Проблемы

Таблица 1. Трансформация экотоксикантов с участием микроорганизмов (Кузнецов, 2006, с.337-339).

28. Эффективная минерализация смешанными популяциями может быть реализована в оптимальных условиях для деградации.

Во многих случаях высокая устойчивость органических экотоксикантов в экосистеме связана с отсутствием условий, необходимых для эффективной микробной деградации. Это может быть обусловлено физической недоступностью загрязнителя, отсутствием подходящих органических субстратов для биодеградации в режиме кометаболизма, неоптимальными физическими и физико-химическими факторами.

Физическая недоступность загрязнителя. Адсорбция загрязнителя на поверхности и в твердой фазе, механическое включение в почву, низкая растворимость и образование связанных остатков препятствуют контакту экотоксиканта и микроорганизмов. Например, пестициды могут быть подвержены биотрансформации и биодеструкции лишь в растворенном состоянии. Особенно прочно сорбируются почвой и донными осадками катионные пестициды. Однако сорбция пестицидов почвой может приводить и к ускорению их разложению, если почвенное органическое вещество используется в качестве субстрата в процессе кометаболизма.

Дефицит элементов питания. Для эффективного роста микроорганизмам-деструкторам необходимы биогенные элементы – азот и фосфор. Например, дополнительное внесение их требуется в случае биологической очистки водных сред, загрязненных стоками, разложения больших масс загрязнителей, при биоремедиации песчаных и супесчаных почв.

Температура – один из наиболее важных факторов. При повышении температуры на 10^оС скорость биодеструкции увеличивается в 1,5-2 раза. Оптимальная температура для большинства микроорганизмов-деструкторов 30-37^о С. Применение повышенных температур при биоочистке – один из приемов увеличения биодоступности загрязнителя. Для этого используют термофильные микроорганизмы, разлагающие загрязнитель при 60-70^оС.

Влажность. Для биодеградации в почвенных средах необходима влага. Для аэробных процессов оптимальная влажность –40-80% полной влагоемкости. При большей влажности возможно замедление скорости биодеградации и создание анаэробных условий. Оптимальная влажность зависит свойств почвы, особенно доли глинистой фракции. Косвенно температура и влажность также влияют на растворимость, летучесть экотоксиканта, сорбцию почвой и донными осадками.

Оптимальная рН среды для большинства бактерий- деструкторов находится в интервале 6-8. Косвенно рН также влияет на скорость гидролиза экотоксиканта под действием абиотических факторов и, следовательно, на последующую его биодоступность.

29. Процессы перераспределения экотоксикантов между природными средами, не связанные с химической деградацией (испарение, перемещение атмосферными течениями частиц, растворение, сорбция) способствуют удалению экотоксикантов из конкретной экосистемы или изменяют их распределение между компонентами экосистемы (природными средами), однако они не приводят к снижению их содержания в биосфере в целом. Экотоксиканты обладают большой способностью к участию в данных процессах. Это может в одних случаях повышать их биодоступность, а в других - снижать. Это создает экологические проблемы.

1) Экотоксикант с высоким значением давления пара может легко испаряться из воды и почвы, а затем перемещаться в другие регионы с током воздуха. Это явление лежит в основе повсеместного распространения относительно летучих хлорорганических пестицидов (линдан и гексахлорбензол). Перемещение ветром и атмосферными течениями токсикантов, адсорбированных на мелкодисперсных частицах пыли - также важный путь перераспределения поллютантов между средами (ПАУ, ХОП, ПХБ).

Миграция экотоксикантов в атмосфере лежит в основе их глобального распространения. Вместе с тем, при смешении с достаточно большим количеством воздуха концентрация экотоксикантов достигает уровня, ниже которого их отрицательное воздействие не наблюдается. Поэтому воздух является не только средой миграции экотоксикантов, но и фактором снижения их воздействия на биологические системы вследствие рассеивания и действия метеорологических факторов.

2) В водных экосистемах сорбция веществ на взвешенных частицах в воде, с последующим осаждением приводит к их удалению из толщи воды, но накоплению в донных отложениях липофильных органических экотоксикантов (ПАУ). Это снижает биодоступность загрязнителя для гидробионтов, обитающих в водной толще, но увеличивает для придонной биоты.

3) Перераспределению растворимых экотоксикантов между почвой и водными средами способствуют дожди и движение грунтовых вод.

а) Гербицид атразин (защита широколиственных растений в сельском и парковом хозяйстве) повсеместно присутствует в поверхностных водах в США. Поскольку вещество достаточно стойкое и легко растворимо в воде, оно мигрирует и в грунтовые воды и там накапливается.

б) Миграция в поверхностные воды нитратов и фосфатов минеральных удобрений, внесенных в избытке в почву агроэкосистем, приводит к эвтрофикации водоемов.

4) Серьезные экологические проблемы возникают и вследствие затруднения перехода экотоксиканта из одного блока экосистемы в другой или из одной экосистемы в другую. Пример. Переход ртути из почвы в воду происходит очень медленно (период полувыведения из почвы в поверхностные воды 850 лет). Даже если бы сегодня удалось полностью прекратить антропогенное загрязнение биосферы (в частности, почвы) ртутью, то все равно еще сотни лет будет продолжаться ее выход (вымывание) из почвы в водоемы, и поэтому их загрязнение и накопление в гидробионтах в форме метилртути.