EEEP 2/2015
СЪДЪРЖАНИЕ
И. Симеонов
3-4
Ц.
Игнатова-Иванова, Н. Чипев, М. Димитрова, С. Етем, К.
Йорданова
5-11
II. ЕКОЛОГИЧНИ
БИОТЕХНОЛОГИИ
Подобряване технико-икономическите
показатели на методите за синтез на зеолити от летяща
пепел
Д. Згурева, С. Бойчева 12-18
Конструиране на нов совалков вектор
PZT1 с гостоприемници Escherichia coli и етанол-образуващия Zymomonas
mobilis
Л. Попова, К. Петров, П. Петрова
19-23
III. ЕКОЛОГИЧЕН МОНИТОРИНГ И ОЦЕНКА НА ВЪЗДЕЙСТВИЕТО
ВЪРХУ ОКОЛНАТА СРЕДА
Биотехнология за пречистване на отпадни води с
ефективно отстраняване на азот и участие
на anammox-бактерии, разработена за Зимните олимпийски игри в Сочи
2014
A. Ножевникова, Ю. Лити, M. Зъбов
24-29
Мониторинг на атмосферния метан с
използване на диал схема на мощни импулсни лазерни диоди
С. Пенчев, В. Пенчева, Л. Михов
30-34
Генериране на енергия в
микробиологични горивни клетки с модицирани катоди
Б. Мидюрова, Б. Бонев, В. Ненов
35-40
V.
КОСМИЧЕСКИ ТЕХНОЛОГИИ И ОКОЛНА СРЕДА
Д. Аветисян, Р. Недков, Д. Гочев
41-51
VI.
ЛЕСОБИОЛОГИЯ
А.
Александров, П. Попов, Е. Недкова
52-58
VII.
АГРОЕКОЛОГИЯ
Ж. Удалова, С. Зиновиева 59-66
Биофилмови реактори за
получаване на биопестициди
Й. Ников 67-78
ИЗОЛИРАНЕ,
ИДЕНТИФИКАЦИЯ, МОРФОЛОГИЯ И АДХЕЗИОННИ СВОЙСТВА НА
МИКРООРГАНИЗМИ ОТ АНТАРКТИЧЕСКИ ПОЧВИ И ЛИШЕИ
Ц.
Игнатова-Иванова, Н. Чипев, М. Димитрова, С. Етем, К.
Йорданова
ISOLATION,
IDENTIFICATION, MORPHOLOGICAL AND ADHESION PROPERTIES OF
MICROORGANISMS FROM ANTARCTIC SOILS AND LICHENS
Ts. Ignatova-Ivanova, N. Chipev, M. Dimitrova, S. Etem, K. Jordanova,
Ключови думи: Антарктида, остров Ливингстон,
микроорганизми, адхезионни свойства, СЕМ система JSM 5510
Abstract. In the present
study we present the results from the isolation and study of
microorganisms from Antarctic soils and lichens. The soil and
lichen samples were gathered from the
ПОДОБРЯВАНЕ ТЕХНИКО-ИКОНОМИЧЕСКИТЕ
ПОКАЗАТЕЛИ НА МЕТОДИТЕ ЗА СИНТЕЗ НА ЗЕОЛИТИ ОТ ЛЕТЯЩА ПЕПЕЛ
Деница
Згурева, Силвия Бойчева
Novel technical and economical
Denitza Zgureva, Silviya Boycheva
Резюме.
Опазването
на околната среда е най-актуалният въпрос на съвременния свят,
породен от непрестанно нарастващата консумация на технологични
ресурси. Един от нерешените
в глобален мащаб екологични проблеми е свръхпроизводството на
парникови газове, от които в най-големи количества се емитира
въглероден диоксид (СО2).
Основен
дял в генерирането на CO2 заемат инсталациите за
производство на електроенергия (около 40 % от общогенерираните
въглеродни емисии). През последните години се разработват интензивно
технологии за улавяне и подземно депониране на СО2 от
продуктите на горене. Към момента се развиват три основни подхода
за улавяне на СО2 при горивни процеси: чрез
модифициране на горивния процес, преди и след изгаряне на
горивата. За съществуващи горивни инсталации, технически и
икономически най-целесъобразна е следгоривната технология,
която се основава на абсорбцията на СО2 от
органични съединения (най-често амини), свързано с високи
енергийни разходи за десорбционния процес и
токсичните характеристики на тези вещества. Разработването на
подходящи твърдофазни адсорбенти ще реши тези два негативни
аспекта.
