RU2650864C1 - Биологический деструктор несимметричного диметилгидразина - Google Patents
Биологический деструктор несимметричного диметилгидразина Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650864C1 RU2650864C1 RU2017133569A RU2017133569A RU2650864C1 RU 2650864 C1 RU2650864 C1 RU 2650864C1 RU 2017133569 A RU2017133569 A RU 2017133569A RU 2017133569 A RU2017133569 A RU 2017133569A RU 2650864 C1 RU2650864 C1 RU 2650864C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- biological
- udmh
- dimethylhydrazine
- mms
- centrum
- Prior art date
Links
- DIIIISSCIXVANO-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dimethylhydrazine Chemical compound CNNC DIIIISSCIXVANO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- RHUYHJGZWVXEHW-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dimethyhydrazine Chemical compound CN(C)N RHUYHJGZWVXEHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 4
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 abstract description 10
- 244000005700 microbiome Species 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 241000589540 Pseudomonas fluorescens Species 0.000 abstract description 3
- 241000187561 Rhodococcus erythropolis Species 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 125000003187 heptyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 13
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 7
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 3
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 3
- 241000894007 species Species 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 2
- 238000012443 analytical study Methods 0.000 description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 2
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 2
- UMFJAHHVKNCGLG-UHFFFAOYSA-N n-Nitrosodimethylamine Chemical compound CN(C)N=O UMFJAHHVKNCGLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 2
- 239000002426 superphosphate Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 239000002676 xenobiotic agent Substances 0.000 description 2
- 241000588625 Acinetobacter sp. Species 0.000 description 1
- 241000186073 Arthrobacter sp. Species 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017976 MgO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930182555 Penicillin Natural products 0.000 description 1
- JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N Penicillin G Chemical compound N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N 0.000 description 1
- 108010064851 Plant Proteins Proteins 0.000 description 1
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 1
- 241000316848 Rhodococcus <scale insect> Species 0.000 description 1
- 241001464989 Rhodococcus globerulus Species 0.000 description 1
- 241000187562 Rhodococcus sp. Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 241001148470 aerobic bacillus Species 0.000 description 1
- 230000004103 aerobic respiration Effects 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-N calcium;phosphoric acid Chemical compound [Ca+2].OP(O)(O)=O.OP(O)(O)=O YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000012531 culture fluid Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000012994 industrial processing Methods 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 235000006180 nutrition needs Nutrition 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229940049954 penicillin Drugs 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical compound C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002686 phosphate fertilizer Substances 0.000 description 1
- 235000021118 plant-derived protein Nutrition 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002760 rocket fuel Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000021 stimulant Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 231100000027 toxicology Toxicity 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N trimethylamine Chemical class CN(C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010723 turbine oil Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
- B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Zoology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Virology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Mycology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к биотехнологии. Предложен экобиопрепарат «Центрум-MMS», представляющий собой ассоциацию микроорганизмов Pseudomonas fluorescens ВКМ В-6847 и Rhodococcus erythropolis ВКМ Ас-1769, который предложено применять для биодеградации несимметричного диметилгидразина. Изобретение позволяет снизить количество несимметричного диметилгидразина в водных растворах более чем в 50 раз. 1 табл.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к биотехнологии защиты окружающей среды и может быть использовано в процессах биологической очистки при загрязнении несимметричным диметилгидразином.
Уровень техники
В технологиях биоочистки окружающей среды от различных ксенобиотиков известно значительное количество биологических препаратов экологического назначения, содержащих в своем составе набор бактериальных штаммов с аэробным типом дыхания, предназначенных для биохимической деструкции и утилизации загрязнителей в основном углеводородной природы (нефти и продуктов ее промышленной переработки).
Экобиопрепараты, используемые для биологической очистки окружающей среды, обладают как определенными достоинствами, так и недостатками, в числе которых отметим: ограниченный спектр утилизируемых субстратов, неоптимальный микробный состав, сложность наработки биомассы, в частности для многокомпонентных препаратов, нарушение естественных взаимоотношений в природных биоценозах после интродуцирования микроорганизмов, а также слабую эффективность препаратов в натурных условиях, особенно при сравнительно высоких концентрациях загрязнителей, негативном влиянии различных примесей, недостаточности аэрирования, пониженных температурах и др.
Обезвреживание объектов окружающей среды от загрязнения жидким реактивным топливом, известным как гептил (несимметричный диметилгидразин - НДМГ), является актуальной и нерешенной проблемой современной экологии.
Гептил считается исключительно опасным экотоксикантом и относится к веществам первого класса опасности. Известно, что использование НДМГ в ракетно-космической технике обусловлено его «особыми эксплутационными свойствами, и замены ему, как горючему, в будущем не предвидится. С точки зрения возникающих при этом экологических последствий, связанных с проливами гидразинных горючих в атмосферу Землю, то это является глобальной экологической проблемой» [Колесников, С.В. Окисление несимметричного диметилгидразина (гептила) и идентификация продуктов его превращения при проливах: - Монография. -Новосибирск: Изд. СибАК, 2014. - 110 с.].
При падении баков с остатками НДМГ, а также при неудачных пусках различных ракет происходит загрязнение значительных площадей территорий и водных поверхностей компонентами ракетных топлив вдоль всей траектории полета ракет, и формирование зараженных участков, количество которых увеличивается с каждым новым пуском, которые в настоящее время производятся с космодромов Байконур (Казахстан), Плесецк, Свободный и Капустин Яр.
Учитывая такие свойства НДМГ, как токсичность, высокая летучесть, неограниченная растворимость в воде и водных растворах кислот и др., существует значительная опасность попадания гептила в биосферу и, в частности, в организм человека, со всеми вытекающими негативными последствиями. Изучение экологических последствий падения отделяющихся частей ракет-носителей показывает, что поступление НДМГ в окружающую среду может достигать нескольких тонн в год [Экологический мониторинг ракетно-космической деятельности. Принципы и методы / под ред. Н.С. Касимова, О.А. Шпигуна. - М.: Рестарт, 2011. - 472 с.].
Эффективные и безопасные технологии нейтрализации гептила, в том числе и биологические, до настоящего времени остаются недостаточно разработанными. Считаем, что одним из перспективных направлений решения данной проблемы может быть использование экобиопрепаратов, предназначенных для микробиологической деструкции несимметричного диметилгидразина, хотя как в РФ, так и за рубежом нам неизвестно наличие таких коммерческих препаратов.
В настоящее время имеются единичные сообщения о видах и ассоциациях микроорганизмов, способных утилизировать НДМГ.
Так, известен способ (Патент на изобретение №2174553 от 11 февраля 1998 г., Заявитель - ЗАО «Биотэк-Япония») биодеструкции несимметричного диметилгидразина, основанный на использовании ассоциативной культуры, включающей следующие штаммы бактерий: Acinetobacter sp. H-1, Rhodococcus sp. Н-2, Arthrobacter sp. H-3 в соотношении 1:3:2, соответственно.
В модельных опытах при культивировании в колбах при температурах 20 и 30°С было показано снижение исходной концентрации гептила в воде со 100 мг⋅л-1 до 0,3 мг⋅л-1, в почве - с 11,3 г⋅кг-1 до 0,35 г⋅кг-1.
Действие патента прекращено 12 февраля 2003 г.
Недостатки данного способа:
по сути авторы для биодеградации гептила применяют не оформленный надлежащим образом биопрепарат, а ассоциативную культуру;
не приводятся конкретные биотехнологические параметры, оптимальные для осуществления процесса биологической деструкции НДМГ;
максимальные значения, определяющие концентрации несимметричного диметилгидразина, не превышают 0,1% для воды и 1% для почвы;
природные штаммы, входящие в ассоциацию, не идентифицированы до вида и поскольку они являются «специально селекционированной культурой», нет указаний на генетическую закрепленность и устойчивость у них специфических биодеструктивных свойств (способности подвергать биодеструкции НДМГ), то есть основного признака, по которому они были селекционированы.
