RU2639729C2 - Биологически-активный препарат, ускоряющий минерализацию останков, и способ ускорения минерализации останков при помощи биологически-активного препарата (варианты) - Google Patents

Abstract

Изобретения относятся к экологии. Биологически активный препарат, ускоряющий минерализацию останков, включает смесь спор непатогенных бактерий, принадлежащих к виду Bacillus, причем дополнительно включает компонент, сдерживающий влагу - глинистый нетоксичный минерал, способный разбухать при гидратации в 14-16 раз, питательные вещества, витамины, микроэлементы и источник тепловой активации для поддержания жизнедеятельности непатогенных бактерий в виде пероксида калия KOи/или пероксида натрия NaO. Способы ускорения минерализации останков при помощи биологического препарата. Изобретения позволяют ускорить минерализацию останков при низких температурах и при неблагоприятном гидрологическом режиме, а также способствовать оздоровлению окружающей среды. 6 н. и 7 з.п. ф-лы.

Description

Настоящее изобретение относится к области экологических технологий, в частности к безопасной биодеградации и минерализации биологических останков.

Существующая в настоящее время практика расширения территорий существующих и формирования новых кладбищ является острым вопросом биологической и экологической безопасности населения. На практике научно обоснованные требования нормативных документов и методологии, регламентирующие отвод (или подготовку) земель под захоронения усопших на территориях, обеспечивающих благоприятный грунт и гидрологический режим, способствующий ускоренной минерализации (Минерализация - процесс разложения трупа на отдельные химические элементы и простые химические соединения. Для классических типов захоронений (в деревянном гробу, в грунтовой могиле) период минерализации составляет, в зависимости от почвенно-климатических условий региона, от 15 до 30 лет) останков, практически нигде не применяются уже многие десятилетия, что приводит к увеличению срока минерализации останков. Длительный срок минерализации, в свою очередь, обеспечивает многолетнее биологическое и биохимическое загрязнение кладбищ, грунтовых вод и прилегающих к кладбищам территорий продуктами разложения неминерализованной биомассы.

Цикл минерализации трупа (преобразование органической биомассы в минеральные вещества) происходит через процесс разложения, который идентичен для всех органических веществ. Во время промежуточных фаз процесса образуются компоненты (трупные яды и т.п.), способные загрязнять окружающую среду и, следовательно, представляющие прямую экологическую и биологическую угрозу.

Известны способы ускорения минерализации трупа под воздействием живых организмов - в первую очередь микроорганизмов, но для таких способов важно выполнение следующих факторов, оказывающих влияние на скорость биодеградации (БИОДЕГРАДАЦИЯ (от био… и лат. Degradatio - понижение), процесс разложения различных компонентов в окружающей среде (химические вещества, предметы) под воздействием живых организмов - в первую очередь микроорганизмов, Биодеградация один из основных энергетических процессов в экосистеме. Экологический энциклопедический словарь) трупа, температура, морфологические характеристики почвы, состав почвы.

Температуры ниже точки замерзания ингибируют любую форму биологической активности в результате кристаллизации водного раствора. Низкая температура вызывает состояние покоя почвенных микроорганизмов, снижая их активность.

Морфологические характеристики почвы такие как состав микробной фауны и количество бактерий / см³. Длительное пропитывание почвы кладбищ промежуточными продуктами разложения неминерализованной биомассы приводит к выраженному замедлению явлений декомпозиции (Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989. http://dic.academic.ru/ ДЕКОМПОЗИЦИЯ - (лат., от de раз. и componere составлять). Разложение тела на составные части. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. Словарь иностранных слов русского языка http://dic.academic.ru/).

Оптимальный состав почвы - это земли средней консистенции, содержащие достаточное количество песка, что обеспечивает хорошую циркуляцию воды, достаточную оксигенацию и небольшой процент глины, чтобы поддерживать достаточную степень влажности.

Таким образом, очевидно, что значительная часть территории РФ до 85% находится в неблагоприятной, с точки зрения температурного и гидрологического режима, а также лишена оптимального состава грунтов для нормальной скорости биодеградации и минерализации останков.

Известно решение CN 1800357 «Composite bacterium agent for organic material fermentation», включает в себя низкотемпературные бактерии, Bacillus cereus, gliotoxin, pseudomonas, slim streptomycete, высокие температуры и бактерии высокой температуры actinomyces с массовыми соотношениями порядка 4:2:1:1:3:2:2.

