авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
-- [ Страница 1 ] --

АКАДЕМИЯ НАУК МОЛДОВ Ы

ИНСТИТУТ ЗООЛОГИИ

На правах рукописи

УДК:

574.635+628.35.034.2(47825)+004.891

ЖУРМИНСКАЯ ОЛЬГА

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ БИОЦЕНОЗА АКТИВНОГО ИЛА

И СОЗДАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ

03.00.18 – Гидробиология, ихтиология

Диссертационная работа

на соискание ученой степени доктора биологии

Научный руководитель: Зубкова Елена доктор хабилитат биологических наук

, профессор Автор: Журминская Ольга КИШИНЕВ, © Журминская Ольга, ОГЛАВЛЕНИЕ АННОТАЦИЯ СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ВВЕДЕНИЕ 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОЧИСТКИ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД 1.1. Сточные воды как основной источник загрязнения природных водоемов 1.2. Биологическая очистка сточных вод 1.3. Нормирование загрязнений в политике охраны водных ресурсов 1.4. Выводы по 1 главе 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 2.1. Гидробиологические методы исследования активного ила 2.2. Физико-химические методы исследования сточных вод и технологических параметров активного ила 2.3. Методы обработки результатов исследований 2.4. Выводы по 2 главе 3. СООРУЖЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МУНИЦИПИЯ КИШИНЭУ 3.1. Технологический регламент работы сооружений 3.2. Условия сброса очищенных сточных вод 3.3. Выводы по 3 главе 4. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ БИОЦЕНОЗА АКТИВНОГО ИЛА И СОЗДАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ 4.1. Гидрохимические показатели сточных вод муниципия Кишинэу 4.2. Технологические параметры иловой смеси 4.3. Гидробиологический анализ активного ила 4.3.1. Общая характеристика и видовой состав активного ила 4.3.2. Количественные параметры видовой структуры биоценоза 4.4. Оценка состояния биоценоза активного ила 4.5. Создание базы данных экспертной системы 4.6. Выводы по 4 главе ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ БИБЛИОГРАФИЯ ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1. Методика по оценке ущерба, нанесенного окружающей среде в результате нарушения водного законодательства Приложение 2. Новые требования к качеству поверхностных вод Молдовы Приложение 3. Физико-химические и бактериологические нормативы питье вой воды, действующие в Молдове Приложение 4. Эффективность удаления загрязняющих веществ на сооруже ниях биологической очистки Приложение 5. Вещества, не удаляемые в процессе биологической очистки Приложение 6. Использование MS Excel для обработки результатов градуи ровочного эксперимента Приложение 7. Зависимость растворимости кислорода в воде от минерализа ции и температуры ДЕКЛАРАЦИЯ ОБ ОТВЕТСТВЕННОСТИ CURRICULUM VITAE АННОТАЦИЯ Журминская Ольга, «Оценка состояния биоценоза активного ила и создание базы данных экспертной системы», диссертация на соискание ученой степени доктора биологии по специальности 03.00.18 – Гидробиология, Ихтиология. Кишинев, 2012.

Структура диссертации: введение, 4 главы, выводы и рекомендации, библио графия из 181 наименования, 27 таблиц, 4 схем, 48 рисунков, 7 приложений. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ.

Ключевые слова: сточные воды, биологическая очистка, гидробионты активного ила, биоценоз, сапробность, нормирование загрязнений, экспертные системы.

Область исследования: гидробиология, гидрохимия, экосистема активного ила.

Цель и задачи работы: изучение биоценоза активного ила в различных условиях эксплуатации биокомплекса Станции биологической очистки сточных вод муниципия Кишинэу и создание базы данных экспертной системы для комплексной оценки состояния биоценоза по результатам планового лабораторного контроля технологического процесса.

Для реализации поставленной цели определены следующие задачи: изучить состав сточных вод муниципия по основным гидрохимическим параметрам;

изучить биоценоз активного ила и условия адаптации гидробионтов к составу сточных вод и различным режимам эксплуатации биокомплекса;

сформировать базу данных экспертной системы.

Научная новизна и оригинальность исследования состоит в применении комплексного подхода к изучению экосистемы активного ила, на основании которого выполнен расчет эффективности биохимического этапа очистки в условиях устойчивого состояния биоценоза, адаптированного к составу сточных вод.

Решенная научная задача заключается в разработке критериев технологических модификаций активного ила и установлении соотношений этих критериев с классами доминирования видов в структуре биоценоза.

Теоретическое значение результатов и выводов исследования состоит в совер шенствовании методов изучения биоценоза активного ила, применении теории функцио нирования водных экосистем к искусственному биоценозу очистных сооружений, разра ботке методики создания экспертных систем в области очистки сточных вод.

Практическую значимость работы определяет реализация возможности более эффективно использовать информационный потенциал планового лабораторного кон троля технологического процесса, что позволит повысить уровень объективности прини маемых решений по эксплуатации биокомплекса очистных сооружений. Практический опыт формирования базы данных экспертной системы может быть использован при создании аналогичных систем для других станций биологической очистки республики.

Внедрение научных результатов: теоретические аспекты валидации гидрохими ческих методов исследования сточных вод были включены в программу обучающих семинаров Центра Аккредитации в области Оценки Соответствия Продукции.

ADNOTARE Jurminskaia Olga, «Evaluarea strii biocenozei nmolului activ i crearea bazei de date a sistemului expert», tez de doctor n biologie la specialitatea 03.00.18 - Hidrobiologie, ihtiologie. Chiinu, 2012.

Structura tezei: introducere, patru capitole, concluzii i recomandri, bibliografie din 181 de titluri, 27 de tabele, 4 scheme, 48 de figuri, 7 anexe. Rezultatele cercetrii la tema tezei au fost publicate n 8 lucrri tiinifice.

Cuvintele-cheie: ape uzate, epurare biologic, hidrobionii nmolului activ, biocenoz, saprobitate, reglementarea poluanilor, sisteme experte.

Domeniul de studiu: hidrobiologie, hidrochimie, ecosistemul nmolului activ.

Scopul i obiectivele lucrrii: studierea biocenozei nmolului activ n diferite condiii de exploatare a biocomplexului Staiei de epurare biologic a apelor uzate din municipiul Chiinu i crearea bazei de date a sistemului expert pentru evaluarea integrat a strii biocenozei n temeiul rezultatelor controlului planificat de laborator al procesului tehnologic. Pentru realizarea acestui scop, au fost formulate urmtoarele obiective: studierea compoziiei apelor uzate ale municipiului conform parametrilor hidrochimici principali;

studierea biocenozei nmolului activ i condiiilor de adaptare a hidrobionilor la compoziia apelor uzate i diferite regimuri de exploatare a biocomplexului;

ntocmirea bazei de date a sistemului expert.

Noutatea i originalitatea tiinific a cercetrii const n aplicarea abordrii integrate la studierea ecosistemului nmolului activ, pe baza cruia a fost efectuat calculul eficacitii treptei biochimice de epurare n condiiile strii de echilibru a biocenozei nmolului activ, adaptat la compoziia apеlor uzatе.

Problema tiinific soluionat n tez const n elaborarea criteriilor de modificaii tehnologice ale nmolului activ i stabilirea raporturilor dintre aceste criterii i clasele de dominan ale speciilor n structura biocenozei.

Semnificaia teoretic a rezultatelor cercetrii const n perfecionarea metodelor de studiere a biocenozei nmolului activ, n aplicarea teoriei de funcionare a ecosistemelor acvatice pentru biocenoza artificial a instalaiilor de tratare, n elaborarea metodei de creare a sistemului expert n domeniul epurrii apelor uzate.

Valoarea aplicativ a lucrrii este determinat de realizarea posibilitii de a utiliza mai eficient potenialul informaional obinut n urma controlului de rutin a procesului tehnologic, fapt ce va permite sporirea nivelului de obiectivitate n luarea deciziilor privind exploatarea biocomplexului Staiei de epurare din municipiul Chiinu. Experiena n ntocmirea bazei de date a sistemului expert poate fi utilizat pentru alte staii de epurare biologic din republic.

Implementarea rezultatelor tiinifice: aspectele teoretice ale validrii metodelor hidro chimice de ncercare a apelor uzate au fost incluse n programele cursurilor de instruire ale Centrului de Acreditare n domeniul Evalurii Conformitii Produselor.

ANNOTATION Jurminskaia Olga, «The evaluation of the state of biocenosis of activated sludge and the creation of expert system database», thesis for the degree of Doctor of Biology at the specialty 03.00.18 – Hydrobiology, ichthyology. Chisinau, 2012.

Structure of thesis: introduction, four chapters, general conclusions and recommen dations, bibliography comprised by 156 references;

27 tables, 4 schemes, 48 figures, 7 annexes.

The obtained results have been published in 8 scientific articles.

Keywords: wastewaters, biological treatment, hydrobionts of activated sludge, bio cenosis, saprobity, regulation of pollutants, expert systems.

Area of research: hydrobiology, hydrochemistry, ecosystem of activated sludge.

