Биоразложение — процесс, ответственный за окончательный вывод органических веществ из окружающей среды. Часто биоразложение происходит уже в сточных водах — на водоочистных сооружения, в поверхностных водах и в почве. Биоразложение происходит с участием микроорганизмов, как правило в присутствии кислорода воздуха, и представляет собой многостадийный процесс.
На первом этапе исходное соединение превращается в первичный продукт, который на следующих стадиях разлагается на все более мелкие промежуточные продукты, пока процесс не доходит до последней стадии, на которой все составляющие исходного соединения превращаются в неорганические вещества, такие как диоксид углерода, вода и соли, а так же в биомассу клеток [1].
По стадийности биоразложения различают: первичную и полную биоразлагаемость. Первичная биоразлагаемость характеризуется разрушением структуры молекулы с «отщеплением» гидрофильных групп, и, обусловленную этим потерю поверхностно-активных свойств молекул. Это проявляется, например, исчезновением пенообразования.
Полная биоразлагаемость — это дальнейшее разрушение молекул поверхностно-активных веществ микробными сообществами до разложения на воду и диоксид углерода.
Прохождение первичного и полного биоразложения устанавливали с помощью соответствующих аналитических методов.
Биоразлагаемость определяли по известной методике определения химического и биологического потребления кислорода [2].
Методика определения химического потребления кислорода (ХПК) основана на окислении органических веществ избытком бихромата калия в растворе серной кислоты при нагревании в присутствии катализатора — сульфата серебра.
Методика определения биологического потребления кислорода (БПК) основана на способности микроорганизмов потреблять растворенный кислород при биохимическом окислении органических и неорганических веществ в воде. БПК определено после 5 и 20 дней. Каждому из образцов была сделана микробиологическая инъекция в виде добавления питательной соли так, что pH установился равным 7,0. Результаты исследований ХПК и БПК представлены в таблице 1. В ходе эксперимента отметили рост показателя БПК во время испытаний. Спустя пять дней потребление кислорода возрастало, составы интенсивно разлагаются.
Таблица 1
Результаты определения химического потребления кислорода и биологического потребления кислорода
|
Составы |
ХПК, мг/л |
БПК5, мг/л |
БПК20, мг/л |
|
Щелочное моющее средство |
852 |
217 |
387 |
|
Кислотное моющее средство |
570 |
115 |
420 |
Показатели биоразлагаемости поверхностно-активных веществ, применяемых в разработанных моющих композициях представлены в таблице 2.
Таблица 2
Показатели биоразлагаемости поверхностно-активных веществ
|
Наименование ПАВ |
Продолжительность индукционного периода, сут |
Тип кинетической зависимости процесса биоразложения |
Период полуразложения поверхностно-активного вещества активным илом |
|
Для щелочного состава |
|||
|
Алкилполигли-козид |
1,0±0,5 |
1 |
0,11±0,05 |
|
Этоксилированные жирные спирты |
2,3±0,5 |
1 |
0,20±0,05 |
|
Для кислотного состава |
|||
|
Капрет-9карбоновая кислота |
2,2±0,5 |
1 |
0,19±0,05 |
|
Гексет-4карбоновая |
2,4±0,5 |
1 |
0,17±0,05 |
Согласно классификации, ПАВ по биоразлагаемости делят на три группы: биологически разлагаемые, частично разлагаемые, биологически не разлагаемые [3].
Исходя из полученных результатов, все используемые в моющих композициях поверхностно-активные вещества принадлежат первому классу биоразлагаемости и являются быстроразлагаемыми, поскольку продолжительность индукционного периода разложения составляет для всех применяемых веществ менее трех суток.
По результатам определения показателей биоразлагаемости возможно рекомендовать для исключения негативного влияния ПАВ, попадающих со сточными водами в водные системы, применение биологических методов очистки.
Наши работы [4–12] проводятся по контракту № 10980р/16895 «Разработка технологий, технических решений и программного обеспечения в сфере информационно-телекоммуникационных систем, электроники, медицины, машиностроения, получения новых материалов и производства новых видов пищевых продуктов», заключенного 31.08.2012 г. в рамках программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса», организованной Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.
Литература:
1. Средства для очистки и ухода в быту. Химия, применение, экология и безопасность потребителей / Под ред. Германа Г. Хауталя и Гюнтера Вагнера. Перевод с английскогои / Под ред. д.х.н. М. Ю. Плетнева. — М:. ООО «Фирма Клавель» / Издательский дом «Косметика и медицина», 2007. — 440 с.
2. Новиков, Ю. В. Методы исследования качества воды водоемов. / Ю. В. Новиков, К. О. Ласточкина, З. Н. Болдина. M.: Медицина, 1990, — 400 с.
3. ГОСТ 50595 «Вещества поверхностно-активные. Метод определения биоразлагаемости в водной среде». –М.
4. Анохина, Е. С. Физико-химические аспекты гигиены пищевых производств / Е. С. Анохина, М. Б. Ребезов // Экономика и бизнес. Взгляд молодых: мат. междунар. заоч. научн.-практ. конференция молодых ученых. — Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2012. — С. 234–236.
5. Анохина, Е. С. Реализация инновационного проекта «Моющие и дезинфицирующие средства для очистки оборудования пищевой и перерабатывающей промышленности» / Е. С. Анохина, М. Б. Ребезов // Продовольственная безопасность Казахстана: состояние и перспективы, посв. 70-летию д. т.н., проф., чл.-корр. КазАСХН Тулеуова Е. Т.: мат. международной научн.-практ. конференции. — Семей: СМУ, 2012. — С. 12–13.
6. Анохина, Е. С. Разработка профессиональных систем гигиенической очистки пищевого оборудования / Е. С. Анохина // Актуальные проблемы качества и конкурентоспособности товаров и услуг: мат. I междунар. научн.-практ. конф. — Набережные Челны: НГТТИ, 2013. — С. 7–10.
7. Анохина, Е. С. Определение закономерностей удаления сложных белково-жировых загрязнений / Е. С. Анохина, М. Б. Ребезов // Сборник научных трудов SWorld. По материалам международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований 2013». Том 42. — – N 1. Одесса: КУПРИЕНКО, 2013. — С. 92–97.
8. Анохина, Е. С. Проведение производственных испытаний разработанных моющих средств / Е. С. Анохина, М. Б. Ребезов // Техника и технология пищевых производств: мат. IХ междунар. научн.- технич. конференции. — Могилев: МГУП, 2013. — С.168
9. Анохина, Е. С. Усовершенствование технологических режимов санитарной обработки оборудования / Е. С. Анохина, М. Б. Ребезов // Качество продукции, технологий и образования: мат. VIII всеросс. научн.-практ. конференции с международным участием. — Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г. И. Носова, 2013. — С. 36–39.
10. Анохина, Е. С. Роль комплексообразователей в моющих средствах для пищевой промышленности / Е. С. Анохина, М. Б. Ребезов // Қазақстанның тамақ және қайта өңдеу өнеркәсібі: қазіргі жағдайы мен даму болашағы: мат. халықаралық ғылы-тәжірибелік конф., 31 мамыр 2013 ж. — Семей: Шәкәрім атынд. Семей мемлекеттік университеті, 2012. — Б. 134–135.
11. Анохина, Е. С. Результаты определения химического и биологического потребления кислорода разработанных кислотных и щелочных моющих средств / Е. С. Анохина, М. Б. Ребезов // Знания молодых для развития ветеринарной медицины и АПК страны: мат. международной научн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых — Спб: Издательство ФГБОУ ВПО «СпбГАВМ», 2013.
12. Анохина, Е. С. Разработка и применение в пищевой промышленности мультиферментных моющих средств / Е. С. Анохина, М. Б. Ребезов // Проблемы устойчивого развития производства пищевых продуктов в Центральной Азии: мат. международной научн.-практ. конференции. — Худжанд: Тадж. техн. университет им. ак. М. Осими, 2013. — С. 44–47.
