Особенности микробиологической трансформации ПАВ, ПАУ

Биодеградация - основной процесс удаления ПАВ из водных и почвенных природных сред. По степени доступности для биодеградации все поверхностно-активные вещества делят на три группы.

К первой группе относятся легкоокисляемые, или биологически мягкие анионные ПАВ: алкилсульфат и хлорсульфанол. Эти вещества сравнительно легко окисляются микроорганизмами. В аэротенках очистных сооружений они разлагаются на 80%, в почве летом от нескольких суток до 1 месяца, зимой в течение 3-4 месяцев.

Ко второй группе относятся трудноокисляемые или биологически жесткие ПАВ типа сульфанолов НП-1 и НП-3.

Третью группу составляют вещества с промежуточной степенью доступности для биодеградации.

Опасность наличия ПАВ в загрязненных средах обусловлена их ингибирующим действием на биохимические процессы разложения других компонентов загрязнения, особенно на процессы нитрификации. Поэтому в биологически очищаемых сточных водах содержание ПАВ ограничивают или стоки с высокой концентрацией ПАВ обрабатывают отдельно.

В настоящее время биологически жесткие ПАВ заменяют биологически мягкими.

В процессах трансформации и детоксикации анионных ПАВ в почве ведущая роль принадлежит бактериям родов Pseudomonas и Bacillus, которые могут адаптироваться к детергентам и использовать их в качестве единственного источника углерода. Активные деструкторы ПАВ встречаются также среди бактерий родов Xantomonas, Mycobacterium, Nocardia, Achromobacter.

В природных условиях скорость распада ПАВ определяется уровнем загрязнения и видом загрязняющего вещества, рН, температурой, особенностями микробоценоза, а в почве - типом и влажностью почвы, содержанием почвенного органического вещества, механическим составом. Для развития микроорганизмов, осуществляющих биоразложение ПАВ в почве, особенно большое значение имеют ее сорбционные свойства. В тяжелых почвах с высоким содержанием глинистых минералов и органического вещества ПАВ разлагаются значительно медленнее, чем в легких песчаных и супесчаных почвах.

ПАУ тем устойчивее к биодеградации, чем больше конденсированных ароматических ядер в молекуле и больше значения logKOM. Полициклические ароматические углеводороды с 2-3 ароматическими кольцами: нафталин, фенантрен, антрацен менее токсичны и более подвержены воздействию микроорганизмов. В почвах ПАУ потенциально доступны для многих организмов. Они окисляются отдельными видами бактерий родов Pseudomonas, Mycobacterium, Bacillus, Flavobacterium, Nocardia и грибов Aspergillus, Penicillium и др. В процессе окисления ароматические группы ПАУ подвергаются гидроксилированию с последующим расщеплением дигидрокислированного кольца.

Способность к биодеградации ПАУ часто обусловлена наличием у микроорганизмов плазмид деградации. Плазмиды деградации нафталина участвуют и в биодеградации фенантрена благодаря широкой субстратной специфичности кодируемых ими ферментов.

В настоящее время выделены микроорганизмы (в основном, относящиеся к псевдомонадам), способные разлагать не только антрахинон и фенантрен, но и ПАУ с большим числом конденсированных ароматических ядер: флуорен, хризен, пирен и др.

В природных средах трансформация ПАУ зависит от многих факторов и представляет собой протекающие с различной скоростью и эффективностью абиотические и микробиологические процессы окисления, восстановления и конъюгации.

Эффективность трансформации ПАУ в почве зависит от ее свойств, возраста загрязнения, концентрация ПАУ, дополнительных источников углерода (в виде корневых выделений, растительных остатков, компоста). ПАУ, внесенные в почву с илом и твердыми осадками, из-за большого содержания в них органического вещества с высокой сорбционной

способностью к гидрофобным поллютантам могут быть менее доступными. Однако часть ПАУ может быть включена в почвенную матрицу при микробиологических и абиотических процессах образования связанных остатков.

Считается, что вследствие более высокой биодоступности ПАУ с числом ароматических колец менее четырех более экотоксичны, чем ПАУ с числом ароматических колец более 5, несмотря на то, что последние суперканцерогены и мутагены.