Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2023(14))

Abstract For fourteen years our team has been working on the research of biodegradation, primarily of phosphorus-containing compounds. The world's first biological detoxification of elemental — white and red — phosphorus was carried out. We obtained mold fungi cultures, which transform a substance of the first hazard class white phosphorus into harmless phosphate. This is the first example ofthe inclusion ofwhite phosphorus into the biospheric cycle ofthe phosphorus element. In the future, the results ofthe research may become the basis for effective methods of preventing and eliminating pollution by toxic phosphorus compounds. Therefore, the research is of interest both for practical application and from the point ofview of fundamental science. Keywords: biodegradation, toxic phosphorus compounds, Aspergillus niger Acknowledgments: the work was supported by the Russian Foundation for Basic Research, project No. 14-08-31091 mol_a, the Innovation Promotion Fund, project No. 39113 (application No. C1-34299) and the Investment and Venture Foundation of the Republic of Tatarstan (application No. 4277-23092021, contract No. 13/71/2022). For citation: The industrial pollutants biodegradation of using aspergillus niger strains / A. Z. Mindubaev [et al.] // Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 1. P. 171-179. doi:10.37614/2949-1215.2023.14.1.031 Введение Биодеградация занимает важное место среди методов обезвреживания токсичных загрязнений окружающей среды. В ее основе лежат происходящие в природе естественные процессы биологической детоксикации [1]. На рисунке 1 представлена схема биосинтеза ценных природных веществ — аминокислот, сахаров и липидов — из веществ первого класса опасности, основанная на реальных примерах, заимствованных из литературных источников [2-24]. Данные примеры демонстрируют возможность обезвреживания таким же способом другого вещества первого класса опасности (белого фосфора), биодеградацию которого мы исследуем. Белыйфосфор Р 4 является одним из самых опасных загрязнителей окружающей среды. Хроническое отравление этим веществом приводит к глубокой инвалидности. Тем не менее он широко применяется в промышленности как одно из наиболее востребованных соединений в производстве фосфорных удобрений, лекарств, полимеров и ряда других практически значимых веществ и материалов [25]. Химические свойства белого фосфора имеют специфику. На воздухе он быстро окисляется кислородом, но в водной среде устойчив — его хранят исключительно в толще воды. Именно по этой причине особенно опасны загрязнения белым фосфором водоемов. Чрезвычайно низкая растворимость белого фосфоравводе (0,0003 г / лпри 15 °С) является препятствием на пути его эффективнойдетоксикации. В водной среде он образует суспензию, частицы которой взаимодействуют с окислителями только поверхностью, покрываясь пассивирующей пленкой из полифосфата [26, 27]. Согласно расчетам, период полураспада частиц белого фосфора в анаэробных условиях донных отложений может достигать 10 000 лет [26]! Сточные воды с предприятий, производящих или потребляющих белый фосфор, в англоязычной литературе даже получили отдельное наименование — «фосфорные воды» (phossy water), что свидетельствует о значении проблемы их обезвреживания. Содержание основного загрязнителя в phossy water не должно превышать двух частей на миллион [27], однако эта величина кажется исчезающе малой только на первый взгляд. Следует помнить о том, что белый фосфор относится к веществам самого высокого класса опасности. Самые сильные загрязнения происходят вокрестностях военных полигонов США, где меры очистки не предпринимаются вообще [26]. Гидрофобность белого фосфорасочетается с высокой липофильностью. Это свойство делает его еще более опасным, поскольку белый фосфор легко накапливается в жировой ткани, богатых жиром органах и кожных покровах. Особенно страдают от загрязнения данным веществом водоплавающие птицы, поскольку белый фосфор проникает в их организм из водной среды во время кормежки. Кроме того, водоплавающие птицы накапливают ворганизме много жира. В организм хищных птиц белыйфосфор также проникает с пищей и зачастую накапливается влетальныхконцентрациях. Также белый фосфор обнаружен в организме пресноводных рыб [26]. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 1. С. 171-179. Transactions of the to la Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 1. P. 171-179. © Миндубаев А. З., Бабынин Э. В., Минзанова С. Т., Миронова Л. Г., Бадеева Е. К., 2023 172