В
предишни изследвания сме разгледали възможността за синтез на
зеолити от летяща пепел, получена при изгарянето на български
лигнитни въглища и последващото им приложение като адсорбенти
на въглеродни емисии. От изследваните методи за получаване на
високопорьозни зеолити от тип А и Х, най-добри резултати са
постигнати при два подхода: хидротермална активация с етап на
предварително стапяне при 550 оС и атмосферна
самокристализация. При всички експерименти, като алкален
реагент е използван натриев хидроксид (NaOH).
Предимство на първия метод на синтез е бързото получаване на
крайна зеолитна структура- 24 часа, а основен негов недостатък
е разхода на големи количества енергия. При втория подход не
се влага никаква допълнителна енергия, но изисква
продължителен период до достигане на богата на зеолит Х крайна
фаза - 12 месеца.
Настоящето
изследване предлага алтернативен хибриден метод на синтез,
който обединява предимствата на описаните по-горе подходи,
като елиминира основните им недостатъци чрез реализиране на
схемата: атмосферна самокристализация с прилагане на етап на
предварително стапяне. По този начин се спестява енергията,
необходима за хидротермалната активация, а с етапа на
предварително стапяне при 550 оС се съкращава
четирикратно времето, необходимо за атмосферна
самокристализация. Постигнатите резултати подобряват
технико-икономическите показатели на процеса на зеолитизация
на летящата пепел, с което се намалява себестойността на
технологията за следгоривно улавяне на единица маса СО2.
Ключови
думи:
синтез на
зеолити, адсорбция, въглеродни емисии
Abstract. The present
paper is aimed on the preparation of zeolites from lignite
coal fly ash using a superior synthesis approach that combines
the advantages of different established technological schemes.
The novel method is directed to improvement of the energy
efficiency and the raw material economy, and
at the same time resulting in better quality material. Fly ash
zeolites of Na-X type were synthesized applying fusion stage of fly
ash/NaOH mixtures followed by atmospheric self-crystallization.
The obtained zeolite structure was investigated by X-ray
diffraction for different periods of crystallization of
the reaction mixtures under atmospheric conditions.
Comparative studies of three different methods for
synthesis of Na-X were performed taking into account the
specific energy and the raw material consumption. It was
considered that adsorbents of zeolite X type can be
obtained by different ways of alkaline conversion of coal
fly ash, and that is why the most important issues for the
scale production of these materials are the economical aspects of the synthesis.
КОНСТРУИРАНЕ НА НОВ СОВАЛКОВ ВЕКТОР PZT1 С
ГОСТОПРИЕМНИЦИ ESCHERICHIA COLI И ЕТАНОЛ-ОБРАЗУВАЩИЯ ZYMOMONAS MOBILIS
Луиза Попова, Калоян Петров, Пенка Петрова
CONSTRUCTION OF A NEW SHUTTLE VECTOR PZT1 APPLICABLE TO HOSTS ESCHERICHIA COLI AND THE ETHANOL PRODUCING ZYMOMONAS MOBILIS
Luiza Popova, Kaloyan Petrov, Penka Petrova
Резюме. Zymomonas mobilis е бактерия с огромен потенциал като продуцент на етанол. Субстратният му спектър, обаче, е твърде ограничен – ферментира само глюкоза, захароза и фруктоза. Нуждата от разширяването му изисква създаването на подходящи системи за генно клониране. В настоящата работа е конструиран нов совалков вектор с гостоприемници Escherichia coli DH5α и Zymomonas mobilis DSM 424. Векторът е производен на pCR2.1-TOPOTM (E. coli) и съдържа амплифициран и клониран (dso ori и repA gene) на 2.7 kb плазмид на Z. mobilis. Като репортерен ген в совалката под контрола на промотора Plac е клониран генът amyl, кодиращ α-амилаза в Bacillus licheniformis щам 44MB82/G. Получените резултати показват добра стабилност на совалковият вектор pZT1 и в гостоприемника, като при E. coli DH5α се наблюдава и силна амилазна активност поради успешната извънклетъчна експресия на репортерния ген. Zymomonas mobilis DSM 424 поддържа pZT1 в клетката, но не се наблюдава амилазна активност, което показва, че промоторът Plac не е подходящ за генна експресия в този микроорганизъм.Ключови думи: совалкови вектори, Escherichia coli, Zymomonas mobilis, амилаза
Abstract. Zymomonas mobilis is
a bacterium with high potential to produce ethanol via
fermentation of glucose, sucrose or fructose. The need for
broadening of its substrate spectrum requires the development
of suitable host-vectors systems for gene cloning. Here we
report the construction of a new shuttle vector, applicable to
hosts Escherichia coli
DH5α and Zymomonas
mobilis DSM424. It was based on pCR2.1-TOPOTM
(E. coli) and
contained the amplified and cloned replicon fragment (dso ori and repA gene) of 2.7 kb
plasmid of Z. mobilis.
As a reporter gene, cloned under Plac promoter
control, was used amyBL encoding
α-amylase in Bacillus licheniformis strain 44MB82/G. The obtained results
revealed good stability of the shuttle
vector pZT1 in both hosts, as E. coli DH5α
possessed also a high amylase activity due to the
extracellular expression of the reporter gene. Z. mobilis DSM424 was
able to maintain the shuttle vector, but amyBL was very poorly
expressed, thus indicating that Plac promoter is
rather not suitable for gene expression in this organism.
БИОТЕХНОЛОГИЯ
ЗА ПРЕЧИСТВАНЕ НА ОТПАДНИ ВОДИ С ЕФЕКТИВНО ОТСТРАНЯВАНЕ НА
АЗОТ И УЧАСТИЕ НА ANAMMOX-БАКТЕРИИ, РАЗРАБОТЕНА ЗА ЗИМНИТЕ
ОЛИМПИЙСКИ ИГРИ В СОЧИ 2014
A.Н.
Ножевникова, Ю.В. Лити, M.Г. Зъбов
BIOTECHNOLOGY OF
WASTEWATER TREATMENT WITH THE EFFECTIVE REMOVAL OF NITROGEN
DUE TO THE PARTICIPATION OF
ANAMMOX-BACTERIA, DEVELOPED FOR THE 2014 WINTER OLYMPICS IN
A.N. Nozhevnikova, Yu.V. Litty, M.G. Zubov
Резюме. Процесът на
анаеробно амониево окисление (ANAMMOX) се извършва от
новооткритите anammox бактерии. Те имат редица морфологични,
физиологични и биохимични свойства,с които не разполагат
останалите бактерии. За използване на строителни обекти за
Зимните олимпийски игри 2014 в Сочи, е разработена нова
биотехнология за пречистване на отпадни води с имобилизация на
микробна активна утайка и ефективно отстраняване на азота с
участието на anammox-бактерии, и е създаден компактна,
природосъобразна пречиствателни станция (КПСПС) от сглобяеми
структури. Принципите
на новата технология и дизайн на пълномащабни 100-1000 m3 /
ден "BCH-ECOS" станции са основани на резултатите от
лабораторния опит от микробиологичните изследвания и
експериментални промишлени проучвания, които са потвърдили
перспективите за приложение на анаеробното амониево окисление
(anammox). Новата
технология включва предварителна обработка на постъпващата
суровина вода чрез коагулация, за да се утаят разтворените
вещества. Значителна част от фосфорни съединения се утаява в
същото време. Аерирана вода, с високо съдържание на нитрати и
нитрити, се рециклира в последния коридор на аериращия
резервоар в денитрифициращия
реактор, който се намира в началото на биологично третиране и
се получава богата на амоняк вода. Условия за
развитие на азот елиминиращи денитрифициращи и
anammox-бактерии са създадени по този начин в анаеробен
денитрифициращ биореактор. Четкообразен носител се използва на
всички етапи на биологична обработка за имобилизиране на
активната микробна утайка. Пречистената вода минава през гъст
четкообразен носещ филтър и гранулиран антрацитен филтър.
Качеството на пречистената вода надхвърля изискванията за
заустване във водни обекти.
Key words: anammox-бактерии,
ефективно отстраняване на азот, биотехнология на пречистване
на отпадни води, имобилизирана активна утайка
Key words: anammox-bacteria, effective nitrogen removal, biotechnology of wastewater treatment, immobilized activated sludge
МОНИТОРИНГ
НА АТМОСФЕРНИЯ МЕТАН С ИЗПОЛЗВАНЕ НА ДИАЛ СХЕМА НА МОЩНИ
ИМПУЛСНИ ЛАЗЕРНИ ДИОДИ
С.Пенчев,
В. Пенчева, Л. Михов
MONITORING
OF ATMOSPHERIC METHANE EMPLOYING DIAL SCHEME ON POWERFUL
PULSED LASER DIODES
Soya Penchev, Vasilka Pencheva, Luben Mihov
Резюме.
Предложен
е ДИАЛ метод за определяне на концентрацията на атмосферния
метан. Спектралните свойства на лазерното лъчение на мощни
импулсни лазерни диоди са оптимизирани в молекулярния
абсорбционен спектър 1.55-1.625 mm на
този основен парников газ. Характерната широка линия на
лазерните диоди модулирана от избрания абсорбционен спектър
еизследвана чрез компютърна конволюция на основата на силата
на резонансните линии спектрална в база данни HITRAN.
Лидарната схема е изключително компактна, с ниска енергийна
консумация и се предполага да има голям потенциал за
екологичен мониторинг.
Keywords: Ecological monitoring, atmospheric methane,
powerful laser diodes
Abstract. DIAL method is proposed for determination of the
abundance of atmospheric methane. The spectral properties of
laser radiation of high- power pulsed laser diodes are
optimised within the molecular absorption bands of 1.55- 1,625
mm of this major
greenhouse gas. The characteristic broad laser line of the
selected laser diodes modulated by the selected explicit
absorption spectrum is explored by computational convolution
based on HITRAN reference data on spectral linestrengths. The
lidar scheme is ultimately compact, of low- energy consumption
and suggests a large potential for ecological monitoring.
ГЕНЕРИРАНЕ НА ЕНЕРГИЯ В МИКРОБИОЛОГИЧНИ ГОРИВНИ КЛЕТКИ С МОДИЦИРАНИ КАТОДИ
POWER GENERATION USING
MODIFIED CATHODES IN AIR-CATHODE MICROBIAL FUEL CELL
Blagovesta Midyurova, Bogdan Bonev, Valentin Nenov
Целта на изследването е установяване влиянието на различни
видове катоди върху поведението на МГК. За нуждите на
експеримента са използвани следните материали: мембрани (VITO, PTFE),
активен въглен (AC) и
въглеродно платно. В
резултат на проведените експерименти бе установено, че при
отворена потенциална верига се получават максимални
стойности на напрежението 289.8 mV при
катод PTFE:AC=40:60
и 179.1 mV при
катод PTFE: AC =
20:80, респективно.
Abstract. The
microbiological fuel cell with air cathode is a promising
alternative for sustainable
power generation, improvement the
MFC construction and
elimination
of external
electron acceptors of chemical nature.
Protons, electrons
and oxygen from air reacting at
the cathode produce molecules of
water.
СЪСТОЯНИЕ И ДИНАМИКА НА ГОРСКАТА РАСТИТЕЛНОСТ В
ОБЛАСТ ХАСКОВО – ИЗСЛЕДВАНЕ, БАЗИРАНО НА ВЕГЕТАЦИОННИ
ИНДЕКСИ, КЛИМАТИЧНИ ДАННИ И ДАННИ ЗА СЛЪНЧЕВАТА АКТИВНОСТ
Даниела
Аветисян, Румен Недков, Деян Гочев
Daniela Avetisyan, Roumen Nedkov, Deyan Gotchev
Резюме. През последните десетилетия климатичните промени в съчетание с антропогенизацията са предпоставка за развитието на негативни процеси, водещи до деградация на растителността и обезлесяване. Те от своя страна водят до изменения в ландшафтната структура и състоянието на ландшафтните компоненти. Междувременно, тези процеси са свързани с изменения в съотношението топлина-влага в ландшафтите и продължително протичащия процес на засушаване. Цел на настоящето изследване е да проследи климатичните условия в област Хасково за периода от 1987 г. до 2013 г. и да изследва тяхното въздействие върху състоянието и динамиката на горската растителност.Флуктуациите в активността на специфични геоефективни компоненти на слънчевата активност могат да бъдат разглеждани като един от възможните фактори водещи до деградация на растителната покривка, засушаване и опустиняване. За постигането на тази цел са използвани методите на дистанционните изследвания и ГИС като са приложени широко приетите вегетационни индекси: NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), NDWI (Normalized Difference Water index) и VCI (Vegetation Condition Index). Изследвани са възможни взаимоотношения със слънчевата активност.
Ключови думи: вегетационни
индекси, дистанционни изследвания и ГИС, климатични данни
Abstract.The climate
changes and the anthropogenization have been a prerequisite
for development of negative trend processes during the last
decades, which has resulted in degradation of vegetation and
deforestation in particular. This leads to alternation of
landscape structure and statement of landscape components.
Simultaneously, these processes are accompanied by changing of
heat–moisture ratio in landscapes, and continuously running
drought processes. Aim of the present
study is to trace the climatic condition in the region for the
period from 1987 to 2013 and to study their impact on the
state and dynamics of the forest vegetation. Variations in the
activity of specific geoeffective components of solar activity
can be considered as one of the possible factors causing
vegetation cover degradation, drought, and desertification. In
order to achieve this goal Remote Sensing and GIS methods are
applied and widely recognized indices as NDVI (Normalized
Difference Vegetation Index), NDWI (Normalized Difference
Water index) and VCI (Vegetation Condition Index) were
calculated. Possible correlations with solar activity are
studied.
