Представлений спосіб вирішення завдання по розробці способу мікробіологічної очищення сті них вод промислових підприємств від іонів важких металів: цинку, кадмію і свинцю - як одних з пріоритетних забруднювачів р. Урал.

Анотація наукової статті з екологічних біотехнологій, автор наукової роботи - Шостак О. І., Солових Г. Н., Іванова І. Ю.


Область наук:

  • екологічні біотехнології

  • Рік видавництва: 2004


    Журнал: Вісник Оренбурзького державного університету


    Наукова стаття на тему 'алка- нотрофного мікроорганізми і їх роль в процесах біологічного очищення водних біоценозів від кадмію, свинцю, цинку'

    Текст наукової роботи на тему «алка- нотрофного мікроорганізми і їх роль в процесах біологічного очищення водних біоценозів від кадмію, свинцю, цинку»

    ?Алка- нотрофного МІКРООРГАНІЗМИ І ЇХ РОЛЬ У ПРОЦЕСАХ БІОЛОГІЧНОГО ОЧИЩЕННЯ ВОДНИХ біоценозу ВІД КАДМІЮ, СВИНЦЮ, ЦИНКУ

    Представлений спосіб вирішення завдання по розробці способу мікробіологічного очищення стічних вод промислових підприємств від іонів важких металів: цинку, кадмію і свинцю - як одних з пріоритетних забруднювачів р. Урал.

    Важкі метали завжди присутні в біосфері. У водних басейнах в результаті антропогенного впливу зміст окремих металів безперервно зростає. Одним з джерел забруднення водойм, що призводять до погіршення якості води та порушення гомеостазу водойми, є стічні води заводів, що містять розбавлені розчини металів, склад яких надзвичайно різноманітний. За даними Мапег М. і Takino М. (1981) для зоопланктону і риб токсичні концентрації (мг / дм3): Cu - 0,05-0,09; Pb - 0,050,1; Ni - 0,03-0,04; Zn - 0,06-0,3; Al - 0,2-1,49; Cd -0,02-0,03.

    У проблемі чистої води одним з перспективних напрямків є використання природних факторів самоочищення, і особливе місце в збереженні чистої природної води займають родо-коки, так як вони мають високий деструктивним потенціалом, а тому стають все більш значним об'єктом можливого їх промислового використання.

    Про здатність родококков акумулювати метали з забруднених природних місць мешкання відзначається в роботах Tomioka et. al. (1994). У запропонованому ним спосіб вилучення металу цезію автор використовує види Rhodococcus erythropolis CS 98 і Rhodococcus sp. strein CS 402.

    У зв'язку з цим досить актуальною була постановка і рішення задачі по розробці способу мікробіологічного очищення стічних вод промислових підприємств від іонів важких металів: цинку, кадмію і свинцю як одних з пріоритетних забруднювачів р. Урал.

    Методика вирощування штамів Rhodococcus ruber, використовуваних для очищення стічних вод від іонів важких металів: Zn, Cd, Pb.

    Об'єктами дослідження були взяті алканот-Рофн бактерії виду Rhodococcus ruber з профільної колекції Інституту екології та генетики мікроорганізмів УрО РАН (Івшина І.Б., 1994).

    1. На першому етапі вирощується добова культура Rh. ruber на 1,5% м'ясо-пептонном агарі (МПА) без важких металів.

    2. Потім суспензію вирощеної культури об'ємом

    1 мл (вихідної оптичної щільності В540 = 0,6 при 370 С і довжині оптичного шляху 10 мм на спектрофотометрі СФ-46) додавали в автоклавуватися суміш Київської середовища, що містить в г / дм3: MgSO4.7H2O - 0,2; К2НР04 - 1,0; КШ3 - 1,0; КН2Р04 - 1,0; №С1 - 1,0; СаС12.2Н20 - 0,02; FeCl3-0,001 і ацетату амонію в якості джерела вуглецю і енергії в концентрації 2 г / дм3 (Пешкур Т.А., 2000). Цієї середи додавали також солі металів: ацетат Се, ацетат'п, ацетат РЬ (в підборі солі виходили з того, що вони добре розчинні у водному середовищі, а ацетат був додатковим джерелом харчування для родококков). Концентрації солей металів (в мг / дм3) брали для кадмію в межах 0,3-2,5; для цинку 0,5-2,5 і для свинцю 0,5-2,5, що відповідало максимальних концентрацій важких металів ('п, Се, РЬ) в водоймах. В контролі брали Київську середу, ацетат амонію в концентрації 2 г / дм3 і суспензія культури родококков (1 мл). З метою забезпечення оптимальних умов для життєдіяльності бактерій рекомендовано вирощувати їх в скляних колбах Ерленмейера ємністю 250 мл, що містять по 100 мл живильного середовища, на орбітальних шейкерах (130 об / хв) при температурі 25-280 С.

    З приготованих автоклавуватися розчинів без суспензії культури береться 50 мл розчину на аналіз вихідного вмісту металу.

    3. З досвідчених колб (т. Е. Культура + метал) і контролю робили контрольний посів на 1,5% МПА, з метою врахування вихідного змісту родококков (загальне мікробне число, ОМЧісх).

    4. Досвідчені колби культивували при температурі 25-270 С протягом 72 годин, а через 72 години фільтрують 50 мл культуральної рідини через біофільтр з метою видалення мікробної маси, а фільтрат аналізували на вміст важких металів за допомогою атомно-адсорбційного спектрофотометра типу ASS1N.

    5. Про здатність родококков до біоакумуляції досліджуваних металів судили за ступенем зникнення іона металу з культуральної рідини.

    6. Одночасно в процесі 72-годинного культивування проводили контроль стану мік-

    рофлори шляхом висіву культуральної суспензії на 1,5% МПА ОМЧісх в нульовій точці відліку і потім через 18, 24, 48 і 72 години.

    У лабораторних умовах нами були підібрані умови вирощування відібраних культур для їх використання в очищенні стічних вод.

    Оптимальними умовами, при яких відбувається інтенсивне (від 49 до 70%) витяг металів Zn, Cd, Pb з середовища, виявилися наступні: температура 25-280 С; рН 7,8-8,0; джерело вуглецю - ацетат амонію; присутність металів (Pb, Zn або Cd) в концентрації від 0,29 до 2,47 мг / дм3.

    В результаті проведених досліджень отримані дані, що найбільш активними біоаккумуляторамі Zn, Pb і Cd є колекційні штами Rh. ruber (ІЕГМ 219, ІЕГМ 220, ІЕГМ 221, ІЕГМ 222, ІЕГМ 338, ІЕГМ 347).

    Створення запропонованого способу стало можливим завдяки таким встановленими фактами - з 13 штамів родококков 6 штамів були здатні акумулювати метали: Rh. ruber ІЕГМ 219 - Zn і Cd; Rh. ruber ІЕГМ 220 - Cd; Rh ruber ІЕГМ 221 - Zn; Rh. ruber ІЕГМ 222 - Pb і Cd; Rh. ruber ІЕГМ 338 - Pb і Cd; Rh. ruber ІЕГМ 347 - Zn і Pb.

    На підставі отриманих даних була складена бактеріальна суміш для очищення стічних вод від металів, в яку було введено різну кількість пропонованих культур родококков, так як співвідношення узятих в суміш спільнот пропонованих культур несуттєво, оскільки при різних варіаціях кількісних співвідношень цих культур в суміші відсоток убутку металу був порівняно однаковий, що цілком можна пояснити тим, що кожна з пропонованих в суміш культур має здатність піддавати деструкції одночасно кілька металів: Rhodococcus ruber ІЕГМ 219 - Zn і Cd; ІЕГМ 220 - Cd; ІЕГМ 221-Zn; ІЕГМ 222 - Pb і Cd; ІЕГМ 338 - Pb і Cd; ІЕГМ 347 - Zn і Pb. Тому при будь-якому співвідношенні спільнот цих культур в суміші кінцевий результат убутку металів був однаковий внаслідок широкого комплексу стратегічних можли-

    ОжЄ64 1. YO9Ша1ёа yoi ^ ба ^ 6бaбёё 6y® ^ u6 iа6aёёїa (бё1ёй, yoaaiёy, naё ^ бa) a їбёn66n6aёё бй9шб Пі6п0а1ёё yo6ёй66б бїaїёiёёia, їбаaёaaaаiuб a шапй aёy Т + yoП6ёё n6Muб aia

    Суміш спільнот родококков Rhodococcus ruber ІЕГМ АС Вміст металів вих, мг / дм3 кін

    219 220 221 222 338 347 Zn Cd Pb

    Кількість культури родококков в суміші в колбі №1 (мл) 5 10 5 5 10 10 0,48 0,16 2,5 1,4 2,4 1,15

    Спад конц. металу, мг / дм3% 0,32 66,7 1,10 44,0 1,25 52,1

    Кількість культури родококков в суміші в колбі №1 (мл) 10 5 10 10 5 5 0,48 0,15 2,50 1,38 2,40 1,2

    Спад конц. металу, мг / дм3% 0,33 68,8 1,12 44,8 1,20 50,0

    ностей цих культур до біоакумуляції різного спектру іонів важких металів.

    Процес очищення може здійснюватися безперервно в ході роботи біореакторів, в які відібрані культури Rhodococcus ruber (ІЕГМ 219, ІЕГМ 220, ІЕГМ 221, ІЕГМ 222, ІЕГМ 338 і ІЕГМ 347), в рівних співвідношеннях попередньо вирощені в лабораторії за запропонованою методикою, вносяться в біореактор разом з активним мулом, в який надходять промислові стоки. В якості додаткового джерела живлення додається невелика кількість вуглеводнів, що містять компоненти, придатні для харчування використовуваних бактерій, але позбавлені токсичних речовин. Крім того, широкий спектр вуглеводнів, що надходять зі стічними водами, також є джерелом харчування для розвитку цих мікроорганізмів, так як родококкі є організми, здатні використовувати як джерело вуглецю широкий спектр органічних речовин. Тому змішування промислових стічних вод, що містять важкі метали, з побутовими стоками, що містять органічні речовини, має стимулюючий вплив на розвиток цих мікроорганізмів, оскільки вони можуть використовувати в якості енергії і харчування різноманітні органічні сполуки, а також акумулювати важкі метали. Запропонований спосіб запатентований (патент на винахід №2216525 від 20 листопада 2003 г.).

    Ni'erne ейїїеіуїааііїе ееоабаообі:

    1. Maier M., Takino M. Avaliaczo Toxicologica de metals em aquars ars represadas do sudeste de Sao-Paulo, Brasil // Biol. Gnst. pesca.-1 8.-P. 119 - 129.

    2. Tomioka N., Uchiyama H., Yagi O. Cesium accumulation and growth characteristics of Rhodococcus erythropolis CS98 and Rhodococcus sp. strain CS402 // Appl. Env. Microbiol. - 1994. - Vol.14, 12. - P. 283-290.

    3. їаоебб O-A. Іїоеіаешіа опеїаеу уббаеоеаіїаї еуаеа + аіеу бауеу ааебабеуіе біаа Rhodococcus // Іббаіа їбебіай е уаїбїаіу + аеїааеа. - Ібаіабба 2000. - N. 50-52.

    4. Еабаеїа обаііїа бааеїіаеііїе їбїбееебїааіне ЕІ ееаебее аееа и їббїбііб іеебїїбааіеуіїа // їіа баа. Е.А. Еаоеіїе. Еі-б уеіеіаее е ааіабеее іеебїібааіеуііа ^ ОбІ EAI. - 1.:^ Іабеа, 1994. - 163 п.

    5. Меіаіб А.І., Озаеіаа А.Е., Еаоеіа Е.А., Еаеііаа А.Є. №'іпіа іеебіаеіеіае + апеіе і + епбее пбі + ііб АІА їбіійоеаіііб їбаа-їбеубее ІБ еіііа бужаейб іабаееіа: беіеа, еааіеу е Паеіба. їабаіб ІА еуіабабаіеа 12216525, 20 ііуабу 2003 а. А ^ е. 132.


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити