Особенности микробиоты полевых экспериментальных площадок АГПЗ
ART 970919
Авторы:
А.
А. Стогниева, А.
Н. Пархоменко
А.
А. Стогниева, А.
Н. Пархоменко Библиографическое описание статьи для цитирования:
Стогниева
А.
А.,
Пархоменко
А.
Н. Особенности микробиоты полевых экспериментальных площадок АГПЗ // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2017. – Т. 39. – С.
2961–2965. – URL:
http://e-koncept.ru/2017/970919.htm.
Аннотация. Статья посвящена изучению углеводородокисляющих микроорганизмов и вопросам очистки почв от загрязнений углеводородами. Отобраны чистые культуры микроорганизмов, которые могут стать основой биопрепарата, предназначенного для борьбы с нефтяным загрязнением почв на территории Астраханской области.
Ключевые слова:
биопрепараты, нефтяное загрязнение, гетеротрофные микроорганизмы, биодеградация нефти, углеводородокисляющие микроорганизмы
Текст статьи
Пархоменко Анна Николаевна, кандидат биологических наук, доцент кафедры «Прикладная биология и микробиология», ФГБОУ ВО «Астраханский государственный технический университет», г. Астраханьparhoman@mail.ru
Стогниева Анастасия Александровна,студент ФГБОУ ВО «Астраханский государственный технический университет», г. АстраханьStognelena@yandex.ru
Особенности микробиоты полевых экспериментальных площадок АГПЗ
Аннотация. Статья посвящена изучению углеводородокисляющих микроорганизмови вопросам очистки почв от загрязнений углеводородами. Отобраны чистые культуры микроорганизмов, которые могутстать основой биопрепарата, предназначенного для борьбы с нефтяным загрязнением почв на территории Астраханской области.Ключевые слова:нефтяное загрязнение, гетеротрофные микроорганизмы, биодеградация нефти, углеводородокисляющие микроорганизмы, биопрепараты.
Нефть и нефтепродукты относятся к особенно опасным загрязнителям биосферы, поэтому поиск способов рекультивации нефтезагрязненных территорий является весьма актуальной экологической проблемой.С каждым годом в окружающую среду в результате хозяйственной деятельности человека поступает всё больше соединений серы. Значительная часть этих загрязнений связана со сжиганием нефтепродуктов.Перспективным способом реабилитации нефтезагрязненных почв является использование сообществ углеводородокисляющих микроорганизмов. На их основе неоднократно создавались биопрепараты, которые успешно применялись для очистки нефтезагрязнённых почв. Однако, при разработке биопрепаратов необходимо учитывать ряд условий. Так, наиболее эффективны биопрепараты, нацеленные на использование в конкретной местности, разработанные на основе аборигенной микрофлоры данного региона [1, 2]. Так как большая часть нефтедобывающих предприятий находится в северных регионах России, большинство биопрепаратов для очистки нефтезагрязнённых территорий разрабатывались, в первую очередь, на основе психрофильных микроорганизмов [3, 8]. В связи с этим, поиск микроорганизмов, способных кдеструкции нефтепродуктов в условиях аридного климата Астраханской области остаётся актуальной проблемой.Целью исследования являлось выявление гетеротрофных микроорганизмов полевых экспериментальных площадок Астраханского газоперерабатывающего завода (АГПЗ) и изучение их физиологобиохимических свойств.Объектами исследования являлись чистые культуры микроорганизмов, выделенные из почв модельных экспериментальных участков АГПЗ с дополнительным внесением кормовой серы и нефтяных углеводородов.Использовались стандартные и общепринятые методы исследований[4 7].Выделение гетеротрофов и определение их численности проводилось путем высева почвенных суспензий на среды ПА, ПА/10 и МКД. В результате учетачисленности гетеротрофных микроорганизмов установили,что на протяжении эксперимента численность их менялась от1,83×104до 1,5×106КОЕ/г.