталып, ірі масштабта табысқа жететін жағдайлар кіреді. Осы мәселелердің көпшілігі биоаугментацияның тиімділігін бағалау үшін микробтық экологиялық факторлар ескерілмегендіктен туындады. Микробтарды қандай микробтық ортаға орналастыруға болатынын ескергенде, олардың ортаның жағдайларына төзімділік қабілетін қарастыру өте маңызды. Көптеген сәтсіз жағдайларда микробтардың қосылыстарды ыдырату қабілеті ғана қарастырылды, ал олардың қалыптасқан ортадағы бейімділігі және одан туындайтын бәсекелестік стресі ескерілмеді. Ластағыштарды ыдыратуға қажетті штаммдарды іздемес бұрын, қалыптасқан қауымдастықтарды анықтау дұрыс.