Животные клетки
- Основные отличия экобиотехноло
гических методов от биотехнологических - Биоудобрения для замены химических удобрений
- Удаление азота из сточных вод. Переработка и утилизация активного ила очистных сооружений. Биологическая очистка природных водоемов.
Методы биотехнологии могут применяться на следующих уровнях: молекулярном (манипуляция с отдельными частями гена), генном, хромосомном, уровне плазмид, клеточном, тканевом, организменном и популяционном. Биотехнологические подходы, основанные на культивировании органов и тканей растений на питательных средах в регулируемых условиях, открывают принципиально новые возможности для фундаментальных и прикладных исследований. В прикладном аспекте на основе знаний о биологии клетки in vitro разработатываются технологии микроклонального размножения высоко декоративных малораспространенных видов, форм и сортов растений.
Использование
методов биотехнологии имеет
ряд преимуществ перед
- Клонирование материала, трудно размножаемого традиционными методами.
- Возможность использования минимального количества эксплантов для получения стерильных культур.
- Независимость от климатических условий и проведение работ в течение всего года.
- Планирование выпуска необходимого количества материала к определенному сроку.
- Экономия площадей для выращивания посадочного материала.
- Возможность длительного хранения растительного материала в стерильных условиях и, при необходимости, повторное включение таксонов в биотехнологический цикл культивирования.
Биотехнология объединяет два направления:
клеточную и генетическую инженерию. Из
сказанного выше ясно, что в процессе культивирования
можно осуществлять различные манипуляции
с клетками и получать растения с новыми
наследственными свойствами. Поэтому
это направление получило название «клеточная
инженерия». Генетическая инженерия -
наука более молодая, датой ее рождения
считают 1972 год, когда была создана первая
химерная молекула ДНК. Зарождение генетической
инженерии уходит корнями в развитие молекулярной
генетики, биохимии.
Применительно к сельскохозяйственной
биотехнологии с помощью методов генетической
инженерии может и должна быть решена
задача по созданию новых и улучшенных
генотипов растений и животных с комплексной
устойчивостью к наиболее опасным патогенам
и другим вредным организмам, к абиотическим
факторам среды.
Эти технологии, вне всякого сомнения,
прогрессивны, однако их биологическая
безопасность до сих пор недостаточно
исследована и представляет опасность
для всего живого на Земле. В ведущих западных
державах осуществляется жесткий контроль
над внедрением
трансгенных растений в растениеводство,
так как они несут в агроценоз новые биологические
риски, которые могут отрицательно влиять
на растения, животных и организм человека.
В России также, как и в других странах,
принят закон «О государственном регулировании
генно-инженерной деятельности».
Биотехнологические
методы способствуют биовосстановлению
водоемов и улучшению санитарно-
Технология предусматривает установку на участках загрязненной акватории пакетов "плавающей загрузки", представляющих собой легкую волокнистую насадку с большой нефтепоглощающей способностью, с нанесенным и закрепленным на ней нефтеокисляющим биопрепаратом. Такая загрузка, находясь на поверхности воды, способна в течение длительного времени собирать, окислять нефтезагрязнения, и очищать водоем.
Выводы
1. Экобиотехнологический
метод перспективен при
Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка экологически чистой технологии переработки овчинно-шубного и пушно-мехового сырья, основанной на применении экобиотехнологического метода проведения подготовительных процессов, позволяющих сократить уровень водопотребления и водоотведения, снизить расход химических материалов и увеличить выход продукции по площади.
Впервые предложен
метод экобиотехнологической
8. Разработаны
условия получения
9. Предложен экобиотехнологический метод пикелевания, основанный на применении кисломолочных композиций. Он позволяет использовать отходы молочной промышленности, исключить из пикельного состава хлорид натрия, кислоты различной химической природы, проводить процесс намазным методом. При обработке овчин КМК цикл производства сокращается как за счет ускорения собственно дубления, так и за счет исключения нейтрализации на 5 ч, увеличивается выход овчин по площади до 6%, снижается расход химических материалов в 10 раз, снижается объем водопотребления на 100% и исключается образование сточных вод.