Преобладающими формами являлись Г(+) спорообразующие и неспорообразующие палочки и бактерии кокковидной формы, микромицеты родов Alternaria, Aspergillus, Penicillium, Fusarium,Cladosporium, Paecelomyces, Trichoderma, а также дрожжи и дрожжеподобные грибы.При помощи периодических пересевов было выделено 30 чистых культур гетеротрофных микроорганизмов, среди которых 19 бактериальных штаммов, 4 дрожжевых, 2 штамма микромицетов и 3 штамма дрожжеподобных грибов.С целью изучения физиологобиохимических свойствисследовали отношение выделенных штаммов к температуре и кислороду, их способности к усвоению углеводов и азота, каталазную, углеводородокисляющую и эмульгирующую активность.Для изучения отношения к температурештаммы инкубировали при различных температурах (+4, + 25, 30 и 45⁰С). Всеизученныештаммы являются психрофильномезофильными. Отношениек молекулярному кислороду определяли при помощи посева уколом в столбик стерильного агара и визуальной оценки роста. Практически все наблюдаемые штаммы являются факультативными анаэробами.Усвоение углеводов исследовали, внося различные моно, дии полисахариды в питательную средув качестве единственного источника углерода. Рост микроорганизмов оценивали визуально по 5балльной шкале. Установлено, что все углеводыпредставленного спектра в аэробных условиях максимально усваивают восемь из исследуемых штаммов (№ 2, № 8, № 9, № 16, № 17, № 22, № 23, № 24).Наибольшее количество углеводов из представленного спектрав анаэробных условиях способны сбраживать до образования кислот штаммы № 7, № 16, № 22 и № 26.Изучение способности использовать азот показало, что данные штаммы в целом не усваивают азот органических азотсодержащих соединений, кроме штаммов № 3, № 4, № 19, № 22 и № 26. Культивирование на средах с добавлением различных азотистых солей показало, что исследуемые штаммы не нуждаются в минеральном азоте для осуществления процессов жизнедеятельности.Каталазную активность отмечали по образованию пены после внесения биомассы исследуемого бактериального штамма в каплю перекиси водорода. Отмечено, что все штаммы каталазоположительные. Углеводородокисляющую активность изучали методом лунок по Егорову.Рост микроорганизмов оценивали визуально по 5балльной шкале.Из 30 штаммов углеводородокисляющую (УВО) активность проявили 25. При этом у некоторых штаммов наблюдалось изменение культуральных и морфологических свойств. Также отмечено, что наибольшую УВО активность проявили штаммы спорообразующих палочек, микромицетов, дрожжеподобных грибов и дрожжей(№ 1, 2, 4
21, 25, 27).Для определения эмульгирующей активности культуры выращивали в течение 5 суток на скошенных агаризованных средах. Затем клетки смывалиэмульгирующей средой и оставляли суспензии на сутки, после чего 4 мл суспензии центрифугировали при 6000 об/мин в течение 15 мин. Эмульгирующую активность определяли путем добавления к 4 мл исследуемого образца 4 мл бензина и керосина с последующим встряхиванием в течение 10 мин. Полученную эмульсию оставляли на 24 ч при комнатной температуре. Эмульгирующую активность определяли как отношение высоты эмульсионного слоя к общей высоте жидкости и выражали в %. Наиболее низкая эмульгирующая активность наблюдалась при эмульгировании с использованием бензина; индекс эмульгирования не превышал 0,43%. С использованием керосина эмульгирующая активность значительно выше (1367%). Наиболее высокий индекс эмульгирования отмечен для культур № 13, № 7, № 18 и № 2628; максимальный–для культуры № 27 (67%). Полученные результаты свидетельствуют, что исследуемые культуры бактерийнефтедеструкторов усваивают нефтепродукты тяжёлых нефтяных фракций, таких, как керосин, значительно более успешно, чемлёгких.
Таким образом, в результате проведенногоисследования из почв модельных экспериментальных участков АГПЗ выделены гетеротрофные микроорганизмы. Определена их численность, изучены их культуральноморфологические и некоторые физиологобиохимические свойства. Из всех выделенных микроорганизмов отобрано 30 чистых культур, которые исследовали на проявление некоторых физиологобиохимических свойств. Наиболее активныев отношении биодеградации нефти и нефтепродуктовштаммы (№ 1, 2, 7, 18, 26, 27 и 28) можно рассматривать как наиболее перспективные для дальнейшего изучения с целью разработки биопрепарата.
Ссылки на источники1.Сопрунова, О.Б. Перспективные технологии биоремедиациинефтезагрязнённых объектов аридных территорий [Текст] / О.Б. Сопрунова// Известия Самарского научного центра Российской академии наук. –2011. –Т. 3. № 5. –С. 190193. 2.Кайрыманова, Г.К. Изучение способностей микроорганизмов для биоремедиации отходов нефтедобычи [Текст] / Г.К. Кайырманова[и др.] // Вестник КазНУ. Серия экологическая. 2013. №2/2(38). –С. 169173. Библиогр. 170173.3.Алексеев, А.Ю. Подбор ассоциаций микроорганизмов деструкторов нефтяной фракции твёрдых алканов при низких положительных температурах [Текст] / А.Ю. Алексеев[и др.]// Промышленностьи экология Севера. 2011. №5 6 (1314). С. 4047.4.Егоров, Н. С. Руководство к практическим занятиям по микробиологии [Текст] : учебное пособие / Н. С. Егоров : под ред. Н. С. Егорова –3е изд., перераб. и доп. –М. : Издательство МГУ, 1995. 224 с.5.Теппер, Е.З. Практикум по микробиологии [Текст] : Учеб. пособие для вузов / Е.З. Теппер, В.К. Шильникова, Г.И. Переверзева; под ред. В.К. Шильниковой. –5е изд., перераб. и доп. –М. : Дрофа, 2004. –256 с. 6.Нетрусов, А.И Практикум по микробиологии [Текст] : учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, Л.М. Захарчук [и др.]; под ред. А. И. Нетрусова. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 608 с.7.Морфология и физиология микроорганизмов [Текст] : учебнометодическое пособие для самостоятельной работы студентов по микробиологии, вирусологии и иммунологии / под ред. В.М. Червинца. –Тверь : Издво ГОУ ВПО Тверской ГМА Росздрава, 2010. 90 с.8.Buckley, E.N. Characterrization of microbial isolates from an estuarine ecosystem: relationship of hydrocarbon utilization to ambient hydrocarbon concentration [Тext] / E.N. Buckley, R.B. Jonas // Fraender Appl. Environ. Microbiol. 1976, 32. –р. 232237.
Стогниева Анастасия Александровна,студент ФГБОУ ВО «Астраханский государственный технический университет», г. АстраханьStognelena@yandex.ru
Особенности микробиоты полевых экспериментальных площадок АГПЗ
Аннотация. Статья посвящена изучению углеводородокисляющих микроорганизмови вопросам очистки почв от загрязнений углеводородами. Отобраны чистые культуры микроорганизмов, которые могутстать основой биопрепарата, предназначенного для борьбы с нефтяным загрязнением почв на территории Астраханской области.Ключевые слова:нефтяное загрязнение, гетеротрофные микроорганизмы, биодеградация нефти, углеводородокисляющие микроорганизмы, биопрепараты.