Описан (Патент на изобретение №2236453 от 18 сентября 2002 г., Заявитель - Научно-исследовательский центр токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов) штамм бактерий Rhodococcus globerulus 19ф, при внесении культуральной жидкости (107 кл⋅мл-1) которого в загрязненную гептилом (200 мг-кг-1) почву концентрация его снижалась на 39% в течение месяца наблюдения.
Действие патента прекращено 19 сентября 2010 г.
Недостатком при использовании данного штамма является то, что разработка не доведена до создания готового биопрепарата, а также длительность и сравнительно невысокий уровень биодеструкции НДМГ.
Имеется также патент на изобретение Республики Казахстан №19817 от 15 декабря 2010 г., описывающий установку для биохимической очистки и рекультивации промышленных сточных вод от гидразина, гептила и его метаболитов, представляющую собой трехсекционный бетонированный биопруд с непрерывной аэрацией сточных вод и использованием для биодеструкции природной ассоциации микроорганизмов, относящихся к трем родам родококков и двум родам псевдомонад. В качестве стимуляторов роста бактерий вводят патоку, растительные белки, аммофос и калия хлорид.
По данным авторов установка позволяет достигнуть 100% биохимической очистки сточных вод и почв от гептила и его метаболитов при их исходной концентрации 100 мг⋅кг-1.
Недостатками предлагаемого способа являются:
техническая невозможность использования стационарной установки для ремедиации загрязненных почв и водных поверхностей в натурных условиях на значительных площадях, соответствующих по своим линейным параметрам длине трасс пролета ракет и зонам рассеивания НДМГ;
биотехнологические проблемы, связанные со сложностью наработки шестикомпонентного бактериального продукта, тем более, что одновременное культивирование является технологически неприемлемым ввиду различных питательных потребностей штаммов (два из которых вообще не идентифицированы до вида);
заявленный титр микроорганизмов, рекомендуемый для биодеструкции, равный 1012-1014 кл⋅см-3, по нашему мнению, является недостижимым;
полная биодеструкция гептила достигается при его сравнительно низком исходном уровне, равном 0,01%;
заявленное техническое решение очень близко к прототипу «Установка для микробиологической очистки сточных вод» (А.с. СССР №1542916, 1990).
Раскрытие изобретения
Ранее (2010 г.) нами был предложен для биологической очистки воды и почвы от нефти и нефтепродуктов экобиопрепарат «Центрум - MMS» (Патент РФ №2428471 от 13 июня 2010 г.). Предлагаемый биологический препарат экологического назначения «Центрум - MMS» характеризуется:
компонентным составом, представленным двумя видами микроорганизмов с выраженной способностью утилизировать углеводороды при их совместном воздействии;
высокой биодеградационной активностью уже при однократном применении в отношении сырой нефти и различных видов углеводородных топлив;
активностью при утилизации «тяжелых», а также ароматических углеводородов;
возможностью однократного применения для ремедиации почв и водных поверхностей при сравнительно низких температурах окружающей среды (8-12°С), что особенно актуально для северных нефтедобывающих районов РФ.
В последующем на этапах реализации и внедрения (ТУ-92917-005-2010 и Промышленный регламент №01-МП) экобиопрепарата «Центрум-MMS» был установлен более полный круг его биодеструктивных возможностей. Так, препарат утилизировал не только широкий спектр алифатических, ароматических и нафтеновых углеводородов, таких как: сырая нефть, мазут, бензин, дизельное топливо, но и машинные, моторные и турбинные масла. Возможности разложения и утилизации экобиопрепаратом «Центрум-MMS» других ксенобиотиков, в том числе и НДМГ, ранее не изучались.
Таким образом, с учетом накопленного массива теоретических и экспериментальных данных, для решения экологических задач по очистке территорий и водных поверхностей, загрязненных несимметричным диметилгидразином, перед авторами стояла задача установить наличие биодеструктивной активности экобиопрепарата «Центрум-MMS» в отношении НДМГ и оценить уровень его биологического разложения.
Осуществление изобретения
Для решения поставленной задачи использовали:
экобиопрепарат «Центрум-MMS» (партия 01-17), приготовленный в соответствии с действующими ТУ и Промышленным регламентом;
синтетическую питательную среду (СаCl2⋅6Н2O - 0,1 г; MgO4⋅5H2O -0,02 г; FeSO4⋅7H2O - 0,01 г; Na2HPO4 - 3,0 г; Na2CO3 - 0,1 г; NH4Cl - 2,0 г; NaCl - 5,0 г; KН2РO4 - 2,0 г; MgSO4⋅7H2O - 0,2 г; глюкоза - 5 г; вода дистиллированная до 1 дм3);
гранулированное фосфорное удобрение - суперфосфат (ГОСТ 5956-78), калий хлористый (ГОСТ 4568-95);
технический образец несимметричного диметилгидразина;
шейкер-инкубатор KS 4000i с колбами вместимостью 250 см3;
лабораторный биореактор емкостью 5 дм3 с принудительной подачей воздуха.
Условия проведения испытаний:
температура реакционной среды - 18-20°С;
время наблюдения - 7 суток;
концентрация НДМГ в шейкере-инкубаторе в реакционной смеси 0.01-1,0%;
концентрация НДМГ в лабораторном биореакторе в реакционной смеси - до 2,0%.
Аналитические исследования экспериментальных образцов на содержание НДМГ проводили двумя независимыми методами: хромато-масс-спектрометрическим и газохроматографическим. Сочетание возможностей двух выбранных аналитических методов позволило идентифицировать и количественно определить основные параметры биологической деструкции НДМГ.
Хромато-масс-спектрометрический анализ проводили на хромато-масс-спектрометре Trace GC Ultra/DSQII при следующих условиях:
капиллярная колонка TR 5 MS длиной 60 м, диаметром 0,25 мм;
температура инжектора - 200°С;
температура ионного источника - 200°С;
газ-носитель - гелий М 60, скорость подачи 1,2 мл⋅мин-1;
температура хроматографической колонки во время анализа повышалась от 40 до 200°С со скоростью 10 град⋅мин-1.
Масс-хроматограммы регистрировали в диапазоне массовых чисел 35-300. Идентификацию осуществляли с использованием электронной библиотеки масс-спектров «NIST 2005».
Газохроматографический анализ осуществляли при следующих оптимальных условиях:
| температура хроматографической колонки | 80°С |
| температура испарителя | 120°С |
| температура детектора | 320°С |
| скорость подачи газа-носителя (азот) | 28 мл⋅мин-1 |
| скорость подачи водорода | 16 мл⋅мин-1 |
| скорость подачи воздуха | 150 мл⋅мин-1 |
Объем каждой пробы рабочих растворов, вводимых в колонку хроматографа, равнялся 0,2 мкл.
Регистрацию сигналов детектора и обсчет хроматограмм проводили с использованием программного комплекса «ЦветХром». Градуировочную зависимость для количественной оценки компонентов оценивали по результатам анализа калибровочных проб.
Каждый образец анализировали трижды. Для этого в пенициллиновый флакон с 10,0±0,5 г гидроксида калия вводили 2,0 мл исследуемого раствора. Затем флакон закрывали резиновой пробкой с прокладкой из фторопластовой пленки, надевали алюминиевый колпачок и обжимали прессом (либо использовали герметизирующее устройство). Встряхивали флакон несколько раз, помещали в термостат и выдерживали 15 мин при температуре 80°С. На анализ из флакона отбирали 1,0 см газовой фазы шприцем, предварительно прогретым до 80°С.
Результаты выполненных экспериментальных исследований представлены в таблице.
Примечания:
1. Патент на изобретение РФ №2174553 от 11 февраля 1998 г.
2. Патент на изобретение Республики Казахстан №19817 от 15 декабря 2010 г.
Таким образом, в результате проведенных экспериментальных исследований впервые установлено наличие у экобиопрепарата «Центрум-MMS» ранее не известного свойства - способности подвергать биодеструкции такой экотоксикант I класса опасности, как несимметричный диметилгидразин.
