Научная статья на тему 'ГУМИНОВЫЙ БИОКОМПОЗИТ С ХРОМАТРЕДУЦИРУЮЩИМИ МИКРООРГАНИЗМАМИ АКТИВНОГО ИЛА ДЛЯ ИНАКТИВАЦИИ ХРОМА (VI) В ВОДНЫХ СРЕДАХ'

ГУМИНОВЫЙ БИОКОМПОЗИТ С ХРОМАТРЕДУЦИРУЮЩИМИ МИКРООРГАНИЗМАМИ АКТИВНОГО ИЛА ДЛЯ ИНАКТИВАЦИИ ХРОМА (VI) В ВОДНЫХ СРЕДАХ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
6
3
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
гуминовые кислоты / биокомпозит / хроматредуцирующие микроорганизмы / биовосстановление хрома (VI) / восстановительная способность / humic acids / biocomposite / chromate-reducing microorganisms / bioreduction of chromium (VI) / reducing ability

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Ковалева Алина Александровна, Дмитриева Елена Дмитриевна, Алферов Сергей Валерьевич, Оськин Павел Владимирович

Предложен биокомпозит на основе гуминовых кислот с хроматредуцирующими микроорганизмами для снижения концентрации хрома (VI) в водных средах. Хроматредуцирующие микроорганизмы выделены из активного ила очистных сооружений промышленного предприятия и идентифицированы на основе нуклеотидной последовательности 16S рРНК гена. Фотометрическим методом исследовано влияние соединений хрома (VI) и гуминовых кислот на рост микроорганизмов, и определена восстановительная способность микроорганизмов по отношению к хрому (VI). Максимальное воздействие на рост микроорганизмов оказали гуминовые кислоты черноольхового низинного торфа и сфагнового переходного торфа, обогащенные фенольными фрагментами, так удельная скорость роста бактерий в среде в отсутствие соединений хрома (VI) возрастает в 2 раза относительно контроля; в присутствии хрома (VI) в 1,5 раза, при этом начальная концентрация хрома (VI) в растворе снижается на 35 % и 55 % соответственно.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Ковалева Алина Александровна, Дмитриева Елена Дмитриевна, Алферов Сергей Валерьевич, Оськин Павел Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

HUMIC BIOCOMPOSITE WITH CHROMATE-REDUCING MICROORGANISMS OF ACTIVATED SLUDGE FOR INACTIVATION OF CHROMIUM (VI) IN AQUEOUS SOLUTION

A biocomposite based on humic acids with chromate-reducing microorganisms is proposed to reduce the concentration of chromium (VI) in aqueous media. Chromate-reducing microorganisms were allocated from activated sludge of wastewater treatment facilities of an industrial enterprise by the depletion stroke method and were identified on the basis of the nucleotide sequence of 16S rRNA gene. The effect of chromium (VI) and humic acids on microbial growth was investigated by photometric method, and the reducing capacity towards chromium (VI) was determined. Humic acids of alder eutrophic peat and sphagnum mesotrophic peat enriched with phenolic fragments had the maximum effect on microorganisms growth, so the specific growth rate of bacteria in the medium without chromium (VI) increases 2 times relative to the control; in the presence of chromium (VI) 1,5 times, while the concentration of chromium (VI) at its initial concentration in aqueous media decreases by 35 % and 55 %, respectively.

Текст научной работы на тему «ГУМИНОВЫЙ БИОКОМПОЗИТ С ХРОМАТРЕДУЦИРУЮЩИМИ МИКРООРГАНИЗМАМИ АКТИВНОГО ИЛА ДЛЯ ИНАКТИВАЦИИ ХРОМА (VI) В ВОДНЫХ СРЕДАХ»