Нефть и нефтепродукты относятся к особенно опасным загрязнителям биосферы, поэтому поиск способов рекультивации нефтезагрязненных территорий является весьма актуальной экологической проблемой.С каждым годом в окружающую среду в результате хозяйственной деятельности человека поступает всё больше соединений серы. Значительная часть этих загрязнений связана со сжиганием нефтепродуктов.Перспективным способом реабилитации нефтезагрязненных почв является использование сообществ углеводородокисляющих микроорганизмов. На их основе неоднократно создавались биопрепараты, которые успешно применялись для очистки нефтезагрязнённых почв. Однако, при разработке биопрепаратов необходимо учитывать ряд условий. Так, наиболее эффективны биопрепараты, нацеленные на использование в конкретной местности, разработанные на основе аборигенной микрофлоры данного региона [1, 2]. Так как большая часть нефтедобывающих предприятий находится в северных регионах России, большинство биопрепаратов для очистки нефтезагрязнённых территорий разрабатывались, в первую очередь, на основе психрофильных микроорганизмов [3, 8]. В связи с этим, поиск микроорганизмов, способных кдеструкции нефтепродуктов в условиях аридного климата Астраханской области остаётся актуальной проблемой.Целью исследования являлось выявление гетеротрофных микроорганизмов полевых экспериментальных площадок Астраханского газоперерабатывающего завода (АГПЗ) и изучение их физиологобиохимических свойств.Объектами исследования являлись чистые культуры микроорганизмов, выделенные из почв модельных экспериментальных участков АГПЗ с дополнительным внесением кормовой серы и нефтяных углеводородов.Использовались стандартные и общепринятые методы исследований[4 7].Выделение гетеротрофов и определение их численности проводилось путем высева почвенных суспензий на среды ПА, ПА/10 и МКД. В результате учетачисленности гетеротрофных микроорганизмов установили,что на протяжении эксперимента численность их менялась от1,83×104до 1,5×106КОЕ/г.Преобладающими формами являлись Г(+) спорообразующие и неспорообразующие палочки и бактерии кокковидной формы, микромицеты родов Alternaria, Aspergillus, Penicillium, Fusarium,Cladosporium, Paecelomyces, Trichoderma, а также дрожжи и дрожжеподобные грибы.При помощи периодических пересевов было выделено 30 чистых культур гетеротрофных микроорганизмов, среди которых 19 бактериальных штаммов, 4 дрожжевых, 2 штамма микромицетов и 3 штамма дрожжеподобных грибов.С целью изучения физиологобиохимических свойствисследовали отношение выделенных штаммов к температуре и кислороду, их способности к усвоению углеводов и азота, каталазную, углеводородокисляющую и эмульгирующую активность.Для изучения отношения к температурештаммы инкубировали при различных температурах (+4, + 25, 30 и 45⁰С). Всеизученныештаммы являются психрофильномезофильными. Отношениек молекулярному кислороду определяли при помощи посева уколом в столбик стерильного агара и визуальной оценки роста. Практически все наблюдаемые штаммы являются факультативными анаэробами.Усвоение углеводов исследовали, внося различные моно, дии полисахариды в питательную средув качестве единственного источника углерода. Рост микроорганизмов оценивали визуально по 5балльной шкале. Установлено, что все углеводыпредставленного спектра в аэробных условиях максимально усваивают восемь из исследуемых штаммов (№ 2, № 8, № 9, № 16, № 17, № 22, № 23, № 24).Наибольшее количество углеводов из представленного спектрав анаэробных условиях способны сбраживать до образования кислот штаммы № 7, № 16, № 22 и № 26.Изучение способности использовать азот показало, что данные штаммы в целом не усваивают азот органических азотсодержащих соединений, кроме штаммов № 3, № 4, № 19, № 22 и № 26. Культивирование на средах с добавлением различных азотистых солей показало, что исследуемые штаммы не нуждаются в минеральном азоте для осуществления процессов жизнедеятельности.Каталазную активность отмечали по образованию пены после внесения биомассы исследуемого бактериального штамма в каплю перекиси водорода. Отмечено, что все штаммы каталазоположительные. Углеводородокисляющую активность изучали методом лунок по Егорову.Рост микроорганизмов оценивали визуально по 5балльной шкале.Из 30 штаммов углеводородокисляющую (УВО) активность проявили 25. При этом у некоторых штаммов наблюдалось изменение культуральных и морфологических свойств. Также отмечено, что наибольшую УВО активность проявили штаммы спорообразующих палочек, микромицетов, дрожжеподобных грибов и дрожжей(№ 1, 2, 4
21, 25, 27).Для определения эмульгирующей активности культуры выращивали в течение 5 суток на скошенных агаризованных средах. Затем клетки смывалиэмульгирующей средой и оставляли суспензии на сутки, после чего 4 мл суспензии центрифугировали при 6000 об/мин в течение 15 мин. Эмульгирующую активность определяли путем добавления к 4 мл исследуемого образца 4 мл бензина и керосина с последующим встряхиванием в течение 10 мин. Полученную эмульсию оставляли на 24 ч при комнатной температуре. Эмульгирующую активность определяли как отношение высоты эмульсионного слоя к общей высоте жидкости и выражали в %. Наиболее низкая эмульгирующая активность наблюдалась при эмульгировании с использованием бензина; индекс эмульгирования не превышал 0,43%. С использованием керосина эмульгирующая активность значительно выше (1367%). Наиболее высокий индекс эмульгирования отмечен для культур № 13, № 7, № 18 и № 2628; максимальный–для культуры № 27 (67%). Полученные результаты свидетельствуют, что исследуемые культуры бактерийнефтедеструкторов усваивают нефтепродукты тяжёлых нефтяных фракций, таких, как керосин, значительно более успешно, чемлёгких.
Таким образом, в результате проведенногоисследования из почв модельных экспериментальных участков АГПЗ выделены гетеротрофные микроорганизмы. Определена их численность, изучены их культуральноморфологические и некоторые физиологобиохимические свойства. Из всех выделенных микроорганизмов отобрано 30 чистых культур, которые исследовали на проявление некоторых физиологобиохимических свойств. Наиболее активныев отношении биодеградации нефти и нефтепродуктовштаммы (№ 1, 2, 7, 18, 26, 27 и 28) можно рассматривать как наиболее перспективные для дальнейшего изучения с целью разработки биопрепарата.
Ссылки на источники1.Сопрунова, О.Б. Перспективные технологии биоремедиациинефтезагрязнённых объектов аридных территорий [Текст] / О.Б. Сопрунова// Известия Самарского научного центра Российской академии наук. –2011. –Т. 3. № 5. –С. 190193. 2.Кайрыманова, Г.К. Изучение способностей микроорганизмов для биоремедиации отходов нефтедобычи [Текст] / Г.К. Кайырманова[и др.] // Вестник КазНУ. Серия экологическая. 2013. №2/2(38). –С. 169173. Библиогр. 170173.3.Алексеев, А.Ю. Подбор ассоциаций микроорганизмов деструкторов нефтяной фракции твёрдых алканов при низких положительных температурах [Текст] / А.Ю. Алексеев[и др.]// Промышленностьи экология Севера. 2011. №5 6 (1314). С. 4047.4.Егоров, Н. С. Руководство к практическим занятиям по микробиологии [Текст] : учебное пособие / Н. С. Егоров : под ред. Н. С. Егорова –3е изд., перераб. и доп. –М. : Издательство МГУ, 1995. 224 с.5.Теппер, Е.З. Практикум по микробиологии [Текст] : Учеб. пособие для вузов / Е.З. Теппер, В.К. Шильникова, Г.И. Переверзева; под ред. В.К. Шильниковой. –5е изд., перераб. и доп. –М. : Дрофа, 2004. –256 с. 6.Нетрусов, А.И Практикум по микробиологии [Текст] : учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, Л.М. Захарчук [и др.]; под ред. А. И. Нетрусова. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 608 с.7.Морфология и физиология микроорганизмов [Текст] : учебнометодическое пособие для самостоятельной работы студентов по микробиологии, вирусологии и иммунологии / под ред. В.М. Червинца. –Тверь : Издво ГОУ ВПО Тверской ГМА Росздрава, 2010. 90 с.8.Buckley, E.N. Characterrization of microbial isolates from an estuarine ecosystem: relationship of hydrocarbon utilization to ambient hydrocarbon concentration [Тext] / E.N. Buckley, R.B. Jonas // Fraender Appl. Environ. Microbiol. 1976, 32. –р. 232237.
