Диссертация (1151754), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Ферменты в основном белковые вещества, но в рядферментов, кроме белка, входят и другие соединения. По химическомусоставу все ферменты можно разделить на три группы:1) ферменты, состоящие только из сложных белковых веществ;2) ферменты, состоящие из двух компонентов, один из которыхпредставляетсобойбелок(апофермент),авторой(кофермент)–органическую молекулу меньшей величины, обычно содержащую фосфат.Коферменты можно отделить от соответствующих ферментов; в состав ихмолекулы входит тот или иной витамин, например тиамин, ниацин,рибофлавин,пиридоксинит.п.Согласноэтомувсевитаминыфункционируют в клетках организма в качестве компонентов коферментов.Ни апофермент, ни кофермент по отдельности не обладают каталитическимдействием; они способны к ферментативной активности лишь совместно.Каждый из ферментов действует на определенное вещество;3) ферменты, содержащие, кроме белковой молекулы, ионы неметалловили ионы металла (марганец, медь, цинк, железо, кобальт и др.), указанныеионы металлов повышают активность ферментов, так как некоторымферментам для проявления активности необходимо, помимо кофермента,еще присутствие определенного иона.
Например, ферменты, участвующие врасщеплении глюкозы, нуждаются в магнии (Мg2+). Почти все (а может быть,и все) элементы, необходимые растениям и животным в очень малыхколичествах, – так называемые микроэлементы (марганец, медь, кобальт,цинк, железо и др.) Они играют роль активаторов ферментов, составляяобычно часть молекулы фермента (Вилли К., Детье В., 1974).Учитываясвойстваферментовииххимическийсостав,наэнзиматические процессы сильно влияют различные химические вещества.Например, NaCl, витамины, хромогены, двухвалентные катионы (Са, Mn,Mg) способны активизировать ферменты (активаторы).
Соли тяжелыхметаллов, особенно серебра, ртути, меди, свинца, а также кислоты и щелочи62снижают активность ферментов или полностью парализуют их действия(ингибиторы) (Андреюк Е.И. и др., 1988). Засоленность почвы способствуетбыстрой инактивации ферментов. Карбонатность почвы подавляет действиегидролитических ферментов, но активизирует окислительные ферменты.Минеральные и органические удобрения снижают активность каталазы ипероксидазыибиологическуюповышаютактивностьактивностьпочв,гидролаз.сравниваютПоэтому,действиеоцениваянесколькихферментов (Звягинцева Д.Г., 2005).В почве присутствуют свободные почвенные ферменты и ферменты,связанные с органическим веществом или иммобилизованные на почвенныхчастицах.
Большое внимание обращают на важную роль иммобилизованныхферментов в почве: они регулируют ряд глобальных процессов превращенияорганическихинеорганическихвеществ,способствуюткруговоротувеществ, свойственному определенным экосистемам; они более устойчивы идолговечны, чем свободные ферменты. Активность почвенных ферментовхорошо сохраняется в течение длительного времени и даже в воздушносухих образцах. Искусственно же внесенные ферменты плохо сохраняются,их активность падает в первые месяцы, они легко вымываются из почвы(Андреюк Е.И., Иутинская Г.А., Дульгеров А.Н., 1988).По характеру действия ферменты разделены на шесть основных групп.I. Гидролазы – ферменты, расщепляющие органические вещества (белки,углеводы и жиры) на более простые путем присоединения воды иотщепления ее элементов; синтезируют сложные молекулы.
К гидролазамотносятся: карбогидразы, протеазы, эстеразы.II. Трансферазы (феразы) – ферменты переноса групп атомов междуразличными соединениями. Из них изучены следующие: фосфоферазы иаминоферазы.III. Оксидоредуктазы – ферменты окисления и восстановления. Вназванную группу входят ферменты, которые ускоряют окислительно63восстановительные процессы, обусловливающие ферментацию и дыхание.Среди них различают дегидразы, оксидазы, пероксидазы.IV.
Лиазы – ферменты расщепления. Разрывая связь между углероднымиатомами, отщепляя воду, аммиак и углекислый газ, они вызывают глубокийраспад веществ (карбоксилаза).V. Изомеразы – ферменты изомеризации. Они участвуют прирасщеплении углеводов на первых стадиях их окисления. Например,ферментизомеразафосфотриозкатализируетпревращениефосфодиоксиацетона и 3-фосфоглицеринового альдегида.VI. Лигазы (синтетазы) – ферменты, катализирующие расщеплениебелков, жиров, углеводов, а также синтез этих веществ. К этой группеотносится около 30 различных ферментов (Звягинцева Д.Г., 2005).Глава 3. Методы проведения исследований3.1.
Методика постановки лабораторного и полевого опытовВ ходе исследовательской работы, включающей лабораторный иполевой опыты по проведению биостимуляции почвы на объектахзахоронениятвердыхбытовыхотходов,испытывалисьрастворыферментативного комплекса, который является аналогом ферментативногопрепарата «НС-Zyme». Он представляет собой смесь ферментов классаоксигеназ,выделенныхизпатокисахарнойсвеклы,исодержитповерхностно-активные и органические питательные вещества. Основныегруппы веществ, входящие в состав применяемого ферментного комплекса:ферментыклассаоксигеназ(дегидразы,оксидазы,пероксидазы),поверхностно-активные вещества (спирты, белки, эфиры, карбоновыекислоты и их соли, сульфокислоты, органические основания и некоторыедругие), органические питательные вещества, имеющие значение дляактивности почвенной биоты.64На участке объекта захоронения твердых бытовых отходов отбиралисьпробы почвы на четырех динамических площадках, общей площадью 1 га, дляопределения содержания в них тяжелых металлов, нитратов, водорастворимыхсолей, а также биологической и ферментативной активности почвы (рис.
