Содержание
Обозначения и сокращения
Введение
1. Литературный обзор
1.1 Возможные последствия чрезвычайных ситуаций на объектах по хранению и уничтожению химического оружия
1.2 Трансформация фосфорорганических соединений в объектах окружающей среды
1.3 Процессы самоочищения почв
1.4 Микроорганизмы-деструкторы фосфорорганических соединений
2. Основная часть
2.1 Методика отбора штаммов микроорганизмов, способных растворять фосфорорганические соединения
2.2 Методика культивирования микроорганизмов
2.3 Методика проведения эксперимента по изучению возможности деструкции метилфосфоновой кислоты и её эфиров
2.4 Методика контроля роста микроорганизмов
2.5 Методика определения концентрации соединений с С-Р связью
3. Обсуждение результатов
3.1 Отбор штаммов микроорганизмов, способных растворять фосфорорганические соединения
3.2 Биодеструкция метилфосфоновой кислоты и её кислых эфиров.
3.3 Пути метаболизма органофосфонатов
Заключение
Список использованных источников
Обозначения и сокращения
ЗЗМ - зона защитных мероприятий
МФК - метилфосфоновая кислота
НИР - научно-исследовательская работа
ОВ - отравляющие вещества
ОДК - ориентировочная действующая концентрация
ОС - окружающая среда
ПДК - предельно-допустимая концентрация
ПДУ - предельно-допустимый уровень
ТХ - токсичный химикат
УХО - уничтожение химического оружия
ФОВ - фосфорорганические отравляющие вещества
ХО - химическое оружие
Введение
Обеспечение безопасности людей и защита окружающей среды (ОС) являются основополагающими требованиями Конвенции о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и о его уничтожении [1]. Функционирование системы безопасности при проведении работ с химическим оружием (ХО) в России регламентируется нормативными правовыми актами [2,3] и федеральной целевой программой «Уничтожение запасов ХО в Российской Федерации» [4]. К актуальным задачам Программы [4] относятся:
- мероприятия по созданию государственной системы мер по охране ОС и обеспечению экологической безопасности при проведении работ по хранению и уничтожению ХО;
- проведение работ по санации загрязненных территорий после уничтожения ХО категории 1.
Разработка методов и средств реабилитации объектов ОС в районах расположения объектов по хранению и уничтожению ХО является приоритетным направлением исследований в области обеспечения экологической безопасности [5].
Анализ тенденций развития исследований в области защиты ОС показывает, что, наряду с совершенствованием существующих методов, большое внимание уделяется биотехнологии санации почв, за которыми признается несомненный приоритет по показателям эффективности и экономичности. Такие методы экологически безопасны и выгодно отличаются по сравнению с другими отсутствием вторичных отходов, т.е. возможностью полной минерализации химических соединений, выбрасываемых в окружающую среду в качестве промышленных отходов [6]. Биологические методы восстановления загрязненных территорий по оценкам экспертов требуют затрат для своего применения примерно в тысячу раз меньше, чем известные небиологические технологии.
Целью работы являлась оценка возможности микробиологической деструкции метилфосфоновой кислоты и её кислых эфиров.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
- анализ литературных данных о существующих технологиях реабилитации загрязненных почв;
- скрининг микроорганизмов-деструкторов фосфорорганических соединений;
- изучение возможности биодеструкции продуктов разложения фосфорорганических отравляющих веществ.
