Микроағзалардың көмегімен ауыз суын нитраттардан тазалау тәсілдері

Қазіргі таңда қоғамның алдында басты мәселе тұр, ол да болса табиғатты, соның ішінде су ресурстарын болашақ ұрпақтарымыз үшін жақсы күйінде сақтап қалу.

Өзектілігі: Адамзаттың шаруашылық іс-әрекетінің қауырт дамуы айналадағы ортаға бүлдірушілік сипатта әсер етуде [4].

Республикамыздың «Қазақстан - 2030» стратегиялық дамуында қазақ халқының тұрмыс жағдайының жоғарылауына және қоршаған ортаны экологиялық қауіпсіздікпен қамтамасыз етуге көп көңіл бөлінген [1]. Қазіргі таңда қоғамдық мәні жағынан мәселелердің бірі - тұрмыстық және өндірістік ластанған суларды тазалау болып табылады. Су тіршілікке өте қажет. Ол ауыл шаруашылығы, тұрмыс және өндірісте керек. Су басқа заттарға қарағанда, оттегіден басқа, өте маңызды болып табылады. Су адам ағзасында дене температурасын реттеп, ағзадағы мүшелердің қозғалысын оңайлатады. Адам ағзасының сумен қамтамасыз етілуін бірден қысқартса, ағзаның қызметі бұзылады. Суды тек ішуге пайдаланып қоймай, ал адам денесінің жеке тазалығын, ден-саулығын әр түрлі аурулардан сақтау, сонымен бірге қоршаған ортасын және тіршілік ететін орындарын гигиеналық жақтан жоғары деңгейде таза ұстау үшін қажет [5].

Зерттеу мақсаты: берілген тақырып бойынша заманауи әдеби шолу жасау.

Мыңдаған жылдар бойында қалыптасқан табиғи жүйелерді адамның өзгертуі - топырақ, су көздері және ауаны ластау арқылы жүзеге аспақта. Биоценоздың түрлік және сандық құрамының дамуы судың сапасының негізгі көрстекіші болып табылады, ал зиянды экологиялық факторлардың әсерінен биологиялық тепе-теңдік бұзылып, биоценоздың түрлік құрамына әсер етеді [3].

Табиғаттағы су көздерін халықшаруашылығы өндірістерінен шығып жатқан қалдықтар залалдауда. Сапасыз суды тұрмыста қолдану, су тазалау технологиясының нашарлығы - еліміз үшін өте маңызды мәселелердің бірі болып табылады. Су микробиологиясы - микроағзалардың биохимиялық әрекеттерін, қоректік заттарды өзгертуін, сонымен қатар суды микроағзалардың көмегімен тазалау жолдарын қарастырады. Ластанған қалдық суларды тазалау процесінде гетеротрофты микроағзалар қатысады. Судың ластануы биотикалық айналымды, оның тепе-теңдік жағдайда болатын жеке көріністерін бұзады [2].

Қазіргі кезде адам ағзасына минералдық құрамы реттелген таза су қажет. Су зат алмасу процестеріне қатыса отырып, жасуша тіршілігінің негізі болып, ондағы қоректік заттардың сіңіуіне қатысады. Таза суды пайдалану барысында ішкі ағзалардың жақсы жұмыс жасауы қамтамасыз етіледі. Сондықтан адам тіршілігі үшін пайдаланатын су жоғары сапада болуы қажет, себебі суда зиянды заттар болса, ол барлық ағзаға тарайды.