Thesis purpose and objectives: the study of biocenosis of activated sludge under different operating conditions of the biocomplex of Wastewater Treatment Plant of Chisinau and the creation of an expert system database for integrated evaluation of the state of biocenosis using the results of routine laboratory testing process. For this purpose the following objectives were established: to study the composition of municipality wastewater in respect to the main hydrochemical parameters;

to investigate the structure of biocenosis and conditions of adaptation of hydrobionts to the composition of wastewater and different modes of operation biocomplex;

to create the expert system database.

Scientific novelty and originality of the research is in the application of an integrated approach to the study of ecosystem of activated sludge. On the basis of this approach the efficiency of biochemical process of wastewater treatment was calculated under steady state conditions of biosystem, when biocenosis of activated sludge is satisfactorily adapted to the composition of the waste water.

The scientific problem solved herein lies in the development of criteria of technological modifications of activated sludge and the establishment of relations of these criteria with classes of the dominance in the structure of the biocenosis.

Theoretical significance of conclusions based on research results is in the improvement of methods for the study of biocenosis of activated sludge, the application of the theory of functioning of aquatic ecosystems to artificial biocenosis of treatment facilities and the development of a method for creation of expert systems in the field of biochemical wastewater treatment.

Applicative value of the research is determined by the possibility of more efficient application of the information resource of routine control of the technological process, which should increase the objectiveness in decision-making process related to the operating conditions of biocomplex of Wastewater Treatment Plant of Chisinau. Practical experience of formation a database can be used when creating expert systems for other Biological Stations of Wastewater Treatment of the Republic.

Implementation of scientific results: theoretical aspects of the validation of hydro chemical methods of the wastewater investigation were included in the training seminars of the Centre for Accreditation of Conformity Assessment of Products.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ CA - capacitatea de autoepurare (rom), способность к самоочищению CBLP - coli bacilii lactozopozitivi (rom), колиформные лактозо(+) бактерии CBO - consumul biochimic de oxigen (rom),биологическая потребность в кислороде CCO - consumul chimic de oxigen (rom), химическая потребность в кислороде CMA - Concentraia maximal admisibil (rom), предельно-допустимая концентрация CNSP Centrul Naional pentru Sntate Public HG - Hotrrea Guvernului (rom), Постановление Правительства LAD - Limitul admisibil de deversare (rom), предельно-допустимый сброс NP - nitrificare potenial (rom), нитрификационный потенциал OECD - Организация экономического сотрудничества и развития р.е. - population equivalent (engl.), популяционный эквивалент загрязнений стоков SEB - Staia de epurare biologic (rom), Станция биологической очистки SHS - Serviciul Hidrometeorologic de Stat (rom) SS - substante n suspensie (rom), взвешенные вещества БПК - биологическая потребность в кислороде ВНИИВО - Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны вод ВРД - Водная Рамочная Директива – Директива ГСО - Государственный стандартный образец ЕЭК ООН - Европейская Экономическая Комиссия Организации Объединенных Наций ИЗВ - индекс загрязнения воды МСО - Межгосударственный стандартный образец ОДУ - ориентировочно допустимые уровни ПДК - предельно-допустимая концентрация ПДС - предельно-допустимый сброс ПХЗ - показатель химического загрязнения водоемов СБО - станция биологической очистки СКПВ - стандарты качества поверхностных вод СОЗ - стойкие органические загрязнители СПАВ - синтетические поверхностно-активные вещества ХПК - химическая потребность в кислороде ЦПМ - цитоплазматическая мембрана ЭС - экспертная система ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы. Проблема рационального использования водных ресурсов и эффективной очистки сточных вод актуальна как для Молдовы в целом, так и для муниципия Кишинэу, расположенного в удалении от основных водных артерий рес публики. Согласно существующей схеме водоотведения сточные воды муниципия пред ставляют собой смесь ливневых, бытовых и производственных стоков, которые под вергаются совместной обработке на Станции биологической очистки (Staia de epurare biologic, SEB) по классической технологии, в которой рабочим агентом биосистемы «аэротенк – вторичный отстойник» служит взвешенная культура микроорганизмов – активный ил. Чтобы объективно прогнозировать качество биохимического этапа очистки, необходимо изучить структуру биоценоза активного ила и индикаторную роль каждой таксономической группы, получить и систематизировать данные как при нормально протекающем технологическом процессе, так и при различных формах отклонения от нормы. Плановый лабораторный контроль предоставляет огромный массив фактологи ческих данных, которые могут быть использованы для создания базы данных экспертной системы (Knowledge-based System), что открывает широкие возможности гидробиологам и технологам очистных сооружений для оптимизации контроля технологического процесса.

В настоящее время экспертные системы находят широкое применение как в программах экологического мониторинга природных водоемов [24], так и в программах технологи ческого контроля водоподготовки и водоочистки [19].

Описание ситуации в исследуемой области и определение задач исследования.

Основными причинами загрязнения поверхностных водоемов в Молдове обоснованно признают: сбросы неочищенных или ненормативно очищенных сточных вод, отсутствие санитарных зон при хранении животноводческих и бытовых отходов, ливневый смыв с селитебных территорий [28]. Общие условия очистки и сброса сточных вод в коллективные системы водоотведения и природные водоемы республики установлены в «Положении об условиях сброса городских сточных вод в естественные водоемы» («Regulamentul privind condiiile de evacuare a apelor uzate n receptori naturali») [3]. Современный подход к водопользованию (Directive 2000/60/EC, 2008/105/EC) предполагает не только удовле творение потребностей в количестве и качестве воды, но и сохранение водоема как экосистемы [1, 2]. В связи с резистентной емкостью водных экосистем только гидро биологические показатели не всегда адекватно отражают реакцию гидроценозов на воздействие абиотических факторов. Для диагностики таких систем Шитиков В.К. с соавт.

рекомендуют использовать показатели как биоты, так и абиотической среды [39]. Данный подход определил основной круг задач диссертационного исследования, в котором для комплексной оценки состояния активного ила наряду с гидробиологической харак теристикой биоценоза учитываются технологические параметры иловой смеси и гидро химические параметры обрабатываемых сточных вод.

Цель работы: изучение биоценоза активного ила в различных условиях эксплуата ции биокомплекса Станции биологической очистки сточных вод муниципия Кишинэу и создание базы данных экспертной системы для комплексной оценки состояния биоценоза по результатам планового лабораторного контроля технологического процесса.

Для реализации данной цели были определены следующие задачи:

1. изучить состав сточных вод муниципия по основным гидрохимическим пара метрам, регламентируемым при сбросе очищенного стока в природный водоем;

2. оценить эффективность очистки на механическом и биохимическом этапах технологического процесса по результатам планового лабораторного контроля;

3. изучить видовой состав активного ила рабочей зоны аэротенков и перифитона вторичных отстойников;

4. составить таксономический список гидробионтов биокомплекса с индексацией сапробности видов и зоны их обитания;

5. исследовать влияние регулируемых технологических параметров на состояние биоценоза активного ила;

6. определить основные индикаторные группы гидробионтов данного биоценоза и рассчитать границы индексов доминирования этих групп для технологических модификаций активного ила;

7. изучить способность к адаптации гидробионтов активного ила при различных режимах эксплуатации биокомплекса и в условиях дестабилизации биосистемы;

8. создать электронную форму комплексного анализа результатов гидрохимического и гидробиологического контроля технологического процесса с графическим оформлением отчетов;

9. составить поэтапную схему разработки экспертной системы «Оценка состояния активного ила», определить ее задачи, разработать модель предметной области, сформулировать основные требования и правила;

10. сформировать базу данных экспертной системы по основным структурным блокам:

гидрохимические параметры сточных вод, регулируемые технологические пара метры иловой смеси, гидробиологический анализ активного ила.

Методология научных исследований. Методологической основой диссертацион ного исследования послужил системный подход, постулированный основателем совре менной экологии Ю. Одумом в качестве основного экологического принципа [124, с. 17] и разработанный в применении к гидробиологии академиком А.Ф. Алимовым в теории функционирования водных экосистем [44, с. 5;

45]. Данная методология рассматривает экосистему как совокупность связанных друг с другом и с окружающей средой струк турных элементов, реализующих в этом взаимодействии свое основное свойство – целостность.

системного подхода Современные теоретические разработки методологии (Баканов А.И., 2000) определили в данном диссертационном исследовании главную концепцию изучения биоценоза активного ила как экосистемы с присущими ей основными свойствами: структурой (ее определяет состав сточных вод и условия эксплуатации биокомплекса очистных сооружений) и функционированием – изменением системы во времени (в технологическом процессе – состояние активного ила). Аргумен тированная оценка применения данной методологии, сделанная Бакановым А.И. [47, с. 5 – 19], послужила объективным критерием для теоретического анализа результатов исследования и формулирования вывода о том, что концепция биосистемы – концепция биотических сообществ с их средой обитания – полностью применима и к искусственному биоценозу сооружений биологической очистки.

Теоретической основой изучения биоценоза активного ила служит концепция трофических уровней [43, с. 7], разработанная для водных экосистем Линдеманном (1942).

Если для природных водоемов характерно наличие полного состава трофических групп (продуценты – I трофический уровень, консументы – II и далее трофические уровни и редуценты – гетеротрофные микроорганизмы, которые минерализуют органическое вещество, обеспечивая круговорот веществ в экосистемах), то сточные воды и активный ил очистных сооружений представляют собой специфические биосистемы. По мнению Константинова А.С. [99, с. 294], такие системы могут быть самовоспроизводящимися за счет поступлений готового органического вещества, в котором одновременно содержится и энергия для обеспечения процессов энергетического метаболизма.

Технологический анализ работы биокомплекса очистных сооружений основан на применении балансового подхода, введенного в гидробиологию Россолимо Л.Л. (1934) и талантливо разработанного Винбергом Г.Г. (1960) [57]. Баланс биогенных элементов (азота и фосфора), а также нагрузка на активный ил по органическому веществу – основные расчетные параметры в технологии биохимической очистки.

Гидробиологический контроль эффективности очистки основан на принципах биоиндикации, предложенных Kolkwitz & Marsson (1908) и доработанных Pantle & Buck (1955), Sladecek (1966), Абакумовым В.А. (1983) для оценки состояния водоемов и их способности к самоочищению [42, 165]. Данные принципы стали теоретической основой сапробиологического метода изучения водных экосистем, широко используемого в про граммах технологического контроля биохимической очистки сточных вод.

Теоретической базой экспертной оценки технологических параметров биоценоза активного ила послужили методические руководства и научные работы Жмур Н.С. [80, 81], Кутиковой Л.А. [167], Голубовской Э.К. [65], Евилевич М.А. и Брагинского Л.Н. [78], Чурбановой И.Н. [171], Карюхиной Т.А. [93], Роговской Ц.И. [138], Ломовой М.А. [108], Лукиных Н.А. [109], Яковлева С.В. [180], Гудкова А.Г. [73], Унгуряну Д.В. [163], Колесникова В.П. [97], Хаммер М. [169], Вильсон Е.В. [56].

Научные работы молдавских ученых Тодераш И.К. [159], Зубковой Е.И. [41, 90], Унгуряну Л. [40], Викол М.М. [100], Тромбицкого И. [162], Шубернецкого И.В. [176] были использованы автором при оценке состояния природных водоемов Молдовы, а также – в качестве методических пособий для идентификации гидробионтов активного ила.

Научный вывод Тодераш И.К. (1984) об условиях применения индексов доми нирования (D), основанных на вероятной встречаемости видов в биоценозе (p), послужил важным теоретическим обоснованием при выборе метода количественной оценки био ценоза активного ила. По мнению Тодераш И.К., сравнивать водоемы с применением данного индекса можно только в том случае, когда количество исследований на каждом из них примерно одинаково. Плановый лабораторный контроль действующих аэротенков, осуществляемый ежедневно в одних и тех же точках отбора, представляет собой именно такой случай (редкий для экологического мониторинга природных водоемов, но обычный в технологическом регламенте работы сооружений), что позволило увидеть целесообраз ность ранжирования гидробионтов в биоценозе активного ила по степени доминирования.

При создании базы данных экспертной системы «Оценка состояния активного ила»

автор руководствовался опытом разработки аналогичных систем для природных водоемов российскими экологами (Костина Н.В., 2003) [101]. Для создания электронного проекта был проанализирован современный подход к оценке количественных методов в гидроэко логии, изложенный в коллективном труде Шитикова В.К. с соавторами [173].

Научная новизна и оригинальность исследования состоит в применении ком плексного подхода к изучению экосистемы активного ила, на основании которого выполнен расчет эффективности биохимического этапа очистки в условиях устойчивого состояния биоценоза, адаптированного к составу сточных вод. Впервые за время эксплуа тации Кишиневской Станции биологической очистки составлен таксономический список гидробионтов биокомплекса с указанием зон и индексов сапробности идентифицирован ных таксонов.

Решенная научная задача заключается в разработке критериев технологических модификаций активного ила и установлении соотношений этих критериев с классами доминирования видов в структуре биоценоза.

Теоретическая значимость диссертационной работы заключается в совер шенствовании методов изучения биоценоза активного ила, применении теории функцио нирования водных экосистем к искусственным биоценозам очистных сооружений, разработке методологии создания экспертных систем в области биохимической очистки сточных вод.

Практическое значение работы определяет реализация возможности более эффективно использовать информационный потенциал планового лабораторного кон троля технологического процесса, что позволит повысить уровень объективности при нимаемых решений по эксплуатации биокомплекса очистных сооружений. Изученные параметры гидрохимических показателей сточных вод муниципия Кишинэу, технологи ческих режимов эксплуатации биокомплекса и условий функционирования биоценоза активного ила были использованы для формирования основных структурных модулей базы данных экспертной системы.

В процессе разработки экспертной системы были определены ее задачи, выбрана модель предметной области, сформулированы основные требования и правила, создан пилотный проект на платформе MS Access, который построен по модульному принципу, что позволяет наращивать базы знаний как в модуле динамических данных (изменяемые знания о предметной области, которые обновляются по мере выявления новой инфор мации), так и в модуле рабочих параметров (знания, применяемые для решения конкрет ной задачи). Дальнейшее совершенствование проекта экспертной системы на тестовых примерах из разных точек предметной области, в том числе – ее пограничных состояний, позволит использовать его не только для текущего анализа результатов планового контроля технологического процесса, но и для прогноза эффективности биохимического этапа очистки сточных вод. Практический опыт формирования базы данных может быть использован при создании экспертных систем для других станций биологической очистки республики.

Основные научные результаты, выдвигаемые на защиту:

Эффективность удаления различных ингредиентов сточных вод имеет свои особенности. Даже хорошо работающие очистные сооружения обеспечивают лишь определенную степень удаления биологически разлагаемых загрязнений. Таким образом, нормативная очистка городских сточных вод может быть обеспечена в тех случаях, когда в стоках содержатся вещества, удаляемые методами стандартной биологической очистки.

Для оценки биологического этапа очистки и прогнозирования его эффективности особое значение имеет характеристика биоценоза активного ила, поскольку его видовой состав, физиологическое состояние гидробионтов и их количественные соотношения слу жат надежными индикаторами режима эксплуатации системы и нагрузки на активный ил.

Создание информационно-аналитической базы данных для анализа результатов планового контроля технологического процесса обеспечит получение комплексной оценки о состоянии биоценоза активного ила и функционировании биокомплекса очист ных сооружений.

Внедрение научных результатов. Теоретические аспекты валидации гидрохими ческих методов исследования сточных вод в условиях LAU SE SE (Laboratorul Ape Uzate Serviciul Exploatarea Staiilor de Epurare) были включены в программу обучающих семинаров в соответствии с тематикой: «Implementarea ISO 5725 – garania asigurrii calitii rezultatelor ncercrilor», «Validarea metodelor de ncercri analitice. Estimarea incertitudinii msurrilor» (Chiinu, Centrul de Acreditare n domeniul Evalurii Conformitii Produselor, 2008). Разработанные методы управления качеством «Procedura Sistemului de Management al calitii. Validarea metodelor» и «Procedura Sistemului de Management al calitii. Estimarea incertitudinii» вошли в пакет документов по аккредитации LAU SE SE (S.A. «Ap-canal Chiinu», 2007).

Апробация научных результатов. Результаты исследований по теме диссер тационной работы были представлены и обсуждены на Международной научно практической конференции «Геоэкологические и биоэкологические проблемы Северного Причерноморья» (Тирасполь, 2005, 2012). По исследованным проблемам очистки сточных вод сделан доклад на Международной конференции «Управление бассейном трансграничной реки Днестр и Водная Рамочная Директива Европейского Союза»

(Кишинев, 2008). Результаты изучения условий функционирования активного ила и основные принципы разработки экспертной системы для оценки состояния биоценоза вошли в материалы Конференций, посвященных 130 и 135-летию со дня рождения академика Л.С. Берга (Tighina, 2006, 2011). Результаты исследований являлись составной частью тематики НИР Лаборатории Гидробиологии и Экотоксикологии Института зоологии АН Молдовы периода 2006 – 2010 гг.: 06.411.012F «Studiul biodiversitii, funcionrii hidrobiocenozelor n vederea determinrii capacitii de suport a ecosistemelor acvatice (fluviale i lacustre) n dependen de factorii naturali i antropici» и 06.411.014A «Estimarea rolului unor grupe de animale terestre, acvatice, zoo- i fitoparazite de interes economic, elaborarea msurilor de monitorizare, valorificare durabil a speciilor folositoare i combaterea celor duntoare», а также тематики 2011 – 2014 гг.: 11.817.08.15A «Evaluarea diversitii, particularitilor succesiunilor ecologice i elaborarea metodologiei monitoringului integrat al ecosistemelor acvatice n contextul directivelor europene».

Публикации. По результатам диссертационного исследования было опубликовано 8 научных работ (в том числе 7 – без соавторов), из которых 3 – в рецензируемых изданиях, включенных в Национальный реестр научных журналов соответствующего профиля.

Объем и структура диссертации. Диссертация представлена на 162 страницах основного текста, который включает: аннотацию (на русском, румынском и английском языках), список сокращений, введение, четыре главы, общие выводы и рекомендации.

Работа содержит список библиографии из 181 наименования, 27 таблиц, 4 схемы, рисунков, 7 приложений.

Ключевые слова: сточные воды, биологическая очистка, гидробионты активного ила, биоценоз, сапробность, нормирование загрязнений, экспертные системы.

Содержание диссертации.

Введение: обоснована актуальность проблемы, обусловившей выбор темы диссертационной работы, дана краткая характеристика состояния выбранной тематики, сформулирована цель работы, обозначены основные решаемые задачи, научная новизна их экспериментального выполнения, теоретическая и практическая ценность полученных результатов.

Первая глава: дана характеристика сточных вод как основного источника загрязнения природных водоемов;

рассмотрены основные принципы, формы и сущность процессов, протекающих при биологическом методе очистки сточных вод;

на конкретных примерах нормирования загрязнений в сточных водах (при сбросе в системы канализации, а также при сбросе в природные водоемы после биологической очистки) проанализи рована государственная политика в области охраны водных ресурсов.

Вторая глава включает описание материала и методов исследования: материалом исследования служит биоценоз активного ила Кишиневской Станции биологической очистки и сточная жидкость как среда обитания данного биоценоза;

в главе дана характеристика гидробиологических методов исследования активного ила, физико химических методов исследования сточной жидкости, статистических и графических методов обработки результатов.

Третья глава: знакомит с инженерным комплексом сооружений биологической очистки сточных вод муниципия Кишинэу и технологическим регламентом работы Станции;

здесь же рассмотрены нормируемые показатели и условия сброса очищенных сточных вод муниципия в природный водоем – реку Бык.

Четвертая глава: содержит анализ результатов изучения состава сточных вод муниципия по основным гидрохимическим показателям – температура, рН, ХПК, БПК, соединения азота и фосфора, хлориды, сульфаты, сульфиды, детергенты – и оценку эффективности их удаления в условиях данных сооружений;

в главе дается характе ристика регулируемых технологических параметров биокомплекса и их значения в технологическом контроле биологического этапа очистки;

здесь же обобщаются ре зультаты гидробиологических исследований активного ила, на основании которых формируется таксономический список биотического сообщества данного биокомплекса;

глава включает графический анализ количественных соотношений в видовой структуре биоценоза активного ила и представляет формы их расчета по всем исследованным параметрам;

данная глава содержит описание технологических модификаций активного ила, составленных по результатам изучения биоценоза в различных условиях эксплуата ции биокомплекса;

в данной главе разрабатываются основные принципы формирования базы данных для экспертной системы «Оценка состояния активного ила», анализируются логические и числовые параметры объекта исследования, которым в выбранной информационной модели служит биоценоз активного ила.

Общие выводы и рекомендации: в этом разделе подводятся итоги исследования, оценивается возможность использования полученных результатов как в условиях Станции биологической очистки сточных вод муниципия Кишинэу, так и на других очистных сооружениях республики.

Приложения: содержат таблицы экологической оценки состояния поверхностных вод различного целевого назначения;

таблицу предлагаемых нормативов качества поверхностных вод Молдовы;

таблицу действующих нормативов физико-химических и бактериологических показателей питьевого водоснабжения, использованную автором при сравнении солевого состава питьевой и сточных вод муниципия Кишинэу;

сравнительную таблицу нормирования эффективности биологической очистки в нормативных документах Европейского Союза, Молдовы и Российской Федерации, перечень веществ, не удаляемых в процессе биологической очистки;

образец оформления градуировочной зависимости оптической плотности от концентрации исследуемого параметра;

образец статистической оценки градуировочной характеристики фотометрических методов исследования в формате MS Excel;

таблицы для расчета равновесных концентраций кислорода, значений коэффициентов Стьюдента и Фишера.

Диссертационная работа выполнена под руководством доктора хабилитат биоло гических наук, профессора Зубковой Е. И.

Личное консультирование по вопросам биологической очистки сточных вод обеспечили: доктор технических наук, профессор Технического Университета Молдовы Унгуряну Д.В. и ведущий специалист S.A. «Ap-canal Chiinu» Руснак А.И., которым автор выражает глубокую благодарность.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОЧИСТКИ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД К концу второго тысячелетия дефицит пресной воды стал реальным фактором, ограничивающим выживание людей на планете, наряду с изменением климата и угрозой экологической катастрофы. Рост городского населения и развитие промышленности значительно увеличили поступление бытовых и производственных стоков во внутренние водоемы. Антропогенная нагрузка на водные экосистемы во второй половине XX столетия достигла такого уровня, при котором естественные процессы биологического самоочищения уже не могли обеспечивать необходимое качество природных вод и их очистку от возрастающих концентраций поллютантов. В 2007 году городское население планеты достигло 3,3 млрд. человек, что составило 51,3 % населения Земли. В Молдове городское население составляет 41,6 % из 3,56 млн. человек, проживающих в республике [118, с. 4]. Одна из важнейших привилегий городского населения по сравнению с сельским – обеспеченность водой. Практически вся вода после ее использования для бытовых целей и производственной деятельности становится сточными водами и возвращается в природные водоемы. Современный подход к водопользованию требует не только удовлетворения потребностей в количестве и качестве воды, но и сохранения водоема как экосистемы. Осознание реального уровня загрязнения гидросферы вывело проблему использования водных ресурсов за рамки отдельных государств. В 2000 году Европейский Парламент утвердил Директиву 2000/60/EC (Водная Рамочная Директива) [7], которая с дополнениями Директивы 2008/105/ЕС [8] об экологических нормативах качества остается основным документом в области водной политики Европейского Союза до настоящего времени. Главная цель Директивы 2000/60/EC (в контексте которой гармонизирует свое водное законодательство и Республика Молдова) – остановить дальнейшее загрязнение поверхностных и подземных вод, обеспечить интегрированное управление водными ресурсами, гарантирующее не только доступное водопотребление, но и восстановление водных экосистем, предотвращение наводнений и засух. В декабре 2005 года Молдова стала Стороной «Протокола по проблемам воды и здоровья», что обязывает: установить национальные и местные цели и целевые показатели по их достижению в таких областях как качество питьевой воды, совершенствование водоснабжения, очистка сточных вод. Новое отношение к проблемам окружающей среды и новая политика в управлении водными ресурсами были определены международным сообществом в качестве Ключевой цели наступившего тысячелетия.

1.1. Сточные воды как основной источник загрязнения природных водоемов Любые изменения физических, химических, биологических и других характеристик природных вод, вызванные поступлением в них жидких, твердых или газообразных веществ, которые делают воду опасной как для жизнедеятельности гидробионтов, так и для использования населением, рассматривают как загрязнение воды. Попадая в природные водоемы, загрязняющие вещества могут находиться на поверхности воды в виде плавающих веществ, растворяться в воде (частично или полностью) или оседать на дно водоемов. Самым распространенным источником загрязнений внутренних водоемов являются сточные воды, которые в зависимости от происхождения могут быть бытовыми, производственными, ливневыми или смешанными, что наиболее характерно для городских сточных вод. Характер загрязнений каждого стока имеет свои особенности [65, с. 152].

Бытовые сточные воды содержат легкоокисляемые органические вещества, взвеси, соединения азота и фосфора, детергенты, а также бактериальные загрязнения.

Для ливневого стока характерно наличие большого количества взвешенных веществ, смываемых с поверхности земли, автотрасс и урбанизированных территорий.

Эти загрязнения легко извлекаются из сточных вод на этапе механического отстаивания.

Однако ливневый сток может содержать также значительные концентрации нефте продуктов и химикатов, попадающих в него с автозаправок, территорий предприятий, стройплощадок и объектов складирования.

Количественный и качественный состав производственных стоков разнообразен и зависит от отрасли промышленности и характера технологических процессов. Одним из основных промышленных поллютантов в настоящее время являются нефтепродукты. Как в природных водоемах, так и на очистных сооружениях поступление этих загрязнений приводит к снижению концентрации растворенного кислорода, увеличению таких важнейших гидрохимических показателей как химическая и биологическая потребность в кислороде. Загрязнение водоемов нефтепродуктами значительно ухудшает и органо лептические свойства воды: изменяются запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость, появляется токсичный компонент – все это ограничивает возможность ее использования для питьевого водоснабжения. На поверхности водоемов нефтепродукты образуют пленку, препятствующую атмосферной инвазии кислорода. Летучие фракции нефти испаряются, а остаток образует устойчивую нефтеводную эмульсию, вязкость которой с течением времени возрастает. Более тяжелые фракции эмульсии постепенно оседают на дно и попадают в донные отложения. Эмульгированные нефтепродукты резко снижают прозрачность воды, что осложняет процесс фотосинтеза фитопланктона.

Влияние нефтепродуктов на фитопланктон проявляется, прежде всего, в уменьшении видового разнообразия микроскопических водорослей (Чурбанова И.Н., 1987). Наиболее чувствительны к присутствию нефтепродуктов в воде цианобактерии, далее следуют диатомовые водоросли, к наиболее резистентным автор относит зеленые водоросли. На бактериальный планктон, по мнению Чурбановой И.Н., нефтепродукты не оказывают сильного ингибирующего действия, но приводят к изменению его видового состава:

общее микробное число сапрофитных видов уменьшается, но резко возрастает число нефтеокисляющих бактерий. По опубликованным результатам исследований данного автора к эмульгированным нефтепродуктам особенно чувствительны гидробионты фильтраторы: ветвистоусые рачки, личинки низших ракообразных, коловратки.

