CC BY
118
предварительной хозяйственной оценке имеют высокую декоративность, устойчивость в наших погодных условиях и перспективность для зеленого строительства и декоративного цветоводства [2]. В дальнейшем в коллекционный фонд филиала Полярная ОС ВИР предполагается включить 97 образцов многолетних декоративных форм (включая кустарники и травянистые многолетники) и 28 образцов однолетних цветочных культур.
Список литературы /References
1. Гонтарь О.Б., Святковская Е.А., Тростенюк Н.Н., Жиров В.К. Цветочное оформление урбанизированных территорий Кольского Заполярья // Цветоводство: история, теория, практика: межд. науч. конф. (24-26 мая 2016 г., Минск, Беларусь). Минск: Изд-во «Конфидо», 2016. С. 18-21.
2. Гордеева А.П., Шведовская Т.В. Принципы формирования цеточно-декоративных растений в Горецком ботаническом саду УО БГСХА // Цветоводство: история, теория, практика: межд. науч. конф. (24-26 мая 2016 г., Минск, Беларусь). Минск: Изд-во «Конфидо», 2016. С. 88-90.
3. Ткаченко К.Г. Современное цветочное оформление в Китае // Цветоводство: история, теория, практика: межд. науч. конф. (24-26 мая 2016 г., Минск, Беларусь). Минск: Изд-во «Конфидо», 2016. С. 24-26.
БИОДЕГРАДАЦИЯ СЫРОЙ НЕФТИ БАКТЕРИЯМИ, ВЫДЕЛЕННЫМИ ИЗ ЗАГРЯЗНЕННОЙ СЫРОЙ НЕФТЬЮ
ПОЧВЫ. ОБЗОР Черепанова А.Е. Email: [email protected]
Черепанова Анастасия Евгеньевна - магистрант, кафедра производственного менеджмента и трансфера технологий, Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных
технологий, механики и оптики, г. Санкт-Петербург
Аннотация: биоремедиация разливов нефти требует выявления микробов, которые способны разлагать углеводороды, присутствующие в почве или воде, для того, чтобы в случае крупного разлива их можно было активизировать для дальнейшей очистки территории. Сегодня мир очень сильно зависим от нефти, как от топлива, которое использует подавляющее большинство механизированного транспортного оборудования или как от основного сырья для многих нефтехимических производств. Биологический подход к очистке осуществляется путем добавления микробов, которые могут потреблять углеводороды для использования их в качестве источника пищи, выделяя воду и углекислый газ в качестве биоразлагаемых отходов углеводородов в сырой нефти и нефтешламе. Обзор может быть использован для оценки роли различных факторов, которые контролируют успех биоремедиации. Эти факторы включают наличие бактерий, которые могут метаболизировать загрязняющее вещество и использовать его в качестве единственного источника углерода при прочих благоприятных условиях. Основываясь на обзоре, полученном в ходе этой исследовательской работы, биоремедиация может рассматриваться как ключевой компонент в стратегии очистки нефти и нефтесодержащих загрязнений. Ключевые слова: биоремедиация, углеводород, сырая нефть, почва и бактерии.
BIODEGRADATION OF CRUDE OIL BY BACTERIA ISOLATED FROM CRUDE OIL CONTAMINATED SOIL. A REVIEW
Cherepanova A.E.
Cherepanova Anastasia Evgenievna - Master Student, DEPARTMENT OF PRODUCTION MANAGEMENT AND TECHNOLOGY TRANSFER, ST. PETERSBURG NATIONAL RESEARCH UNIVERSITY OF INFORMATION TECHNOLOGIES,
MECHANICS AND OPTICS, ST. PETERSBURG
Abstract: bioremediation of oil spills requires the identification of microbes which have the ability to degrade hydrocarbons present in the soil or water, so that in case of a large spill these can be stimulated further in order to clean-up the area. The world today is very much dependent on crude oil, either to fuel the vast majority of its mechanized transportation equipment or as the primary feedstock for many of the petrochemical industries. Biological cleaning approach is done by adding microbes which have the potential to consume hydrocarbons to use as a food source, giving out water and carbon dioxide as waste products into the biodegradability of the hydrocarbons in crude oil and oil sludge. The review can be utilized to assess the role of varies factors which controls the success of bioremediation. These factors include the availability of bacteria that can metabolize the contaminant and utilizing it as a sole carbon source under favorable conditions. Based on the review obtained from this research work, bioremediation could be considered as a key component in the clean-up strategy for crude oil and oily sludge contamination. Keywords: bioremediation, hydrocarbon, crude oil, soil and bacteria.
УДК 2788
Обзор литературы
Биоремедиация углеводородов в сырой нефти, биоремедиация тяжелых металлов из почвы и водной среды:
В обзоре принципов и критериев фундаментальных процессов тяжелые металлы являются естественными составляющими окружающей среды, но их неизбирательное использование в человеческих целях изменило их геохимические циклы и биохимический баланс. Это приводит к избыточному высвобождению тяжелых металлов, таких как кадмий, медь, свинец, никель, цинк и т.д. в природные ресурсы, такие как почва и водная среда. Длительное воздействие и более высокое накопление таких тяжелых металлов могут оказывать вредное воздействие на здоровье человека и водную биоту. Роль микроорганизмов и растений в биотрансформации тяжелых металлов в нетоксичные формы хорошо описана, и понимание молекулярного механизма накопления металлов имеет многочисленные биотехнологические последствия для биоремедиации загрязненных металлом участков. В связи с этим в настоящем обзоре исследуются способности микроорганизмов и растений к толерантности и деградации тяжелых металлов. Также обсуждаются достижения в области технологий и стратегий биоремедиации для изучения этих огромных и ценных биологических ресурсов для биологической очистки. Также была включена оценка текущего состояния развертывания технологий и предложений по будущим исследованиям в области биоремедиации. Наконец, обсуждается генетическая и молекулярная основа толерантности металлов к микроорганизмам, с особым упором на геномику аккумуляторов тяжелых металлов и идентификацию функциональных генов, связанных с непереносимостью и детоксификацией [15].
Различные виды водорослей были обследованы на наличие нефтеразлагающих элементов посредством их. Они были выделены для деградации нефти в нефтяной канализационной сети, загрязненной сточной трубе, санитарных отводах и продувочных потоках. ТОС, ТСС, БПК, ХПК и т. д. были изучены для
количественной оценки общей деградации нефти. Водоросли имеют много преимуществ из-за их экономической эффективности и минимального выделения тепла. Поэтому нам необходимо перенести внимание на деградацию нефтяных отходов водорослям [2]. Углеродная биоремедиационная эффективность пяти местных бактериальных штаммов, выделенных из загрязненных почв. Двадцать углеводородных деградирующих микроорганизмов были выделены из четырех загрязненных углеводородами участков и идентифицированы по морфологическим и биохимическим признакам, например, Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Escherichia coli, Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa. Исследование показало высокую плотность бактерий, акклиматизированных для биодеградации углеводородов (нефть) в почве. Изоляты исследовали на предмет деградации других углеводородов в средах, дополненных бензолом, толуолом, ксилолом и циклогексаном в трех различных концентрациях - 5%, 10% и 15%, инкубированных в течение 3 различных временных интервалов - 5, 10 и 15 дней. Результаты показали, что все изоляты обладают потенциалом деградации широкого спектра углеводородов. Самым эффективным среди них оказался Pseudomonas aeruginosa, который деградировал весь испытуемый углеводородный продукт, показав максимальный рост при концентрации 5% и инкубации 10 дней. Можно сделать вывод, что аборигенная флора участка, загрязненного углеводородами, адаптируется к условиям окружающей среды и может быть вовлечена в процесс удаления углеводородов [17].
Было проведено лабораторное исследование влияния температуры на биоремедиацию загрязненной сырой нефтью почвы в Ливии, в мезофильных и термофильных условиях. Первоначальная концентрация сырой нефти в почве составила 38,075 мг / кг сухого грунта. Загрязненную почву, смешанную с мочевиной (как неорганическая добавка), бактерии для деградации углеводородов плюс мочевину или активированные шламы сточной воды (как органические добавки и микробная флора), инкубировали при температуре 25 ° C 45 ° C в течение 12 недель. В качестве контроля использовалась загрязненная почва без добавок. Общее содержание нефтяных углеводородов (ОСНУ), точнее их удаление, наблюдалось независимо от примешанных добавок - 79,8% и 62,4% при мезофильной и при термофильных температурах, соответственно. Максимальное удаление ОСНУ было получено в загрязненной почве, обработанной мочевиной и бактериями, деградирующими углеводороды. Наименьшее удаление ОСНУ (<35%) наблюдалось при контрольной обработке. Добавление активированного ила показало очень незначительное влияние на скорость биодеградации по сравнению с контрольной обработкой. Короче говоря, результаты показывают, что:
1) мезофильная температура была более выгодной для биодеградации, чем термофильная;
2) биоаугментация аборигенных бактерий при наличии питательных веществ и удалении ОСНУ;
3) добавление активного ила не оказало существенного влияния на биодеградации [12]. Оптимальные скорости разложения нефти аэробными бактериями происходят при температуре от 15 до 30 °C [7].
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) являются одним из наиболее распространенных загрязняющих веществ, встречающихся в почве. Происхождение загрязненных ПАУ почв включает в себя антропогенные источники, такие как заброшенные участки промышленного газа, утечка подземных хранилищ, участки обработки древесины и текущий промышленный процесс [5]. Загрязнение ПАУ также может происходить «естественно» в результате лесных пожаров и вулканической активности. Из-за канцерогенного и неподатливого характера многих ПАУ существует значительное волнение по поводу этого широко распространенного загрязнения [9]. Биодеградация случайно пролитой сырой нефти в водных и наземных средах была предметом недавних обзоров [18]. Необогащенная сырая нефть
приходится на большинство разливов нефти - это основной груз супертанкеров, в которых содержится до 84 миллионов галлонов сырой нефти; общими источниками являются дно резервуаров для хранения, маслоочистители, очистка технологического оборудования и биологическая очистка сточных вод [13].
Было показано, что микроорганизмы являются единственным биологическим источником для деградации бактериальных видов углеводородов, которые деградируют углеводород. Сообщалось, что деградация стимулируется удобрением в лаборатории [16]. Сырая нефть вызывает дисбаланс в отношении углерода и азота на разлитом участке. Для эффективного роста бактерий отношение углерода и азота должно составлять около 60100:1 [6]. Мочевина добавляется на разлитом участке для устранения дефицита в содержании азота в почве, при этом рост бактерий будет замедляться [10]. Биоремедиация может быть успешно использована для очистки каменистых, булыжных и грубых песчаных береговых линий. Полевые эксперименты также были сфокусированы на способности к биоремедиации береговых отложений. Методы, которые оказались наиболее эффективными в преодолении экологических ограничений, включают оксигенацию и питание [4]. Ward and Brock, (1978) .Coast et al., (1997) и Caldwell et al. (1998) продемонстрировали, что анаэробный метаболизм углеводородов может быть важным процессом в загрязненных аноксических средах [19].
Подходы к биоремедиации ПАУ, используемые в почвах, которые включают обработку почвы, добавление азота и фосфора и микробную инокуляцию. Однако эти подходы не включали решение проблемы недоступности этих соединений для деградации микроорганизмов [1]. Биодоступность определяется скоростью переноса массы субстрата в микробные клетки относительно их собственной катаболической и экскреторной активности [11]. Непослушные компоненты топлив, такие как дибензотиофены, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и соединения, обнаруженные в неразрешенной комплексной смеси (НКС), не будут легко разлагаться во время биоремедиации [3]. Загрязнение почвы является типичным побочным эффектом промышленной активности. Среди технологий, доступных для борьбы с загрязненными почвами, биоремедиация, основанная на метаболической активности микроорганизмов, которая имеет определенные преимущества; также она дешевле многих других технологий ремедиации. Тем не менее, для оценки целесообразности биологической обработки загрязненной почвы необходимо охарактеризовать каждое место, относящееся к ее микробиологическим популяциям и биоразлагаемости ее загрязнителей. Кроме того, учитывая многообразие эффектов таких добавок, как удобрения, инокулянты необходимы для оценки влияния различных факторов, которые могут повлиять на процесс биоремедиации [8]. Трансформация нефти использовала смешанные бактериальные или грибковые культуры в целях максимизации биодеградации и продемонстрировала консорциум из 8 штаммов, состоящий из 6 родов, чтобы иметь возможность эффективно разлагать сырую нефть. Интересно, что только 5 из этих штаммов могли расти в чистых культурах с использованием различных углеводородов. Однако, когда другие 3 штамма были удалены из консорциума, эффективность смешанной культуры была значительно уменьшена. Это еще раз подтверждает теорию о том, что каждый член в микробном сообществе играет значительную роль и, возможно, должен зависеть от наличия других видов или штаммов, чтобы они могли выжить, когда источник энергии и сложные атомы углерода ограничены [14].
Список литературы /References
1. Abbandanzi F., Campisi T., Focanti M., Guerra R. and Lacondini A., 2004. Assessing degradation capability of aerobic indigenous micro flora in PAH-contaminated brackish sediments. Marine Environmental Research 59: 419-434.
2. Aditi Praveen Kumar, G. Aditi, Praveen Kumar G. and Suneetha V., 2015. The role of algae in degradation of petroleum wastes-A study, Journal of Chemical and Pharmaceutical Research.7:499-503.
3. Alexander M, 1999. Biodegradation and bioremediation. 2nd ed. Academic Press, San diego, Calif. American Petroleum Institute, 1983. Land Treatment Practice in the Petroleum Industry report. Environmental Research and Technology. Washington. DC.
4. Bragg J.R. and S.H. Yang, 1994. Clay-oil flocculation and its role in natural cleansing in Prince William Sound following the Exxon Valdez oil spill. Exxon Valdez Oil Spill: Fate and Effects in Alaskan Waters. ASTM Special Technical Publication. 1219: 178214.
5. Breedveld G.D. and Briseid T., 1994. In-situ bioremediation of creosote contaminated soil: column experiments. Applied Techology for Site Remediation. 204-212.
6. Dibble J.T. and Bartha R., 1979. The effect of environmental parameters on the bioremediadtion of oily sludge, Appl.Environ. Microbiol. 37:729-739.
7. Englert C.J., 1993. Bioremediation of petroleum products in soil. Lewis. 111-130.
8. Exner J.H., 1994. Introduction In: Flathman P.E., Jerger D.E., Exner J.H. (Eds.). Bioremediation: Filed Experience. Lewis Publishers, Boca Rat'on FL, USA.
9. Harvey R.G., 1991. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: Chemistry and Carcinogenicity. Cambrige University Press, New York.
10. Jobson A., Mc Laughlin M., Cook F.D., Westlake D. W.S., 1972. Microbial utilization of crude oil. Applied Microbiology. 27:166-171.
11. Johnsen A.R., Wick L.Y. and Harms L., 2005. Principles of microbial PAH- degradation in soil. Environmental Pollution. 133:71-84.
12. RafikM., Hesnawi Farid S. andMogadami, 2013. Bioremediation of Libyan Crude Oil-Contaminated Soil under Mesophilic and Thermophilic Conditions. APCBEE Procedia 5: 82-87.
13. Raghavan P.U.M., Vivekanandan M., 1999. Biodegradation of crude oil by naturally occurring pseudomonas putida. Applied Biochemistry and Biotechnology. 44:29-32.
14. Rambeloarisoa E., Rontani J.F., Giusti G., Duvnjak Z. and Bertrand J.C., 1984. Degradation of crude oil by mixed population of bacteria isolated from sea-surface foams. Marine Biology. 83:69-81.
15. Ruchita Dixit, Wasiullah Deepti Malaviya, Kuppusamy Pandiyan and Diby Paul, 2015. Bioremediation of Heavy Metals from Soil and Aquatic Environment: An Overview of Principles and Criteria of Fundamental Processes. Sustainability. 7: 2189-2212.
16. Scherrer P., Mille G., 1989. Biodegradation of crude oil in an experimentally polluted peaty mangrove soil. Marine Pollution Bulletin. 9:430-432.
17. Sudhir K., Shekhar, Jai Godheja and Modi D.R., 2015 . Hydrocarbon Bioremediation Efficiency by five Indigenous Bacterial Strains isolated from Contaminated Soil. Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci .4:892-905.
18. Tennyson E.J., 1993. Result spill response from oil research an update. In: Proceedings of International Oil spill Conference. American Petroleum Institute, Washington. 541544.
19. Ward D.M. and Brock T.D., 1978. Brock Anaerobic metabolism of hexadecane in marine sediments. Geomicrobiology. 1: 1-9.