ФОРМА НА ШИШАРКОВИТЕ ЛЮСПИ И ОТНОСИТЕЛНО ПОЛОЖЕНИЕ
НА РАЗЛИЧНИ ПРОИЗХОДИ ОТ ОБИКНОВЕН СМЪРЧ В ОПИТНО НАСАЖДЕНИЕ
Александър
Х. Александров, Петр Попов, Елена Недкова
CONE SCALES
SHAPE AND RELATIVE POSITION OF DIFFERENT NORWAY SPRUCE
PROVENANCES AT AN EXPERIMENTAL
Alexander H. Alexandrov, Peter Popov, Elena Nedkova
Резюме: Обикновеният смърч в стационар Говедарци - Рила се характеризира с типични параметри за дължина и широчина на шишарковите люспи и много слабо вариране на техните средни стойности. Показателите за формата на шишарковите люспи се характеризират с по-голяма изменчивост в пределите на произходите и малко по-малка изменчивост между отделните произходи. Според показателите за
форма на шишарковата люспа всички произходи са по-близки до “стандартните”
популации от Обикновен смърч в Източните Карпати, отколкото до “стандартните”
популации от Сибирски смърч в Източен Сибир. Румънските
произходи видимо се отличават с по- заострени шишаркови люспи
и по-голяма близост до “ стандартните” популации от Обикновен
смърч. Надморската височина на произходите не оказва влияние,
върху параметрите на шишарковите люспи
Ключови думи: Обикновен смърч, произходи, форма на шишарковата
люспа, разстояние на Махаланобис на квадрат.
СИСТЕМНО ИНДУЦИРАНА РАСТИТЕЛНА УСТОЙЧИВОСТ КАТО СТРАТЕГИЯ ЗА КОНТРОЛ НА ПАРАЗИТИ АЛТЕРНАТИВА НА ПЕСТИЦИДИ
SYSTEMIC
INDUCED PLANT RESISTANCE AS A CONTROL STRATEGY TO PARASITES
ALTERNATIVE TO PESTICIDES
Ключови
думи: нематоди, системна придобита
резистентност, индуктори, сигнални молекули, хитозан, салицилова киселина,
жасмонова киселина
Abstract. Biogenic elicitors induce systemic resistance of plants to plant parasitic nematodes - Meloidogyne incognita and Globodera rostochiensis ( decrease in the parasitic invasion of the roots; an inhibition of the vital activity of the parasite; a decrease in fertility and the amount of agents sources (larvae and eggs) capable of infecting the plants). The addition of signal molecules (salicylic and jasmonic acid) to elicitors increased their activity as immunomodulators. In present investigation the mechanisms of induced plant resistance nematode were studied. The data obtained suggest that the mechanisms natural and induced by biogenic elicitors tomato resistance to the nematode have the same origin. These features meet all requirements of the new generation of methods of plant protection and the use of biogenic elicitors to raise plant resistance to parasitic nematodes may be promising.
Key words: nematodes, systemic acquired resistance, elicitors, signal molecules, chitosan, salicylic acid, jasmonic acid
БИОФИЛМОВИ РЕАКТОРИ ЗА ПОЛУЧАВАНЕ НА БИОПЕСТИЦИДИ
Йордан
Ников
NON-FOAMING FILM REACTORS FOR
PRODUCTION OF BIOPESTICIDES
Iordan Nikov
Резюме.
Биологичното
третиране
с използване на естествени молекули предствлява една щадяща
природата алтернатива. В тази работа се фокусираме върху
гъвкавото използване на продукти на Bacillus subtilis и
по-специално на lipopeptides surfactin и fengicin като
биопестициди. Предложени са два типа реактори за получаване на
surfactin и fengicin или на
тяхна смес. Дадени са примери на пряко използвване на тези
липопептиди. Използвани са свободни и имобилизирани клетки.
Показано е, че kLa (коефициента на масопренос на
кислорода) е ключов параметър контролиращ продуктивността и
селективността на биологичната резакция. Варирайки условията
за пренос на кислород синтезът може да се ориентира към
смесена продукция или към монопродуциране на surfactin/fengycin. Фракцията на surfactin към общото количесвтво на
продуцираните липопептиди и максималната продукция на surfactin се увеличават с увеличаването на kLa (концентрацията на surfactin е около 2 g /l при kLa = 0.04–0.08 s-1), докато максималната продукция на
surfactin
(концентрация на surfactin около 3 g /l) бе получена при умерено подаване на кислород (kLa = 0.01 s-1).
Ключови
думи:
биопестициди, surfactin, fengicin,
дисков реактор (RDR),
инверсно втечнено легло, kLa