Зоопланктон водоемов, загрязненных нефтепродуктами, представлен, в основном, простейшими [171, с. 146 - 149].

Сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности содержат большое коли чество волокон и других нерастворимых веществ. Значительную часть загрязнений таких стоков составляют потери сульфитных и сульфатных щелоков при промывке целлюлозы (Ломова М.А., 1968). Применение биологического метода позволяет осуществлять очи стку сточных вод целлюлозно-бумажного производства на локальных сооружениях с помощью специально адаптированных активных илов [108, с. 3 – 5, 30 – 33].

Радиоактивные отходы могут попадать в природные водоемы даже при отсутствии в регионе атомных электростанций – со сточными водами медицинских учреждений, научных лабораторий и т. д. Они аккумулируются планктоном, а затем по цепи питания передаются другим гидробионтам. Радиоактивность планктона может быть в тысячи раз выше радиоактивности окружающей среды (Евилович А.З., 1989). Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 кюри/л и более), подлежат захоронению в подземных бессточных бассейнах и специальных резервуарах [79, с. 144].

Широкое применение в быту и в промышленности детергентов – синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ) – обусловило их появление в сточных водах и природных водоемах. Специфичность влияния СПАВ определяется их способностью снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз, адсорбироваться на различных поверхностях, образовывать стойкие эмульсии и пены, медленно окисляться и обладать высокой устойчивостью к взаимодействию с растворами кислот, щелочей и солей (Лукиных Н.А., 1972). Экспериментально доказано, что синтетические ПАВ и смесевые препараты (детергенты) существенно снижают способность природных вод к самоочи щению (Остроумов С.А., 2008). Высокая пенообразующая способность детергентов создает серьезные проблемы аэрационным сооружениям. Эффективность извлечения этих загрязнений в процессе биологической очистки определяется созданием условий для развития аэробной микрофлоры, что требует интенсивной аэрации иловой смеси в аэротенках [109, с. 12 – 15;

126, с. 42 - 60].

Причиной органических загрязнений водоемов являются необработанные сточные воды кожевенных производств, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясо молочной, консервной и кондитерской промышленности. Они содержат растительные волокна, животные и растительные жиры, остатки плодов и овощей. Органические соединения служат пищей гетеротрофным организмам, поэтому могут вызывать бурное развитие сапрофитов. Окисляя органические вещества, сапрофиты активно потребляют растворенный в воде кислород. Таким образом, концентрированные органические стоки нарушают кислородный режим природного водоема или сооружений биологической очистки (Кель Л.С., Шумов П.И., 2001), в результате чего одни виды гидробионтов сменяются другими – более устойчивыми к недостатку кислорода [94, с. 10 – 14]. Смена биоценоза является естественной сукцессией, которая происходит как в природных, так и в искусственных экосистемах и способствует адаптации организмов к изменившимся условиям внешней среды. Но для очистки сточных вод – это всегда проигрыш во времени, поскольку на адаптацию активного ила могут потребоваться недели, в течение которых качество очистки редко бывает удовлетворительным (Журминская О.В., 2007) [86].

Ярко выраженную токсичность по отношению к гидробионтам проявляют соли тяжелых металлов. Токсичность катионов тяжелых металлов, по мнению Карюхиной Т.А.

и Чурбановой И.Н. (1986), объясняется их способностью образовывать комплексы с белками [93, с. 11]. Левина Э.Н. в работе «Общая токсикология металлов» (1993) отмечает, что соли ртути, свинца и серебра обладают сильным бактерицидным действием уже в концентрации десятых долей миллиграмма на литр [107, с. 21]. С другой стороны, в своих публикациях авторы Martin R. и Weinberger G. аргументировано утверждают, что микроконцентрации марганца, кобальта, меди, цинка, никеля, молибдена и других микроэлементов играют важную роль в биохимических процессах на клеточном уровне.

По мнению исследователей, токсичность химических веществ проявляется в зависимости от физико-химических свойств окружающей среды. Таким образом, резистентность гидробионтов к цитотоксикантам может быть различной в чистой воде и в воде, загряз ненной органическими соединениями [120, с. 25, 62].

Многолетние исследования роли микроэлементов в функционировании водных экосистем Молдовы доказывают, что переход от жизненно необходимой потребности к вредному воздействию совершается в узком диапазоне концентраций (Зубкова Е., 1991).

Полученные автором данные свидетельствуют, что рыбы служат одним из наиболее показательных индикаторов загрязнения металлами пресноводных экосистем (Zubcov E. et al, 2012) [41, 90]. Вывод Зубковой Е. о том, что оптимальные для одних гидробионтов концентрации металла могут быть токсичными для других, справедлив и для искусствен ных экосистем, в том числе – для биоценоза активного ила.

Неодинаковую резистентность гидробионтов к токсичным веществам отмечает и Голубовская Э.К. (1978). Не приводя к гибели непосредственно, небольшие концентрации токсикантов могут вызывать изменение обмена веществ, нарушать ритм развития особей, в результате чего организм оказывается не готовым к наступающим сезонным изменениям и погибает [65, с. 160]. Наиболее уязвимой мишенью токсикантов Брагинский Л.П. (1975) считает органы размножения: внешне здоровые особи не дают потомства, что приводит к сокращению численности данного вида. Мутагенный эффект токсического воздействия ядовитых веществ чаще всего не обнаруживается сразу, но имеет отдаленные последствия, проявляющиеся через несколько поколений. В конечном итоге количество особей также сокращается [53, с. 5 – 15].

Очень вредным компонентом промышленных сточных вод является фенол.

Присутствие фенола в воде определяется органолептически по специфическому запаху карболовой кислоты. Даже незначительное повышение концентрации фенола в природных водах может привести к нарушению биологических процессов самоочищения водоемов.

Биологическая очистка таких сточных вод проблематична, так как фенол вызывает угнетение (а при длительной интоксикации – и гибель) микроорганизмов активного ила (Роговская Ц.И., 1967). Бактерии проявляют различную чувствительность к токсичным веществам: некоторые виды способны выдерживать концентрацию фенола до 3000 мг/дм3, используя его как источник питания [138, с. 74].

Одним из показателей воздействия токсикантов на водные организмы является нарушение уровня их газообмена. Было установлено, что в большинстве случаев как летальные, так и сублетальные концентрации токсических веществ резко повышают энергетический обмен у рыб, моллюсков, олигохет, хирономид и ракообразных (Тодераш И.К., 1975). Интенсивность энергетического обмена зависит не только от концентрации и природы токсиканта, но и от температурных условий, видовой принадлежности и длительности периода интоксикации [158, с 154 – 160]. Данные, полученные ученым при исследовании влияния загрязнений сточных вод на интенсивность дыхания зоопланктона, помогают понять причину резкого снижения концентрации растворенного кислорода в аэрируемых системах при поступлении на биологическую очистку токсичных стоков.

Интоксикация увеличивают потребность в кислороде гидробионтов активного ила от 1, до 5 раз, что в дальнейшем приводит к гибели особей, которая наступает в результате функционального истощения организма.

Химизация сельского хозяйства привела к широкому использованию пестицидов (фунгициды, инсектициды, акарициды, гербициды, протравители семян, дефолианты) и агрохимикатов (удобрения, химические мелиоранты, кормовые добавки). Поскольку поверхностный сток с сельхозугодий невозможно пропустить через очистные сооружения, процесс химизации сопровождается ежегодно возобновляемым загрязнением природных вод этими веществами. Со склоновых земель может вымываться до 20 % азота, 2 – 5 % фосфора и от 10 до 70 % калия. По данным ВНИИВО, вынос пестицидов с неорошаемых земель составляет около 1 %, а с орошаемых – до 4 % от общего количества вносимых препаратов. В практике использования пестицидов и агрохимикатов в настоящее время существенно возрастает роль культуры земледелия и экологического образования: именно нарушение агрохимических технологий, отсутствие водоохранных зон и водозащитных полос приводит к загрязнению рек и водохранилищ.

Пестициды составляют особую группу загрязняющих веществ. По химическому составу – это хлорорганические, фосфорорганические, ртутьорганические и динитрофе нольные соединения, производные мочевины, кумарина, карбаминовой, тио- и дитио карбаминовых кислот, алкалоиды, инсектицидные антибиотики и гормоны, медь- и мышьяксодержащие препараты и др. Некоторые из них оказались очень устойчивыми:

например, хлорорганические пестициды алдрин и гептахлор были обнаружены в почве через 10 – 12 лет после их применения. Период полураспада дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ) составляет более 20 лет. За высокую токсичность, способность длительное время сохраняться в окружающей среде, накапливаться в тканях живых организмов и крайне медленно разрушаться под воздействием естественных природных факторов 12 наиболее опасных пестицидов включены в группу стойких органических загрязнителей (СОЗ), запрещенных к производству и использованию Стокгольмской Конвенцией 1997 года [152, с. 33]. В то же время, число используемых препаратов с каждым годом увеличивается:


список пестицидов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации (по данным Государственного каталога 2010 года), содержит более 1000 наименований [71, с. 794 – 798].