Біздің пайдаланатын суымыз таза болуы тиіс. Ластанған су арқылы жұғатын аурулар, адамның ден саулығын нашарлатады, мүгедектікке шалдықтырып, өлімге алып келеді. Сүзек, дизентерия, холера т.б. аурулар ластанған су көздері арқылы жұғады. Бұлардан басқа су арқылы сары ауру, туляремия, бруцеллез, полиомиелит сияқты аурулар таралады. Сонымен бірге суда аскарида, острица сияқты паразиттердің жұмыртқалары болады және олар адамдар үшін жұқпалы аурулардың көздері болып табылады. Су арқылы лямблия аурулары да таралады, олар жіңішке ішек пен бауырды жарақаттайды. Санитариялық- гигиеналық және эпидемиологиялық талаптарға жауап беретін жоғары сапалы су адамның ден-саулығын сақтап қалудың ең басты шараларының бірі [3].

Қазіргі кезде Түркістан экоорталығына жан-жақты әсер етуші факторлар көп. Батыстан Арал апаты, оңтүстіктен Шымкент қорғасын зауыты қорғасынмен ластап, іргесіндегі Кентау жері теріскейінен қоршап тұр [2].

Тұтынатын ауыз суының құрамында нитраттар, нитриттер және ауру қоздырушы микроорганизмдер болмауы қажет. Түркістанда нитрат қосылыстарымен ластанған суды пайдалану арқылы балалар мен ересектер нитратты метгемоглобиния ауруына шалдығуда. Олардың судан анықталуы судың ластануының белгісі болып табылады. Судың кермектілігі уролитиаз және жүрек-қан тамырлары ауруларының пайда болуына септік жасап отыр. Осындай экологиялық жағдайда тұрған Түркістан жеріндегі халықтың пайдаланып отырған ауыз суының сапасын анықтау, оны жақсылау тәсілдерін қарастыру - өзекті мәселе болып табылады. Себебі тұщы су қорлары өндірістің қалдық және ағызынды суларымен ластанған [3].

Түркістан ауданы тұрғындарының басым көпшілігі құдық ауыз суларымен қамтамасыз етіледі. Құдық ауыз суларының өздігінен тазарылу қабілеті төмен дәрежеде, нитраттар және нитриттердің құрамы нормадан жоғары. Сондықтан адамдар арасында аурушылық көп [2].

Шетел ғалымдарының тұжырымынан судың құрамының (мысалы, Арал маңындағы су) кейбір соматикалық аурулардың пайда болуына алып келеді, яғни 80 пайыз ауру су жарамдылығының өте төмендігімен және ортаның антисанитариялық жағдайымен түсіндіріледі. Шаруашылық және ауыз суларындағы нитрит пен нитраттардың концентрациясы жоғарылап, олардың санитариялық жағдайының төмендігін көрсетеді, олардың судан анықталуы, органикалық ластанудың белгісін білдіреді [8]. Аумақтағы ауыз суындағы нитраттар және органикалық қосылыстармен ластануының жоғарылап кетуі себебінен оларды ластаушы қосылыстардан тазалаудың микробиологиялық жолын үйренуді жөн көрдік. Себебі оңтүстік аймақтарда жасаушы ересек адамдар және балалар асқазан-ішек, бүйрек, бауыр, сонымен бірге қаназдық (анемия) ауруларына шалдығып отыр. Зерттеу нәтижелерінен, суда азот қосылыстарынан көп бөлігін нитратты азот қосылыстары (NO3^-) иелегенін көреміз [2].

Түркістан ауданы тұрғындарының басым көпшілігі құдық ауызсуларымен қамтамасыз етіледі. Құдық ауыз суларының өздігінен тазарылу қабілеті төмен дәрежеде, судағы нитрат және нитрит құрамы нормадан жоғары. Экологиялық жағдайда тұрған Түркістан жеріндегі халықтың пайдаланып отырған ауыз суының сапасын анықтау, оны жақсылау тәсілдерін қарастыру - өзекті мәселе болып табылады. Сондықтан біздің басты мақсатымыз - ластанған ауыз суын микроағзалардың көмегімен тазалау жолдарын зерттей отырып, микробиологиялық жолмен ауыз суындағы нитраттарды тотықсыздандыру арқылы суды тазалау мәселесі – маңызды [3].

