Получение гетерологичных продуцентов рамнолипидов на основе Acetobacter aceti AlC1824
М.Н. Барамзин, С.Г. Литвинец
Раздел: Химия природных сред и объектов
Рамнолипиды солюбилизируют нефтяные загрязнения почв, делая их более доступными для разложения почвенными микроорганизмами. В отличие от химических поверхностно-активных веществ, рамнолипиды безопасны для окружающей среды. Целью данной работы является получение гетерологичных продуцентов рамнолипидов на основе Acetobacter aceti AlC1824 с использованием искусственного промотора и оптимизация условий культивирования продуцента. Данный путь позволит избежать использования в качестве продуцента рамнолипидов условнопатогенного вида Pseudomonas aeruginosa, который может быть применён для биоремедиации почв. Кластер генов rhlAB амплифицировали из генома Pseudomonas aeruginosa B-6643 путём полимеразной цепной реакции. В p-AlT2 вектор встроили конструкцию, состоящую из кластера генов rhlAB и искусственного промотора. Путём кальциевой трансформации вставку ввели в клетки Acetobacter aceti AlC1824. С помощью колориметрической системы отбора рекомбинантных клонов – бело-голубой селекции отобрали 20 трансформантов. Обнаружили целевую вставку при помощи полимеразной цепной реакции у 7 трансформантов. В ходе индикаторного теста характерный осадок обнаружен у двух трансформантов: А4 и А8. Установлены подходящие для культивирования трансформантов источники азота (пептон) и углерода (маннитол). Определён ряд параметров: оптимальное значение кислотности среды – pH 5, оптимальное значение температуры культивирования у трансформанта А4 – 30 оС, у трансформанта А8 – 25 оС. Количество образуемых в оптимальных условиях рамнолипидов составило для А4 – 139,3±20,1 мг/мл, для А8 – 13,0±1,0 мг/мл. Экспериментально показана высокая отмывающая способность в отношении сырой нефти рамнолипидов гетерологичных продуцентов: А4 – 93,9±1,5% и А8 – 96,7±1,5%.
В обзоре рассмотрена проблема размещения буровых шламов на дневной поверхности и их воздействия на окружающую среду. Отдельное внимание уделено негативному воздействию буровых шламов на почвенный покров и способам восстановления нарушенных земель. В состав бурового шлама в основном входят нефть и нефтепродукты (до 7%), минеральные соли (до 16,8%), соединения тяжёлых металлов (до 6%). Потенциальное загрязняющее действие на окружающую среду обусловлено малоопасными свойствами компонентов бурового раствора. Однако наибольшее воздействие на окружающую среду могут оказывать содержащиеся в буровом шламе ионы водорастворимых солей (хлориды, сульфаты, натрий), меньше – нефтепродукты и тяжёлые металлы. Загрязнение буровыми шламами приводит к нарушению экологического равновесия в почвенном биоценозе, угнетению растительности и трансформации ландшафтов. В целом проблема восстановления земель, нарушенных при размещении буровых шламов, является наиболее актуальной для территорий Западной Сибири. Обсуждаются различные подходы к восстановлению земель: внесение минеральной добавки, выравнивание слоёв и посев семян многолетних культур, производство техногенного грунта с последующим посевом культур-фитомелиорантов, использование гуминоминерального мелиоранта, использование сорбентов и геотуб, применение биологических методов. Недостатками описанных подходов является экономическая неэффективность и транспортная недоступность при поставке некоторых материалов и ресурсов. Однако создание искусственных почвогрунтов с применением биологических методов в комплексе с агротехническими приёмами способствует запуску почвообразовательных процессов, что позволит снизить техногенную нагрузку на окружающую среду и восстановить нарушенные земли и экосистемы с минимальными капитальными затратами. Тем самым, буровой шлам может являться минеральной почвообразующей породой для развития «молодых» почв и формирования устойчивых фитоценозов, поскольку содержит необходимые для растений микроэлементы, и в основе является алюмосиликатным материалом, на котором формируется большинство природных почв.
