Автор: Каравайко Г.И.Статей: 3Ацидифильные микроорганизмыАЦИДИФИЛЬНЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫАвторы: Г.И. КаравайкоАЦИДИФИЛЬНЫЕ МИКРООРГАН И ЗМЫ, ацидофилы (от лат. acidus - кислый и греч. φιλ έ ω - любить), развиваются в средах с повышенной кислотностью. Строгие А. м. (среди них филогенетически отдалённые группы бактерий и архей), как правило, живут в условиях высокой концентрации серной кислоты - pH 0-5,5 (оптимум 0,7-3,0), хотя значения pH внутри их клеток близки к нейтральным (6,0-6,5). А. м. получают энергию при окислении ионов F е 2 +, S 2 -, сульфидных минералов. А. м. живут при темп-ре от 2 до 90 °С. Широко распространены в рудных месторождениях и кислых гидротермах. Используются в биогидрометаллургии, способствуют коррозии металлов. К числу умеренно- ацидифильных относят представителей метанокисляющих бактерий родов Methylocapsa и Methylocella (pH 4,2-7,0), актиномицетов, обитающих в кислых болотах и почвах (pH 4,0-5,0), и некоторых грибов. Механизмы ацидифилии до конца не ясны. БиогеотехнологияБИОГЕОТЕХНОЛОГИЯАвторы: Г.И. Каравайко, С.С. БеляевБИОГЕОТЕХНОЛОГИЯ, использование микроорганизмов и их метаболитов при добыче и переработке полезных ископаемых. Наиболее развиты два направления - биогидрометаллургия и микробная Б. увеличения нефтеотдачи пластов. Первое включает биотехнологич. и гидрометаллургич. способы переработки золотосодержащих и комплексных полиметаллич. руд и концентратов, продуктов их обогащения и отходов горнодобывающих производств с помощью бактериального выщелачивания. Золото и серебро, в отличие от др. металлов, тонко вкраплены в сульфидные минералы и только после бактериального окисления и частичного разрушения минералов они высвобождаются полностью из кристаллич. решёток и далее извлекаются традиц. способом. Во мн. странах (США, Канада и др.) применяют бактериально-химич. выщелачивание меди и урана из руд в месте их залегания или из забалансовых (бедных) руд. Пром. переработку золотомышьяковых концентратов проводят в серии последовательно соединённых реакторов в ЮАР, Австралии, США, России и др. странах. Таким путём удаётся извлекать до 96-98% золота и до 90% серебра. Подобная технология разрабатывается и для переработки концентратов и продуктов, содержащих др. цветные металлы. К числу биогидрометаллургич. методов относятся также облагораживание глины и каолинов для керамич. пром-сти, извлечение металлов из растворов (биосорбция), очистка пром. стоков от металлов, цианидов, тиоцианата и их комплексов с металлами. Биогидрометаллургич. технологии не наносят большого вреда окружающей среде, рентабельны. Б. повышения нефтеотдачи пластов состоит из двух последоват. стадий: активации аэробных микроорганизмов в призабойной зоне нагнетательной скважины путём закачки аэрированной воды (с добавкой минеральных солей) и заводнения нефтесодержащего пласта. Выработанный аэробными микроорганизмами на первом этапе комплекс нефтевытесняющих агентов (жирные кислоты, спирты, биополимеры, СО 2 и др.) продвигается к добывающим скважинам. По мере уменьшения концентрации кислорода в пласте часть этих веществ утилизируется анаэробными метаногенными бактериями с образованием нефтевытесняющего газа - метана. Благодаря этой технологии только на нефтяных месторождениях Татарии было дополнительно получено более 500 тыс. т нефти. Разрабатываются способы повышения нефтеотдачи на месторождениях со сложными геофизич. и физико- химич. условиями (высокие солёность и темп-ра), в т. ч. путём дополнит. введения микроорганизмов в пласт. Литература Лит.: Промышленная микробиология. М., 1989; Разработка микробиологических методов увеличения нефтеотдачи на Ромашкинском месторождении // Нефтяное хозяйство. 1993. № 12. С. 15-17. БиокоррозияБИОКОРРОЗИЯАвторы: Г.И. КаравайкоБИОКОРРОЗИЯ (от био… и лат. corrosio - разъедание), разрушение металла при участии микроорганизмов (бактерий, архей, грибов, водорослей). Иногда к Б. относят разрушение полимерных покрытий, препятствующих коррозии металлов. Б. является электрохимич. процессом. Микроорганизмы способствуют возникновению микроцентров гальванич. активности на поверхности металла, деполяризуют её, удаляя протоны и ионы металла, образуют агрессивные соединения (минер. и органич. кислоты, щёлочи) - электролиты. При Б. металла, напр. железа, в анодной зоне происходит окисление металла и сток электронов: Fe → Fe 2 + + 2 e, а в катодной - восстановление ионов водорода: 2 H + + 2 е → 2 H; 2 H → H 2. В результате последней реакции на металле образуется плёнка молекулярного водорода (катодная поляризация), защищающая его от дальнейшей коррозии. Обычно микроорганизмы, использующие молекулярный водород в метаболич. процессах, препятствуют образованию плёнки, деполяризуют металл, создают неравновесные условия. В присутствии O 2, при pH от 0 до 8,0 и темп-ре до 90 °С, они окисляют ионы Fe 2 + до Fe 3 +. В кислой среде Fe 3 + окисляет железо (Fe 0) до Fe 2 +, а Fe 2 + опять окисляется с участием бактерий до Fe 3 +. В нейтральной и щелочной средах образуется Fe (OH) 3, который, осаждаясь на поверхность железа в присутствии O 2, образует с последним гальванич. пару и становится анодом. При этом коррозия металла ускоряется. При отсутствии кислорода (анаэробные условия) микроорганизмы также активизируют катодную деполяризацию, используя при этом атомарный водород. С участием сульфатредуцирующих бактерий протекают реакции: SO 2 − 4 + 8 H + → S 2 - + 4 H 2 O и 4 Fe + SO 2 − 4 + 4 H 2 O → FeS + 2 OH - + 3 Fe (OH) 2 (продукт коррозии). В последнем случае действуют два механизма: катодная деполяризация и образование дополнительного катода - FeS к аноду - железу. Первый связан с участием бактериальных ферментов. В кислой среде процессы коррозии осуществляют специфические хемолитотрофные бактерии родов Acidithiobacillus, Sulfobacillus, Leptospirillum, Acidianus и др., а в нейтральной и щелочной - бактерии родов Gallionella, Leptotrix, Metallogenium, железоредуцирующие бактерии. Oрганотрофные бактерии и грибы участвуют в разрушении защитных веществ (краски и др.), наносимых на изделия из металла. Б. протекает в атмосфере, почве, воде, топливных баках, в рудных месторождениях, при эксплуатации газовых и нефтяных трубопроводов, в сооружениях теплового и питьевого водоснабжения. Более 50% коррозионных повреждений техники, эксплуатирующейся в природных условиях, связаны с воздействием микроорганизмов. Развитию Б. препятствуют вещества, предотвращающие или ограничивающие развитие микроорганизмов (биоциды), и специальные средства защиты металлов. |
 |