Научно-производственный центр экологического мониторинга «РАЦЕМ», г. Киров, Россия
During ecological research of waste storages in 2001 year total area of territory for solid domestic waste was established as 547 ha. Moreover, now in Kirov garbage-processing plant is still absent. At present, the problem of irretrievably lost plastics liquidation and remediation of polluted fields is actual.
The goal of this work is isolation of microorganisms – residents of local soil biocenoses, as potential agents for remediation of soils, which are polluted with polymer waste.
For achievement of this goal, followed tasks should be solved:
1. Isolation of microorganisms from surfaces of polymer samples, which are taken from Kirov solid domestic waste storage.
2. Isolation of microorganisms, which are able to reproduction, when utilize polymer materials as a single carbon source.
3. Definition of species membership for isolated microorganisms-biodestructors of polymers.
4. Creating of culture collection of microorganisms-biodestructors for further study and selection.
Введение
К твердым бытовым относятся отходы хозяйственной деятельности населения.
Удаление твердых бытовых отходов обеспечивает санитарную очистку городов и создает
необходимые санитарно-экологические условия существования населенного пункта.
В настоящее время деятельность жилищно-коммунального хозяйства в области управления ТБО сопровождается весьма большими потерями ресурсов, а также увеличением загрязнения окружающей среды. Современные способы упаковки продукции создали острую проблему ликвидации безвозвратных отходов пластмасс. Прочность, водостойкость, химическая и биологическая стойкость обуславливают трудность их утилизации после применения.
Использование таких многих пластиковых отходов в качестве вторичного сырья экономически не оправдано из-за больших затрат на сортировку, очистку такой упаковки. Бытовые пластиковые отходы из полиэтилена низкой плотности, полипропилена, полистирола и винила в виде пленки, сосудов малых объемов и др. трудно поддаются сортировке. Процесс естественного разложения полимерных материалов в почвах чрезвычайно длителен.
Сроки, необходимые для разложения некоторых популярных материалов в естественных условиях среды таковы:
· хлопковая ткань – 1-5 месяцев
· бумага - 2-5 месяцев
· пакет от молока - 5 лет
· полиэтиленовые пакеты от 10 до 20 лет
· нейлоновая ткань - от 30 до 40 лет
· пластиковая тара – сотни лет
Ниже приведена сводная таблица объемов образования и использования полимерных отходов в России с 1994 по 2003 годы
|
Вид отхода |
Первая строка - объем образования отхода (млн.т), вторая строка - объем использования отхода (млн.т), третья строка - уровень использования отхода (%) |
|||||||||
|
1994 |
1995 |
1996 |
1997 |
1998 |
1999 |
2000 |
2001 |
2002 |
2003 |
|
|
Полимерные отходы |
0,350 |
0,380 |
0,459 |
0,764 |
0,785 |
0,515 |
0,549 |
0,565 |
0,592 |
0,612 |
|
0,071 |
0,049 |
0,037 |
0,044 |
0,046 |
0,045 |
0,046 |
0,046 |
0,046 |
0,047 |
|
|
20,29 |
12,89 |
8,12 |
5,73 |
5,80 |
8,67 |
8,29 |
8,14 |
7,76 |
7,73 |
|
Проблема безопасного обращения с отходами производства и потребления, образующимися в процессе хозяйственной деятельности предприятий, организаций, учреждений и населения, по-прежнему является одной из основных экологических проблем Кировской области. Образование твердых бытовых отходов (ТБО) на территории Кировской области за 2004 год составило 411,721 тыс.т, в том числе в г. Кирове – 187,1 тыс. т (45%).
Не решена проблема переработки части вторичного сырья, в том числе изделий из резины и пластмасс. До сих пор решается вопрос о строительстве в Кирове мусороперерабатывающего предприятия для сортировки и прессования ТБО. В ходе проведенного в 2001 году экологического обследования объектов размещения отходов установлено, что общая площадь территории области, занятая объектами размещения отходов, составляет 2,985 тыс. га (0,024%), в том числе твердых бытовых отходов 547 га.
В качестве альтернативы утилизации полимерных отходов специалистами предлагаются следующие методы: производство полимеров поддающихся фотодеструкции, химическому превращению, биодеструкции.
Биотехнологический метод утилизации полимерных бытовых отходов
Разложение полимеров в почве в естественных условиях - процесс биогеохимический, в котором главное и решающее значение имеет функциональная активность комплекса почвенных микроорганизмов, обеспечивающих полную полимерных материалов до СО2, воды и минеральных солей. Так как углеводородокисляющие микроорганизмы являются постоянными компонентами почвенных биоценозов, естественно возникает стремление использовать их катаболическую активность для деструкции синтетических полимеров.
Основные преимущества такого метода восстановления земель заключаются в том, что микроорганизмы-деструкторы, выделенные из естественного микробиоценоза, исключают непредсказуемые экологические последствия, возможные при использовании посторонних видов микроорганизмов, Кроме того, их, возможно, применять в случаях, когда места расположения отходов трудно локализуемы (особенно в случае несанкционированных свалок)
Ускорить очистку почв от полимерных загрязнений с помощью микроорганизмов возможно в основном двумя способами:
· активизацией метаболической активности естественной микрофлоры почв путем изменения соответствующих физико-химических условий среды (с этой целью используются различные агротехнические приемы);
· внесение специально выделенных из естественной микрофлоры активных микроорганизмов-биодеструкторов в загрязненную почву.
Предлагаемое решение
Очевидно, что нет ни одного микроорганизма, который мог бы усваивать все полимерные материалы, поэтому необходимо выделить "специализированную" группу углеводородокисляющих микроорганизмов, использующих те или иные полимеры в качестве субстрата для своего роста. Основная цель данной работы – это выделение микроорганизмов – постоянных представителей местных почвенных биоценозов, как возможных агентов для ремедиации земель, загрязненных полимерными отходами.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
1. Выделение микроорганизмов с поверхности образцов полимеров, отобранных с Кировского полигона твердых бытовых отходов.
2. Выделение микроорганизмов, способных размножаться, используя полимерные материалы в качестве единственного источника углерода.
3. Определение видовой принадлежности выделенных микроорганизмов-биодеструкторов полимеров.
4. Создание коллекции культур микроорганизмов-биодеструкторов для дальнейшего их изучения и селекции.
Ожидаемые результаты
В результате реализации данного проекта будет разработана концепция биоремедиации почв, загрязненных полимерами, основанная на применении микроорганизмов-биодеструкторов из числа видов, характерных для средней полосы России. В ходе работы будет создана авторская коллекция микроорганизмов.
Научный интерес будут представлять новые данные о биодеградации полимеров в условиях климатических и геохимических условий средних широт. Практический интерес будет представлять появление новой коллекции штаммов микроорганизмов, способных утилизировать синтетические полимерные материалы.