Ключевые слова: добыча нефти, буровой шлам, нарушенные территории, рекультивация, почвообразование
Статья опубликована в № 4 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-4-018-027
Просмотров: 14
Применение наночастиц магнетита для извлечения вольфрама из водных растворов
Изучены физико-химические закономерности магнитной сепарации ионов вольфрама(VI) из водных растворов. В качестве адсорбента использованы наночастицы магнетита Fe3O4, полученные методом химического осаждения. Установлено, что эффективное извлечение ионов вольфрама(IV) (СW0=0,5 мг/л) из водных растворов наблюдается при рН 5, концентрации магнетита 20 мг/л и времени контакта раствора с сорбентом в течение 1 часа. Величина максимальной адсорбционной ёмкости магнетита при рН 5 составляет 270 мг/г. Показано, что добавка соли NaCl не оказывает существенного влияния на эффективность извлечения ионов вольфрама из водных растворов, а присутствие Na2SO4 приводит к снижению эффективности адсорбции и их извлечения. Предложенный подход, сочетающий адсорбцию и магнитную сепарацию для извлечения ионов вольфрама(VI) из водных растворов, удовлетворяет современным принципам «зелёных технологий» и может быть перспективен в практике водоочистки благодаря простоте и технологичности его реализации.
Ключевые слова: магнетит, ионы вольфрама, очистка воды, адсорбция, магнитная сепарация
Статья опубликована в № 4 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-4-114-122
Просмотров: 6
Изменение биомассы растений живого напочвенного покрова после сплошной рубки хвойно-лиственного насаждения (средняя тайга, Республика Коми)
Раздел: Мониторинг природных и антропогенно нарушенных территорий
Растения живого напочвенного покрова (ЖНП) являются важным индикатором состояния окружающей среды и выполняют ряд значимых экосистемных функций, в том числе и в процессе лесовосстановления. Однако, основное внимание уделяется динамике состояния биомассы древесной растительности, тогда как нижние ярусы часто остаются недооценёнными. В статье приводятся результаты анализа изменения надземной биомассы растений ЖНП в первые годы после сплошнолесосечной рубки хвойно-лиственного насаждения чернично-зеленомошного типа. Показано увеличение средней надземной биомассы растений напочвенного покрова на слабонарушенных пасечных участках от 155±32 до 222±38 г/м2 на первый год после рубки и до 799±159 г/м2 на третий год после рубки. Также отмечены структурные изменения во вкладе отдельных компонентов в общие запасы, обусловленные активным зарастанием вырубки травянистыми растениями (злаками) и снижением доли тенелюбивых видов. Количество проходов лесозаготовительной техники не оказывает достоверного влияния на биомассу ЖНП. Однако, выявлены различия в массе и структуре ЖНП в колеях и межколейных пространствах волоков. Полученные данные расширят существующие сведения об экологической роли растений нижних ярусов на вырубках и найдут применение при характеристике отклика круговорота веществ и оценке восстановления таёжных лесов после сплошных рубок, в том числе в условиях меняющегося климата.
Ключевые слова: средняя тайга, биомасса, сплошная рубка леса, живой напочвенный покров, хвойно-лиственное насаждение
Статья опубликована в № 4 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-4-076-082
Просмотров: 8
Закономерности культивирования микроскопических водорослей при биофиксации углекислого газа
А.С. Соловьёва, Е.С. Белик, Л.В. Рудакова
Раздел: Агроэкология
Политика декарбонизации, реализуемая на предприятиях Российской Федерации, требует разработки и научного обоснования соответствующих технологических решений. Одним из перспективных подходов к утилизации выбросов углекислого газа является его фиксация микроводорослями. Этот подход основан на способности некоторых штаммов микроводорослей активно увеличивать биомассу и эффективно поглощать СО2 при повышении концентрации углекислого газа в воздухе. В статье представлены результаты экспериментальных исследований по культивированию четырёх консорциумов микроскопических водорослей, выращенных в лаборатории и выделенных из природной среды, в газовой среде с повышенным содержанием углекислого газа. Культивирование микроводорослей осуществляли при непрерывном нагнетании СО2, постепенно увеличивая концентрацию с 5 до 15%. Наилучшие результаты по увеличению оптической плотностипоказала культура, выделенная из лишайников, состоящая из цианобактерий и колоний зелёных микроводорослей рода Chlorella, ассоциированных с гифами грибов, и культура, выделенная из природного пресного водоёма, представляющая собой зелёные микроводоросли различных родов с преобладанием Chlorella spp. Наибольшие средние скорости роста данных культур наблюдались при концентрации СО2 10% (0,0157±0,0007 ед. опт. плотн./сут) и 5% (0,01230±0,00015 ед. опт. плотн./сут). После 102 дней культивирования биомасса микроводорослей во всех культурах увеличилась в 2–9 раз. Результаты эксперимента подтвердили эффективность использования микроводорослей для утилизации углекислого газа.
