Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Скурлатов Ю.И. -> "Введение в экологическую химию" -> 91

Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.

Скурлатов Ю.И. Введение в экологическую химию: Учеб.пособие — М.: Высш.шк., 1994. — 400 c.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка): 1994_vved_ecochem.pdf
Предыдущая << 1 .. 85 86 87 88 89 90 < 91 > 92 93 94 95 96 97 .. 151 >> Следующая

Уравнение, описывающее поведение [Р] во времени и таким образом применимое для описания динамики микробиологической трансформации вещества Р, может быть записано в виде
й [Р]/Л = (- //(шах)/7)[Р]Б/(Крь + [Р]), (7.4)
где 7 — коэффициент выхода в виде вновь образующихся клеток или
прироста биомассы на единицу утилизируемого вещества.
В случае следовых концентраций ЗВ ([Р] < К ) уравнение (7.4)
Рь
упрощается:
* [Р]/А = - ,<2шиОЭД/(71С ). (7-5)
Фактически это кинетическое уравнение второго порядка, типичное для химической кинетики. Величину (х(тах)/('уК ) по аналогии мож-
но назвать константой скорости биолиза, выражаемую в единицах концентрация вещества/время (клетки/л), если размер популяции В выражен в клетки/л. 232
Несмотря на то что уравнения (7.4) — (7.5) хорошо описывают лабораторные эксперименты, применение их к природным условиям затруднено. В природных условиях микробное сообщество получает энергию из различных источников. При этом виды, существующие на следовых количествах того или иного ЗВ как на единственном источнике углерода, находятся в состоянии конкуренции друг с другом. При наличии в среде нескольких источников углерода предположение о том, что вещество Р лимитирует рост популяции, может нарушаться. При этом понятие выхода клеток (7) на единицу утилизируемого вещества Р неприменимо. Если вещество Р трансформируется микробиологически без изменения размеров популяции, то величина 7 стремится к нулю. Это явление называют кометаболиэмом.
Таким образом, скорость микробиологической трансформации вещества зависит не только от его химических свойств и структуры, но и от метаболической способности микробного сообщества. На практике это учитывается уравнением второго порядка:
4Р]/Л=-*Б[Р] =-ВД. (7.6)
При этом подразумевается, что биолиз осуществляется по реакции первого порядка по концентрации вещества Р и скорость его пропорциональна микробиалыюй активности среды (А&).
Кинетика псевдопервого порядка трансформации некоторых ЗВ при фиксированных размерах популяции и прямо пропорциональный рост константы скорости с ростом численности бактерий во многих случаях доказаны экспериментально. Более того, в ряде случаев удельная константа скорости биолиза кв не зависит от фазы роста популяции, от местности и видового состава микробного сообщества. Как правило, константа скорости микробиологической трансформации ЗВ коррелирует с константой скорости щелочного гидролиза вещества:
Ч = •+' Чи-
Это свидетельствует о роли гидролитических процессов в микробиологической трансформации веществ, подверженных щелочному гидролизу.
В естественных условиях средних широт в результате микробиологических процессов наиболее быстро распадаются м-алканы (на 60—90% за три недели). Разветвленные алканы и циклоалканы распадаются медленней, чем «-алканы, — за неделю на 40%. Низкомолекулярные ароматические углеводороды минерализуются быстрее насы-
233
идейных углеводородов, однако, полиароматические углеводороды разрушаются медленно. Биодеградация ароматических углеводородов сопровождается раскрытием ароматических колец за счет промежуточного образования орто-диолов. Фенолы и крезолы разрушаются микроорганизмами весьма эффективно. Замещенные ди- и трихлорфенолы разлагаются полностью в донных отложениях в течение 5—7 дней, нитрофенолы — в течение 14—20 дней.
Несмотря на имеющиеся примеры удовлетворительного описания микробиологических процессов самоочищения с помощью уравнения
(7.6), встречаются и вариации к, которые трудно объяснить. На йро-
в
цессы биодеградации ЗВ оказывают влияние множество факторов — освещение, содержание в воде Ог, питательных веществ, кофакторов.
Даже если микроорганизмы обладают необходимым для разрушения ЗВ набором ферментов, они могут не проявлять активности из-за отсутствия дополнительных субстратов или кофакторов. Поэтому многие ЗВ могут микробиологически распадаться только в условиях коме-таболизма, т.е. при обеспечении соответствующими косубстратами, кофакторами и т.д.
В природных условиях возможна ситуация, когда трансформация того или иного ЗВ, осуществляемая под действием немногочисленных второстепенных представителей микробного сообщества, будет описываться уравнением первого порядка, в то время как ее скорость не будет зависеть от размеров и численности доминантных микробиаль-ных видов.
Фактически, несмотря на высокие потенциальные возможности бактерий в отношении химической трансформации ЗВ, в природных условиях они не всегда могут быть реализованы. Так, внесение активных микроорганизмов в водоем зачастую не оказывает влияния на скорость трансформации ЗВ в природных условиях.
Необходимо остановиться на еще одной особенности микробиологических процессов трансформации ксенобиотиков (от греч. ксейос — чужой, биос — жизнь). Это возможность образования продуктов трансформации, которые оказываются более токсичными, канцерогенными и мутагенными соединениями, чем исходные вещества. Возник даже специальный термин "токсификация", т.е. процесс, при котором исходно малотоксичный ксенобиотик подвергается в организме воздействию ферментов и становится более токсичным. Это касается трансформации некоторых ароматических аминов (гидроксилирование), соединений, содержащих ароматические нитро- и азогруппы (образование нитрозосоединений), ароматических соединений (образование эпокси-дов) и др.
Предыдущая << 1 .. 85 86 87 88 89 90 < 91 > 92 93 94 95 96 97 .. 151 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed