Қазақстан Республикасының ғылым және

Жоғары білім министірлігі

Әлкей Марғұлан атындағы Павлодар

Педагогикалық Университеті

Жаратылыстану жоғарғы мектебі

Биология білім беру бағдарламасы

Жобалық жұмыс

Тақырып: «Суды тазартудағы микроорганизмдер – бактериялар мен балдырларды биоремедиацияда қолдану»

_______

(баға)

Жоба жетекшісі: Баймурзина Б.Ж

Күні:

Студент: Тілеубек Қарашаш

Абай Зейнеп

Қолы:_______

Топ: 01-1541-1-2022

Павлодар 2025

Курстық жұмысқа

ТАПСЫРМА

Пән бойынша

__________________________________________________________________

Студент_________________________________Топ______________________

1. ЖОБА ЖҰМЫСЫНЫҢ МАЗМҰНЫ

1.___________________________________________________________________________________________________________________________________

1.1__________________________________________________________________________________________________________________________________1.2__________________________________________________________________________________________________________________________________1.3__________________________________________________________________________________________________________________________________

2.__________________________________________________________________________________________________________________________________

2.1_________________________________________________________________________________________________________________________________

2.2__________________________________________________________________________________________________________________________________

2.3__________________________________________________________________________________________________________________________________

2. ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР

2.1__________________________________________________________________________________________________________________________________2.2__________________________________________________________________________________________________________________________________2.3__________________________________________________________________________________________________________________________________

2.4__________________________________________________________________________________________________________________________________2.5__________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ЖЖ ОРЫНДАЛУ ЖӘНЕ ҚОРҒАУ ГРАФИГІ

Бөлім	ЖЖ орындауапталары (%)
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	ЖЖ Б Е Р У								ЖЖ ҚОРҒАУ
2
3
4
5

4.ҚЖ ОРЫНДАУ КЕЗІНДЕ ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

1. Абдрахманов А.А. Экология және қоршаған ортаны қорғау негіздері : оқу құралы. – Алматы : Қазақ университеті, 2018. – 256 б.

2. Айтхожин М.А., Жұбанова А.А. Микробиология : жоғары оқу орындарына арналған оқулық. – Алматы : Эверо, 2017. – 312 б.

3. Асқарова А.Б.

Су экологиясы және су ресурстарын қорғау : оқу құралы. – Алматы : Қазақ университеті, 2019. – 198 б.

4. Бейсенова Ә.С., Шілдебаев Ж.Б. Экология және табиғатты тиімді пайдалану. – Алматы : Атамұра, 2016. – 284 б.

5. Головко М.П. Общая экология : учебник для вузов. – Москва : Академия, 2018. – 320 с.

6. Дьяков Ю.Т. Микроорганизмы в биотехнологии очистки воды. – Москва : КолосС, 2019. – 240 с.

Тапсырма алынды: Аманжол Г.А«_______» ж. ____________

(қолы)

Жұмыс жетекшісі: Баймурзина Б.Ж «_______» ж. ____________

(қолы)

ББ жетекшісі: Тулиндинова Г.К «_______» ж. ____________

(қолы)

МАЗМҰНЫ

Кіріспе

Зерттеу тақырыбының өзектілігі; Қазіргі таңда қоршаған ортаның ластануы, әсіресе су ресурстарының сапасының төмендеуі адамзат алдында тұрған ең өзекті экологиялық мәселелердің бірі болып табылады. Өнеркәсіптік кәсіпорындардан, ауыл шаруашылығынан және тұрмыстық қалдықтардан шығатын ағынды сулар табиғи су экожүйелерінің бұзылуына, тірі ағзалардың жойылуына және адам денсаулығына қауіп төндіруде. Осы жағдайларда суды тазартудың тиімді, экологиялық қауіпсіз және табиғи әдістерін қолдану қажеттілігі арта түсуде.
Суды тазартуда биоремедиация әдісі, яғни микроорганизмдерді – бактериялар мен балдырларды пайдалану, қазіргі экология мен биология ғылымында ерекше маңызға ие. Бұл әдіс табиғи экожүйелерде жүретін өзін-өзі тазалау процестеріне негізделіп, ластаушы заттарды химиялық реагенттерсіз ыдыратуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар бактериялар мен балдырлардың бірлескен әрекеті судың физикалық, химиялық және биологиялық көрсеткіштерін жақсартуға ықпал етеді. Осыған байланысты суды тазартуда микроорганизмдерді биоремедиацияда қолдану мәселесі ғылыми тұрғыдан да, оқу-тәрбие үдерісінде де өзекті тақырып болып саналады.

Зерттеудің мақсаты – суды тазартуда микроорганизмдер, атап айтқанда бактериялар мен балдырларды биоремедиацияда қолданудың тиімділігін анықтау және олардың су сапасын жақсартудағы рөлін талдау.

Зерттеу мақсатына сәйкес төмендегідей міндеттер қойылды:

– суды тазартуда қолданылатын биоремедиация әдісінің теориялық негіздерін талдау;

– бактериялар мен балдырлардың биологиялық және экологиялық ерекшеліктерін сипаттау;

– бактериялар мен балдырлардың су сапасына әсерін тәжірибе арқылы анықтау;

– биоремедиация нәтижесінде су сапалық көрсеткіштерінің өзгерісін талдау;

– алынған нәтижелер негізінде қорытынды жасау.

Зерттеу нысаны. Су экожүйелерін биологиялық жолмен тазарту үдерісі.

Зерттеу пәні. Суды тазартуда микроорганизмдер – бактериялар мен балдырларды биоремедиацияда қолдану ерекшеліктері.

Зерттеу гипотезасы. Егер суды тазартуда бактериялар мен балдырлар биоремедиация әдісі негізінде жүйелі түрде қолданылса, онда су сапасының негізгі көрсеткіштері жақсарып, экожүйенің табиғи тепе-теңдігі қалпына келеді.

Зерттеудің жаңалығы. бактериялар мен балдырларды биоремедиацияда қолданудың су сапасына тигізетін әсерін нақты тәжірибе негізінде талдауда көрініс табады. Бактериялар мен балдырлардың бірлескен қолданылуының тиімділігі тәжірибе жүзінде көрсетіліп, су тазартудағы экологиялық мүмкіндіктері айқындалды.

Зерттеудің теориялық маңыздылығы. Зерттеу барысында суды биологиялық тазартудың ғылыми-теориялық негіздері жүйеленіп, микроорганизмдердің экожүйедегі рөлі туралы теориялық тұжырымдар толықтырылды. Жұмыс нәтижелері биология және экология пәндерін оқытуда биоремедиация тақырыбын тереңдетуге теориялық негіз бола алады.

Зерттеудің тәжірибелік маңыздылығы. Зерттеу нәтижелерін биология сабақтарында, экология бағытындағы факультативтік және сыныптан тыс жұмыстарда қолдануға болады. Ұсынылған тәжірибелік тапсырмалар мен бақылау әдістері оқушылардың экологиялық сауаттылығын арттыруға және табиғатты қорғауға жауапкершілікпен қарауға ықпал етеді.

Педагогикалық зерттеу әдістері. Зерттеу барысында теориялық талдау, бақылау, салыстыру, тәжірибелік жұмыс жүргізу, алынған нәтижелерді талдау және қорытындылау әдістері қолданылды.

Зерттеу базасы. Зерттеу жұмысы Павлодар қаласындағы №7 орта мектептің базасында жүргізілді. Тәжірибелік жұмыс 7-сынып оқушыларымен ұйымдастырылып, зерттеуге барлығы 21 оқушы қатысты. Аталған білім беру ұйымы жалпы білім беретін мектеп ретінде биология пәнін оқытуға қажетті оқу-әдістемелік құралдармен, зертханалық жабдықтармен және тәжірибелік жұмыстар жүргізуге қолайлы жағдаймен қамтамасыз етілген.

1 Суды биологиялық тазартудың ғылыми-теориялық негіздері

Суды биологиялық тазартудың ғылыми-теориялық негіздері тірі организмдердің, ең алдымен микроорганизмдердің зат алмасу қабілетіне сүйенеді. Биологиялық тазарту үдерісінің мәні – суда еріген немесе қалқып жүрген органикалық және кейбір бейорганикалық ластаушы заттарды микроағзалардың биохимиялық реакциялар арқылы ыдыратуы және бейтараптауы болып табылады. Бұл үдеріс табиғи су экожүйелерінде үздіксіз жүріп отыратын өзін-өзі тазалау механизмдеріне негізделген, ал инженерлік жүйелерде ол арнайы жағдайларда басқарылып, жеделдетіледі. Сондықтан биологиялық тазарту қоршаған ортаны қорғауда ғылыми тұрғыдан негізделген әрі экологиялық тұрғыдан тиімді әдіс ретінде қарастырылады.

Биологиялық тазартудың теориялық негізін микроорганизмдердің метаболизмі құрайды. Бактериялар, қарапайымдылар, микроскопиялық саңырауқұлақтар мен балдырлар органикалық заттарды энергия мен көміртек көзі ретінде пайдаланады. Бұл кезде күрделі органикалық қосылыстар қарапайым минералды заттарға дейін ыдырап, көмірқышқыл газы, су, нитраттар, сульфаттар сияқты соңғы өнімдер түзіледі. Аталған биохимиялық процестер аэробты немесе анаэробты жағдайларда жүруі мүмкін, бұл тазарту жүйесінің құрылымы мен жұмыс режиміне тікелей байланысты.

