Консорциум микроорганизмов, окисляющий нефтяные углеводороды Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

734

БИОЛОГИЯ

УДК 579.841

КОНСОРЦИУМ МИКРООРГАНИЗМОВ, ОКИСЛЯЮЩИЙ НЕФТЯНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

© Т. Ю. Коршунова*, С. Р. Мухаматдьярова, О. Н. Логинов

Институт биологии Уфимского научного центра РАН Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр. Октября, 69.

Тел/факс: +7 (347) 235 62 47.

E-mail: [email protected]

Изучена окислительная активность консорциума микроорганизмов Acinetobacter sp. ИБ ДТ-5.1/1 и Ochrobactrum sp. ИБ ДТ-5.3/2, выделенного из нефтезагрязненной почвы, в отношении индивидуальных углеводородов, нефти и нефтепродуктов. Показана перспективность использования консорциума в качестве основы биопрепарата для очистки почв от нефтяного загрязнения.

Ключевые слова:

нефтедеструкция.

Введение

Негативное воздействие нефтяной промышленности на окружающую среду огромно по масштабу и разнообразно по разрушительным последствиям. Биоценозы страдают от прямого токсического действия нефти, ухудшения водного и воздушного режима почвы, обеднения ее элементами минерального питания, фитопатогенного и фито-токсического действия грибной микрофлоры почв. Степень и продолжительность ингибирования определяются дозой внесенного ксенобиотика, устойчивостью к нему растений, почвенно-климатичес-кими особенностями загрязненного участка. При этом, самоочищение экосистем длится десятками лет и их естественная способность к самовосстановлению с каждым годом снижается. Как следствие, остро встает вопрос о необходимости проведения максимально эффективной очистки территорий с учетом состава поллютантов, экономических и экологических и факторов.

Наиболее безопасными для окружающей среды и экономически целесообразными методами устранения последствий нефтезагрязнения являются биологические, среди которых особенно перспективна биоремедиация [1-2]. Она основана на использовании микроорганизмов, способных утилизировать углеводороды в процессе своей жизнедеятельности, в результате чего углерод из нефти и нефтепродуктов частично преобразуется в углекислый газ, частично переходит в биомассу клеток, частично трансформируется в гумус и закрепляется в почве. В настоящее время известно довольно большое количество биопрепаратов-нефтедеструк-торов, содержащих различные штаммы микроорганизмов или их ассоциации [3]. Монобактериальные препараты характеризуются более узкой специфичностью по отношению к отдельным углеводородам, более узким интервалом температуры, рН, солености и концентрации поллютанта, оптимальным для активности микроорганизмов. Полибактериальные препараты имеют широкие адаптационные и экологические возможности для их использования в про-

консорциум микроорганизмов, окислительная активность,

цессе очистки. Применение консорциумов микро-организмов-нефтедеструкторов, являющихся естественными природными симбиотическими ассоциациями различных штаммов микроорганизмов, позволяет полнее осуществить рекультивацию, ускоряя биологическое окисление загрязнений в десятки и даже сотни раз и трансформируя нефтепродукты в СО2 и Н2О [4].

Целью работы является изучение способности к окислению индивидуальных углеводородов, нефти и нефтепродуктов консорциума микроорганизмов Acinetobacter sp. ИБ ДТ-5.1/1 и Ochrobactrum sp. ИБ ДТ-5.3/2, выделенного из нефтезагрязненной почвы.

Методика

Окислительную активность консорциума микроорганизмов, изолированного из серой лесной почвы, загрязненной дизельным топливом, определяли по выделению углекислого газа. Для этого в среду Диановой-Ворошиловой [5] (250 мл) вносили 1% источника углерода и 5 мл трехсуточной культуры консорциума с содержанием клеток 1.0-108 КОЕ/мл. В герметично закрытые колбы подавали стерильный воздух (520 мл/мин), который после окисления субстрата улавливали поглотителем углекислого газа (200 мл 0.1 н. гидроокиси натрия). Из сосудов посуточно отбирали аликвоту в количестве 10 мл и титровали 0.1 н. раствором соляной кислоты. Окислительную активность рассчитывали по количеству углекислого газа, оттитрованного кислотой. Длительность эксперимента составляла 3 суток.

Результаты и их обсуждение

Результаты определения окислительной активности консорциума микроорганизмов Acineto-bacter sp. ИБ ДТ-5.1/1 и Оchrobactrum sp. ИБ ДТ-5.3/2 по отношению к индивидуальным углеводородам парафинового ряда (гептан, декан, ундекан, додекан), нафтеновым углеводородам (циклогек-сан), ароматическим углеводородам (бензол, толуол, о-ксилол, нафталин), нефти и нефтяным фрак-

* автор, ответственный за переписку

ISSN 1998-4812

Вестник Башкирского университета. 2013. Т. 18. №3

735

циям (дизельное топливо, базовое смазочное масло, парафин, церизин), к некоторым окисленным углеводородам (изопропиловый спирт, гексадеканол, фенол) приведены в табл. Как следует из представленных данных, консорциум обладает достаточно высокой окислительной способностью по отношению к веществам различного химического строения.

Таблица

Окислительная активность консорциума микроорганизмов

С б Окислительная активность, _у р__мг С02/г субстрата_

Гептан 170

Декан 140

Ундекан 175

Додекан 181

Циклогексан 110

Изопропропанол 89

Гексадеканол 219

Фенол 43

Бензол 96

Толуол 89

о-Ксилол 100

Нафталин 92

Нефть 144

Дизельное топ- 163

Смазочное масло 120

Парафин 177

Церизин 21

Окисление микроорганизмами углеводородов связывается с наличием у них ферментной оксигеназной системы, позволяющей им включать молекулярный кислород непосредственно в углеводород, образуя при этом окисленные соединения. При применении ассоциаций биодеградация нефти происходит полнее и за меньшие сроки, чем при использовании индивидуальных микроорганизмов. Это объясняется тем, что обладая ферментными системами, специфичными для веществ определенного строения, при совместном действии консорциумы способны извлекать нефтепродукты из субстрата с большей эффективностью. Поэтому представляется перспективным использование консорциума микроорганизмов Acinetobacter sp. ИБ ДТ-5.1/1 и Ochrobactrum sp. ИБ ДТ-5.3/2 в качестве основы биопрепарата для очистки почвы от загрязнения нефтью и ее производными.

ЛИТЕРАТУРА

1. Advances in Applied Bioremediation (Soil Biology) / Editors Singh A., Kuhad R. C., Ward O. P. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2009. 361 p.

2. Куликова И. Ю. Биопрепарат для устранения нефтяных разливов в море // Экология и промышленность России. ЭКиП. 2010. Октябрь. С. 40-41.

3. Кузнецов А. Е., Градова Н. Б., Лушников С. В., Энгель-харт М., Вайссер Т., Чеботаева М. В. Прикладная экобио-технология: учебное пособие: в 2 т. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. Т. 1. 629 с.

4. Морозов Н. В. Экологическая биотехнология: очистка природных и сточных вод макрофитами. Казань: Изд-во КГПУ, 2001. 396 с.

5. Дзержинская И. С. Питательные среды для выделения и культивирования микроорганизмов. Астрахань: Изд-во АГТУ, 2008. 348 с.

Поступила в редакцию 03.08.2013 г.