Статья опубликована в № 4 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-4-169-178
Просмотров: 5
Сорбция ионов меди из воды бентонитовыми глинами
В.А. Сомин, Л.В. Куртукова, Л.Ф. Комарова
Раздел: Экологизация производства
Традиционным способом удаления соединений металлов из воды является сорбционный, основанный на использовании различных материалов как природного, так и искусственного происхождения. Важную роль при выборе сорбента играет селективность и величина предельной сорбции, определение которых проводится экспериментально. К сорбентам естественного происхождения относятся бентонитовые глины, которые были изучены авторами в настоящих исследованиях. Изучена сорбция ионов меди на бентонитовых глинах месторождения Десятый Хутор (Хакассия) марки 5.1 и 6.9. Выявлено, что слои бентонитов проявляют различную способность к сорбции меди и характеризуются разным характером протекающих на них процессов. Исследования проводились на модельных растворах сульфата меди. Выявлено, что содовая активация увеличивает сорбционную ёмкость нативного бентонита марки 5.1 в 1,6 раза (с 50 до 80 мг/г) для верхнего слоя и в 1,1 раза – для нижнего слоя. Сорбционный процесс удовлетворительно описывается моделями Ленгмюра и Фрейндлиха как для нативных бентонитов, так и для модифицированных, модель Дубинина-Радушкевича адекватно описывает сорбцию только на модифицированных материалах. Сорбция ионов меди на нативном сорбенте и активированном нижнем слое характеризуется как физическая, в то время как на активированном верхнем слое протекает хемосорбционный процесс. Сорбционная ёмкость активированного гидроксидом натрия бентонита (верхний слой) составляет 81–84 мг/г, что позволяет использовать его при очистке медьсодержащих сточных вод и тем самым снизить негативное воздействие на поверхностные водные объекты.
Отходы растворов цинкования, образующиеся на большом числе промышленных предприятий и содержащие значительное количество ионов цинка, являются опасными экотоксикантами. Использование солей цинка из отработанных гальванических растворов позволяет получить на их основе эффективные ингибиторы коррозии и биообрастаний. В работе представлены результаты испытаний ингибитора коррозии, солеотложений и биообрастаний Na4[Zn{N(CH2PO3)3}]·13H2O, полученного на основе отходов гальванических производств цинкования, на альгицидную активность по отношению к Chrysococcus rufescens, Nitzschia biacrula и Melosira varians, обнаруженным в поступающей речной воде и системе оборотного охлаждения теплоэнергоцентрали. После начала введения ингибитора обнаружено снижение разнообразия видов, а также общей численности водорослей. Установлено, что исследованный реагент обладает наибольшей альгицидной активностью по отношению к Chrysococcus rufescens: зафиксировано снижение численности клеток на 65% в течение трёх дней действия реагента с концентрацией 5 мг/дм3. Определено, что концентрация железа и меди в исходной речной воде и в системе охлаждения оставалась практически неизменной, что подтверждает свойства исследуемого комплекса как ингибитора коррозии.
Статья опубликована в № 4 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-4-148-152
Просмотров: 2
Математическое моделирование и прогнозирование распространения загрязняющих веществ в урбанизированных территориях
П.А. Мельников, А.В. Болотин, Д.А. Волков, И.В. Петров
Раздел: Методология и методы исследований. Модели и прогнозы
Мониторинг атмосферного воздуха в крупных городах является важной задачей, направленной на защиту здоровья населения и поддержку устойчивого развития территорий. Высокая плотность населения, интенсивное движение транспорта и значительная промышленная активность в городах создают предпосылки для высокого уровня загрязнения воздуха, что влечёт за собой серьёзные последствия для здоровья людей и окружающей среды. В статье проанализирован опыт использования данных сети мониторинга, сформированной с помощью датчиков непрерывного действия по контролю взвешенных частиц PM2.5 и PM10 и оценена возможность их использования в качестве инструмента предиктивных действий в работе аккредитованных лабораторий надзорных и контрольных органов. Особое внимание уделено разработке математических моделей, описывающих процессы распространения аэродисперсных систем под влиянием гидрометеорологических условий. Применение этих моделей позволяет прогнозировать изменения концентраций загрязняющих веществ, что создаёт основу для принятия превентивных мер и снижения риска воздействия на уязвимые группы населения. Предложенный подход позволяет контролирующим органам оперативно реагировать на возникающие превышения нормативов, определять возможные источники загрязнения и вырабатывать управленческие решения для улучшения экологической обстановки. Предложенные методики и аналитические инструменты могут стать основой для развития интерактивных карт экологического состояния с возможностью публичного доступа, что позволит повысить доверие населения к мерам экологического контроля и стимулировать участие граждан в процессе улучшения качества окружающей среды. Эти разработки также в дальнейшем могут обеспечивать учёт фоновой нагрузки загрязняющих веществ в режиме реального времени, помогая предприятиям адаптировать свою деятельность и планировать производственные процессы с учётом экологических факторов, что приведёт к снижению антропогенной нагрузки на города и прилегающие территории. Результаты исследований апробированы на территории города Тольятти и используются в работе аккредитованной передвижной экологической лаборатории, которая проводит анализ атмосферного воздуха более чем по 50 параметрам.
Процесс газификации углеродных материалов является особенно актуальным в России, где объём угольных отходов превышает 120 млн т. Цель данной работы состояла в разработке установки газификации углеродсодержащих отходов, работающей в режиме неподвижного слоя. Эксперименты по газификации образцов мелкой фракции каменного угля (1–2 мм) проводили с использованием в качестве газифицирующих агентов предварительно нагретого воздуха, паровоздушной смеси, воздуха с добавлением диоксида углерода. В работе использованы методы дифференциальной сканирующей калориметрии, термогравиметрического и хроматографического анализа. Добавки водяного пара и диоксида углерода позволили повысить теплоту сгорания и увеличить коэффицент полезного действия газификации до 54%. Определён рабочий режим газогенератора, обеспечивающий получение синтез-газа с теплотворной способностью 3,6 МДж/нм3. Показано, что наибольшая эффективность газогенерации достигается в режиме паровоздушной газификации при добавке водяного пара в количестве 0,1 кг на 1 кг угля и при использовании в качестве газифицирующего агента воздуха с добавлением диоксида углерода в соотношении объёмов 100:5. Установлено, что увеличение добавок водяного пара и диоксида углерода сверх оптимальных количеств приводит к снижению эффективности процесса газификации. В процессе могут быть использованы отходы различных производств, включая нефтешламы, что определяет значимость газификации для эффективного управления углеродсодержащими отходами и для достижения более широких экологических и экономических целей.
Статья опубликована в № 4 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-4-153-159
Просмотров: 5
Оценка эффективности пероксида кальция в процессе удаления фосфат-ионов из сточных вод
Т.С. Смирнова, Д.А. Гуськов, А.А. Алексеев
Раздел: Экологизация производства
Среди известных на сегодняшний день методов удаления фосфат-ионов из сточных вод реагентные методы являются одними из наиболее перспективных. Вместе с тем, внесение в процессе очистки сточных вод дополнительных реагентов может привести к вторичному загрязнению воды. В связи с этим, поиск новых эффективных и безопасных реагентов для удаления фосфат-ионов из сточных вод является актуальной исследовательской задачей. В работе была изучена возможность применения пероксида кальция для удаления фосфат-ионов из хозяйственно-бытовых сточных вод на примере очистных сооружений города Коломны. Эффективность удаления фосфат-ионов из сточных вод с применением пероксида кальция составила 90%. Также была установлена зависимость изменения значения показателя химического потребления кислорода (ХПК) от концентрации пероксида
кальция в сточной воде: при добавлении в сточные воды пероксида кальция с концентрацией 500 мг/дм3 величина ХПК снижалась более чем в 3 раза.
ISSN 1995-4301
Выбор параметров просмотра