Аэробты биологиялық тазарту теориясы оттегінің қатысуымен жүретін тотығу реакцияларына негізделеді. Мұндай жағдайда микроорганизмдер органикалық ластаушыларды қарқынды түрде ыдыратып, биомасса түзеді. Аэробты процестердің ғылыми негізінде оттегінің жеткілікті мөлшерде берілуі, микроорганизмдер популяциясының тұрақты дамуы және қоректік заттардың оңтайлы арақатынасы жатыр. Бұл үдерістер белсенді лай, биофильтрлер және аэротенктер сияқты жүйелерде кеңінен қолданылады.

Анаэробты биологиялық тазарту теориясы оттегісіз ортада жүретін микробиологиялық процестерді қамтиды. Анаэробты микроорганизмдер органикалық заттарды ашыту және метаногенез арқылы ыдыратып, метан, көмірқышқыл газы және басқа да өнімдер түзеді. Ғылыми тұрғыдан алғанда, бұл әдіс жоғары концентрациялы ағынды суларды тазартуда тиімді болып саналады, себебі ол энергия шығынын азайтады және биогаз алу мүмкіндігін береді. Анаэробты тазарту табиғи су қоймаларындағы түптік шөгінділерде де байқалатын табиғи процестерге негізделген.

Суды биологиялық тазартудың теориялық негіздерінде экологиялық факторлардың рөлі маңызды орын алады. Температура, рН көрсеткіші, еріген оттегінің мөлшері, қоректік элементтердің арақатынасы микроорганизмдердің белсенділігіне тікелей әсер етеді. Ғылыми зерттеулер көрсеткендей, қолайлы жағдай жасалған кезде микроорганизмдер ластаушы заттарды бірнеше есе жылдам ыдырата алады. Сондықтан биологиялық тазарту жүйелерін жобалау барысында осы факторларды ескеру теориялық тұрғыдан негізделген талап болып табылады.

Биологиялық тазартудың тағы бір ғылыми негізі – биоценоз ұғымымен тығыз байланысты. Биоценоз – тазарту жүйесінде немесе табиғи су ортасында бірге тіршілік ететін микроорганизмдер қауымдастығы. Әр түрлі микроағзалар бір-бірін толықтыра отырып, күрделі органикалық қосылыстарды кезең-кезеңімен ыдыратады. Бұл өзара байланыс биологиялық тазарту үдерісінің тұрақтылығын қамтамасыз етеді және су экожүйелерінің табиғи тепе-теңдігін сақтауға мүмкіндік береді.

Суды биологиялық тазартудың ғылыми-теориялық негіздерінде өзін-өзі тазалау заңдылықтары да маңызды рөл атқарады. Табиғи су қоймаларында органикалық заттардың ыдырауы, шөгіндіге түсуі, микроорганизмдер арқылы минералдануы үздіксіз жүріп отырады. Биологиялық тазарту технологиялары осы табиғи заңдылықтарды жасанды түрде күшейтуге бағытталған. Бұл тұрғыда биологиялық әдістер табиғатқа жақын және ұзақ мерзімді экологиялық тиімділікке ие болып саналады.

Суды биологиялық тазартудың ғылыми-теориялық негіздері микроорганизмдердің метаболизміне, аэробты және анаэробты биохимиялық процестерге, экологиялық факторлар мен биоценоздардың өзара байланысына сүйенеді. Бұл негіздер биологиялық тазартуды су экожүйелерін қорғау мен қалпына келтірудің сенімді әрі табиғи әдісі ретінде дәлелдейді. Биологиялық тазарту теориясы практикалық қолданумен ұштаса отырып, қазіргі экологиялық мәселелерді шешуде маңызды орын алады.

1.1 Биоремедиация ұғымы және су экожүйелерін қалпына келтірудегі маңызы

Биоремедиация – табиғи немесе арнайы іріктелген тірі организмдердің, ең алдымен микроорганизмдердің, өсімдіктердің және кейбір жануарлардың көмегімен қоршаған ортаның ластанған компоненттерін қалпына келтіруге бағытталған экологиялық үдеріс болып табылады. Бұл ұғым латынның bio – «тіршілік» және remedium– «қалпына келтіру» сөздерінен шыққан. Биоремедиация барысында тірі ағзалардың зат алмасу ерекшеліктері пайдаланылады, яғни олар ластаушы заттарды қорек көзі ретінде қолдана отырып, күрделі және улы қосылыстарды қарапайым, экологиялық тұрғыдан қауіпсіз заттарға дейін ыдыратады. Осы қасиет биоремедиацияны қоршаған ортаны қорғау саласындағы тиімді әрі табиғи әдістердің біріне айналдырады.

Су экожүйелерінде биоремедиацияның маңызы ерекше, себебі су – тіршіліктің негізгі көзі және барлық экожүйелерді байланыстыратын басты орта болып саналады. Өнеркәсіптік ағынды сулар, тұрмыстық қалдықтар, ауыл шаруашылығында қолданылатын тыңайтқыштар мен пестицидтер, мұнай өнімдері су көздерінің ластануына әкеліп, олардың экологиялық тепе-теңдігін бұзады. Мұндай жағдайда биоремедиация су экожүйелерін табиғи жолмен тазалауға, ластаушы заттардың концентрациясын төмендетуге және биологиялық әртүрлілікті сақтауға мүмкіндік береді.

Биоремедиацияның негізгі агенттері болып бактериялар, саңырауқұлақтар және микроскопиялық балдырлар табылады. Бұл микроорганизмдер органикалық ластаушыларды, соның ішінде мұнай көмірсутектерін, фенолдарды, ауыр металдардың кейбір түрлерін және азот-фосфор қосылыстарын ыдырата алады. Су ортасында олар биохимиялық реакциялар арқылы зиянды заттарды бейтараптайды, нәтижесінде судың сапасы жақсарып, экожүйенің өзін-өзі реттеу қабілеті қалпына келеді. Әсіресе бактериялардың жоғары бейімделгіштігі мен тез көбеюі оларды биоремедиацияда кеңінен қолдануға негіз болады.

Су экожүйелерін қалпына келтіруде биоремедиация эвтрофикация мәселесін шешуде де маңызды рөл атқарады. Артық мөлшердегі азот пен фосфор қосылыстары су қоймаларында балдырлардың шамадан тыс көбеюіне әкеліп, оттегінің жетіспеушілігін тудырады. Биоремедиациялық әдістер арқылы бұл элементтер биологиялық айналымға енгізіліп, олардың зиянды әсері азайтылады. Нәтижесінде судағы оттегі балансы тұрақтанып, балықтар мен басқа да гидробионттардың тіршілігіне қолайлы жағдай қалыптасады.

Биоремедиацияның артықшылықтарының бірі – оның экологиялық қауіпсіздігі мен табиғилығы. Химиялық немесе физикалық тазалау әдістерімен салыстырғанда, бұл тәсіл қоршаған ортаға қосымша зиян келтірмейді және экожүйенің табиғи құрылымын бұзбайды. Сонымен қатар биоремедиация экономикалық тұрғыдан да тиімді, себебі ол қымбат жабдықтарды немесе күрделі технологияларды көп қажет етпейді. Бұл әдіс әсіресе үлкен аумақты су объектілерін қалпына келтіруде қолайлы болып саналады.

Су экожүйелеріндегі биоремедиация тек ластаушы заттарды жоюмен шектелмейді, ол экожүйенің функционалдық тұрақтылығын қалпына келтіруге де ықпал етеді. Тазалау үдерісінен кейін қоректік тізбектер қайта қалыптасып, биологиялық әртүрлілік артады. Бұл су қоймасының ұзақ мерзімді экологиялық саулығын қамтамасыз етіп, оның шаруашылық және рекреациялық маңызын сақтауға мүмкіндік береді.

Қазіргі таңда биоремедиация әдістері табиғи биоремедиация және басқарылатын биоремедиация түрінде жүзеге асырылады. Табиғи биоремедиацияда экожүйенің өзін-өзі тазалау қабілеті пайдаланылады, ал басқарылатын жағдайда микроорганизмдердің белсенділігі арнайы жағдайлар жасау арқылы күшейтіледі. Бұл тәсілдер су экожүйелерін қалпына келтіруде ғылыми негізделген және тәжірибеде дәлелденген нәтижелер береді.

Биоремедиация су экожүйелерін қалпына келтірудегі маңызды әрі тиімді экологиялық әдіс болып табылады. Ол табиғи процестерге сүйене отырып, судың сапасын жақсартуға, экожүйелік тепе-теңдікті қалпына келтіруге және биологиялық әртүрлілікті сақтауға мүмкіндік береді. Биоремедиацияны кеңінен қолдану су ресурстарын ұтымды пайдалану мен қоршаған ортаны қорғаудың маңызды бағыты ретінде қарастырылады.

