ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Полимеризация и образование связанных остатков из "Научные основы экобиотехнологии" Процессы полимеризации и поликонденсации приводят к химическому связыванию органических ксенобиотиков и включению их в макромолекулы природного органического вещества. В результате образуются стойкие формы органических веществ. Наиболее активно процессы связывания протекают в почве и донных осадках. В этом важная роль принадлежит частицам пород и минералам (как катализаторам), а также активным продуктам метаболизма живых организмов, прежде всего микробным ферментам. [c.303] Химическое связывание является результатом образования стабильной ковалентной связи между загрязнением и природным органическим веществом. Образованные комплексы высокоустойчивы к кислотному или основному гидролизу, экстракции растворителями, термической обработке и микробной деградации. Остатки ксенобиотиков, включенные в такие комплексы, принято называть связанными остатками. Они могут быть освобождены только химической модификацией. Связанные остатки формируются исходным соединением или продуктами его частичной деградации. Количество связанных остатков увеличивается со временем, прошедшим после попадания ксенобиотика в среду. [c.303] Связывание поллютантов с почвенным или донным органическим веществом имеет следующие последствия уменьшается количество доступных соединений, взаимодействующих с биотой продукты связывания чаще всего нерастворимые, в результате уменьшается миграция химического соединения вследствие выщелачивания, таким образом предотвращается дальнейшее загрязнение природных сред. [c.303] В то же время связывание ксенобиотиков с природным веществом приводит к их аккумулированию в среде. Они могут быть атакованы микроорганизмами, освобождаться и переходить в растения или другие живые организмы. Высвобождение остатков может привести к пролонгированию вредного действия ксенобиотиков. Например, в результате связывания хло-рароматических соединений и последующих перекрестных реакций, катализируемых ферментами, возможно образование диоксинов. В целом же принято считать, что связанные остатки ксенобиотиков оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, чем несвязанные. [c.303] Ряд фенолов способен полимеризоваться на поверхности смектита, насыщенном катионами переходных и непереходных металлов. Образующиеся продукты состоят из мономеров, димеров, тримеров, тетрамеров и содержат следы пентамеров исходного фенола и хиноны - продукты окисления фенолов. [c.304] Многие фенольные загрязнения могут быть иммобилизованы почве -ным органическим веществом под действием системы пероксидаза - Н2О2. При этом 1 кг сухой массы почвы может связать 100 мг такого загрязнения, как 2,4-дихлорфенол, что соответствует связыванию около 10 г загрязнения на 1 кг почвенного органического вещества. Однако такие химически инертные соединения, как полихлорированные бифенилы и высокохлори-рованные фенолы в этом процессе не формируют связанные остатки в значительном количестве. [c.305] Анилин также может ковалентно связываться с природным растворенным органическим веществом при pH 6-8 без участия катализатора. Реакционный путь включает присоединение анилина к карбонильной части, присутствующей в гуминовых и фульвокислотах. Для протекания реакции необходимы хинонные группы. При анаэробных условиях, когда хинонные группы восстанавливаются, реакция блокируется. [c.306] В почве связанные остатки образуются всеми пестицидами. Пестициды связываются с продуктами разложения биогенного вещества в почве, остатками растений и их метаболитами (рис. 4.14), с глинистой минеральной фракцией почвы. Как правило, остатки не превышают 15-30 мг/кг. Однако иногда может быть связано от 100 до 1 ООО мг пестицида на 1 кг почвенного органического вещества. [c.306] В дальнейшем связанные остатки медленно разлагаются вместе с почвенным органическим веществом. [c.307] При загрязнении почвы нефтью и нефтепродуктами также формируются связанные остатки (в среднем до 10-20% от исходного количества), содержащие, в основном, высокомолекулярные углеводороды (С19-С26) и полиароматические соединения, устойчивые к биоразложению. [c.307] Связывание почвенных остатков можно рассматривать как эффективный и безопасный способ очистки вещество становится безвредным и может медленно распадаться в связанном состоянии на продукты, которые в будущем не создадут сколь-нибудь существенных проблем. [c.307] Сравнивая два механизма, посредством которых поллютанты могут быть связаны в почве, необходимо отметить, что физическая сорбция свойственна многим загрязнителям, химическое же связывание более селективно. При физической сорбции (в различных формах) почвой поглощается 1-10 мг загрязнителя на 1 кг почвы или 100-1000 мг/кг органического вещества, при химическом связывании - 10-100 мг/кг почвы или 1000-10000 мг/кг органического вещества. [c.308] Роль абиотических процессов в трансформации ксенобиотиков проявляется в том, что в результате абиотической деградации образуются более биодоступные небольшие молекулы, которые могут быть использованы микроорганизмами как источник питания и энергии. Кроме того, биологическая деградация завершает их детоксикацию. [c.308] В природных условиях, когда существуют барьеры для переноса и диффузии ксенобиотиков, стрессовые воздействия, высокие концентрации ксенобиотика, угнетающие активность микробных сообществ, доминирует абиотическая деградация. Небиологические процессы, такие как адсорбция, фотолиз, гидролиз, окислительные реакции, могут иметь важное значение дажЬ в случае интенсивной биологической активности. Роль химических реакций, вовлекающих органический субстрат, определяется скоростью других, конкурирующих биодеградационных процессов. [c.308] Вместе с тем, в природных условиях биота и прежде всего микробиологические процессы доминируют в трансформации ксенобиотиков. При оптимальных условиях окружающей среды на ксенобиотики в первую очередь влияют биологические факторы, а при экстремальных условиях -абиотические. [c.308] Вернуться к основной статье