1. Литературный обзор
1.1 Возможные последствия чрезвычайныхситуацийнаобъектах по
хранениюи уничтожениюхимическогооружия
Ключевым звеном в ликвидации ХО является безопасность процесса уничтожения. В п. 3 статьи VII Конвенции о запрещении ХО определено, что в ходе выполнения обязательств каждое государство-участник Конвенции «уделяет первостепенное внимание обеспечению безопасности людей и защите окружающей среды». В соответствии с Федеральной целевой программой «Уничтожение запасов химического оружия в Российской Федерации», утвержденной постановлением Правительства РФ № 969 от 29 декабря 2007 г., необходимо выполнение следующих мероприятий по обеспечению безопасности хранения и уничтожения ХО:
- организация и проведение государственной санитарно-гигиенической и экологической экспертиз предпроектных и проектных материалов по строительству объектов по УХО, а также технической и эксплуатационной документации на технологическое оборудование этих объектов;
- метрологическая аттестация технологического оборудования, используемого для мониторинга окружающей среды и контроля за состоянием здоровья граждан на объектах по хранению ХО, объектах по УХО, а также при уничтожении объектов по его производству и разработке;
- оснащение современными автоматическими системами охраны, сигнализации и видеонаблюдения объектов по хранению ХО и объектов по УХО;
- оснащение современными автоматизированными системами управления технологическими процессами объектов по УХО;
- внедрение технологий, безопасных в промышленном, пожарном и экологическом отношении, а также экономически приемлемых для УХО, полностью исключающих или в максимальной степени снижающих негативное воздействие на здоровье человека и окружающую среду;
- обеспечение промышленной (технологической), пожарной и экологической безопасности при проведении работ по хранению, перевозке и уничтожению ХО;
- проведение комплекса мероприятий по предотвращению возникновения аварий и пожаров на объектах по хранению ХО и объектах по УХО;
- использование современных систем мониторинга загрязнения окружающей среды химическими соединениями, образующимися в процессе эксплуатации объектов по хранению ХО и объектов по УХО;
- обеспечение социально-гигиенического и экологического мониторинга работ, связанных с хранением и уничтожением ХО;
- систематическая проверка технического состояния химических боеприпасов на объектах по хранению ХО и проведение необходимых работ для их поддержания в безопасном состоянии;
- своевременное выявление и уничтожение аварийных химических боеприпасов с использованием комплексов, специально предназначенных для этих целей, при соблюдении требований технологической и экологической безопасности;
- разработка комплекса мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий и пожаров на объектах по хранению ХО и объектах по УХО, а также при его перевозке;
- обеспечение персонала объектов по хранению ХО и объектов по УХО, а также граждан, проживающих и работающих в зонах защитных мероприятий, индивидуальными средствами защиты, антидотами и другими необходимыми медикаментозными препаратами на случай возникновения аварийных ситуаций;
- создание локальных систем оповещения при возникновении аварийных ситуаций на объектах по хранению ХО и объектах по УХО, а также в зонах защитных мероприятий.
Объект по УХО представляет собой сложный технологический комплекс, обеспечивающий уничтожение ТХ. В процессе уничтожения ТХ возможно несанкционированное высвобождение имеющихся на объекте факторов опасности. Субъекты, на которые действуют факторы опасности в случае проектных и запроектных аварий:
- производственный персонал объекта;
- основные производственные фонды объекта;
- окружающая среда.
Проектная авария – авария, масштабы и последствия которой учитываются при проектировании и создании объекта по УХО, рассчитываются и готовятся силы и средства, необходимые для ее локализации и ликвидации последствий. Запроектная авария – авария, масштабы и последствия которой можно только предполагать, готовность сил и средства для ликвидации последствий таких аварий на объекте может составлять часть от необходимого.
Распространение высвобождающегося при запроектной аварии ТХ зависит от состояния атмосферы. В условиях конвекции, когда почва нагрета сильнее воздуха, восходящие потоки вызывают быстрое «размывание» облака. Напротив, при инверсии (почва холоднее воздуха) наблюдаются наибольшие глубины распространения облаков. При слабом ветре облако зараженного воздуха затекает в лощины и обходит холмы, так как пары ТХ тяжелее воздуха и «стелются» по поверхности земли. Глубина распространения значительно снижается при наличии лесного покрова (примерно в 1,5 раза) по сравнению с распространением над равнинной местностью. При инверсии глубина распространения облака увеличивается примерно в 1,7 раза по сравнению с изотермией, а при конвекции уменьшается, что является вполне естественным. Чем неустойчивее атмосфера, тем интенсивнее идет перемешивание воздуха и тем быстрее разбавляется в нем примесь ТХ, следовательно, тем меньше будет глубина распространения действующих концентраций ТХ в облаке, способных нанести ту или иную степень поражения.
При устойчивой атмосфере отсутствуют значительные вертикальные перемешивания и движения, и температурный градиент атмосферы будет меньше, чем сухоадиабатический вертикальный градиент. Температурный градиент атмосферы может отличаться от сухоадиабатического в обе стороны и изменяться в широких пределах (до 20 °С/100 м) [7,8].
Одним из признаков инверсии является наличие нисходящих потоков воздуха, и, следовательно, его сжатие и нагревание, как, например, в антициклонах. Этому сопутствуют повышение давления и установление ясной погоды. Состояние атмосферы в этом случае характеризуется как очень устойчивое. В зонах атмосферных фронтов температурная инверсия может создаться в результате натекания теплоговоздуха на нижерасположенный слой холодного. Другим типом инверсии являются радиационные инверсии, образующиеся ночью, после дневного прогрева земной поверхности. Ночью поверхность земли излучает тепло и быстро остывает. Одновременно остывает и прилегающий к ней слой воздуха – сверху он прикрывается более теплым инверсионным слоем. Радиационные инверсии создаются в том слое атмосферы, который содержит загрязнения, способствуя тому, что загрязняющие вещества не рассеиваются и надолго задерживаются в окружающем воздухе. Кроме того, они образуются как раз в то время, когда маловероятна очистка атмосферы осадками.