Биотрансформация загрязнений неорганической природы

Практическое занятие № 6.

Форма проведения: «Круглый стол» -форма коллективного обсуждения актуальных вопросов науки, теории и практики.

Время проведения занятия: 1 академический час

Цель занятия: изучить осуществление биотрансформации соединений азота, соединений серы; механизмы микробиологической трансформации металлов микроорганизмами и растениями.

Вопросы для осуждения:

1. Биотрансформация соединений азота

2. Микробиологическая трансформация соединений серы

3. Микробиологическая трансформация металлов

Краткие методические указания: Круговорот веществ в природе – это повторяющиеся процессы превращения и перемещения веществ. Он складывается из отдельных процессов, которые не является полностью обратимыми, так как происходят утрата отдельных веществ, изменение состава и т.д.

Азот атмосферы могут фиксировать прокариотические микроорганизмы – диазотрофы. Большинство азотфиксаторов – гетеротрофные микроорганизмы, но имеются и фототрофы. Биологическая фиксация азота происходит в автотрофном и гетеротрофном ярусах экосистем, в аэробных и анаэробных зонах.

Денитрификация – восстановление с помощью микроорганизмов – денитрификаторов азота нитратов и нитритов до газообразного молекулярного азота и закиси азота.

Окислительная биотрансформация соединений серы протекает последовательно: H₂S → S → S₂O₃^2- → SO₃^2- → SO₄^2-. Сероводород окисляют серобактерии и тионовые бактерии.

Воздействие микроорганизмов с металлами зависит от окружающих условий, индивидуальных свойств металла, токсичности для биоты и т.д. Микробиологическая трансформация металлов часто является результатом минерализации органических соединений. Микробная трансформация металлов приводит к изменению степени их окисленности, подвижности в природных средах, доступности для живых организмов и токсичности.

Перенос металлов из почвы и почвенных растворов определяется как транслокационный перенос, степень и интенсивность которого зависят от вида растения, свойств химического элемента, почвенных условий.

Задание:

Теория к заданию:

1. Современный глобальный биогеохимический цикл углерода состоит из двух главных циклов.

В первом биогеохимическом цикле углерода в процессе фотосинтеза углекислый газ связывается в первичное орга­ническое вещество. В результате окислния органического вещества гете­ротрофными организмами образуется СО₂.

В основе второго цикла лежит взаимодействие СО₂ атмосферы и при­родных вод. Между газами тропосферы и поверхностным слоем океана су­ществует подвижное равновесие. В результате химического взаимодейст­вия СО₂ и Н₂О (карбонат-гидрокарбонатная система) в Мировом океане содержится огромная масса угольной кислоты, в пересчете на растворен­ный СО₂ почти в 60 раз превышающая массу углекислого газа, находяще­гося в атмосфере.

Оба цикла связаны с деятельностью живых организмов. Биосфера, гло­бальный круговорот воды и карбонат-гидрокарбонатная система регулиру­ют циклический массообмен углерода между атмосферой, сушей и океаном.

Характерная черта этих главных циклов - выведение из них части угле­рода в форме неживого органического вещества и карбонатов.

Вопрос:

Что бы произошло с химической точки зрения, если первый цикл был замкнутым?

А если бы полностью замкнутым был второй цикл?

Теория к заданию:

2. Азот в свободном виде (N₂) недоступен растениям. Для своего роста растения могут использовать лишь соли азотной и азотистой кислот, хуже – аммиачные соединения.

Вопрос:

Каким образом азот из воздуха попадает в почву в связанном виде?

Теория к заданию:

3. Растения используют нитраты для синтеза белковых соединений, которые идут для питания другим живым организмам (например, животным), синтезирующим свои аминокислоты и т.д. Продукты выделения (экскреция) – мочевина и другие, трупы растений и животных подвергаются деструкции и минерализуются сначала до аммиака и аммиачных соединений (аммонификация) под действием бактерий, грибов, дождевых червей и др., и далее до солей азотных кислот, а последние денитрифицирующими бактериями до N₂, уходящего в атмосферу.

Вопрос:

Приведите уравнение реакции вышеописанного процесса.

Подведение итогов занятия: оценка работы каждого студента (уровень знаний, активность и т.д.), проставление баллов.

Для студентов, не принимавших активное участие в занятии, с целью проставления им баллов дополнительно задаются контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Биотрансформация соединений азота.

2. Окислительная биотрансформация соединений серы.

3. Роль микроорганизмов в биотрансформации металлов.

4. Биотрансформация металлов растениями.

Рекомендуемая литература: 1,2,7,5

Дата добавления: 2014-11-07