10. Разработан
экобиотехнологический метод
11. Внедрение
экобиотехнологического метода
переработки овчинно-шубного
2
Постоянное использование химических препаратов в аграрном производстве приводит к крайне негативным последствиям. Нарушается биоценоз почв, подавляется полезная микрофлора земли. Избыток вносимых минеральных удобрений приводит к их накоплению в почве, затем в растениях, неблагоприятно влияет на технологические качества и пищевую ценность сельскохозяйственной продукции.
Перед мировой общественностью встали проблемы, связанные с возрастающими масштабами использования минеральных удобрений, которые, как и многие химикаты, токсичны, наносят ущерб биосфере, а также через пищевые продукты и воду вызывают различные заболевания у людей. Использование насыщенных вредными соединениями продуктов питания вызывает рост онкологических и аллергических заболеваний.
В связи с этим весьма актуальной стала проблема минимизации применения экологически нерациональных химических веществ и замена их экологически чистыми биотехнологическими средствами для повышения плодородия почв и рекультивации земель. Этой глобальной проблеме во всем цивилизованном мире уделяется повышенное внимание. Меняются подходы к обработке земель, разрабатываются и оперативно внедряются экологически чистые удобрения и методы органического земледелия, ужесточаются требования к аграрной продукции.
Одним из путей решения этой проблемы является разработка и производство биопрепаратов. Особое внимание уделяется получению биоудобрений для аграрного производства. Использование биоудобрений – это подход к решению задачи повышения плодородия почв, принципиально отличный от существующего. Сохранение структуры почвы, ее естественной микрофлоры и химического состава при повышении урожайности и, что особенно важно, безвредности выгодно отличают биологические удобрения от минеральных.
Целесообразность использования биоудобрений связана с возможностью неограниченного производства и применения их по сравнению с другими удобрениями. Цель внесения биоудобрений - нехимический способ содействия метаболическим процессам, а также возможность доставки активных веществ в организм растений. Кроме того – повышается уровень содержания в почве органических соединений и увеличивается концентрация полезных микроорганизмов, макро- и микроэлементов.
Биоудобрения широко применяются в странах дальнего зарубежья, таких как Швейцария, Америка, Испания, Бразилия, Канада, Индия, Китай, Италия и др.
ЧЕМ ХОРОШИ БИОУДОБРЕНИЯ?
Биоудобрение – шлам, образующийся в процессе анаэробного (безкислородного) брожения органических веществ (навоза, помета, растительных остатков и т.д.). Биоудобрение является ценным продуктом работы биогазовой установки.
Рациональное применение биоудобрений содействует получению экологически чистой продукции, накоплению гумуса, снижению усталости почвы, улучшению структуры почвы и в конечном счете повышению ее плодородия.
Ожидаемые результаты применения биоудобрений
• Восстановление почвенного плодородия: увеличение содержания гумуса, улучшение структурного состояния почвы, снижение явления аллелопатической усталости в севообороте и под отдельными его культурами.
• Получение экологически чистой продукции и реализации концепции «органического земледелия».
• Повышение клейковины и содержания белка в зерне озимой пшеницы.
• Увеличение маслянистости семян подсолнечника.
• Увеличение кормовых достоинств культур севооборота.
Биоудобрения
полностью сохраняют
Биоудобрения |
Химический состав кг/тонну | ||||
N |
NH4-N |
P2O5 |
K2O |
MgO | |
Свиной навоз |
5,9-6,5 |
1,4-2,0 |
5,3-5,8 |
6,1-6,3 |
1,5-1,8 |
Коровий навоз |
4,3-5,0 |
1,0-1,2 |
2,7-2,9 |
7,5-7,8 |
1,3-1,5 |
Конский навоз |
3,6-3,8 |
1,0-1,1 |
4,0-4,3 |
4,3-4,8 |
1,5-1,8 |
Птичий помет |
17-18 |
3,0-3,5 |
10-10,9 |
8,0-8,8 |
3,5-4,2 |
Преимущества биоудобрений перед другими органическими удобрениями
Биоудобрения по многим показателям в несколько раз лучше других органических удобрений (гной, помет, торф). Вот некоторые из них:
Отсутствие семян сорняков. В гное свиней и крупного рогатого скота и торфе обычно присутствует большое количество семян сорняков. В 1 тонне свежего гноя находится до 10 тыс. семян разных сорняков, которые пройдя через желудок животных, не теряют способность к прорастанию. Это приводит к потере урожая от 5-7 центнеров злаковых культур с одного гектара.