Недостатком данного решения является использование его для быстрого разложения только растительных остатков, навоза, мусора, ила, а также температурный режим применения от 20 до 70°С, кроме того, в состав смеси не входят дополнительные питательные вещества для поддержания жизнедеятельности бактерий.

Также известно решение ЕР 0720974 В1 «Bacterial preparation and its use for treating wastes of biological origin», включающий в себя сочетание Bacillus / Lactobacillus, причем по меньшей мере один Bacillus непатогенный, выбранный из группы, состоящей из В. subtilis, В. amyloliquefaciens, В. megaterium, В. Licheniformis, В. Circulons, и один Lactobacillus непатогенный, выбранный из группы, состоящей из L. rhamnosus, L. paracasei, L. Fermentum and L. Acidophilus.

Недостатком данного решения является невозможность применения заявленного препарата в условиях низких температур и при неблагоприятном составе почвы, а также то, что в состав смеси не входят дополнительные питательные вещества для поддержания жизнедеятельности бактерий.

Задача, на которую направлено заявленное изобретение, это разработка способа и биологически активного препарата для него, способного ускорять минерализацию останков при низких температурах и при неблагоприятном гидрологическом режиме, а также способствовать оздоровлению окружающей среды.

Заявленная задача решается при помощи специально разработанного биологического активатора минерализации останков, в состав которого входит смесь спор непатогенных бактерий, принадлежащих к виду Bacillus, компонент, сдерживающий влагу, питательные вещества и микроэлементы, источник тепловой активации для поддержания жизнедеятельности непатогенных бактерий в условиях низких температур в соотношениях 1-100:1-100:1-100:1-100:1-100, предпочтительно 1:3:2:1

В заявленном биологическом активаторе минерализации останков компонентом, сдерживающим влагу, является природный глинистый нетоксичный минерал, способный разбухать при гидратации в 14-16 раз и в ограниченном пространстве для свободного разбухания в присутствии воды, преобразующийся в плотный гель, препятствующий дальнейшему проникновению влаги, например гидроалюмосиликат и/или монтмориллонит или любой минерал, обладающий подобными свойствами.

В заявленном биологическом активаторе минерализации останков используют смесь спор непатогенных бактерий, принадлежащих к виду Bacillus, а именно В. amyloliquefaciens, В. licheniformis, В. subtilis, В. pumilus, В. megaterium, в концентрации КОЕ (КОЕ - показатель, указывающий на число образующих колонии бактерий в 1 мл среды. «Словарь терминов микробиологии» http://dic.academlc.ru/) как 10⁸ КОЕ /1 мл. Смесь спор составляют в соотношении 1-100:1-100:1-100:1-100:1-100, или от 1:1:1:1:1 до 100:1:1:1:1:1, или 1:100:1:1:1:1, или 1:1:100:1:1, или 1:1:1:100:1, или 1:1:1:1:100, или 1:1:1:1:100. Предпочтительное соотношение смеси спор это соотношение 1:1:1:1:1

Контактируя с органической биомассой микроорганизмы размножаются, ускоряя биотрансформацию останков и их последующую биодеградацию. Быстро усваивая, путем сложных биохимических реакций, органические вещества, непатогенные бактерии нейтрализуют биологически опасные продукты гниения, дезодорируют проточные воды и приводят к полной минерализации останков. Дополнительно, непатогенные бактериальные штаммы, принадлежащие к виду Bacillus, являются конкурентными антагонистами патогенных бактерий, обеспечивающих процессы гниения. Имея высокую антагонистическую активность в отношении патогенных видов бактерий, непатогенные бактериальные штаммы, используемые в заявленном патенте, принадлежащие к виду Bacillus, подавляют их размножение, что также способствует оздоровлению окружающей среды.

В заявленном биологическом активаторе минерализации останков для поддержания жизнедеятельности непатогенных бактерий включены питательные вещества, витамины и микроэлементы, а именно глюкоза - как энергетический источник вегетативного роста; аминокислоты и витамины группы В, РР и холин; макро- и микронутриенты.

В частных случаях исполнения патента в аминокислотный состав могут входить Триптофан, Лизин, Гистидин, Аргинин, Аспарагиновая кислота, Треонин, Серин, Глутаминовая кислота, Пролин, Глицин, Аланин, Цистин, Валин, Метионин, Изолейцин, Тирозин, Фенилаланин.

В частных случаях исполнения патента могут быть использованы витамины В1, В2, В3, В6, РР, холин.

В частных случаях исполнения патента могут быть использованы следующие макро- и микронутриенты: железо, марганец, цинк, медь, калий, натрий, кальций, магний.

В связи с тем, что для жизнедеятельности непатогенных бактерий требуется определенный температурный режим, а на большинстве территории РФ он значительную часть года ниже точки замерзания, то в состав заявленного биологически активного препарата включен компонент, являющийся источником тепла, например пероксид калия K₂О₂ и/или пероксид натрия Νa₂O₂, близкие по способам получения и свойствам, разлагаются водой с выделением тепла.

Заявленный биологический активатор минерализации останков может быть использован при новых захоронениях, при перезахоронениях останков, на существующих захоронениях, при обработке земель существующих и вновь организуемых кладбищ.

При помощи заявленного биологического активатора осуществляют минерализацию останков путем закладывания в гроб и/или в место захоронения биологически активного препарата, представляющего собой смесь, включающую компонент, сдерживающий влагу, гидроалюмосиликат и/или монтмориллонит, который при контакте с большим количеством выделяемых трупных жидкостей разбухает и преобразуется в плотный гель, препятствующий утечке жидкости из гроба и/или места захоронения, а также проникновению влаги из вне, тем самым создавая благоприятную среду для жизнедеятельности бактерий. Бактерии В. amyloliquefaciens, В. licheniformis, В. subtilis, В. pumilus, В. Megaterium, входящие в состав, активируются при контакте с влажной средой, а именно переходят из спор в вегетативные формы и быстро размножаются, подавляют размножение патогенных бактерий, усваивают органические вещества, нейтрализуют биологически опасные продукты гниения, дезодорируют проточные воды и приводят к полной минерализации останков. Входящие в состав глюкоза, аминокислоты, витамины группы В, РР и холин, макро- и микронутриенты поддерживают жизнедеятельность непатогенных бактерий, что способствует более эффективному действию заявленного биологического активатора минерализации останков. Входящий в состав компонент пероксид калия K₂O₂ или пероксид натрия Na₂O₂, близкие по способам получения и свойствам, при контакте с жидкостями разлагается с выделением тепла, что позволяет поддерживать жизнедеятельность бактерий даже при низких температурах.

Осуществление заявленного решения

Способ ускорения минерализации останков при помощи заявленного биологического препарата вариант 1, включающий составление биологически активного препарата и закладывание его в место захоронения, отличается тем, что закладывают биологически активный препарат, представляющий собой смесь, включающую компонент, сдерживающий влагу, гидроалюмосиликат и/или монтмориллонит, бактерии В. amyloliquefaciens, В. licheniformis, В. subtilis, В. pumilus, В. Megaterium, глюкозу, аминокислоты, витамины группы В, РР и холин, макро- и микронутриенты, пероксид калия K₂О₂ и/или пероксид натрия Νa₂O₂.

Вариант 2. Заявленный биологический активатор используют при захоронении останков, при этом препарат однократно при подготовке к захоронению равномерно распределяют по нижней внутренней части гроба, или гробницы, или вместилища останков из расчета 1 кг препарата на 65 кг биомассы.

Вариант 3. Заявленный биологический активатор используют при обработке существующих захоронений, обработанных или необработанных биологическим активатором перед захоронением, при этом 1 раз в 5 лет раствор препарата вводят с помощью почвенного инъектора в почву надгробного пространства или препарат вносят на глубину 30-40 см в могильную почву в проекции захоронения путем механического смешивания грунта с препаратом, при этом введение препарата в обоих случаях проводят при t +10°С и при отсутствии явлений промерзания почвы в течение последующих 60 дней.

Вариант 4. Заявленный биологический активатор используют при обработке почвы существующих и вновь организуемых мест захоронений или кладбищ до захоронений, для этого препарат равномерно наносят на взрыхленную почву и равномерно смешивают с грунтом, из расчета 1 кг препарата на 100 кв. м территории, при этом обработку производят перед освоением под захоронения новых территорий и каждые 10 лет, при t воздуха выше +10°С и при отсутствии явлений промерзания почвы в течение последующих 60 дней.

В процессах минерализации останков по заявленному решению участвует много переменных, влияющих на результат. Спрогнозировать процессы при массовом применении препарата невозможно, так как биомасса является определяющим фактором эффективности работы биологически активного препарата, так как в каждом отдельном случае биомасса обладает разными индивидуальными биохимическими и токсико-химическими показателями, которые приобретены при жизни (например, при приеме алкоголя, лекарственных препаратов, продуктов питания и т.д.).

Наилучший результат от применения заявленного решения, полученный в условиях чистого (полевого) эксперимента, это 100%-ная деградация захороненной биомассы за 84 месяца.

Claims (13)

1. Биологически активный препарат, ускоряющий минерализацию останков, включающий смесь спор непатогенных бактерий, принадлежащих к виду Bacillus, отличающийся тем, что дополнительно включает компонент, сдерживающий влагу - глинистый нетоксичный минерал, способный разбухать при гидратации в 14-16 раз, питательные вещества, витамины, микроэлементы и источник тепловой активации для поддержания жизнедеятельности непатогенных бактерий в виде пероксида калия K₂O₂ и/или пероксида натрия Na₂O₂.

2. Биологически активный препарат по п. 1, отличающийся тем, что в питательные вещества, витамины и микроэлементы входят глюкоза, аминокислоты, витамины группы В, РР и холин; макро- и микронутриенты.

3. Биологически активный препарат по п. 2, отличающийся тем, что включает Триптофан, Лизин, Гистидин, Аргинин, Аспарагиновую кислоту, Треонин, Серин, Глутаминовую кислоту, Пролин, Глицин, Аланин, Цистин, Валин, Метионин, Изолейцин, Тирозин, Фенилаланин.

4. Биологически активный препарат по п. 2, отличающийся тем, что включает витамины B1, В2, В3, В6, РР.

5. Биологически активный препарат по п. 2, отличающийся тем, что включает железо, марганец, цинк, медь, калий, натрий, кальций, магний.

6. Биологически активный препарат по п. 1, отличающийся тем, что смесь спор непатогенных бактерий, принадлежащих к виду Bacillus, включает В. amyloliquefaciens, В. licheniformis, В. subtilis, В. pumilus, В. Megaterium.

7. Биологически активный препарат по п. 6, отличающийся тем, что смесь спор составляют в соотношении 1-100:1-100:1-100:1-100:1-100.

8. Биологически активный препарат по п. 6, отличающийся тем, что смесь спор составляют в соотношении 1:1:1:1:1.

9. Способ ускорения минерализации останков при помощи биологического препарата по п. 1, включающий составление биологически активного препарата и закладывание его в место захоронения, отличающийся тем, что составляют биологически активный препарат путем смешивания компонента, сдерживающего влагу, гидроалюмосиликата и/или монтмориллонита, бактерий В. amyloliquefaciens, В. licheniformis, В. subtilis, В. pumilus, В. Megaterium, глюкозы, аминокислот, витаминов группы В, РР и холина, макро- и микронутриентов, пероксида калия K₂O₂ и/или пероксида натрия Na₂O₂.

10. Способ ускорения минерализации останков при помощи биологического препарата по п. 1, включающий составление биологически активного препарата и закладывание его в гроб и/или в место захоронения, отличающийся тем, что биологически активный препарат при подготовке к захоронению равномерно распределяют по нижней внутренней части гроба, или гробницы, или вместилища останков и/или места захоронения из расчета 1 кг препарата на 65 кг биомассы.

11. Способ ускорения минерализации останков при помощи биологического препарата по п. 1, включающий закладывание биологически активного препарата, отличающийся тем, что закладывают биологически активный препарат при обработке существующих захоронений, при этом 1 раз в 5 лет раствор препарата вводят с помощью почвенного инъектора в почву надгробного пространства, при этом введение препарата проводят при t воздуха выше +10°С и при отсутствии явлений промерзания почвы в течение последующих 60 дней.

12. Способ ускорения минерализации останков при помощи биологического препарата по п. 1, включающий закладывание биологически активного препарата, отличающийся тем, что закладывают биологически активный препарат при обработке существующих захоронений путем механического смешивания грунта с препаратом на глубину 30-40 см в проекции захоронения, при этом введение препарата проводят при t +10°С и при отсутствии явлений промерзания почвы в течение последующих 60 дней.

13. Способ ускорения минерализации останков при помощи биологического препарата по п. 1, включающий закладывание биологически активного препарата, отличающийся тем, что закладывают биологически активный препарат при обработке почвы существующих или вновь организуемых мест захоронений или кладбищ до захоронений, препарат равномерно наносят на взрыхленную почву и равномерно смешивают с грунтом из расчета 1 кг препарата на 100 кв. м территории, при этом обработку производят перед освоением под захоронения новых территорий и повторяют каждые 10 лет, при этом введение препарата проводят при t воздуха выше +10°С и при отсутствии явлений промерзания почвы в течение последующих 60 дней.