3.1).Выбор опытных участков для исследований был обоснован их идентичностьюпо истории. Срок захоронения ТБО на опытных участках одинаковый (1 год, ана момент внесения ферментативного комплекса – 2 года). Опытные работыпроводились по четырем вариантам. В первом варианте вносили растворфермента с концентрацией 2,5 мг/л; во втором варианте – концентрацияфермента 5,0 мг/л; в третьем варианте – концентрация фермента 7,5 мг/л ичетвертый вариант – контроль без внесения ферментов.Рис.
3.1. Место расположения динамических площадок № 1–4на полигоне захоронения твердых бытовых отходовВыбор опытных участков для исследований был обоснован ихидентичностьюпоистории(срокузахороненияотходов,рельефу,почвогрунту (захоронение определенного вида твердых коммунальных иприравненных к ним отходов производства).
Срок захоронения ТБО наопытныхучасткаходинаковый(1 год,анамоментвнесенияферментативного комплекса – 2 года).65Исследования проводили по схеме:- вариант 1 – концентрация фермента 2,5 мг/л;- вариант 2 – концентрация фермента 5,0 мг/л;- вариант 3 – концентрация фермента 7,5 мг/л;- вариант 4 – контроль без внесения ферментов.Для проведения полевого опыта по внесению ферментативногокомплекса в разных концентрациях использовался метод неорганизованныхповторений (полная рандомизация). Это простейший из современныхметодов размещения полевого опыта на территории, когда в каждомповторении варианты распределяются по делянкам в случайном порядке.При разбросанном способе размещения повторений число опытных участковсоответствуетчислуповторностейопыта.Методнеорганизованныхповторений, т.е.
неограниченная рандомизация условий эксперимента(полная рандомизация), в ряде случаев эффективен, например принебольшом числе изучаемых вариантов (2–4), когда есть основания неставитьподконтрольтерриториальноезакономерноеварьированиеплодородия почвы (Доспехов Б.А., 1985).Размер делянок 20 м2. Повторность опыта четырехкратная. Размещениевариантов по повторностям – полная рандомизация (рис. 3.2).Каждой повторности соответствует динамическая площадка: перваяповторность соответствует динамической площадке № 1, вторая повторностьсоответствует динамической площадке № 2, третья повторность –динамической площадке № 3 и четвертая повторность – динамическаяплощадка № 4.
Выбор опытного участка для исследований был обоснован ихидентичностьюпоистории(срокузахороненияотходов,рельефу,почвогрунту – захоронение определенного вида твердых коммунальных иприравненных к ним отходов производства).Отбор проб почвы проводился методом конверта, тип пробы –объединенная по одноимённым вариантам опыта и отбираемому слою почвы.66Пробы отбирались для анализа с периодичностью 10 и 30 дней послеобработки почвы растворами фермента. Данный подход обеспечил высокуюсходимость результатов по четырем вариантам опыта, независимо, на какойдинамической площадке (повторности опытного участка) производилиобработку почвы, так как согласно требованиям к рекультивации почв онадолжна проводиться на всей территории полигона захоронения отходов. Припроведении полевого опыта учитывались требования к отбору проб почвыпри общих и локальных загрязнениях в соответствии с ГОСТ 17.4.3.01-83«Охрана природы.
Почвы. Общие требования к отбору проб»; ГОСТ17.4.4.02-84 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб дляхимического,бактериологического,гельминтологическогоанализа»;ПНДФ12.4.2.1-99 «Отходы минерального происхождения. Рекомендации поотбору и подготовке проб. Общие положения». Использовались также«Методическиеуказанияпоагрохимическомуобследованиюпочвсельскохозяйственных угодий» и «Методические указания по проведениюполевыхилабораторныхисследованийприконтролезагрязненияокружающей среды металлами».Рис.
3.2. Общая схема полевого опыта «Исследование различных концентраций ферментадля восстановления почв на объекте захоронения ТБО»67Опыт был заложен в апреле 2010 г. для исследования исходногосостояние по следующим показателям:- содержание биогенных макроэлементов – азота, фосфора, калия;- содержание валовой и подвижной форм тяжелых металлов – свинца,кадмия, меди, цинка;- содержание водорастворимых солей в водной вытяжке почвы;- определение ферментативной и биологической активности почвы,основных групп почвенных микроорганизмов, влажности почвы и рН средыв водной вытяжке почвы.По этим же показателям осуществлялись исследования влиянияферментативного комплекса на почву в лабораторном опыте.В лабораторном опыте сосуды емкостью 5 дм3 заполнялись почвой сполигона ТБО. Набивка сосудов проводилась в соответствии с плотностьюестественногосложенияпочвы.Сосудывколичестве12штукустанавливались на опытную установку (рис. 3.3).Рис. 3.3.
Схема установки для лабораторного опыта:1–5 – сосуд, 1`–5` – колба Эрленмейера для сбора фильтрата,6 – отверстие для воронки, 7 – воронка68Для сбора фильтрата использовались конические колбы Эрленмейера.Были приготовлены рабочие растворы фермента и произведены поливы посхеме:- вариант 1 – полив раствором фермента с концентрацией 2,5 мг/л;- вариант 2 – полив раствором фермента с концентрацией 5,0 мг/л;- вариант 3 – полив раствором фермента с концентрацией 7,5 мг/л;- вариант 4 – контроль без внесения фермента (дистиллированная вода);Повторность опыта трехкратная. Первый полив осуществлялся понорме, соответствующей водовместимости почвогрунта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