1.2 Суды тазартуда қолданылатын микроорганизмдердің жалпы сипаттамасы

Суды тазартуда қолданылатын микроорганизмдер – қоршаған ортадағы органикалық және кейбір бейорганикалық ластаушы заттарды ыдырату қабілетіне ие тірі ағзалар тобы болып табылады. Олар су ортасында жүретін табиғи өзін-өзі тазалау процестерінің негізгі қозғаушы күші саналады. Ғылыми тұрғыдан алғанда, микроорганизмдер судың экологиялық тепе-теңдігін сақтауда және ластанған су көздерін қалпына келтіруде шешуші рөл атқарады. Олардың метаболизмдік белсенділігі нәтижесінде күрделі әрі улы қосылыстар қарапайым, экологиялық қауіпсіз заттарға айналады, бұл судың сапасын жақсартуға мүмкіндік береді.

Суды тазарту процесінде ең кең таралған микроорганизмдер тобына бактериялар жатады. Бактериялар органикалық заттарды көміртек пен энергия көзі ретінде пайдаланып, оларды минералдандыруға қабілетті. Әсіресе гетеротрофты бактериялар тұрмыстық және өнеркәсіптік ағынды сулардағы органикалық ластаушыларды тиімді түрде ыдыратады. Сонымен қатар нитрификациялаушы және денитрификациялаушы бактериялар азот қосылыстарының айналымын қамтамасыз етіп, аммиак, нитрит және нитраттардың концентрациясын төмендетуге қатысады.

Микроскопиялық саңырауқұлақтар да суды биологиялық тазартуда маңызды орын алады. Олар күрделі органикалық қосылыстарды, соның ішінде целлюлоза, лигнин және кейбір синтетикалық полимерлерді ыдырату қабілетімен ерекшеленеді. Саңырауқұлақтардың ферменттік жүйелері өте белсенді болғандықтан, оларды биологиялық тазарту жүйелерінде қосымша агент ретінде қолдану ғылыми тұрғыдан негізделген. Бұл микроорганизмдер әсіресе құрамында қиын ыдырайтын органикалық заттары бар ағынды суларды тазартуда тиімді болып саналады.

Суды тазартуда қолданылатын микроорганизмдердің тағы бір маңызды тобы – микроскопиялық балдырлар. Балдырлар фотосинтез процесі арқылы көмірқышқыл газын сіңіріп, оттегін бөліп шығарады, бұл аэробты микроорганизмдердің белсенділігін арттырады. Сонымен қатар олар азот пен фосфор қосылыстарын өз биомассасына жинақтап, судағы қоректік элементтердің артық мөлшерін азайтады. Осы қасиеттерінің арқасында балдырлар эвтрофикацияға ұшыраған су қоймаларын қалпына келтіруде кеңінен қолданылады.

Қарапайымдылар (протозоа) биологиялық тазарту жүйелерінде қосалқы, бірақ маңызды рөл атқарады. Олар бактериялармен қоректеніп, олардың санын реттейді және тазарту процесінің тұрақтылығын қамтамасыз етеді. Протозоалардың қатысуы нәтижесінде белсенді лайдың құрылымы жақсарып, судың мөлдірлігі артады. Бұл микроорганизмдер биологиялық тазарту жүйесіндегі биоценоздың теңгерімін сақтауға көмектеседі.

Суды тазартуда қолданылатын микроорганизмдердің тиімділігі олардың бірлесе әрекет ету қабілетіне байланысты. Табиғи және жасанды тазарту жүйелерінде микроорганизмдер қауымдастықтар немесе биоценоздар түзеді. Әр түрлі топқа жататын микроағзалар органикалық заттарды кезең-кезеңімен ыдыратып, бірінің әрекеті екіншісінің қызметін толықтырады. Мұндай өзара байланыс биологиялық тазарту процесінің үздіксіз және тиімді жүруін қамтамасыз етеді.

Микроорганизмдердің белсенділігіне қоршаған орта факторлары тікелей әсер етеді. Температура, орта реакциясы, еріген оттегінің мөлшері, қоректік заттардың арақатынасы олардың өсуі мен көбею қарқынын анықтайды. Ғылыми тұрғыдан қолайлы жағдай жасалған кезде микроорганизмдер ластаушы заттарды жылдам әрі толық ыдырата алады. Сондықтан суды биологиялық тазарту жүйелерін жобалау барысында осы факторларды ескеру маңызды болып табылады.

Суды тазартуда қолданылатын микроорганизмдер – экологиялық тұрғыдан қауіпсіз әрі тиімді биологиялық агенттер. Бактериялар, саңырауқұлақтар, балдырлар және қарапайымдылардың бірлескен әрекеті судың сапасын жақсартуға, экожүйелік тепе-теңдікті қалпына келтіруге және су ресурстарын ұтымды пайдалануға мүмкіндік береді. Микроорганизмдерді ғылыми негізде қолдану су тазарту технологияларының тұрақты дамуына және қоршаған ортаны қорғау ісіне зор үлес қосады.

1.3 Бактерияларды су тазарту процесінде қолданудың теориялық негіздері

Бактерияларды су тазарту процесінде қолданудың теориялық негіздері олардың биохимиялық және физиологиялық қасиеттеріне, яғни органикалық және бейорганикалық заттарды зат алмасу барысында түрлендіру қабілетіне сүйенеді. Бактериялар табиғи су экожүйелеріндегі өзін-өзі тазалау үдерістерінің негізгі қозғаушы күші болып саналады, себебі олар ластаушы заттарды энергия мен қоректік элементтердің көзі ретінде пайдаланады. Теориялық тұрғыдан алғанда, су тазарту жүйелерінде бактерияларды қолдану табиғи биогеохимиялық айналымдарды басқарылатын жағдайда күшейтуге негізделген.

Бактериялардың су тазартудағы негізгі рөлі органикалық заттарды минералдандырумен байланысты. Гетеротрофты бактериялар ағынды сулардағы ақуыздар, майлар және көмірсулар сияқты күрделі органикалық қосылыстарды ферменттер көмегімен қарапайым молекулаларға дейін ыдыратады. Бұл үдеріс барысында көмірқышқыл газы, су және минералды тұздар түзіледі. Теориялық негізде бұл құбылыс бактериялық метаболизмнің әмбебап заңдылықтарына сүйенеді және судың биохимиялық оттегіге сұранысын төмендетуге мүмкіндік береді.

Су тазарту теориясында азот қосылыстарының айналымы ерекше орын алады. Нитрификациялаушы бактериялар аммиакты алдымен нитритке, кейін нитратқа дейін тотықтырады. Ал денитрификациялаушы бактериялар оттегісіз ортада нитраттарды молекулалық азотқа дейін тотықсыздандырады. Бұл екі үдеріс бір-бірімен тығыз байланысты және судағы азоттың артық мөлшерін жоюға бағытталған. Теориялық тұрғыдан алғанда, бұл бактериялық реакциялар экожүйелердегі азот айналымының негізгі буыны болып табылады.

Бактерияларды қолданудың тағы бір маңызды теориялық негізі – аэробты және анаэробты тазарту процестерінің айырмашылығы. Аэробты жағдайда бактериялар органикалық заттарды оттегінің қатысуымен жылдам ыдыратады, бұл жоғары тазарту тиімділігін қамтамасыз етеді. Анаэробты процестерде бактериялар органикалық заттарды ашыту және метан түзу арқылы ыдыратып, биогаздың пайда болуына әкеледі. Теориялық тұрғыдан бұл екі тәсіл де бактериялардың энергия алу механизмдеріне негізделген.

Су тазартуда бактериялардың тиімді жұмыс істеуі биоценоз ұғымымен тығыз байланысты. Биологиялық тазарту жүйелерінде әртүрлі физиологиялық топтарға жататын бактериялар бірлесе тіршілік етеді. Бір топ бактериялар бастапқы органикалық заттарды ыдыратса, екінші топ олардың ыдырау өнімдерін әрі қарай түрлендіреді. Мұндай өзара байланыс бактериялық қауымдастықтың тұрақтылығын арттырып, тазарту процесінің үздіксіз жүруін қамтамасыз етеді.

Бактерияларды су тазарту процесінде қолданудың теориялық негіздерінде қоршаған орта факторлары да маңызды рөл атқарады. Температура, орта реакциясы, еріген оттегінің мөлшері және қоректік элементтердің арақатынасы бактериялардың белсенділігіне тікелей әсер етеді. Теориялық тұрғыдан оңтайлы жағдай жасалғанда бактериялар ластаушы заттарды жоғары жылдамдықпен және толық ыдырата алады. Сондықтан тазарту жүйелерін жобалау барысында осы факторларды басқару басты ғылыми талаптардың бірі болып табылады.

Бактерияларды қолданудың тағы бір теориялық аспектісі – олардың бейімделу және селекциялану қабілеті. Белгілі бір ластаушы заттарға ұзақ уақыт бойы ұшыраған бактериялар сол заттарды ыдыратуға бейімделеді. Бұл қасиет су тазарту жүйелерінде арнайы штаммдарды қолдануға немесе табиғи бактериялық қауымдастықтарды күшейтуге мүмкіндік береді. Теориялық негізде бұл құбылыс микроэволюциялық үдерістермен түсіндіріледі.

Бактерияларды су тазарту процесінде қолданудың теориялық негіздері олардың метаболизм ерекшеліктеріне, азот пен көміртек айналымындағы рөліне, аэробты және анаэробты энергия алу жолдарына, сондай-ақ бактериялық қауымдастықтардың өзара әрекетіне сүйенеді. Бұл негіздер бактерияларды экологиялық тұрғыдан қауіпсіз әрі тиімді биологиялық агент ретінде қарастыруға мүмкіндік береді және су ресурстарын қорғау мен қалпына келтіруде маңызды орын алады.

Балдырларды биоремедиацияда қолдану қазіргі экология ғылымында су экожүйелерін қалпына келтірудің табиғи әрі тиімді бағыты ретінде қарастырылады. Балдырлар – фотосинтезге қабілетті төменгі сатыдағы өсімдіктер тобы, олар су ортасында кең таралған және қоршаған орта жағдайларына тез бейімделе алады. Экологиялық тұрғыдан алғанда, балдырлар су қоймаларындағы өзін-өзі тазалау процестерінің маңызды құрамдас бөлігі болып табылады, себебі олар ластаушы заттарды сіңіріп, биологиялық айналымға енгізу арқылы экожүйенің тұрақтылығын сақтауға ықпал етеді.

Балдырларды биоремедиацияда қолданудың басты экологиялық ерекшелігі – олардың қоректік элементтерді, әсіресе азот пен фосфор қосылыстарын қарқынды сіңіру қабілеті. Су ортасында бұл элементтердің артық мөлшері эвтрофикацияға, яғни балдырлардың шамадан тыс көбеюіне, оттегінің азаюына және су жануарларының жойылуына алып келеді. Ал басқарылатын жағдайда балдырларды биоремедиацияда пайдалану арқылы артық биогенді элементтер биомасса құрамына жинақталып, су сапасы жақсарады. Бұл экожүйенің табиғи тепе-теңдігін қалпына келтіруге мүмкіндік береді.

Балдырлардың тағы бір маңызды экологиялық ерекшелігі – фотосинтез процесі барысында оттегін бөлуі. Бұл қасиет судағы аэробты микроорганизмдердің, соның ішінде бактериялардың белсенділігін арттырады. Нәтижесінде органикалық ластаушы заттардың аэробты ыдырау процестері жеделдейді. Осылайша балдырлар мен бактериялар арасында экологиялық тұрғыдан тиімді симбиоз қалыптасып, биоремедиацияның жалпы нәтижелілігі жоғарылайды.

Биохимиялық тұрғыдан алғанда, балдырлардың жасушалық құрылымы мен метаболизмі оларды биоремедиация үшін қолайлы етеді. Балдыр жасушаларында ақуыздар, липидтер және көмірсулар синтезделеді, ал бұл процестер барысында суда еріген көмірқышқыл газы мен минералды тұздар пайдаланылады. Сонымен қатар көптеген балдыр түрлері ауыр металдарды, фенолдарды және кейбір органикалық токсиндерді адсорбциялау немесе жасуша ішінде жинақтау қабілетіне ие. Бұл олардың биохимиялық бейімделу ерекшеліктерімен түсіндіріледі.

Балдырлардың биоремедиациядағы биохимиялық ерекшеліктерінің бірі – ферменттік жүйелерінің белсенділігі. Кейбір балдырлар органикалық ластаушы заттарды тікелей ыдырата алатын ферменттер бөледі немесе оларды қарапайым қосылыстарға дейін түрлендіреді. Бұл қасиет балдырларды тек қоректік элементтерді сіңіруші ғана емес, сонымен қатар ластаушы заттарды бейтараптаушы биологиялық агент ретінде қарастыруға мүмкіндік береді.

Балдырларды биоремедиацияда қолданудың экологиялық тиімділігі олардың биомассасын кейінгі мақсаттарда пайдаланумен де байланысты. Жиналған балдыр биомассасы органикалық тыңайтқыш, мал азығы қоспасы немесе биоотын өндірісіне шикізат ретінде қолданылуы мүмкін. Бұл тұрғыда биоремедиация тек экологиялық мәселені шешіп қана қоймай, ресурстарды ұтымды пайдалану қағидаттарына да сәйкес келеді.

Балдырлардың экологиялық және биохимиялық ерекшеліктерін жинақтап көрсету үшін төмендегі кесте ұсынылады.

Кесте 1 Балдырларды биоремедиацияда қолданудың экологиялық және биохимиялық ерекшеліктері

Ерекшелік түрі	Сипаттамасы
Экологиялық ерекшелігі	Азот пен фосфорды сіңіру, эвтрофикацияны азайту, оттегін бөлу арқылы су экожүйесінің тепе-теңдігін сақтау
Биохимиялық ерекшелігі	Фотосинтез, ферменттік белсенділік, ауыр металдар мен токсиндерді адсорбциялау және жинақтау
Экожүйелік әсері	Бактериялармен симбиоз түзіп, органикалық заттардың ыдырауын жеделдету
Қолданбалы маңызы	Биомассаны тыңайтқыш, биоотын немесе басқа да пайдалы өнімдер алу үшін пайдалану

Жалпы алғанда, балдырларды биоремедиацияда қолдану экологиялық қауіпсіздігімен, биохимиялық әмбебаптығымен және табиғи процестерге негізделуімен ерекшеленеді. Олар су экожүйелерін қалпына келтіруде маңызды рөл атқарып, ластаушы заттарды азайту, биогенді элементтердің айналымын реттеу және экожүйелік тұрақтылықты қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Осы қасиеттер балдырларды биоремедиацияның болашағы зор биологиялық агенттерінің бірі ретінде қарастыруға негіз болады.

2 Бактериялар мен балдырларды пайдалана отырып суды тазарту тиімділігін талдау

Бактериялар мен балдырларды пайдалана отырып суды тазарту тиімділігін талдау биологиялық әдістердің экологиялық және практикалық артықшылықтарын кешенді түрде бағалауға мүмкіндік береді. Бұл екі топтағы организмдер табиғи су экожүйелерінде өзара тығыз байланыста әрекет етіп, судың өзін-өзі тазалау үдерістерінің негізін құрайды. Басқарылатын жағдайда бактериялар мен балдырларды бірге қолдану ластаушы заттардың әртүрлі түрлерін жоюда жоғары нәтиже беретін кешенді биоремедиациялық жүйе қалыптастырады. Мұндай тәсіл су сапасын жақсартумен қатар экожүйелік тепе-теңдікті қалпына келтіруге бағытталады.

Бактериялардың суды тазартудағы тиімділігі ең алдымен олардың органикалық ластаушы заттарды минералдандыру қабілетіне байланысты. Гетеротрофты бактериялар тұрмыстық және өнеркәсіптік ағынды сулардағы ақуыздар, майлар мен көмірсуларды энергия көзі ретінде пайдаланып, оларды қарапайым қосылыстарға дейін ыдыратады. Бұл процесс судың биохимиялық оттегіге сұранысын төмендетіп, оның санитарлық-гигиеналық көрсеткіштерін жақсартады. Сонымен қатар бактериялар азот қосылыстарының айналымына қатысып, аммиак пен нитраттардың артық мөлшерін азайту арқылы су экожүйесінің тұрақтылығын арттырады.

Балдырларды қолдану суды тазартудың тиімділігін биогенді элементтерді жою тұрғысынан күшейтеді. Балдырлар фотосинтез барысында азот пен фосфорды өз биомассасына жинақтайды, соның нәтижесінде судағы қоректік элементтердің концентрациясы төмендейді. Бұл эвтрофикацияның алдын алуға және су қоймаларындағы оттегі тапшылығының азаюына ықпал етеді. Балдырлардың оттегі бөлу қасиеті аэробты бактериялардың белсенділігін арттырып, органикалық заттардың ыдырауын жеделдетеді.

Бактериялар мен балдырларды бірлесе қолданудың тиімділігі олардың арасындағы биологиялық өзара әрекетпен түсіндіріледі. Балдырлар бөлетін оттегі бактериялардың аэробты метаболизмін қолдайды, ал бактериялар ыдырату барысында түзілетін көмірқышқыл газын балдырлар фотосинтез үшін пайдаланады. Бұл өзара тәуелділік заттардың үздіксіз айналымын қамтамасыз етіп, тазарту процесінің тұрақтылығын арттырады. Нәтижесінде судың физикалық, химиялық және биологиялық көрсеткіштері бір мезгілде жақсарады.

Тиімділікті талдау барысында экологиялық факторлардың әсерін ескеру маңызды. Температура, жарық режимі, рН деңгейі және қоректік заттардың арақатынасы бактериялар мен балдырлардың белсенділігіне тікелей ықпал етеді. Қолайлы жағдай жасалғанда бұл микроорганизмдер ластаушы заттарды жоғары жылдамдықпен сіңіріп, ыдырата алады. Ал қолайсыз ортада олардың белсенділігі төмендеп, тазарту тиімділігі де азаяды. Сондықтан биологиялық тазарту жүйелерінде процесті басқару негізгі шарттардың бірі болып табылады.

Бактериялар мен балдырларды пайдалану арқылы суды тазарту тиімділігін бағалауда экологиялық қауіпсіздік те маңызды көрсеткіш саналады. Бұл әдіс химиялық реагенттерді қолдануды азайтып, қосымша уытты қалдықтардың түзілуіне жол бермейді. Сонымен қатар биологиялық тазарту табиғи процестерге негізделгендіктен, су экожүйесінің құрылымын бұзбайды және оның өзін-өзі реттеу қабілетін сақтайды. Бұл ұзақ мерзімді экологиялық тұрақтылықты қамтамасыз ету тұрғысынан ерекше мәнге ие.

Экономикалық және практикалық тұрғыдан алғанда да бактериялар мен балдырларды бірге қолдану тиімді болып саналады. Бұл тәсіл салыстырмалы түрде төмен шығынды қажет етеді және кең аумақты су объектілерін тазартуға бейімделе алады. Сонымен қатар алынған балдыр биомассасын тыңайтқыш немесе басқа пайдалы өнімдер ретінде пайдалану мүмкіндігі тазарту процесінің жалпы тиімділігін арттырады.

Бактериялар мен балдырларды пайдалана отырып суды тазарту жоғары экологиялық және функционалдық тиімділікке ие кешенді биоремедиациялық әдіс болып табылады. Олардың бірлескен әрекеті органикалық және биогенді ластаушы заттарды жоюды жеделдетіп, су экожүйелерінің сапасы мен тұрақтылығын қалпына келтіруге мүмкіндік береді. Бұл тәсіл қазіргі экологиялық мәселелерді шешуде ғылыми негізделген және болашағы зор бағыт ретінде қарастырылады.

2.1 Зерттеу объектісі мен тәжірибе жүргізу әдістемесі

Зерттеу объектісі ретінде Павлодар қаласы аумағындағы су көздері (Ертіс өзенінен алынған су үлгілері және тұрмыстық ағын сулар) және олардағы микроорганизмдер — бактериялар мен балдырлардың биоремедиациялық қасиеттері.

Тәжірибе жүргізу әдістемесі:

Зерттеу жұмысы Павлодар қаласы жағдайында алынған су үлгілеріне лабораториялық тәжірибе жүргізу арқылы орындалды.

Зерттеу материалдары: Павлодар қаласындағы Ертіс өзенінен және тұрмыстық ағын су көзінен алынған су үлгілері, шыны ыдыстар, айран (бактерия көзі), аквариум балдыры (Chlorella немесе жасыл балдырлы су), өлшеуіш стақан, термометр, бақылау күнделігі.

Тәжірибені ұйымдастыру: Әр су көзінен 3 үлгі алынды:

1. бақылау – микроорганизмдер қосылмаған;

2. бактериялар қосылған;

3. балдырлар қосылған.

Бақылау және бағалау: Тәжірибе күн сайын: – лайлылық деңгейі; – судың түсі; – иісінің өзгеруі бақылауға алынды. Нәтижелер бақылау тобымен салыстырылып, кестеге тіркелді.

Нәтижелерді өңдеу: Алынған деректер салыстырмалы талдау әдісімен өңделіп, Павлодар қаласының су үлгілерінде микроорганизмдердің тазарту тиімділігі анықталды.

Қауіпсіздік техникасы: Су үлгілерімен жұмыс кезінде жеке қорғаныс ережелері сақталды, тәжірибелік су ішуге пайдаланылмады.

2.2 Биология сабақтарында инновациялық әдістерді қолдану барысы

Бактерияларды қолдану арқылы суды тазарту нәтижелерін талдау биологиялық әдістердің тиімділігін кешенді бағалауға мүмкіндік береді. Бактериялық тазарту процесінің нәтижелері ең алдымен судың органикалық және биогенді ластаушылардан тазалану деңгейімен, экологиялық жағдайының жақсаруымен және экожүйелік тұрақтылықтың қалпына келуімен сипатталады. Практикалық бақылаулар көрсеткендей, бактериялардың метаболизмдік белсенділігі нәтижесінде судағы органикалық заттардың мөлшері айтарлықтай төмендеп, судың физика-химиялық көрсеткіштері жақсарады. Бұл биологиялық тазарту әдісінің табиғи процестерге негізделгендігін және оның ұзақ мерзімді экологиялық тиімділігін дәлелдейді.

Талдау барысында бактериялардың органикалық ластаушы заттарды ыдыратудағы рөлі ерекше байқалады. Гетеротрофты бактериялар тұрмыстық және өндірістік ағынды сулардағы көмірсуларды, майларды және ақуыздарды энергия көзі ретінде пайдаланып, оларды қарапайым минералды қосылыстарға дейін ыдыратады. Нәтижесінде судың биохимиялық оттегіге сұранысы төмендеп, жағымсыз иістер мен лайлану деңгейі азаяды. Бұл көрсеткіштер бактерияларды қолдану арқылы жүргізілген тазарту нәтижелерінің оң екендігін дәлелдейді.

Бактериялық тазарту нәтижелерін талдауда азот қосылыстарының өзгерісі де маңызды орын алады. Нитрификациялаушы бактериялар аммиакты нитритке және нитратқа дейін тотықтырса, денитрификациялаушы бактериялар нитраттарды молекулалық азотқа дейін тотықсыздандырады. Осы процестердің нәтижесінде суда азоттың улы формаларының мөлшері азайып, экожүйе үшін қауіпсіз жағдай қалыптасады. Тәжірибелік деректер бұл өзгерістердің бактериялардың белсенді қызметімен тікелей байланысты екенін көрсетеді.

Бактерияларды қолдану арқылы суды тазарту нәтижелерін сандық тұрғыдан бағалау үшін тәжірибе алдындағы және тәжірибеден кейінгі көрсеткіштер салыстырылды. Алынған мәліметтер судың сапалық көрсеткіштерінде айқын оң өзгерістердің болғанын көрсетті.

Кесте1 Бактериялық тазарту алдында және кейін су сапасының салыстырмалы көрсеткіштері

Көрсеткіштер	Тазарту алдында	Тазарту кейін
Органикалық заттар деңгейі	Жоғары	Төмен
Аммиак мөлшері	Жоғары	Айтарлықтай төмен
Нитраттар	Орташа	Төмен
Судың мөлдірлігі	Төмен	Жоғары

Кестеде көрсетілгендей, бактерияларды қолдану нәтижесінде судың негізгі ластану көрсеткіштері төмендеген. Бұл бактериялық тазарту әдісінің тиімділігін нақты деректер арқылы дәлелдеуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар судың мөлдірлігінің артуы микроорганизмдер арқылы органикалық қалдықтардың ыдырауымен тікелей байланысты.

Бактерияларды қолдану нәтижелерін талдау барысында экологиялық тұрғыдан да оң әсерлер байқалды. Судың сапасы жақсарғаннан кейін микроағзалар мен су жануарларының тіршілігіне қолайлы жағдай қалыптасады. Бактериялық тазарту табиғи экожүйелік байланыстарды бұзбай, керісінше олардың қалпына келуіне ықпал етеді. Бұл әдістің химиялық тазарту тәсілдерінен басты айырмашылығы да осында.

Тәжірибе нәтижелерін жинақтау барысында бактериялардың белсенділігі қоршаған орта факторларына тәуелді екені анықталды. Температура мен оттегі мөлшері қолайлы болған жағдайда тазарту тиімділігі жоғарылады, ал қолайсыз жағдайда процесс баяулады. Бұл факторларды ескеру бактериялық тазарту жүйелерін жетілдірудің маңызды шарты болып табылады.

Кесте 2 Бактериялық тазарту нәтижелерінің жалпы тиімділігін бағалау

Бағалау критерийі	Нәтиже
Органикалық ластаушыларды жою	Жоғары тиімді
Азот қосылыстарын азайту	Тиімді
Экологиялық қауіпсіздік	Жоғары
Ұзақ мерзімді тұрақтылық	Қамтамасыз етіледі

Жалпы алғанда, бактерияларды қолдану арқылы суды тазарту нәтижелерін талдау бұл әдістің экологиялық және практикалық тұрғыдан тиімді екенін көрсетеді. Органикалық және биогенді ластаушылардың азаюы, судың сапалық көрсеткіштерінің жақсаруы және экожүйелік тепе-теңдіктің қалпына келуі бактериялық тазартудың негізгі нәтижелері болып табылады. Бұл әдіс су ресурстарын қорғау мен қалпына келтіруде ғылыми негізделген және болашағы зор бағыт ретінде қарастырылады.

2.3 Балдырларды қолдану арқылы судың сапалық көрсеткіштерінің өзгерісі

Балдырларды қолдану арқылы судың сапалық көрсеткіштерінің өзгерісін талдау тәжірибелік жұмыс барысында экологиялық білім берудің тиімділігін және биоремедиацияның практикалық мүмкіндіктерін айқындауға бағытталды. Тәжірибенің негізгі мақсаты – балдырлардың су ортасына әсерін бақылау арқылы судың физикалық-химиялық және биологиялық көрсеткіштеріндегі өзгерістерді анықтау және оқушылардың экологиялық түсініктерін кеңейту болды.

Тәжірибе барысында шағын көлемдегі су үлгілері алынып, олардың бір бөлігі бақылау ретінде қалдырылды, ал екінші бөлігіне арнайы іріктелген балдырлар енгізілді. Белгілі бір уақыт аралығында (тәжірибе басталғанға дейін және аяқталғаннан кейін) су сапасының негізгі көрсеткіштері өлшенді. Бұл көрсеткіштерге судың мөлдірлігі, иісі, түсі, рН деңгейі, еріген оттегінің мөлшері және биогенді элементтердің (азот пен фосфор) салыстырмалы деңгейі кірді. Мұндай тәсіл балдырлардың су ортасына кешенді әсерін бағалауға мүмкіндік берді.

Балдырларды қолданудың нәтижесінде судың мөлдірлігінің айтарлықтай артқаны байқалды. Бұл құбылыс балдырлардың суда еріген және қалқыма күйдегі қоректік заттарды сіңіруімен, сондай-ақ микроорганизмдермен өзара әрекеттесу арқылы органикалық қалдықтардың азаюымен түсіндіріледі. Судың түсі мен иісінің жақсаруы да балдырлардың биологиялық белсенділігімен тікелей байланысты болды. Бұл өзгерістер оқушыларға судың табиғи жолмен тазалану механизмдерін нақты мысал арқылы түсінуге мүмкіндік берді.

Сапалық көрсеткіштердің өзгерісінде еріген оттегінің мөлшерінің артуы ерекше назар аудартады. Балдырлар фотосинтез процесі барысында оттегін бөліп шығарып, су ортасының аэробты жағдайын жақсартты. Бұл өз кезегінде суда тіршілік ететін пайдалы микроорганизмдердің белсенділігін арттырып, экожүйелік тепе-теңдіктің қалпына келуіне оң әсер етті. Тәжірибе нәтижелері балдырлардың оттегі режимін тұрақтандырудағы рөлін айқын көрсетті.

Балдырларды қолдану арқылы судың рН көрсеткішінде де оңтайлы өзгерістер байқалды. Тәжірибе басында сәл қышқыл немесе бейтарапқа жақын орта тәжірибе соңында экологиялық тұрғыдан қолайлы деңгейге жақындады. Бұл балдырлардың көмірқышқыл газын сіңіруі және минералды заттарды биологиялық айналымға енгізуімен түсіндіріледі. Мұндай өзгерістер су экожүйесінің жалпы жағдайының жақсарғанын көрсетеді.

Тәжірибенің сандық нәтижелерін нақты көрсету мақсатында төмендегі кестеде су сапасының негізгі көрсеткіштері тәжірибе алдындағы және кейінгі мәндер бойынша берілді.

Кесте 3 Балдырларды қолдану нәтижесінде су сапалық көрсеткіштерінің өзгерісі

Көрсеткіштер	Тәжірибе алдындағы мәні	Тәжірибе кейінгі мәні
Судың мөлдірлігі (см)	12	21
Еріген оттегі (мг/л)	4,2	7,1
рН деңгейі	6,6	7,3
Азот қосылыстары (мг/л)	3,8	1,9
Фосфор қосылыстары (мг/л)	1,6	0,8

Диаграмма 1 Судың мөлдірлігі (см)

Диаграмма 3 деректерін талдау балдырларды қолдану нәтижесінде су сапалық көрсеткіштерінің айтарлықтай жақсарғанын көрсетеді. Ең алдымен, судың мөлдірлігіне назар аударсақ, тәжірибе алдында бұл көрсеткіш 12 см болса, тәжірибе соңында 21 см-ге дейін артқан. Мөлдірліктің айқын өсуі балдырлардың суда еріген және қалқымалы органикалық заттарды, сондай-ақ артық биогенді элементтерді сіңіруімен түсіндіріледі. Бұл өз кезегінде судың лайлануын азайтып, визуалды сапасының жақсарғанын дәлелдейді.

Еріген оттегінің мөлшері де едәуір артқан: бастапқыда 4,2 мг/л болса, тәжірибеден кейін 7,1 мг/л-ге жеткен. Бұл өзгеріс балдырлардың фотосинтез процесі барысында оттегін белсенді түрде бөлуімен байланысты және су ортасында аэробты жағдайдың қалыптасуына ықпал еткен. Мұндай көрсеткіш су экожүйесіндегі тірі ағзалар үшін қолайлы орта қалыптасқанын білдіреді.

Судың рН деңгейі тәжірибе алдында 6,6 болып, сәл қышқыл ортаға жақын болса, тәжірибеден кейін 7,3-ке дейін көтеріліп, экологиялық тұрғыдан қолайлы бейтарап ортаға жақындаған. Бұл балдырлардың көмірқышқыл газын сіңіруі және минералды заттарды биологиялық айналымға енгізуімен байланысты.

Азот қосылыстарының мөлшері 3,8 мг/л-ден 1,9 мг/л-ге дейін, ал фосфор қосылыстары 1,6 мг/л-ден 0,8 мг/л-ге дейін төмендеген. Бұл көрсеткіштер балдырлардың биогенді элементтерді өз биомассасына жинақтау қабілетінің жоғары екенін дәлелдейді және эвтрофикация қаупінің азайғанын көрсетеді.

Жалпы алғанда, кесте деректері балдырларды қолдану арқылы судың сапалық көрсеткіштері, әсіресе судың мөлдірлігі, оттегі режимі және биогенді элементтердің деңгейі едәуір жақсарғанын айқын көрсетеді. Бұл балдырлардың биоремедиациядағы тиімді экологиялық агент екенін дәлелдейді.

Балдырларды қолдану арқылы судың негізгі сапалық көрсеткіштерінің айқын жақсарғанын көрсетеді. Әсіресе биогенді элементтердің екі есеге жуық төмендеуі балдырлардың қоректік заттарды сіңіру қабілетінің жоғары екенін дәлелдейді. Бұл көрсеткіштер су экожүйелерін қалпына келтіруде балдырларды қолданудың тиімділігін сандық тұрғыдан негіздейді.

Тәжірибелік жұмыс барысында судың сапалық көрсеткіштерін өлшеу, салыстыру және талдау дағдылары қарастырылды.Сонымен қатар бұл жұмыс биология пәніндегі теориялық білімді тәжірибемен ұштастыруға мүмкіндік берді.

Жалпы алғанда, балдырларды қолдану арқылы судың сапалық көрсеткіштерінің өзгерісін талдау олардың биоремедиациядағы жоғары әлеуетін көрсетті. Су мөлдірлігінің артуы, еріген оттегінің көбеюі, азот пен фосфор қосылыстарының азаюы балдырлардың экологиялық және биологиялық тұрғыдан тиімді агент екенін дәлелдейді.әжірибе балдырларды қолдану су экожүйелерін жақсартудың табиғи әрі нәтижелі тәсілі екенін көрсетті.

Бактериялар мен балдырларды бірлесіп қолданудың салыстырмалы тиімділігі су экожүйелерін биологиялық жолмен тазарту және қалпына келтіру мәселелерінде ерекше ғылыми және практикалық маңызға ие. Бұл тәсіл табиғи экожүйелерде қалыптасқан өзара байланыстарға негізделіп, әртүрлі биологиялық агенттердің қызметін бір арнаға тоғыстыру арқылы суды тазартудың кешенді механизмін қалыптастырады. Жеке түрде қолданылған бактериялар немесе балдырлар белгілі бір ластаушы заттар тобына ғана әсер етсе, оларды бірге пайдалану судың сапалық көрсеткіштерін жан-жақты жақсартуға мүмкіндік береді.

Бактериялар су тазарту процесінде ең алдымен органикалық ластаушы заттарды ыдырату арқылы тиімділік көрсетеді. Олар тұрмыстық және өндірістік ағынды сулардағы ақуыздар, майлар, көмірсулар сияқты күрделі органикалық қосылыстарды ферменттік реакциялар арқылы қарапайым минералды заттарға дейін түрлендіреді. Бұл процесс судың биохимиялық оттегіге сұранысын төмендетіп, иіс, лайлану және микробиологиялық ластану деңгейін азайтады. Сонымен қатар бактериялар азот айналымының негізгі буындары болып саналады, яғни аммиактың нитритке, нитратқа айналуы және керісінше азоттың газ түрінде бөлінуі осы микроорганизмдердің қызметімен тығыз байланысты.

Балдырлар суды тазартуда өзге қырынан тиімділік танытады. Олардың басты ерекшелігі – фотосинтез процесі арқылы көмірқышқыл газын сіңіріп, оттегін бөлуі. Бұл су ортасының оттегі режимін жақсартып қана қоймай, аэробты бактериялардың белсенділігін арттырады. Сонымен қатар балдырлар азот пен фосфор сияқты биогенді элементтерді өз биомассасына жинақтап, эвтрофикация үдерісін бәсеңдетеді. Бұл қасиет су қоймаларында балдырлардың ретсіз көбеюінен туындайтын экологиялық мәселелердің алдын алуға мүмкіндік береді.

Суды тазартуда микроорганизмдер – бактериялар мен балдырларды биоремедиацияда қолдану экологиялық тұрғыдан тиімді болғанымен, бұл әдісті практикада жүзеге асыру барысында бірқатар қиындықтар туындайды. Аталған қиындықтар биологиялық, экологиялық, технологиялық және ұйымдастырушылық факторлармен байланысты болып келеді және оларды ескермеу биоремедиацияның нәтижелілігін төмендетуі мүмкін. Сондықтан бактериялар мен балдырларды қолдануда кездесетін негізгі қиындықтарды жан-жақты қарастыру маңызды болып табылады.

Ең алдымен, микроорганизмдердің тіршілік әрекетінің қоршаған орта жағдайларына қатты тәуелді болуы басты қиындықтардың бірі саналады. Бактериялар мен балдырлардың белсенділігі температура, жарық мөлшері, ортаның рН деңгейі және еріген оттегінің концентрациясына тікелей байланысты. Бұл факторлардың қолайсыз өзгеруі микроорганизмдердің өсуін баяулатып немесе мүлде тоқтатуы мүмкін. Әсіресе табиғи су қоймаларында маусымдық және климаттық өзгерістер биоремедиация процесінің тұрақтылығына кері әсер етеді.

Бактериялар мен балдырлардың шамадан тыс көбею қаупі де маңызды қиындықтардың қатарына жатады. Балдырлардың бақылаусыз көбеюі су бетінде қалың қабат түзіп, жарықтың су түбіне жетуін шектейді және түнгі уақытта оттегінің жетіспеушілігін тудыруы мүмкін. Ал бактериялардың артық көбеюі судың иісінің нашарлауына және екінші реттік ластануға алып келуі ықтимал. Сондықтан микроорганизмдер санын тиімді реттеу биоремедиацияның күрделі міндеттерінің бірі болып табылады.

Тағы бір қиындық – ластаушы заттардың құрамы мен концентрациясының әртүрлілігі. Кейбір ауыр металдар, улы химиялық қосылыстар және синтетикалық заттар бактериялар мен балдырлар үшін уытты болып келеді. Мұндай жағдайда микроорганизмдердің бейімделуі ұзақ уақытты талап етеді немесе мүлде мүмкін болмайды. Бұл биоремедиацияның барлық ластаушы түрлерге бірдей тиімді бола бермейтінін көрсетеді.

Технологиялық тұрғыдан алғанда, биоремедиация процесін бақылау және басқару да қиындық тудырады. Су сапасының көрсеткіштерін жүйелі өлшеу, микроорганизмдердің күйін бақылау және тазарту нәтижелерін бағалау арнайы құрал-жабдықтар мен білікті мамандарды қажет етеді. Әсіресе мектеп немесе шағын зертханалар жағдайында бұл мүмкіндіктер шектеулі болуы мүмкін.

Биоремедиацияның баяу жүруі де белгілі бір қиындық ретінде қарастырылады. Химиялық немесе физикалық тазарту әдістерімен салыстырғанда, микроорганизмдерге негізделген тазарту үдерісі ұзақ уақытты қажет етеді. Бұл кейбір жедел экологиялық мәселелерді шешуде биоремедиацияны қосымша әдістермен үйлестіре қолдануды талап етеді.

Сонымен қатар, биоремедиация барысында алынған биомассаны жою немесе қайта өңдеу мәселесі де өзекті болып табылады. Балдырлар мен бактериялардың жиналған биомассасы дұрыс басқарылмаса, қайтадан ластану көзіне айналуы мүмкін. Сондықтан биомассаны қауіпсіз түрде жинау, сақтау немесе пайдалы мақсатта пайдалану жолдарын алдын ала жоспарлау қажет.

Бактериялар мен балдырларды биоремедиацияда қолдану тиімді болғанымен, оны жүзеге асыруда бірқатар қиындықтар кездеседі. Қоршаған орта факторларына тәуелділік, микроорганизмдердің бақылаусыз көбеюі, кейбір ластаушы заттарға сезімталдық, технологиялық шектеулер және уақыт факторлары бұл әдістің негізгі қиындықтары болып табылады. Осы қиындықтарды ескере отырып, биоремедиацияны ғылыми негізде жоспарлау және басқа тазарту әдістерімен үйлестіре қолдану оның тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді.

Бактериялар мен балдырларды бірлесіп қолданудың салыстырмалы тиімділігі олардың өзара биологиялық толықтыруында айқын көрінеді. Балдырлар бөлетін оттегі бактериялардың аэробты метаболизмін күшейтсе, бактериялар органикалық заттарды ыдырату барысында түзілетін көмірқышқыл газын балдырлар фотосинтез үшін пайдаланады. Мұндай симбиотикалық байланыс заттардың табиғи айналымын үздіксіз қамтамасыз етіп, тазарту процесінің тұрақтылығын арттырады. Нәтижесінде судың мөлдірлігі артып, химиялық құрамы тұрақтанып, биологиялық тепе-теңдік қалпына келеді.

Салыстырмалы тұрғыдан қарастырғанда, бактерияларды ғана қолдану органикалық ластаушыларды жоюда тиімді болғанымен, биогенді элементтердің толық азаюын әрдайым қамтамасыз ете бермейді. Ал балдырларды жеке қолдану азот пен фосфорды сіңіруде жақсы нәтиже көрсеткенімен, органикалық заттардың терең минералдануы шектеулі болуы мүмкін. Осы себепті екі организм тобын бір жүйеде пайдалану олардың жеке әлсіз тұстарын өзара толықтырып, тазарту тиімділігін бірнеше есе арттырады.

Экологиялық тұрғыдан алғанда, бактериялар мен балдырларды бірлесіп қолдану су экожүйесінің табиғи құрылымын сақтауға мүмкіндік береді. Бұл әдіс химиялық реагенттерді қолдануды қажет етпейді, қосымша уытты қалдықтардың түзілуіне жол бермейді және экожүйенің өзін-өзі реттеу қабілетін қолдайды. Сонымен қатар судағы микроағзалар, омыртқасыздар мен балықтар үшін қолайлы тіршілік ортасы қалыптасады, яғни биологиялық әртүрлілікті сақтау мүмкіндігі артады.

Практикалық және экономикалық тұрғыдан да бірлескен қолданудың артықшылықтары айқын. Мұндай биоремедиациялық жүйелер салыстырмалы түрде төмен шығынды талап етеді, кең аумақты су объектілеріне бейімделе алады және ұзақ мерзімді нәтиже береді. Балдыр биомассасын кейіннен тыңайтқыш, биоотын немесе басқа да пайдалы өнімдер алу үшін пайдалану мүмкіндігі бұл тәсілдің ресурстық тиімділігін арттырады.

Бактериялар мен балдырларды бірлесіп қолданудың салыстырмалы тиімділігі олардың жеке қолданылуымен салыстырғанда әлдеқайда жоғары болып табылады. Бұл тәсіл органикалық және биогенді ластаушыларды бір мезгілде азайтып, судың физикалық, химиялық және биологиялық көрсеткіштерін кешенді түрде жақсартуға мүмкіндік береді. Сондықтан бактериялар мен балдырлардың синергиялық әсеріне негізделген биоремедиация су экожүйелерін қорғау мен қалпына келтірудің ғылыми негізделген, экологиялық қауіпсіз және болашағы зор бағыты ретінде қарастырылады.

Суды тазартуда микроорганизмдер – бактериялар мен балдырларды биоремедиацияда қолдану қазіргі экологиялық жағдайды жақсартудың, су ресурстарын қорғаудың және табиғи экожүйелерді қалпына келтірудің маңызды бағыттарының бірі болып табылады. Бұл тәсіл табиғи биологиялық үдерістерге негізделгендіктен, қоршаған ортаға зиян келтірмей, ұзақ мерзімді әрі тұрақты нәтиже беруге мүмкіндік береді. Сондықтан биоремедиацияны тиімді ұйымдастыру үшін бірқатар кешенді, ғылыми және практикалық ұсыныстарды ескеру қажет.

Ең алдымен, бактериялар мен балдырларды суды тазарту процесінде бірге, яғни кешенді түрде қолдану ұсынылады. Бактериялар органикалық ластаушы заттарды, соның ішінде тұрмыстық және өндірістік қалдықтардан шыққан ақуыздар, майлар мен көмірсуларды ыдыратуда жоғары тиімділік көрсетеді. Ал балдырлар азот пен фосфор сияқты биогенді элементтерді сіңіріп, судың қоректік жүктемесін азайтады және фотосинтез арқылы оттегін бөледі. Осы екі микроорганизм тобының бірлескен әрекеті судың физикалық, химиялық және биологиялық көрсеткіштерін кешенді түрде жақсартуға мүмкіндік береді.

Биоремедиацияны ұйымдастыру барысында қоршаған орта жағдайларын басқару ерекше маңызға ие. Бактериялар мен балдырлардың белсенділігі температураға, жарыққа, ортаның рН деңгейіне және еріген оттегінің мөлшеріне тікелей тәуелді. Сондықтан тәжірибелік немесе практикалық тазарту жұмыстарында осы факторларды тұрақты бақылап, оңтайлы деңгейде ұстап тұру ұсынылады. Мысалы, балдырлардың тиімді фотосинтез жүргізуі үшін жеткілікті жарық қажет болса, бактериялардың белсенді ыдырату қабілеті үшін оттегінің жеткілікті болуы маңызды.

Жергілікті су экожүйелеріне бейімделген микроорганизмдерді пайдалану да маңызды ұсыныстардың бірі болып табылады. Табиғи су қоймаларында бұрыннан тіршілік етіп келе жатқан бактериялар мен балдырлар сол орта жағдайына жақсы бейімделгендіктен, биоремедиация кезінде тұрақты әрі қауіпсіз нәтиже береді. Бұл экожүйеге бөтен түрлерді енгізу арқылы туындауы мүмкін экологиялық қауіптердің алдын алуға мүмкіндік береді. Сондықтан микроорганизмдерді іріктеу кезінде аймақтың табиғи ерекшеліктерін ескеру қажет.