Суда бактериялар органикалық және минералды заттарды өзгеріске түсіріп қоймай, сонымен қатар балықтарға қажетті қоректік заттар қорының аралық буыны болып есептеледі. Тұрмыста қолданылып жүрген құбыр суында да бактериялар кездеседі. Қабылданған стандарттық шама бойынша 1миллилитрде 100-ге жуық бактериялар болса, ондай су жақсы, ішуге жарамды, ал, 500-ге жетсе, күдікті су есептеледі. Ағын сулардағы бактериялар саны өзгеріп тұрады [3].

Әр бір судың өзіндік биологиялық «қауымы» болады, олар орта жағдайларына байланысты өзгеріп отырады және бірнеше экологиялық топтарға бөлінеді. Олар судағы органикалық заттардың өзгеруіне байланысты басқа организмдермен алмасып отырады. Осыған сәйкес әрбір судың ластану дәрежесі анықталады, яғни олар жеке сапробтық аймақтарға ажыратылады. Сапробтық аймақтарға қарай отырып, ондағы тіршілік жағдайларын анықтауға болады. «Сапробтық» деп белгілі бір дәрежеде минералданған, қажетті органикалық заттары бар, белгілі бір ағзалар тіршілік ететін судың жинақталған физиологиялық ерекшеліктерін айтады [7].

Халқы көп қалада түрлі қалдықтардың көп болуына байланысты су ластанады. Сондықтан алдын-ала тазартылмаған суды су қоймаларына, өзендерге ағызуға тыйым салынады. Табиғи суға қосылатын сарқынды суды міндетті түрде тазарту керек. Шірітуші бактериялар органикалық қалдықтарды өте қуатты түрде минералдандырады. Тазартылған суда аз мөлшерде органикалық заттар мен бактериялар кездеседі. Бұлардың ішінде ауру қоздырушы микробтар да кездесуі мүмкін. Сондықтан ол суды хлормен дезинфекциялайды [5].

Қазіргі кездегі зерттеулерге қарағанда, адам ішегіндегі нитраттар сол жердегі бактериялардың әсерінен нитриттерге тотығады, ал, нитриттердің ағзаға өтуі метгемоглобиния ауруын пайда етеді және ағзадағы оттегіні тасымалдаушы гемоглобиннің қызметін бұзады. Метгемоглобиннің белгілері емізулі балдарда анық байқалады, ол оттегінің ағзада жойылуына алып келеді. Тамақта 2-11 мг/л мөлшердегі нитраттың болуы зиянсыз, ал суда оның мөлшері 50-100 мг/л болса, метгемоглобиннің пайда болуын тудырады, бұл өз кезегінде қан қысымының төмендеуіне алып келеді. Нитраттардың судағы мөлшері 10мг/л болса, зиянсыз есептеледі [6].

Нитраттардың молекулалық азотқа тотықсыздануынан судағы азот азаяды. Сонымен қатар, денитрлендіру табиғатта жанама жолмен де жүретіні анықталған. Бұл кезде азотты қышқыл, аммиак және амин қосылыстарының арасында химиялық реакциялар жүреді. Микроағзалар нитраттардан нитриттерді түзуге және ақуыз заттарын ыдыратып, соның нәтижесінде ортада амин қышқылдарының түзілуіне қатысады [6].

Факультативтік анаэробиоз жағдайында көптеген аэробты бактериялар оттегінің орнына нитратты электрон акцепторы ретінде пайдаланады. Топырақта немесе суда органикалық заттар ыдыраған кезінде аэробты микроағзалардың тыныс алуы нәтижесінде оттегіні толығымен пайдаланып жойып жібереді. Бұл кезде нитраттардың тотықсыздану процесі жүреді [6].

