Влияние мелафена на микроорганизмы, входящие в состав активного ила очистных сооружений Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

УДК 628.356

Е. О. Михайлова, С. В. Ахмадиева, Л. И. Хабибуллина,

М. В. Шулаев

ВЛИЯНИЕ МЕЛАФЕНА НА МИКРООРГАНИЗМЫ,

ВХОДЯЩИЕ В СОСТАВ АКТИВНОГО ИЛА ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Ключевые слова: кривая роста, бактерии, ВacШus, Serratia, Мелафен.

Проведен анализ влияния препарата Мелафен на рост бактерий родов ВасШш и Serratia, входящих в состав активного ила. Показана способность данного препарата оказывать бактериостатическое и бактерицидное действие на данные группы бактерий.

Keywords; growth curve, bacteria, ВacШus, Serratia, Melaphene.

The effect of the preparation Melaphene was analyzed on the growth of bacteria Bacillus and Serratia, comprising the activated sludge. It was shown the ability of this drug have bacteriostatic and bactericidal effect on these groups of bacteria.

Проблема очистки промышленных стоков и подготовки воды для технических и хозяйственно-питьевых целей с каждым годом приобретает все большее значение, поэтому необходимо найти наиболее эффективный, простой, но вместе с тем экономичный метод очистки сточных вод. В последние годы в нашей стране и за рубежом ведутся активные поиски способов интенсификации классических методов биологической очистки, в том числе и с помощью добавления биологически активных веществ (БАВ) в сточные воды при очистке.

Одним из новых БАВ является мелафен, который представляет собой меламиновую соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты. Мелафен известен в качестве высокоэффективного синтетического регулятора роста и развития растений [1,2,3]. Обработка препаратом семян растений, составляющих основу мирового сельского хозяйства (пшеница, рожь, кукуруза, горох и др.), приводит к повышению урожайности, позволяет увеличить содержание белка, азота и питательную ценность продукции при одновременном снижении содержания нитратов. Технология с использованием Мелафена запатентована для биологической очистки почвы от нефтяных загрязнений [4,5].

Ранее было показано, что препарат мелафен в концентрации 10"4 — 10"8 мг/л оказывает наибольший положительный эффект на жизнедеятельность сообщества организмов активного ила, и тем самым в ускоряет деструкцию загрязнений. [5].

Данная работа посвящена исследованию влияния препарата мелафен на рост бактерий, входящих в состав активного ила очистных сооружений.

Экспериментальная часть

Активный ил для экспериментов был отобран со стадии регенерации биологической очистки сточных вод ОАО «Казаньоргсинтез».

Для выделения чистых культур микроорганизмов активного ила с целью дальнейшего изучения влияния на них мелафена производили посев надиловой жидкости на твердую питательную среду в чашках Петри.

Для обнаружения бактерий активного ила и получения чистых культур была использована плотная среда следующего состава (%): ферментативный пептон («Ромат», Россия) - 2, агар - 2. При приготовлении жидкой питательной среды использовали ферментативный пептон в той же концентрации без внесения агара. Стерилизацию сред проводили в автоклаве в течение часа (при t=100°C и Р=1 атм.).

Раствор мелафена с концентрацией 1Ч0"5 мг/л готовили в стерильной дистиллированной воде.

Для надиловой жидкости характерно разнообразие видового состава бактерий. Нами были отобраны изолированные колонии бактерий, и произведен их рассев на плотную питательную среду с целью получения колоний чистых культур. По определителю Берджи была установлена родовая

принадлежность полученных культур микроорганизмов [6,7]. Для проведения дальнейших исследований были выбраны бактерии родов ВасШт и БеггаНа, поскольку данные микроорганизмы в наибольшем количестве присутствовали в активном иле.

Непосредственно изучение влияния мелафена на чистые культуры бактерий активного ила осуществлялось на жидкой среде. Посевным материалом служила 18-часовая культура бактерий. Далее осуществляли посев на жидкую среду с мелафеном в конечной концентрации 110"6 мг/л. Бактериальную суспензию добавляли в среду с мелафеном в концентрации не более 2 % по объему. В качестве контроля для культивирования бактерий была использована среда без мелафена. Выращивание микроорганизмов проводили при 37°С на вибростенде, пробы отбирали каждые 4 часа. Контроль за ростом культуры осуществляли, определяя изменение оптической плотности (ОО5д0) культуры. Прирост биомассы определяли нефелометрически на ФЭК со светофильтром 9 при длине волны 590 нм. За единицу биомассы принимали поглощение в 1-см кювете. Эксперимент проходил в течение 56 часов.

Результаты и обсуждение

Подавляющее большинство бактерии родов ВасШш и БеггаИа - широко распространенные почвенные микроорганизмы, условно патогенные для человека. Тем не менее, некоторые виды способны вызывать тяжелые заболевания человека и животных, например, сибирскую язву, пищевые токсикоинфекции. В связи с этим, изучение влияния препарата мелафен на рост данных групп микроорганизмов может иметь важное как экологическое, так и медицинское значение.