Многие пестициды, проявляя кумулятивные свойства, накапливаются в почве, просачиваются в водоносные горизонты, попадают в пищевые цепи наземных и водных экосистем (Sapozhnikova Y. et al, 2005) [26, p. 439 – 448]. Изучая действие пестицидов на водные организмы, Строганов Н.С. (1973) выяснил, что большинство из них подвергается биодеградации в процессе сопряженного (бактерии + грибы) конструктивного мета болизма. Автор отмечает, что на бактериальный планктон небольшие концентрации пестицидов не оказывают угнетающего воздействия. Устойчивость фитопланктона к пестицидам, по мнению Строганова Н.С., объясняется тем, что многие представители этой группы гидробионтов образуют колонии, общая слизистая оболочка которых служит защитой от вредных факторов окружающей среды, а эффективное воспроизводство позволяет быстро восстанавливать численность. При этом видовое разнообразие фитопланктона сохраняется, поскольку выпадение одного вида приводит к появлению другого – более устойчивого к пестицидам. Строганов Н.С. делает вывод, подтвержден ный и другими исследователями, что небольшие концентрации пестицидов могут оказывать на фитопланктон стимулирующее влияние и приводить к увеличению его численности [153, с 11 – 36].

Возрастание численности фитопланктона многие авторы связывают с токсичным действием даже малых концентраций пестицидов на зоопланктон, который питается фитопланктоном, регулируя тем самым его биомассу в водоеме. Кутикова Л.А. (1976) публикует результаты исследований, которые доказывают, что интоксикация пестицидами не только снижает численность коловраток в зоопланктоне, но и уменьшает их видовое разнообразие [106, с. 80 – 90]. В исследованиях Тодераш И.К. (1984) на личинках хиро номид было доказано, что пестициды севин, ДДТ, сапонин и метафос вызывали у них симптомы отравления. Под воздействием данных препаратов у особей отмечалось резкое снижение двигательной активности, прекращение строительства домиков, обесцвечивание окраски тела [159, с. 49 – 54]. В публикации Врочинской К.К. (1971) сделан анализ пищевых цепей, по которым аккумулированные в гидробионтах пестициды попадают в организм человека и оказывают вредное воздействие как на отдельные органы, так и на организм в целом [61, с. 149 – 160].

На городские очистные сооружения пестициды могут поступать со сточными водами предприятий химической промышленности и ливневым стоком. Кузьмина Н.А.

(2005) изучала способы утилизации инсектицидов, гербицидов и других ксенобиотиков бактериями рода Pseudomonas – самый обычный и массовый представитель активных илов аэрационных сооружений. Было доказано, что токсичность большинства исследован ных пестицидов утрачивается уже на первой стадии микробной деструкции [105, с. 78].

Изучение различных режимов биохимической очистки сточных вод промышленного производства пестицидов показало, что через 24 часа аэрации активность гидробионтов восстанавливается, а в составе активного ила преобладающими формами оказываются прикрепленные и свободноплавающие инфузории (andru M.. a., 2012). Таким образом, доказана перспективность разработки относительно простых биотехнологических методов для утилизации данных загрязнений [25, р. 4 – 7]. В промышленной биотехнологии изучается возможность первичного гидролиза пестицидов с помощью таких ферментов как гидролазы, эстеразы, фосфоэстеразы, ациламидазы. Рассматривается метод удаления пестицидов из сточных вод с помощью иммобилизованных форм этих ферментов.

В последние годы большую озабоченность вызывает обнаружение в питьевой воде новых загрязняющих веществ – ECs (emerging contaminants) и PPCPs (pharmaceuticals and personal care products), не удаляемых традиционными методами очистки сточных вод, в которые они попадают из различных видов продукции, таких как фармацевтические и ветеринарные препараты, наноматериалы, средства личной гигиены, краски и покрытия (Alistair B. Boxall, 2012). Для удаления ECs и PPCPs разрабатываются новые методы очистки с использованием катализаторов на основе железа и тетра-амидо макроцик лических лигандов, а также цеолита в качестве адсорбента данных загрязнений. Особую тревогу ученых вызывает обоснованное предположение, что в ближайшее время окру жающая среда будет подвергаться воздействию продуктов взаимодействия ECs и PPCPs с другими загрязнителями, такими как пестициды, тяжелые металлы, стойкие органические вещества, которое может оказаться более пагубным, чем влияние отдельных поллютантов [1, р. 3 – 17].

Особую категорию загрязнений представляют биогенные элементы азот и фосфор, основная масса которых поступает в водоем с поверхностным стоком сельхозугодий (минеральные и органические удобрения), отходами животноводства, неочищенными или ненормативно очищенными бытовыми сточными водами. Минеральные и органические удобрения (кормовые ресурсы) при попадании в водоемы нарушают экологическое равновесие водных биоценозов. Входящие в состав удобрений нитраты и фосфаты определяют первичную продуктивность водоемов, поэтому повышение их концентрации стимулирует быстрое размножение планктонных организмов-автотрофов, являющихся в водоемах основными продуцентами. Консументы реагируют на рост кормовых ресурсов медленнее. Массовое развитие и последующее отмирание автотрофов перегружает органическим веществом детритные пищевые цепи. При минерализации органических остатков редуценты интенсивно утилизируют кислород, в результате чего резко сни жается его концентрация, особенно в придонных слоях (Бгатов А.В., 1999). В условиях дефицита кислорода рыба и другие крупные гидробионты погибают, а их разложение усугубляет органическое загрязнение водоема [49, с 128].

Биогенные элементы необходимы для нормального роста и развития живых организмов, но их избыточное поступление становится причиной перенасыщения водных экосистем питательными веществами, что приводит к эвтрофированию водоемов. В результате эвтрофирования процессы саморегуляции биоценозов нарушаются, в них происходят адаптационные сукцессии, в результате которых доминирующими видами оказываются микроводоросли. Массовое развитие фитопланктона («цветение» воды), вызванное загрязнением водоемов биогенными элементами, в настоящее время рас сматривают как один из видов биологического загрязнения, в результате которого вода становится непригодной для хозяйственно-бытового использования: изменяется ее вкус, появляются неприятные запахи и окрашивание в различные цвета в зависимости от преобладающего вида гидробионтов. По опубликованным данным (Таубе П.Р., Баранова А.Г., 1983) представители родов Aphanizomenon, Anabaena, Microcystis окрашивают воду в голубовато-зеленый цвет, водоросли родов Melosira и Navicula – в желтовато-коричневый, Oscillatoria rubescens придает воде красноватый оттенок, Aphanocapsa pulchra образует на поверхности воды черную корку [154, с. 249]. Из 300 видов микроводорослей, вызываю щих «цветение» воды, более 40 видов способны продуцировать вещества, токсичные как для других гидробионтов, так и для человека и животных. В монографии Сиренко Л.А. с соавтором Козицкой В.Н. (1988) большое внимание уделено изучению биологически активных веществ водорослей. Авторы отмечают, что альготоксины проявляют бактери цидные свойства: при «цветении» воды количество сапрофитных бактерий в водоеме резко снижается [143, с. 202]. Биомасса фитопланктона во время «цветения» возрастает в сотни раз, достигая 200 – 500 г/м3, а в эпицентрах может составлять 10 – 40 кг/м3 [143, с.

188]. В периоды массовой гибели цианобактерий в природных водоемах резко возрастает общее содержание фенольных соединений, которое может достигать 50 мг/л (Козицкая В.Н., 1975). Отмирание фитопланктона, по заключению Чурбановой И.Н. (1987), приводит ко вторичному загрязнению водоема органическими веществами и биогенными элемен тами [171, с. 149]. Доказано, что для ограничения роста водорослей необходимо создать в водоеме условия, при которых хотя бы один из основных биогенных элементов оказался лимитированным (Ungureanu L., 2011) [40].

К биологическим загрязнениям относят также яйца гельминтов, дрожжевые и плесневые грибы, патогенные вирусы и бактерии. Вода служит естественной средой обитания большому количеству микроорганизмов, которые составляют автохтонную микрофлору водоема, способную жить и размножаться в воде, участвовать в процессах самоочищения. Аллохтонная микрофлора попадает в водоемы с ливневым водосбором, с оседающей из воздуха пылью и сточными водами. В санитарно-эпидемиологическом отношении наибольшую опасность представляют хозяйственно-бытовые фекальные стоки, стоки животноводческих хозяйств, мясокомбинатов, птицефабрик, смывы с городских свалок. По степени воздействия на природные водоемы жидкие стоки животноводческого производства и не оборудованных специальными средствами защиты полигонов для бытовых отходов соизмеримы с влиянием промышленных объектов. Кроме органических загрязнений (мочевина, фенолы, меркаптаны, медицинские препараты, добавляемые в корм) и неорганических веществ (соединения азота, фосфора, калия, цинка, марганца, меди, кобальта и др.), они содержат огромное количество патогенной микрофлоры.