Полученные экспериментальные результаты позволяют утверждать, что аэробные бактерии, являющиеся основой экобиопрепарата «Центрум-MMS», видов Pseudomonas fluorescens ВКМ В-6847 и Rhodococcus erythropolis AC-1769, обладают способностью использовать в качестве единственного источника углерода и азота НДМГ. Укажем также, что по данным аналитических исследований наиболее частыми продуктами биологического разложения гептила являлись ди- и триметиламины, азометан, тетраметилметандиамид, которые определяли только на 1-6 сутки наблюдения. Нитрозодиметиламин в составе анализируемых проб не обнаруживали, что косвенно свидетельствует о протекании процессов превращения НДМГ именно по биодеструктивному типу.
Установлено, что указанный биодеструктор эффективно разлагает НДМГ в воде при концентрациях от 0,5% и выше (до 1,58%), что существенно превосходит аналогичные показатели для существующих прототипов. Значимыми отличиями являются более высокая интенсивность разложения экотоксиканта, о чем свидетельствуют сравнительно короткие сроки биодеструкции, а также более низкая температура протекания процессов разложения гептила при использовании препарата «Центрум-MMS», чем у известных прототипов: 6-7 суток при 18-20°С и 20-25 суток при температурах до 30-35°С соответственно.
Установлен также перечень и оптимизированы в ходе выполнения экспериментальных исследований технологические параметры, позволяющие достичь в реакционной среде максимальной биодеструкции несимметричного диметилгидразина, которые были равны:
| концентрация водородных ионов, ед. рН | 6,2-7,8 |
| температура, °С | 20-25 |
| масса вносимого экобиопрепарата (до концентрации | |
| биокомпонента), кл-см-3 | 108-109 |
| продолжительность воздействия, сут. | 6-7 |
| кратность обработки экобиопрепаратом, раз | 1 |
| уровень аэрируемости, мг⋅дм-3 | 15-20 |
количество вносимых добавок, г⋅дм-3:
| суперфосфат гранулированный | 5,0 |
| калий хлористый | 2,5 |
Таким образом, впервые получены экспериментальные данные, подтверждающие способность ассоциации бактериальных микроорганизмов видов Pseudomonas fluorescens ВКМ-6847 и Rhodococcus erythropolis Ac-1769, входящих в состав экобиопрепарата «Центрум-MMS», подвергать биологической деструкции НДМГ в водных растворах. Эффективность разложения несимметричного диметилгидразина была существенно выше, чем у описанных ранее других видов микроорганизмов и их ассоциаций. Предложен для применения экобиопрепарат «Центрум-MMS» для биологической деструкции несимметричного диметилгидразина - органического соединения I класса опасности, используемого в качестве ракетного топлива.
Claims (1)
- Применение экобиопрепарата «Центрум-MMS» для очистки от нефти и нефтепродуктов в качестве биологического деструктора водных растворов несимметричного диметилгидразина.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017133569A RU2650864C1 (ru) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | Биологический деструктор несимметричного диметилгидразина |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017133569A RU2650864C1 (ru) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | Биологический деструктор несимметричного диметилгидразина |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2650864C1 true RU2650864C1 (ru) | 2018-04-17 |
Family
ID=61976675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017133569A RU2650864C1 (ru) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | Биологический деструктор несимметричного диметилгидразина |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2650864C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109609414A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-04-12 | 北京理工大学 | 一株偏二甲肼降解菌株wp52及其应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2174553C2 (ru) * | 1998-02-11 | 2001-10-10 | Закрытое акционерное общество "Биотэк-Япония" | Способ биодеструкции гептила - несимметричного диметилгидразина |
| RU2295403C1 (ru) * | 2005-09-13 | 2007-03-20 | Валентина Павловна Мурыгина | Способ получения бактериального препарата родер для очистки почв, почвогрунтов, нефтешламов, пресных и минерализованных вод от нефти и нефтепродуктов |
| RU2428471C1 (ru) * | 2010-05-11 | 2011-09-10 | Александр Николаевич Забокрицкий | Экобиопрепарат "центрум-mms" для очистки от нефти и нефтепродуктов |
-
2017
- 2017-09-26 RU RU2017133569A patent/RU2650864C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2174553C2 (ru) * | 1998-02-11 | 2001-10-10 | Закрытое акционерное общество "Биотэк-Япония" | Способ биодеструкции гептила - несимметричного диметилгидразина |
| RU2295403C1 (ru) * | 2005-09-13 | 2007-03-20 | Валентина Павловна Мурыгина | Способ получения бактериального препарата родер для очистки почв, почвогрунтов, нефтешламов, пресных и минерализованных вод от нефти и нефтепродуктов |
| RU2428471C1 (ru) * | 2010-05-11 | 2011-09-10 | Александр Николаевич Забокрицкий | Экобиопрепарат "центрум-mms" для очистки от нефти и нефтепродуктов |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109609414A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-04-12 | 北京理工大学 | 一株偏二甲肼降解菌株wp52及其应用 |
| CN109609414B (zh) * | 2019-01-25 | 2022-04-05 | 北京理工大学 | 一株偏二甲肼降解菌株wp52及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sun et al. | Isolation and characterization of biosurfactant-producing and diesel oil degrading Pseudomonas sp. CQ2 from Changqing oil field, China | |
| Rocha et al. | Isolation and characterization of phenol-degrading yeasts from an oil refinery wastewater in Brazil | |
| CN113195122A (zh) | 遭石油相关物质污染的环境的净化方法和所使用的材料 | |
| Béchohra et al. | Absorption and biodegradation of toluene: Optimization of its initial concentration and the biodegradable non-aqueous phase liquid volume fraction | |
| RU2465216C1 (ru) | Способ очистки водных сред от нефти и нефтепродуктов | |
| RU2650864C1 (ru) | Биологический деструктор несимметричного диметилгидразина | |
| Tellechea et al. | Use of sugarcane filter cake and nitrogen, phosphorus and potassium fertilization in the process of bioremediation of soil contaminated with diesel | |
| Narmanova et al. | Biological products for soil and water purification from oil and petroleum products | |
| Salmazo et al. | Evaluation of Bacillus subtilis as a tool for biodegrading diesel oil and gasoline in experimentally contaminated water and soil | |
| Gouda et al. | Bioremediation of kerosene II: a case study in contaminated clay (Laboratory and field: scale microcosms) | |
| Nozari et al. | Investigation of the effect of co-metabolism on removal of dodecane by microbial consortium from soil in a slurry sequencing bioreactor | |
| RU2019527C1 (ru) | Способ очистки почв от нефтяных загрязнений | |
| Enabulele et al. | Biodegradation potentials of mycoflora isolated from auto mobile workshop soils on flow station crude oil sludge | |
| KR101554155B1 (ko) | 유류를 분해하는 알카니보락스 신균주 및 이를 이용한 생물정화방법 | |
| Archegova et al. | Optimization of the purification of soil and water objects from oil using biosorbents | |
| Chachina et al. | The recultivation of the soils, contaminated with petrol and diesel fuel, with the help of earthworms Dendrobena veneta and the complex of microorganisms | |
| Kucerova | APPLICATION OF PSEUDOMONAS PUTIDA AND RHODOCOCCUS SP. BY BIODEGRADATION OF PAH (S), PCB (S) AND NEL SOIL SAMPLES FROM THE HAZARDOUS WASTE DUMP IN POZĎÁTKY (CZECH REPUBLIC) | |
| RU2668811C1 (ru) | Биологический деструктор нитроцеллюлозы | |
| JP3922944B2 (ja) | 環境試料の石油分解能力の予測法 | |
| Escudero-López et al. | Bacterial selection of the Pseudomonas genus with the capacity to treat water and contaminated soils | |
| Buraimoh et al. | Efficacy of intervention strategies for bioremediation of crude oil in polluted soil microcosm | |
| RU2628692C2 (ru) | Биосорбент для очистки почвы и воды от нефти и нефтепродуктов | |
| El-Khawaga et al. | Bioremediation of petroleum oil by pseudomonas aeruginosa and pseudomonas fluorescens (biotype a) isolated from petroleum oil contaminated soil | |
| RU2195435C2 (ru) | Способ очистки почвы и воды от загрязнений нефтепродуктами | |
| Akani et al. | Comparative Evaluation of Crude oil Degradability Efficiency of Bacillus amyloliquefaciens and Comamonas testosteroni in Soil |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190927 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210112 |