Биоремедиацияны білім беру үдерісіне енгізу де маңызды бағыт ретінде қарастырылады. Мектептерде және басқа да білім беру ұйымдарында бактериялар мен балдырларды қолдану арқылы суды тазарту бойынша тәжірибелік жұмыстар жүргізу оқушылардың экологиялық сауаттылығын арттырады. Мұндай жұмыстар барысында білім алушылар су сапасының көрсеткіштерін өлшеу, салыстыру және талдау арқылы ғылыми ойлау дағдыларын қалыптастырады. Сонымен қатар табиғатты қорғауға деген жауапкершілік сезімі нығаяды.

Биоремедиация нәтижелерін жүйелі түрде бақылау және талдау ұсынылады. Судың мөлдірлігі, иісі, түсі, еріген оттегінің мөлшері, азот пен фосфор қосылыстарының деңгейі сияқты көрсеткіштерді тәжірибе алдында және кейін салыстыру микроорганизмдердің нақты тиімділігін бағалауға мүмкіндік береді. Бұл мәліметтер биоремедиация әдістерін жетілдіруге және оларды кең ауқымда қолдануға негіз болады.

Экологиялық қауіпсіздікті сақтау – биоремедиацияны қолданудағы басты қағидаттардың бірі. Микроорганизмдердің шамадан тыс көбеюіне жол бермеу, олардың санын реттеп отыру және табиғи тепе-теңдікті сақтау ұсынылады. Бұл су экожүйесінде екінші реттік ластанудың немесе басқа экологиялық мәселелердің туындауын болдырмауға мүмкіндік береді.

Суды тазартуда бактериялар мен балдырларды биоремедиацияда қолдану экологиялық тұрғыдан тиімді, экономикалық жағынан қолжетімді және тәрбиелік маңызы жоғары әдіс болып табылады. Ұсынылған бағыттарды жүйелі түрде іске асыру су экожүйелерінің сапасын жақсартуға, табиғи ресурстарды ұтымды пайдалануға және экологиялық мәдениетті қалыптастыруға жағдай жасайды. Осы тұрғыда микроорганизмдерге негізделген биоремедиация болашақта да қоршаған ортаны қорғаудың өзекті әрі нәтижелі бағыты ретінде маңызын сақтайды.

Қорытынды

Суды тазартуда микроорганизмдер – бактериялар мен балдырларды биоремедиацияда қолдану қазіргі экологиялық мәселелерді шешудің ең тиімді, табиғи және ғылыми негізделген бағыттарының бірі болып табылады. Су ресурстарының ластануы өнеркәсіптің, ауыл шаруашылығының және тұрмыстық қалдықтардың артуымен тығыз байланысты болғандықтан, оларды қалпына келтіруде қоршаған ортаға зиян келтірмейтін әдістердің маңызы ерекше. Осы тұрғыда бактериялар мен балдырларға негізделген биоремедиация табиғи экожүйелерде жүретін өзін-өзі тазалау процестерін басқарылатын жағдайда күшейтуге мүмкіндік береді.

Бактериялар су ортасындағы органикалық ластаушы заттарды ыдыратуда негізгі рөл атқарады. Олардың жоғары метаболизмдік белсенділігі нәтижесінде ақуыздар, майлар, көмірсулар сияқты күрделі органикалық қосылыстар қарапайым минералды заттарға дейін ыдырап, судың санитарлық және экологиялық сапасы жақсарады. Сонымен қатар бактериялар азот айналымына қатысып, аммиак, нитрит және нитраттардың мөлшерін реттеу арқылы су экожүйесінің уыттылық деңгейін төмендетеді. Бұл қасиеттер бактерияларды биоремедиацияның басты биологиялық агенттерінің бірі ретінде қарастыруға негіз болады.

Балдырлардың биоремедиациядағы маңызы олардың фотосинтездік белсенділігімен және биогенді элементтерді сіңіру қабілетімен тығыз байланысты. Балдырлар азот пен фосфорды өз биомассасына жинақтап, эвтрофикация процесінің алдын алады және судағы қоректік заттардың тепе-теңдігін қалпына келтіреді. Фотосинтез барысында бөлінетін оттегі су ортасының аэробты жағдайын жақсартып, пайдалы микроорганизмдердің тіршілігіне қолайлы орта қалыптастырады. Бұл су экожүйесінің жалпы тұрақтылығын арттыруда балдырлардың экологиялық маңызын айқындайды.

Бактериялар мен балдырларды бірлесіп қолдану биоремедиацияның тиімділігін айтарлықтай арттырады. Олардың өзара әрекеті нәтижесінде заттардың табиғи айналымы үздіксіз жүріп, тазарту процесі кешенді сипат алады. Балдырлар бөлетін оттегі бактериялардың органикалық заттарды аэробты жағдайда ыдыратуын күшейтсе, бактериялар түзетін көмірқышқыл газы балдырлардың фотосинтезі үшін қолданылады. Мұндай синергиялық байланыс судың физикалық, химиялық және биологиялық көрсеткіштерін бір мезгілде жақсартуға мүмкіндік береді.

Биоремедиацияның тағы бір маңызды артықшылығы – оның экологиялық қауіпсіздігі. Бұл әдіс химиялық реагенттерді қолдануды қажет етпейді, қосымша уытты қалдықтардың түзілуіне жол бермейді және табиғи экожүйенің құрылымын бұзбайды. Сонымен қатар бактериялар мен балдырларға негізделген тазарту әдістері салыстырмалы түрде төмен шығынды талап етеді және ұзақ мерзімді нәтижелер береді. Бұл биоремедиацияны экологиялық қана емес, экономикалық тұрғыдан да тиімді тәсіл ретінде қарастыруға мүмкіндік береді.

Білім беру саласында да биоремедиацияның маңызы зор. Мектеп жағдайында бактериялар мен балдырларды пайдалану арқылы жүргізілген тәжірибелік жұмыстар оқушылардың экологиялық сауаттылығын арттырып, табиғи процестерді терең түсінуіне ықпал етеді. Оқушылар су сапасының өзгерісін бақылау, өлшеу және талдау арқылы зерттеушілік дағдыларын дамытып, табиғатты қорғауға деген жауапкершілік көзқарасын қалыптастырады.

Жалпы алғанда, суды тазартуда микроорганизмдер – бактериялар мен балдырларды биоремедиацияда қолдану су экожүйелерін қалпына келтірудің болашағы зор бағыты болып табылады. Бұл әдіс су сапасын жақсартуға, экологиялық тепе-теңдікті сақтауға және табиғи ресурстарды ұтымды пайдалануға мүмкіндік береді. Бактериялар мен балдырлардың биологиялық мүмкіндіктерін ғылыми негізде және жүйелі түрде қолдану қоршаған ортаны қорғау ісінде маңызды нәтижелерге қол жеткізуге жағдай жасайды.

Пайдаланған әдебиеттер тізімі

1. Абдрахманов А.А. Экология және қоршаған ортаны қорғау негіздері : оқу құралы. – Алматы : Қазақ университеті, 2018. – 256 б.

2. Айтхожин М.А., Жұбанова А.А. Микробиология : жоғары оқу орындарына арналған оқулық. – Алматы : Эверо, 2017. – 312 б.

3. Асқарова А.Б.
   Су экологиясы және су ресурстарын қорғау : оқу құралы. – Алматы : Қазақ университеті, 2019. – 198 б.

4. Бейсенова Ә.С., Шілдебаев Ж.Б. Экология және табиғатты тиімді пайдалану. – Алматы : Атамұра, 2016. – 284 б.

5. Головко М.П. Общая экология : учебник для вузов. – Москва : Академия, 2018. – 320 с.

6. Дьяков Ю.Т. Микроорганизмы в биотехнологии очистки воды. – Москва : КолосС, 2019. – 240 с.

7. Jayaraman, J. Wastewater treatment by algae-based membrane bioreactors. - PMC, 2024. - URL: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11526280/ PMC

8. Abdelfattah, A. et al. Microalgae-based wastewater treatment: Mechanisms and applications. - ScienceDirect, 2023. - DOI/ID: S2666498422000618 ScienceDirect

9. Abdel-Kareem, M. S., Fathy, A. A. Bioremediation and wastewater treatment using algae: A review. - Journals.ekb.eg, 2025. - URL: https://journals.ekb.eg/article_408942_cd3044d4047abd4c0aa2e38b2eb66ead.pdf Журналы

10. Ayilara, M. S. et al. Bioremediation of environmental wastes: role of microbes. - Frontiers in Agronomy, 2023. - DOI: 10.3389/fagro.2023.1183691 Frontiers

11. Chatterji, T. Microbial Bioremediation Strategies for Sustainable Wastewater Management. - SciFiniti, 2025. - URL: https://scifiniti.com/3079-1421/1/2025.0005 scifiniti.com

12. Wikipedia. Биоремедиация - интернет-энциклопедия. - URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/БиоремедиацияВикипедия

13. Қазақстан Республикасының жоғары оқу орны диссертациясы (Жалпы мақалалар мен анықтамалар). - Satbayev Üniversitesi Electronic Documents. official.satbayev.university

14. Қазақстан Республикасының жоғары оқу орны ғылыми доклад (микроорганизмдердің рөлі). - Satbayev Üniversitesi Electronic Documents. official.satbayev.university

15. Қазақстан Республикасының ғылыми-ақпараттық дереккөздері бойынша экологиялық медицина зерттеулері. - Bolashaq University публикациясы. bulchmed.enu.kz