Отсутствие патогенной микрофлоры. Через органические удобрения часто распространяются много возбудителей заболеваний растений. Например, в гное могут содержаться свыше 100 опасных для животных и человека болезней: сибирская язва, туберкулез, бруцеллез, паратиф, паратуберкулез, ящур, сальмонеллез, аскаридоз, кишечные инфекции, - это лишь некоторые из них. Свиной гной имеет общую микробную загрязненность от 4,1 до 3,610-9, споровых анаэробов от 10-2 до 10-4, титр кишечной палочки составляет от 10-5 до 10-7. Биоудобрения, благодаря специальной технологии переработки в биогазовой установке, полностью обеззаражены от патогенной микрофлоры.
Наличие активной микрофлоры, которое способствует интенсивному росту растений. Органические отходы, которые используют в качестве удобрения, не имеют или содержат небольшое количество микрофлоры. В гное содержится 109 колоний/гр. разной микрофлоры, в том числе и патогенной. В биоудобрениях содержится 1012 - 1014 колоний/гр. микрофлоры, при этом полностью отсутствует патогенная микрофлора.
Отсутствие адаптационного периода. Гной и другая органика, перед внесением в почву, нуждается в проведении длительной подготовки (6-12 месяцев). Полезные вещества, которые содержатся в них, частично теряются, а остальные начинают действовать в почве лишь на 2-4 год после его внесения. Биоудобрения благодаря своей форме начинают эффективно работать сразу при внесении.
Стойкость к вымыванию из почвы питательных элементов. За сезон из почвы вымывается около 80% органических удобрений, потому приходиться их ежегодно добавлять в больших количествах. За это же время из почвы вымывается всего до 15% биоудобрений. Таким образом, внесенные в небольшом количестве биоудобрения на ваши поля будут работать на 3-5 лет дольше, чем обычные удобрения.
Максимальное сохранение и накопление азота. Недостаточное количество азота в почве приводит к снижению урожайности многих сельскохозяйственных культур. При этом также тормозится эффективный рост растений, ослабляется их стойкость к разным болезням. Длительное азотное голодание ведет к гидролизу белков и разрушению хлорофилла. При длительном хранении (компостировании) органических отходов теряется до 50% азота. В биоудобрениях, благодаря анаэробному сбраживанию органических отходов в биогазовой установке количество общего азота N сохранится полностью, кроме того, содержимое растворимого азота Nh4-n увеличивается на 10 - 15%.
Экологическое влияние на почву. Органические удобрения в не переработанном виде наносят больший вред почве, загрязняя его и грунтовые воды. Тогда как биоудобрения являются абсолютно чистым экологическим удобрением.
Преимущества биоудобрений в сравнении с минеральными удобрениями
Минеральные удобрения оказывают негативное влияние на здоровье человека и почву. Минеральные удобрения в виде гранул или растворов усваиваются только на 35-50%, остальные откладываются в виде нитратов в продуктах и грунтах. В свою очередь, выращенные продукты плохо влияют на организм человека. Нитраты содействуют развитию раковых опухолей в желудочно-кишечном тракте. Длительный прием нитратов в малых дозах приводит к увеличению щитовидной железы. Нитраты способствуют увеличению холестерина и снижению белка в крови человека и животных.
Биоудобрения, благодаря своим биологическим свойствам, усваиваются растениями практически на 100%, при этом содержание нитратов в продуктах минимально.
Нормы внесения и их соблюдения.
Растворы
минеральных солей в
Биогумус можно вносить в любом количестве. При его использовании не происходит минерализации почвы, поскольку он является экологически чистым продуктом.
Влияние различных видов удобрений на урожайность с/х культур
Удобрения |
Кормовая свекла, ц/га |
Зеленая масса кукурузы, ц/га | ||
Урожайность |
Прибавка к контролю |
Урожайность |
Прибавка к контролю | |
Без удобрений (контроль) |
282 |
– |
272 |
– |
Мин. удобрения - стандарт |
301 |
19 |
303 |
31 |
Стойловый навоз 40 т/га |
312 |
30 |
306 |
34 |
Жидкая фракция биоудобрений 200 т/га |
336 |
54 |
372 |
100 |
Техника и технология внесения биоудобрений
Для внесения биоудобрений выпускается специальная сельскохозяйственная техника, обеспечивающая бережное отношение к земле и к сохранности ценных свойств самих удобрений. Например, техника известной европейской компании «Holmer».
3
Удаление из сточных вод соединений азота
2.29. Процесс глубокой нитрификации сточных
вод, содержащих NH
, независимо от исходной концентрации
аммонийного азота эффективно протекает
в аэротенках-смесителях при соблюдении
строго определенного возраста активного
ила, который для различных условий может
измениться от 5 до 70 и более сут.
При осуществлении процесса нитрификации
в отсутствии или недостатке органического
субстрата для построения биомассы нитрифицирующих
микроорганизмов требуется искусственная
добавка источников неорганического углерода
в виде НСО
или СО2 из расчета 2 мг-экв на 1 мг-экв окисленного
аммонийного азота.
С наблюдается снижение скорости нитрификации.
Процесс нитрификации может осуществляться
как в присутствии органических веществ,
так и в их отсутствии. Особое внимание
следует обратить на присутствие в сточных
водах веществ, тормозящих или полностью
ингибирующих нитрификацию, в частности
свободного аммиака и тяжелых металлов.°С. При температуре менее
30°Оптимальная величина
рН для нитрифицирующих микроорганизмов
составляет 8,4, оптимальная температура
30
Для удаления из воды окисленных форм
азота (NО
и NO
) осуществляют денитрификацию, т. е. восстановление
нитритов и нитратов до молекулярного
азота. Этот процесс может быть реализован
при наличии в воде определенного количества
органического субстрата, окисляемого
сапрофитными микроорганизмами до CO2 и Н2О за счет кислорода азотсодержащих соединений.
При денитрификации обеспечивается очистка
сточных вод одновременно от биологически
окисляемых органических соединений и
от соединений азота (NО
и NO
). Наиболее эффективно процесс денитрификации
протекает при рН = 7-7,5, при рН выше 9 и ниже
6 процесс затормаживается.
В качестве органического субстрата в
процессе денитрификации могут быть использованы
любые биологически окисляемые органические
соединения (углеводы, спирты, органические
кислоты, продукты распада белков, избыточный
активный ил и т.д.). Источником углеродного
питания при очистке сточных вод методом
денитрификации могут быть исходные или
прошедшие очистку в первичных отстойниках
сточные воды, а также органосодержащие
производственные сточные воды, предпочтительно
не содержащие аммонийного, органического
и белкового азота.
Необходимое соотношение величины БПК
в сточных водах к нитратному азоту ориентировочно
равно 4: 1.
Для процессов нитрификации и денитрификации
могут быть использованы обычные сооружения биологической
очистки: аэротенки и биофильтры.
При удалении соединений азота из сточных
вод могут применяться различные схемы
очистки: одностадийные, двух или трехстадийные.
В каждой схеме процесс денитрификации
может осуществляться в начале, середине
или конце сооружения, с искусственной
добавкой субстрата (например, метанола)
или с использованием субстрата сточных
вод, с проведением процесса денитрификации
в аэробных или анаэробных условиях, с
дополнительной рециркуляцией иловой
смеси в начало резервуара из его конца
или из вторичного отстойника, а также
из одной ступени в другую. Во всех схемах
на завершающей стадии устраивают, как
правило, аэрацию иловой смеси продолжительностью
не менее 1-2 ч для отдувки газообразного
азота и более глубокого окисления аммонийного
азота. Для удаления из сточных вод соединений
азота возможно применение специально
разработанных для этих целей сооружений
типа циркуляционных каналов, в которых
создаются аэробные и анаэробные участки
за счет рассредоточенного расположения
поверхностных механических аэраторов.
Возможно осуществление процесса в аэротенке-смесителе
при попеременном (цикличном) аэрировании
и перемешивании иловой смеси в течение
короткого времени (1-1,6 ч) при соблюдении
необходимого времени пребывания сточной
жидкости в сооружении. Для перемешивания
иловой смеси могут быть использованы
лопастные мешалки с горизонтальной или
вертикальной осью вращения, гидравлическое
перемешивание, а также перемешивание
воздухом с малой интенсивностью, подаваемым
дырчатыми трубами или открытыми стояками.
При отсутствии токсичных загрязнений
(особенно для нитрификации) могут применяться
секционированные вытеснители с последовательно
работающими аэробными и анаэробными
секциями и подачей в секции денитрификации
соответствующего количества органического
субстрата или исходной сточной жидкости.
Использование активного ила
Как только включается станция биологической очистки, и работу начинают воздушные компрессоры, подавая пузырьки кислорода, начинают активизироваться аэробные бактерии. Идеальные условия для жизнедеятельности бактерий созданы. Органические соединения в стоках окисляются бактериями, в итоге получается активный ил и очищенная вода.
Вопрос об утилизации переработанного ила решается очень просто. Большинство владельцев качественныхлокальных очистных сооружений с высоким процентом очистки используют переработанный ил в качестве безопасного удобрения на своём дачном участке. Многостороннее агрономическое значение имеет процесс использования переработанного ила в качестве органических удобрений. Любые растительные культуры, получая доступным образом минеральные соединения, легко усваивают их из верхнего питательного слоя с высоким содержанием меди, кобальта, азота и других соединений.
Использование переработанного ила улучшает углеродное питание растений, улучшает физико-химические свойства почв на Вашем участке. Такая почвенная подкормка при помощи азотобактерий, улучшает круговорот природной питательной среды. Для улучшения качества садово-огородных культур применение ила начато уже давно. Использование переработанного ила, по сравнению с торфом, значительно выгоднее, кроме того, он более насыщен органическими веществами, стимулирующими рост огородных и садовых культур. А в сравнении с применением компоста, использование переработанного ила на участке удобней, из-за отсутствия в нём семян сорных растений. Активный ил содержит органические минеральные соединения, повышающие плодородие почв.
Использование переработанного ила требует осторожного подхода, при хорошем перемешивании и строгом соблюдении сроков внесения. Биологические исследования показали, что внесения в почву переработанного ила при правильном распределении не оказывает отрицательного действия. При этом водорастворимые соединения аммония могут быть использованы растениями в длительных вегетационных периодах при правильном использовании переработанного ила на участках.
Содержание в иловых осадках фосфора показывает примерное соответствие действию фосфора, как удобрения, а недостаток калия вполне компенсируется его добавление в качестве минерального удобрения, в процессе использования переработанного ила на участке.
Для рекультивации истощённых почв, такое применение органических удобрений особо необходимо. Проведённые польскими агротехниками исследования показали, что при использовании переработанного ила улучшаются свойства почв за счёт азотфиксирующих колоний микроорганизмов. Не следует применять переработанный ил как удобрение на особо кислых почвах с pH менее 5,5.
Использование переработанного ила имеет свои преимущества:
- улучшает структуру и физические свойства почв;
- водоудерживающую способность почв;
- имеют питательную ценность для растений;
- не способствуют накоплению токсических веществ.
Способы переработки избыточного ила
Активный ил создаётся из взвешенных в сточной жидкости частиц, не задержанных первичным отстойником, и адсорбируемых коллоидных веществ с размножающимися на них микроорганизмами (бактериями, простейшими, водорослями и др.). Активный ил значительно ускоряет процессы окисления и очистки сточных вод в результате поглощения его частицами органических веществ и бактерий. Микробы сточной жидкости, в том числе и болезнетворные, адсорбируются активным илом и погибают или становятся активными агентами ила.
Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ.
Исследован новый способ обработки избыточного активного ила, включающий центрифугирование суспензии активного ила, отбираемой из вторичных отстойников. Способ обработки активного ила включает регентную обработку коагулянтом на основе 3-валентного железа и щёлочью с последующим разделением на твёрдую и жидкую фазы. В качестве коагулянта используют продукт окисления железного купороса азотной кислоты. [1]. Исследованы варианты обработки и удаления активного ила от очистки сточных вод производства фенолформальдегидных смол. Центрифугирование не дал положительных результатов [2].
Наиболее эффективным способом обезвоживания отходов, образующихся при очистке сточных вод, является термическая сушка. Перспективные технологические способы обезвоживания осадков и избыточного активного ила, включающие использование барабанных вакуум-фильтров, центрифуг, с последующей термической сушкой и одновременной грануляцией позволяют получать продукт в виде гранул, что обеспечивает получение незагнивающего и удобного для транспортировки, хранения и внесения в почву органоминерального удобрения, содержащего азот, фосфор, микроэлементы.
Извлечение ионов тяжелых металлов и других вредных примесей из сточных вод гарантирует, например, получение безвредной биомассы избыточного активного ила, которую можно использовать в качестве кормовой добавки или удобрения. В настоящее время известно достаточно много эффективных и достаточно простых в аппаратурном оформлении способов извлечения этих примесей из сточных вод. Разработан погружной датчик уровня ила в осветлителях, позволяющих оператору определять границу слоя ила по акустическому сигналу. Действие датчика основано на изменении оптической плотности среды в ИК - диапазоне при достижении границы ила [3].
В работе представлены результаты исследований по влиянию времени пребывания активного ила в безкислородных условиях на его биохимическую активность, выраженную в виде экзиматической активности, скорости потребления кислорода, а также динамики биодеструкции органических субстратов [4].
Работа проводилась с целью отработки и оценки новой методики для определения активности ила, которая рассчитывается по скорости окисления глюкозы в стандартном растворе - А (мг/л*ч, мг/г ила*ч). Концентрация глюкозы измерялась автоматически с помощью ионоселективного электрода одновременно в исследуемом растворе фиксировалась концентрация растворённого кислорода, при изменении которой вводилась соответствующая поправка. Точность измерения достигла 10% в диапазоне изменения А 0-200 кг [5].
Избыток активного ила можно также перерабатывать анаэробным путем. Переработанный активный ил может служить и как удобрения, и как корм для рыб, скота. Из активного ила очистных сооружений производства окситетрациклина были выделены селективные культуры бактерий и дрожжей, обеспечивающие интенсивную деструкцию данного антибиотика в аэробных условиях. Активный ил, обогащённый данными культурами, обеспечивал эффективную очистку сточных вод при содержании окситетрациклина до 1.4 г/л. Периодические добавки к активному илу селективных культур, бактерий и дрожжей обеспечивали стабильность процесса биологической очистки сточных вод. Указанный метод может быть использован для совершенствования технологической очистки сточных вод химических и биотехнологических производств [6].
Активный ил
на очистной станции был исследован
с точки зрения активности ферментов
амилазы, пртеиназы, липазы и фосфазы.
Для выделения и очистки
Проведён микробиологический анализ активного ила сточных вод Лисичанского нефтеперерабатывающего завода. Показано усиление развития микрофлоры активного ила при иммобилизации последнего на различных носителях. Максимальной сорбирующей способностью обладали капроновые «ерши». Иммобилизация активного ила является одним из путей интенсификации очистки сточных вод от нефтепродуктов. При содержании в сточной воде от 21 до 907 мг/л . нефтепродуктов степень очистки иммобилизованным активным илом составляла от 88.1 до 99.0% [8].

- Животный мир и его значение
- Животный мир как объект правовой охраны
- Животный мир как объект эколого-правового режима
- Живые корма в рыбоводстве
- Жидкие среды организма
- Жидко-мазоичная модель строения мембраны
- Жидкофазное нитрование парафинов
- Животноводство
- Животноводство
- Животноводство в РФ
- Животноводство, как одна из главных отраслей сельского хозяйства. Пути повышения продуктивности животных.
- Животноводство РФ
- Животноводческие фермы и комплексы. Основные отличия комплекса от фермы
- Животноводческий комплекс России