УДК 544.77.052.5 DOI: 10.24412/2071-6176-2024-1-50-62

ГУМИНОВЫЙ БИОКОМПОЗИТ С ХРОМАТРЕДУЦИРУЮЩИМИ МИКРООРГАНИЗМАМИ АКТИВНОГО ИЛА ДЛЯ ИНАКТИВАЦИИ

ХРОМА (VI) В ВОДНЫХ СРЕДАХ

А.А. Ковалева, Е.Д. Дмитриева, С.В. Алферов, П.В. Оськин

Предложен биокомпозит на основе гуминовых кислот с хроматредуцирующи-ми микроорганизмами для снижения концентрации хрома (VI) в водных средах. Хро-матредуцирующие микроорганизмы выделены из активного ила очистных сооружений промышленного предприятия и идентифицированы на основе нуклеотидной последовательности 16S рРНК гена. Фотометрическим методом исследовано влияние соединений хрома (VI) и гуминовых кислот на рост микроорганизмов, и определена восстановительная способность микроорганизмов по отношению к хрому (VI). Максимальное воздействие на рост микроорганизмов оказали гуминовые кислоты черноольхового низинного торфа и сфагнового переходного торфа, обогащенные фенольными фрагментами, так удельная скорость роста бактерий в среде в отсутствие соединений хрома (VI) возрастает в 2 раза относительно контроля; в присутствии хрома (VI) в 1,5 раза, при этом начальная концентрация хрома (VI) в растворе снижается на 35 % и 55 % соответственно.

Ключевые слова: гуминовые кислоты, биокомпозит, хроматредуцирующие микроорганизмы, биовосстановление хрома (VI), восстановительная способность.

Введение

Гуминовые кислоты (ГК), являясь полифункциональными соединениями, в состав которых входят гидроксильные, карбонильные, азот- и серосодержащие группы [1], связывают ионы тяжелых металлов в процессах комплексообразования и ионного обмена [2-4]. Фенольные и хиноидные фрагменты, входящие в структуру ГК, определяют окислительно-восстановительные свойства ГК, их способность выступать медиаторами электронного транспорта в процессах детоксикации загрязнителей [5]. Ионы тяжелых металлов, в том числе хром (VI), являются распространенными загрязнителями окружающей среды, которые могут биоаккумулироваться и включаться в метаболический цикл организмов [6, 7]. Для снижения концентрации хрома (VI) в воде используют различные методы очистки сточных вод: физические, химические, электрохимические, физико-химические и биологические методы [7, 8]. В связи с активным использованием соединений хрома (VI) в различных областях промышленности [7] и их токсичностью перспективным направлением исследований является применение ГК в качестве матриц для разработки на их основе биокомпозита с микроорганизмами, которые обладают устойчивостью к высоким концентрациям хрома (VI) и восстановительной способностью, среди которых известны представители родов Escherichia, Bacillus,

Microbacterium, Shewanella, Pseudomonas, Ochrobactrum [9-13]. В работе [14] авторы отмечают потенциал совместного использования хроматредуцирующих микроорганизмов и гуминовых кислот в биоремедиационных технологиях.

Цель работы: определить влияние гуминовых кислот и хрома (VI) отдельно и совместно на рост и восстановительную способность хроматредуцирующих микроорганизмов для разработки гуминового биокомпозита для инактивации хрома (VI) в водных средах.

Материалы и методы

Объекты исследования. Гуминовые кислоты выделяли методом щелочной экстракции [15] из торфов, отличающихся по генезису и составу: сфагновый переходный торф (СПТ), сфагновый верховой торф (СВТ), черноольховый низинный торф (ЧНТ) и тростниковый низинный торф (ТНТ) [16].

Культуру хроматредуцирующих микроорганизмов выделяли из активного ила очистных сооружений промышленного предприятия методом истощающего штриха. Идентификацию выделенного штамма проводили по 16S рРНК.

Микроорганизмы культивировали в полноценной среде Лурия-Бертани (LB) [17]. Среды и лабораторную посуду стерилизовали автоклавированием в течение 30 мин при 121 °С.

Определение влияния хрома (VI) и ГК на рост и восстановительную способность хроматредуцирующих микроорганизмов. Биологическое воздействие хрома (VI) на микроорганизмы определяли в присутствии хромата натрия в питательной среде при концентрации 100; 200; 300; 400 и 500 мг/дм3 , гуминовых кислот - при концентрации 25; 50; 75; 100 мг/дм3. Микроорганизмы культивировали в пробирках в 5 мл жидкой среды LB, добавляя соответствующий объем раствора Na2CrO4 или раствора ГК. Инокулирование пробирок проводили микробиологической петлей из отдельных колоний микроорганизмов, выращенных на агаризованной среде LB в течение 2 суток при 28 °С, и, культивировали в течение суток при 28 °С в шейкере-инкубаторе при аэрации 180 об/мин. Рост микроорганизмов оценивали турбодиметрически при длине волны 590 нм на фотометре «Эксперт-003» (OOO «Эконикс-Эксперт», Россия), контролем служила пробирка с выращенными микроорганизмами только на среде LB. Восстановительную способность микроорганизмов, культивируемых при концентрации хрома (VI) 100-500 мг/дм3 определяли фотометрически с дифенилкарбазидом, как снижение концентрации хрома (VI) в растворе. В мерные колбы вместимостью 50,0 см3 вносили аликвоту 1 ,0 см3 культуральной жидкости, 1 ,0 см3 серной кислоты 2,0 моль/дм3 и дистиллированную воду до половины объема

колбы. Затем приливали 1,0 см3 0,5 % раствора 1,5-дифенилкарбазида и доводили до метки дистиллированной водой. Измеряли оптическую плотность при 525 нм на фотометре «Эксперт-003» (ООО «Эконикс-Эксперт», Россия) и определяли концентрацию хрома (VI) по градуировочной зависимости А = /С (О- (VI)).

Влияние ГК на рост и восстановительную способность микроорганизмов в пробирках с концентрацией хрома (VI) 200 мг/дм3 определяли, культивируя бактерии на питательной среде ЬБ при концентрации ГК различного происхождения 100 мг/дм3.

Определение параметров роста микроорганизмов. Физиологические параметры роста микроорганизмов рассчитывали по кривым роста при различных условиях: в 100 мл жидкой среде ЬБ, при концентрации хрома (VI) 200 мг/дм3, в присутствии ГК при концентрации 100 мг/дм3 и без них. Колбы инокулировали 2 см3 клеточной суспензии, и, выращивали микроорганизмы в шейкере-инкубаторе при 28 °С и скорости вращения 180 об/мин. Клеточную суспензию культивировали в шейкере-инкубаторе 24 ч при 28 °С и скорости вращения 180 об/мин в пробирке в 10 мл жидкой среды ЬБ, которую засевали микроорганизмами из отдельных колоний микробиологической петлей.

Для определения продолжительности фаз роста и расчета физиологических параметров роста (удельной скорости роста и времени удвоения биомассы) [18] строили кривые роста микроорганизмов.

Удельную скорость роста культуры рассчитывали по формуле:

Ь А1 -Щ А0 , (!)

Т - То

где ^ - удельная скорость роста, ч-1;

А1 и Ао - значения оптической плотности, соответствующие времени роста

Т1 и Т0.

Время удвоения биомассы (время генерации) рассчитывали по формуле:

Ь 2

g =-, (2)

где g - время генерации, ч; ^ - удельная скорость роста, ч-1.

Результаты и обсуждение

Выделение и идентификация хроматредуцирующих микроорганизмов. Микроорганизмы, способные восстанавливать хром (VI), преимущественно выделяют из активного ила [9] и сточных вод [12, 13] очистных сооружений, а также почв вблизи гальванических и кожевенных предприятий [10, 19].

В работе культура хроматредуцирующих микроорганизмов выделена из активного ила очистных сооружений промышленного предприятия методом истощающего штриха. Анализ нуклеотидной последовательности гена 16S рРНК выделенного штамма был идентифицирован со сходством 99,9 % как БасШш paramycoides -грамположительные оксидазо-положительные палочки. В работе [20] сообщается о представителе данного вида, который проявляет устойчивость к концентрации хрома (VI) 2500 мг/дм3 и полностью восстанавливает хром (VI) при концентрации 200 мг/дм3 за 18 ч.

Влияние хрома (VI) на рост и восстановительную способность хроматредуцирующих микроорганизмов. Биологическое воздействие хрома (VI) в зависимости от концентрации (100-500 мг/дм3) на рост хроматредуцирующих бактерий оценивали по изменению оптической плотности клеточной суспензии (рис. 1).

Рис. 1. Влияние хрома (VI) на рост хроматредуцирующих

микроорганизмов

Установлено, что с увеличением концентрации хрома (VI) наблюдается ингибирование роста микроорганизмов. Культивирование микроорганизмов при концентрации хрома (VI) 100 и 200 мг/дм3 приводит к снижению оптической плотности клеточной суспензии на 40±10 %, при концентрации 300-500 мг/дм3 - до 80±10 % (рис. 1) относительно контроля. Токсическое воздействие хрома (VI) связано с образованием Сг (V) и Сг(^) внутриклеточными восстановителями (цистеин, аскорбат, НАДН, НАДФН), которые могут самопроизвольно окисляться, инициируя процессы свободно-радикального окисления по реакциям Фентона и Хабера-Вейса, в ходе которых образуются активные формы кислорода [7, 20].

Сг (V) + Н2О2 ^ Сг (VI) + НО- + •ОН Сг (IV) + Н2О2 ^ Сг (V) + НО- + •ОН

Несмотря на токсичность хрома (VI), микроорганизмы проявляют устойчивость за счет механизмов внутри- и внеклеточного восстановления, биосорбции, антиоксидантной ферментной системы защиты [6, 21]. Восстановительную способность микроорганизмов по отношению к хрому (VI) оценивали, как снижение концентрации хрома (VI) в растворе (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость восстановительной способности хроматредуцирующих микроорганизмов от концентрации хрома (VI)

в растворе

Выявлено, что во всем диапазоне анализируемых концентраций хрома (VI) наблюдается его восстановление хроматредуцирующими бактериями. Для образцов, культивируемых в среде с концентрацией хрома (VI) 100 и 200 мг/дм3 характерно максимальное восстановление хрома: 30±10 мг/дм3 и 40±10 мг/дм3 соответственно. Для дальнейших исследований была выбрана концентрация хрома (VI) равная 200 мг/дм3, при которой происходит минимальное ингибирование роста микроорганизмов, что соответствует ЕС50 [22], и максимальное восстановление хрома (VI).

Определение влияния ГК на рост и восстановительную способность хроматредуцирующих микроорганизмов. Биологическое воздействие ГК на рост хроматредуцирующих микроорганизмов определяли в зависимости от концентраций ГК (25-100 мг/дм3), выбранных экспериментальным путем и представленных в работе [23], в растворе по изменению оптической плотности клеточной суспензии (рис. 3).

Рис. 3. Влияние гуминовых кислот на рост хроматредуцирующих

микроорганизмов

Установлено, что ГК оказывают стимулирующий эффект на рост микроорганизмов во всем интервале исследуемых концентраций, оптическая плотность клеточной суспензии возросла на 40±10 % относительно контроля. Гуминовые кислоты могут служить дополнительным источником питания, за счет окисления периферических фрагментов ГК (олигосахаридов и пептидов) [5]. Известно [24], что представленные ГК содержат как высокомолекулярные, так и низкомолекулярные фракции, способные стимулировать рост микроорганизмов, выполняя роль биологически активных веществ. Для дальнейших исследований была выбрана концентрация ГК 100 мг/дм3, которая не является ингибирующей для данного штамма, в отличие от других микроорганизмов [23].

Гуминовые кислоты могут выступать медиаторами электронного транспорта в процессах детоксикации ионов тяжелых металлов. Так, в работе [11] показано, что ГК способствуют биовосстановлению хрома (VI) бактерией рода БНемапе11а oneidensis в составе комплекса с гетитом, выполняя роль переносчика электронов и оказывая стимулирующее действие на рост и восстановительную способность микроорганизмов.

На рис. 4 представлены результаты определения влияния ГК на рост и восстановительную способность хроматредуцирующих микроорганизмов в растворе с концентрацией хрома (VI) 200 мг/дм3.