Анализ динамики роста бактерий р. ВасШш зр. №1 показал, что культура выходит на стационарную фазу на 16-20-й ч роста при внесении и отсутствии мелафена (рис. 1). Однако присутствие мелафена в среде культивирования с 12 ч и в дальнейшем снижает рост микроорганизмов на 15-20%. Мелафен оказывал подавляющее действие на рост бактерий р. ВасШш зр. №2 начиная с 16 ч на 10-20% (рис. 2). Таким образом, снижение показателя роста бактерий р. ВасШт наблюдалось в период стационарной фазы роста.

t, ч

Рис. 1 - Динамика роста бактерий р. Bacillus № 1 при внесении мелафена (М+) и в отсутствии мелафена (М-)

Рис. 2 - Динамика роста бактерий р. Bacillus № 2 при внесении мелафена (М+) и в отсутствии мелафена (М-)

Исследование динамики роста бактерий р. Serratia не выявило значительного влияния мелафена на рост культур данных микроорганизмов (рис. 3). Выход культуры бактерий на стационарную фазу наблюдался несколько ранее, чем для бактерий р. ВаеШш - на 12-й ч роста. Подавление роста культуры в присутствии мелафена было отмечено начиная с 12 ч роста и составило 5-10% относительно контроля.

Рис. 3 - Динамика роста бактерий р. Звггайа при внесении мелафена (М+) и в отсутствии мелафена (М-)

Полученные данные свидетельствуют о том, что концентрация мелафена 1-10" мг/л недостаточна для полного подавления роста бактерий р. ВаеШш и 8втгаИа, содержащихся в активном иле.

Возможно, что положительный эффект мелафена на жизнедеятельность растений (на рост и деление клеток, дыхание и фотосинтез), в том числе и на всхожесть их семян, может быть связан и с уменьшением обсемененности их различными патогенными организмами. Исходя из этого, можно предположить, что мелафен также способен оказывать бактериостатическое и бактерицидное действие на определенные группы бактерий, что требует дальнейшего подбора концентраций и изучения влияния препарата на рост и жизнедеятельность как данных микроорганизмов, так и других составляющих биоценоза активного ила.

Литература

1. Фаттахов, С.Г. Меламиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты (Мелафен) как регулятор роста и развития растений нового поколения/ С.Г. Фаттахов, В.С. Резник, А.И. Коновалов // Сборник научных трудов 13-ой международной конференции по химии соединений фосфора. - Санкт-Петербург, 2002.- С. 80.

2. Фаттахов, С.Г. Влияние Мелафена на рост и энергетические процессы растительной клетки / С.Г. Фаттахов [и др.] // Доклады Академии наук. - 2005. - Т. 394. - № 1, С. 127-129.

3. Осипенкова, О.В. Влияние мелафена на экспрессию генов белков светового стресса хлоропластов ЕИр1 и ЕИр2 у ячменя / О.В. Осипенкова [и др.] // Прикладная биохимия и микробиология. 2008. - Т. 44. - № 6. - С. 701-708.

4. Захарова, К.А. Исследование биотехнологии очистки почв от нефтезагрязнений с использованием препарата «Руге^уше» / К. А. Захарова, М.В. Шулаев, В.М. Емельянов // Вестник Казан. технол. унта. - 2007. - №3-4. - С. 188-193.

5. Пат. 2355488 Российская Федерация, МПК7 В 09 С 1/10, В 09 С 1/8. Способ биологической очистки почв от нефтезагрязнений / Фаттахов С.Г. Захарова К.А. Резник В.С. Шулаева М.М. Коновалов А.И. Синяшин О.Г.; заявитель и патентообладатель ИОФХ им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН. - № 2007130925/13;заявл. 13.08.07; опубл. 20.05.09, Бюл. № 14. - 19 с.

6. Определитель бактерий Берджи. В 2-х т. Т. 1: Пер. с англ. / Под ред. Дж. Хоулта, Н. Крига, П. Снита и др. - М.: Мир, 1997. - 432 с.,

7. Определитель бактерий Берджи. В 2-х т. Т. 2: Пер. с англ. / Под ред. Дж. Хоулта, Н. Крига, П. Снита и др. - М.: Мир, 1997. - 368 с.

© Е. О. Михайлова - канд. биол. наук, ассис. каф. химической кибернетики КГТУ,

[email protected]; С. В. Ахмадиева - асп. каф. химической кибернетики КГТУ,

[email protected]; Л. И. Хабибуллина - асп. каф. химической кибернетики КГТУ; М. В. Шулаев

- д-р техн. наук, проф. каф. химической кибернетики КГТУ.