Серьезную опасность представляет загрязнение подземных вод, которое происходит в результате фильтрации жидких отходов, поскольку подземные воды питают колодцы и водозаборы, сообщаются с открытыми водоемами. Наиболее опасно загрязнение водоемов питьевого назначения возбудителями кишечных инфекций, лептоспирозов, туляремии, полиомиелита, гепатита А, холеры и др., поскольку в этих случаях инфекционный процесс легко принимает эпидемический характер [111, с. 49]. Несмотря на то, что вода не является благоприятной средой для существования условнопатогенных и патогенных микроорганизмов, отдельные представители способны существовать в ней достаточно долго, а в некоторых случаях – и размножаться. Многие годы в воде могут сохраняться споры возбудителя сибирской язвы;


несколько месяцев – энтеровирусы, сальмонеллы, лептоспиры;

несколько недель – возбудители холеры и дизентерии. Количественной оценкой фекального загрязнения природных и сточных вод служит величина коли индекса: количество колиформных лактозопозитивных бактерий (CBLP), обнаруженное в 1 литре исследуемой жидкости [22, р. 22;

117, с. 87]. К бактериям группы кишечных палочек относят роды Escherichia, Citrobacter и Enterobacter, которые объединены в семейство Enterobacteriaceae сходством морфологических и культуральных свойств.

Представители семейства входят в состав нормальной (не патогенной) кишечной микрофлоры, поэтому их обнаружение расценивают как факт поступления в водоем бактериальных загрязнений бытовых сточных вод, среди которых могут быть и патогенные микроорганизмы. Индекс колифагов определяют для оценки вирусного загрязнения водоемов. Бактериологические индексы нормируются в зависимости от категории назначения водного объекта. В соответствии с действующими в республике санитарно-гигиеническими нормативами [22, р. 13] вода, используемая для питьевого, коммунально-бытового и рыбохозяйственного назначения, не должна содержать яйца гельминтов и жизнеспособных возбудителей инфекционных заболеваний.

Национальный отчет «Starea mediului n Republica Moldova» является результатом выполнения международных обязательств государства, подписавшегося под всеми европейскими Директивами в области охраны окружающей среды. По данным последнего отчета (Raport naional 2007 – 2010), на состояние природных водоемов в республике большое влияние оказывают как организованные, так и неорганизованные источники загрязнения. Еще 10 – 15 лет назад основной причиной неудовлетворительного состояния водных объектов считали ненормативно очищенные сточные воды (организованный источник загрязнения), с которыми в природные водоемы поступают органические загрязнения, аммонийный азот, фосфаты, детергенты [38, с. 81 – 85]. В настоящее время по организованным источникам ситуация не улучшилась – физический износ очистных сооружений, построенных в 80 – 90 годы прошлого столетия, не может обеспечить улучшения. В то же время ситуация значительно ухудшилась по неорганизованным источникам: ливневые стоки несут в водоемы нефтепродукты, строительный мусор, отходы животноводства, пестициды и агрохимикаты, а также огромную массу бактериальных загрязнений со стихийных свалок, в которые превращены берега практически всех малых рек и ручьев как в городской, так и в сельской местности [39, с.

46 – 50]. При установлении целевых показателей для нашей республики в плане реализации «Протокола по проблемам воды и здоровья» ливневым стокам уделено большое внимание. В частности, в публикации ЕЭК ООН [166] отмечено, что система сбора ливневого стока имеется практически во всех городах и муниципиях (отсутствует в сельской местности), но ни одна из них не обеспечивает даже элементарной очистки, хотя загрязнения таких стоков могут быть в десятки раз больше, чем ПДК для сточных вод на сбросе – особенно в первых порциях дождевого смыва. Основные причины экстремального загрязнения ливневых вод проанализированы и перечислены в том же документе:

техническая неисправность автомобильного парка республики;

неадекватный менеджмент твердых бытовых отходов;

складирование этих отходов в несанкционированных местах;

отсутствие должной санитарной очистки территорий [166, с. 52].

Кроме стихийных факторов, влияющих на состояние водных объектов (ливневые и талые воды, паводки, наводнения), большой вклад в загрязнение малых рек вносит сельское население, численность которого в Молдове превышает городское – 58,4 % [118, с. 46]. Население сел (традиционно ориентированное на местные водоемы), не охваченное коллективным водосбором, сбрасывает в эти водоемы бытовые сточные воды. Туда же поступают стоки сельскохозяйственного сектора и животноводческих хозяйств.

Проблему загрязнения водных ресурсов в республике, по нашему мнению, невозможно решить усилиями Министерств и профильных организаций без широкого привлечения общественности, а главное – без повышения уровня экологического сознания населения.

4.2. Биологическая очистка сточных вод Среди множества мероприятий по обеспечению безлимитного водопользования, соответствующего санитарно-гигиеническим требованиям, первостепенными являются строительство и эффективная эксплуатация очистных сооружений сточных вод. К концу 80-х годов в МССР функционировало более 580 Станций биологической очистки (СБО).

Экономический кризис, наступивший в бывших советских республиках после развала единой экономической инфраструктуры, привел к почти 50 %-ному спаду производства в промышленном и сельскохозяйственном секторах экономики республики. Это не могло не отразиться на количестве водопотребления, которое также сократилось практически в два раза (с 277 млн. м3 в 1991 г. до 132 млн. м3 в 2001 г.) – в основном за счет снижения промышленного производства и разрушения ирригационных систем. Постановлением Правительства РМ № 530 от 5 июня 2000 года была инициирована реформа по децентрализации коммунальных услуг и передаче их из государственной собственности в собственность административно-территориальных единиц, которая ускорила процессы технической деградации сооружений водоснабжения и канализации, оставшихся практически без управления и финансирования [129, с. 53].

Оценка водоотведения и водоочистки в Республике Молдова по состоянию на год, выполненная экспертами Департамента ECSSD по инициативе Международного Банка Реконструкции и Развития, содержала следующее: «Несмотря на то, что 70 % населения республики подключены к системе водоотведения, только 18 % собираемых объемов стоков очищаются. Очистные сооружения в республике существуют, но часто они не функционируют надлежащим образом вследствие различных причин:

отсутствия квалифицированного технического обслуживания;

отсутствия предочистки стоков на промышленных предприятиях перед сбросом их в городскую канализацию;

отсутствия технических средств по очистке токсичных загрязнений» [58, с. 31].

По данным Государственной Экологической Инспекции к 2004 году в республике осталось 252 станции биологической очистки, для эксплуатации которых требуются серьезные финансовые инвестиции [39, с. 48]. В 2010 году реально функционировали только 154 станции, из которых нормативную очистку обеспечивают лишь 28 очистных сооружений [166, с. 50].

Авторами метода биологической очистки являются английские инженеры E. Ardern и W. Lockett, открывшие в 1914 году при аэрировании сточных вод феномен образования хлопьев, способных к компактному оседанию [24, р. 307]. За свою столетнюю историю биологический метод очистки сточных вод получил множество вариантов технического воплощения, но уникальный по своей простоте и экологической безопасности принцип до сих пор остается востребованным и актуальным. Изучение процессов, происходящих при биологической очистке, показало, что в их основе лежит способность микроорганизмов использовать загрязнения сточных вод в конструктивном и энергетическом метаболизме (Leslie Grady and oth., 1999) [15]. В зависимости от источника энергии, за счет которого в процессе энергетического метаболизма происходит образование АТФ (фосфорилирование), дифференцируют фототрофные и хемотрофные микроорганизмы. Соответственно, механизм процесса у фототрофов реализуется как фотофосфорилирование, у хемотрофов – как субстратное или окислительное фосфорилирование. При любом типе фосфорилиро вания происходит перенос электронов в цепи окислительно-восстановительных реакций.

Литотрофы в качестве доноров электронов используют неорганические соединения, органотрофы – органические. В аэробных процессах биологического окисления конечным акцептором электронов является свободный кислород. В анаэробных условиях в качестве акцептора электронов микроорганизмы используют окисленные соединения азота (нитриты, нитраты), серы (сульфаты, сульфиты, тиосульфаты), хлора (хлораты, перхлораты), углерода (СО2), хрома (хроматы, бихроматы). На Схеме 1.1 представлены различные сочетания конструктивного и энергетического метаболизма в зависимости от типа питания (авто- или гетеротрофное), используемого источника энергии (свет или химическая реакция), а также природы донора электронов [74, с. 111]. Большинство микроорганизмов, обеспечивающих процессы самоочищения водоемов и биохимическую очистку сточных вод, относятся к 1, 4, 5 и 8 типу метаболизма [171, с. 66].

Схема 1.1. Характеристика метаболизма микроорганизмов природных водоемов и биокомплексов СБО Источник Донор Источник Тип Представители энергии электронов углерода метаболизма микроорганизмов фотолито- водоросли, большинство пурпурных и неорганические СО автотрофы зеленых серобактерий, цианобактерии вещества:

фототрофы H2O, H2S, S и органические фотолито- некоторые цианобактерии, другие гетеротрофы вещества пурпурные и зеленые серобактерии Свет:

фотооргано- некоторые пурпурные СО органические автотрофы бактерии вещества фотооргано органические большинство несерных пурпурных гетеротрофы вещества бактерий, некоторые цианобактерии хемолито СО2, нитрифицирующие, тионовые, водо неорганические реакции: хемотрофы автотрофы карбонаты родные бактерии, железобактерии восстановительные вещества:

Окислительно H2, H2S, NH3, Fe3+ органические хемолито- водородные бактерии, бесцветные и другие гетеротрофы вещества серобактерии хемооргано СО2, некоторые бактерии, окисляющие автотрофы карбонаты муравьиную кислоту органические вещества хемооргано органические простейшие, грибы, гетеротрофы вещества большинство сапрофитных бактерий Биологическая очистка городских сточных вод может осуществляться в аэробных и в анаэробных условиях. Для аэробной биологической очистки могут быть использованы как природные экосистемы (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды), так и специальные сооружения – аэротенки или биофильтры. В аэротенках микроорганизмы находятся в виде суспензии (активный ил), на биофильтрах – в виде фиксированной биопленки.

Метод биологической очистки сточных вод на полях фильтрации и орошения основан на способности почвы в естественных условиях к самоочищению. Применение этого метода рекомендуется при объемах сточных вод от 5 до 10 тыс. м3/сутки (Яковлев С.В., Воронов Ю.В., 2006). Поля орошения представляют собой земельные участки, предназначенные для очистки сточных вод и для выращивания сельхозкультур. Поля фильтрации предназначены только для очистки сточных вод. Органические вещества сточных вод сорбируются на частицах почвы и затем окисляются микроорганизмами биопленки [181, с. 446 – 503]. В верхнем слое почвы на глубине 20 – 30 сантиметров содержание кислорода достаточное, поэтому здесь интенсивно идут аэробные процессы окисления, включая нитрификацию. С увеличением глубины фильтрации концентрация кислорода снижается, и дальнейшее окисление субстрата осуществляют факультативные анаэробы, которые имеют две ферментные системы, позволяющие им переключаться с аэробного дыхания на анаэробное в зависимости от присутствия в среде обитания того или иного конечного акцептора электронов (Таубе П.Р., Баранова А.Г., 1983). Парал лельно с биохимическим окислением загрязняющих веществ на полях фильтрации, как и в любом биологическом процессе, происходит синтез биомассы микроорганизмов [154, с.

268 – 273].

Биологические пруды – водоемы, в которых созданы благоприятные условия для жизнедеятельности гидробионтов: небольшая глубина, отсутствие течений, большое количество микроводорослей, обогащающих воду кислородом, обилие простейших, питающихся бактериями. Аэробное окисление в биологических прудах обеспечивает минерализацию органических веществ по принципу естественного самоочищения водоемов. Строительство биологических прудов целесообразно как для доочистки сточных вод, так и для очистки воды рек, впадающих в водохранилища (Яковлев С.В. с соавт., 1975).

Масштабное использование биологических прудов и полей фильтрации ограничено сезонным характером их эксплуатации, малой пропускной способностью, а также потребностью в больших участках земли и постоянном контроле уровня грунтовых вод [180, с. 328 – 330].

Биофильтры в простейшем исполнении – это резервуары, заполненные крупно зернистой загрузкой, на поверхности которой в процессе фильтрации очищаемых вод образуется биопленка. Биопленка представляет собой биоценоз микроорганизмов, который формируется условиями обитания на стационарно размещенных носителях (загрузке) и определяется составом очищаемого субстрата. Периодические перегрузки по загрязняющим веществам не приводят к нарушению технологического процесса при эксплуатации этих сооружений (Гудков А.Г., 2002). Очистка на биофильтрах имитирует естественные процессы самоочищения в условиях почвенного биоценоза [73, с. 10 – 15].

Аэротенки представляют собой достаточно глубокие (от 3 до 6 метров) резервуары, в которых суспензия активного ила в сточной воде подвергается искусственной аэрации, в результате чего происходит интенсивное аэробное окисление субстрата (Жмур Н.С., 1976).

Биоценоз микроорганизмов активного ила формируется составом обрабатываемых сточных вод и зависит от технологических параметров, в которых эксплуатируется система «аэротенк – вторичный отстойник». В сооружениях с аэротенками такими параметрами являются: концентрация активного ила, его возраст, время отстаивания, степень регенерации после отделения от сточной жидкости, а также – концентрация растворенного кислорода [81, с. 95 – 117].

На первом этапе аэробной биологической очистки происходит сорбционное изъятие загрязнений активным илом или биопленкой. Процесс изъятия загрязнений происходит быстрее процесса их биохимического окисления и обеспечивается как хемосорбцией (chemical adsorption - поглощение жидкостью или твёрдым телом веществ из окружающей среды, сопровождающееся образованием химических соединений), так и биосорбцией за счет полисахаридного геля, выделяемого гелеобразующими микро организмами активного ила. Установлено, что скорость изъятия субстрата определяется метаболической активностью ила, при этом вклад хемосорбции в процесс биологической очистки относительно невелик (Евилевич М.А., Брагинский Л.Н., 1979). Параллельно с сорбцией на первой стадии начинается биоокисление наиболее легкоокисляемых органических веществ, если этот процесс не прошел еще в первичных отстойниках (что имеет место, когда избыточный ил подается в голову сооружения). В связи с высокой концентрацией загрязняющих веществ, которая создается в местах поступления сточных вод в аэротенк, данный этап очистки характеризуется высоким уровнем потребления кислорода. Адсорбция загрязнений длится около 30 минут. В течение первого этапа содержание органических загрязняющих веществ может снижаться на 50 – 60 % [78, с. 25].

Вторым этапом биологической очистки принято считать внеклеточную (экзо генную) переработку загрязнений пищеварительными ферментами, которые бактерии активного ила выделяют в окружающую среду. Продолжительность второго этапа ориентировочно составляет 40 – 60 минут. Многие исследователи такое деление на этапы считают условным, поскольку процессы сорбирования загрязнений и окисления субстрата протекают в аэротенке одновременно (Чурбанова И.Н., 1987). Последовательность состоит лишь в том, что в первую очередь микроорганизмы усваивают легкоокисляемые биогенные соединения – низкомолекулярные органические и неорганические вещества, свободно проникающие через клеточную оболочку. Сложные молекулы биополимеров (белки, жиры и углеводы) и другие трудноокисляемые органические вещества попадают в клетки микроорганизмов только после их деструкции экзоферментами [171, с. 63].

Скорость утилизации субстрата зависит от многих факторов как регулируемых, так и не регулируемых технологическим процессом (Хаммер М., 1979). К факторам, поддающимся управлению, относятся: концентрация активного ила, его метаболическая активность (степень регенерации), содержание растворенного кислорода. Факторами, не регулируемыми в данном процессе, являются: температура и рН сточной жидкости, ее химический состав, концентрация загрязнений, время адаптации микроорганизмов к составу очищаемого стока [169, с. 85 – 86].

Ведущая роль в процессах 2. Логарифм числа живых клеток деструкции органических загрязнений 2. 2. сточных вод принадлежит бактериаль 2. ному ценозу активного ила. В условиях 1. стационарного культивирования бакте- 1. 1. рий прирост биомассы со временем 1. замедляется в результате истощения 0. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 субстрата и накопления в культуре Время, ч продуктов конструктивного метаболиз- Рис. 1.1. Кривая роста стационарной культуры бактериальных клеток ма (Рисунок 1.1) [175, с. 194]. В биоло гической очистке использован проточный метод культивирования, при котором субстрат поступает в сооружение непрерывно, и также непрерывно отводятся продукты метаболизма. По ходу движения иловой смеси вдоль сооружения концентрация субстрата снижается в результате его использования бактериальной массой (Гудков А.Г., 2002).

Концентрация активного ила при этом растет за счет прироста бактериальных клеток. В иловой смеси накапливаются промежуточные продукты деструкции биополимеров, образующиеся под действием экзоферментов аэробных бактерий. В то же время скорость потребления субстрата снижается (легко окисляемые вещества используются бактериями в первую очередь), и на выходе из аэротенка в субстрате остаются трудноокисляемые органические соединения. В процессе отделения от очищенной сточной жидкости во вторичных отстойниках гидробионты активного ила находятся в условиях дефицита кислорода. Здесь конкуренцию за субстрат выигрывают анаэробные бактерии, которые минерализуют промежуточные соединения аэробной деструкции биополимеров до конечных продуктов – воды, углекислого газа, сероводорода, метана и др., а также осуществляют биодеградацию трудноокисляемого органического субстрата [73, с. 33].

Деструкция органического субстрата бактериальным ценозом представляет собой последовательность биохимических реакций, протекающих в присутствии высокоэф фективных биокатализаторов – ферментов. В процессе изучения химической структуры и механизма действия ферментов было установлено (Фершт Э., 1980), что это сложные белковые соединения, обладающие высокой специфичностью как по отношению к типу катализируемой реакции (реакционная специфичность), так и по отношению к природе активируемых соединений (субстратная специфичность) [168, с. 35]. Именно на этих свойствах ферментов основана система их классификации [117, с. 19]:

оксиредуктазы – ускоряют окислительно-восстановительные реакции, обеспечивая перенос электронов (e-) или атомов водорода (H+) от окисляемого субстрата (донора) к акцептору, который при этом восстанавливается (по типу катализируемого процесса: дегидрогеназа, каталаза, пероксидаза и др.);

трансферазы – катализируют перенос функциональных групп от донора к акцеп тору (по типу переносимой группы: метилтрансфераза, аминотрансфераза, фосфотрансфераза и др.);

гидролазы – катализируют реакции гидролитического расщепления сложных органических субстратов (по типу расщепляемой химической связи: эстераза, гликозидаза, пептидаза и др.);



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.