Зертханалық жағдайда микроағзаларды өсіріп, олардан азот қосылыстарын тотықсыздандыра алатын микроағзалардың штамдарының көмегімен нитраттардан тазалау жолдарын қарастырдық. Бактерия штамдарының ішінде Pseudomonas stutzeri 18 мен Bacillus subtilis 19 штамдары таңдап алынды, себебі ол нитраттарды газ күйіндегі түріне дейін тотықсыздандыра алады, яғни денитрлендіру процесін жүзеге асырады.

Кесте 1 - Бактерия штамдарының нитраттарды тотықсыздандыруы

Біздің зерттеу жұмыстарымызда бактериялар, мысалы штамдары нитрат қосылыстарын нитритке дейін

Enterobacter aerogenes 9 және Enterobacter aerogenes 10 тотықсыздандырады, ал, Bacillus subtilis 19 және Pseudomonas

stutzeri 18 штамдары нитраттарды газ тәрізді азотқа дейін немесе азот оксидіне дейін тотықсыздандырады. Нитраттың бактериялардың көмегімен тотықсыздануы нитратредуктаза және нитритредуктаза ферментінің көмегімен өтеді.

Микроағзалардың нитратты тотықсыздандыру қабілеттілігін етті-пептонды қоректік ортасына 1%-ды калий нитратын қосу арқылы анықтадық. Денитрлендіру процесін бақылау үшін Гильтая қоректік ортасын (рН 6,87,0) пайдаландық. Микроағза себінділері термостатта 28⁰30⁰С температурада өсірілді. Бактериялардың өсуін спектрофотометрдің көрсеткішіндегі оптикалық өсу тығыздылығына қарап анықтадық, нитраттардың сапалық көрсеткішін сульфанил қышқылы және α- нафтиламинді қосу арқылы анықтадық, нитриттің сапалық реакциясын Грисс реактивімен тексердік, Сонымен бірге бактериялардың молекула күйіндегі азотты пайда еткендігін оның қоректік ортада газ көпіршіктерін пайда етуінен байқадық. Зерттелген факультативтік-анаэробты бактериялар үшін нитраттар электрон акцепторы ретінде қызмет етеді.

Қорытынды: Қорыта келе, зерттеліп отырған Enterobacter aerogenes 10, Enterobacter aerogenes 9, Bacillus subtilis 19, Pseudomonas stutzeri 18 бактерия штамдарын - аэробты, факультативтік-анаэробты және облигатты анаэробты жағдайында дақылдандыруға болады. Олар факультативтік- анаэробты жағдайда нитраттарды тотықсыздандыра алады. Зертханалық жағдайда зерттелген гетеротрофты бактериялардың көмегімен ауыз суындағы нитрат қосылыстарын тотықсыздандыру арқылы өзгерте отырып, суды микробиологиялық жолмен тазалау мүмкіндігі бар.

ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

1. Назарбаев Н.А. «Қазақстан -2030» стратегиялық бағдарламасы. 12 қазан 2012ж.
2. Баешов Ә.Б. Экология және таза су проблемалары. Оқулық. - Алматы: «Дәнекер», 2003. - 224 б.
3. Қуандықова Р.К. Түркістан аймағы ауыз суы мен топырағының гигиеналық зерттеуі. - Түркістан: «Тұран», 2004. - 96 б.
4. Горленко В.М., Дубинина Г.А., Кузнецов СИ. Экология водных микроорганизмов. - М.: Наука, 1977. - 287 с.
5. Ивчатов А.Л., Малов В.И. Химия воды и микробиология. - М.: Инфра М., 2006. - 117 с.
6. Илялетдинов А.Н., Абдрашитова С.А., Айткельдиева С.А. Микроаэрофильные бактерии, восстанавливающие нитраты и сульфаты // Микробиология. - 1984. - Т.53. - С. 33-37.
7. Butterfield C.T. Studies of sewage purification // Publ. Health Rept. - 2006. - №10. - Р. 28-34.
8. Heukelekian M.D., Littman M.L. Carbon and nitrogen transformation in the purification of sewage by the activated sludge process // Sew. Works. - 2000. - №5. - Р. 58-67.