Рис. 4. Влияние гуминовых кислот на рост (А) и восстановительную способность (Б) хроматредуцирующих микроорганизмов с хромом (VI)

в растворе

Ранее показано, что ГК снижают ингибирующее воздействие хрома (VI) на рост микроорганизмов за счет антиоксидантной активности [5], выступая «ловушками свободных радикалов». Максимальное стимулирующее воздействие оказали ГК СПТ и ГК ЧНТ, обогащенные фенольными фрагментами [24]. Установлено, что концентрация хрома (VI) при культивировании микроорганизмов в среде ЬБ с гуминовыми кислотами уменьшилась на 20-50 мг/дм3. Максимальное снижение концентрации хрома (VI) наблюдается для образца ГК ЧНТ (50±10 мг/дм3). Различное влияние ГК на рост и биовосстановление хрома (VI) обусловлено молекулярно-массовым распределением их фракций [24] и содержанием фенольных и хиноидных фрагментов [25].

Определение параметров роста хроматредуцирующих микроорганизмов. В данной работе определяли физиологические параметры роста хроматредуцирующих микроорганизмов по кривым роста (рис. 5) в присутствии ГК. Для культивирования были выбраны ГК ЧНТ, показавшие высокую восстановительную способность по отношению к хрому (VI) (рис. 4Б) и ГК СПТ, стимулирующие рост микроорганизмов (рис. 4А).

Рис. 5. Кривые роста хроматредуцирующих микроорганизмов: с добавлением хрома (VI) (А) и без (Б)

Из рис. 5 видно, что добавление хрома (VI) в раствор приводит к появлению лаг-фазы, ускоряет выход на стационарную фазу и сокращает экспоненциальную фазу роста микроорганизмов. В присутствии хрома (VI) кривые роста микроорганизмов с ГК ЧНТ сопоставимы с контролем, а добавление ГК СПТ увеличивает продолжительность экспоненциальной фазы роста. Рост хроматредуцирующих микроорганизмов оценивали по физиологическим параметрам роста (табл. 1) (уравнение 1 и 2).

Таблица 1

Параметры роста хроматредуцирющих микроорганизмов

Раствор Удельная скорость роста культуры, ч-1 Время удвоения биомассы, ч

Контроль (LB) 0,77 0,90

LB + ГК ЧНТ 1,00 0,69

LB + ГК СПТ 1,30 0,53

Контроль ^+Сг (VI)) 0,59 1,17

LB+Cr ^)+ГК ЧНТ 0,71 0,98

LB+Cr ^!)+ГК СПТ 0,83 0,84

Установлено, что культивирование хроматредуцирующих микроорганизмов в присутствии ГК стимулирует рост бактерий. Удельная скорость роста в среде без хрома (VI) возросла для ГК ЧНТ в 1,5 раза, для ГК СПТ в 2,0 раз; в присутствии хрома (VI) в 1,5 раза соответственно.

Для оценки эффективности гуминового биокомпозита с хроматредуцирующими микроорганизмов для инактивации хрома (VI) в

водной среде определяли восстановительную способность бактерий в ходе культивирования (табл. 2).

Таблица 2

Восстановление хрома (VI) при исходной концентрации 200 мг/дм3

в растворе микроорганизмами

Время культивирования, ч АС, мг/дм3

Контроль (LB+Сг (VI)) LB+Cr (V^+ГК ЧНТ LB+Cr (V^+ГК СПТ

6 40±10 20±10 20±10

8 46±7 30±10 50±10

12 62±9 50±10 70±10

24 80±10 60±10 100±10

33 90±7 70±10 110±10

Выявлено, что хроматредуцирующие микроорганизмы в течение 33 часов культивирования способны снижать концентрацию хрома (VI) в растворе с концентрацией хрома (VI) 200 мг/дм3 на 45 %, при добавлении ГК ЧНТ и ГК СПТ на 35 % и 55 % соответственно. В работе [14] авторы отмечают снижение концентрации хрома (VI) 100 мг/дм3 на 60,2 % в течение 72 ч при совместном использовании комплекса ГК и микроорганизмов (Bacillus subtilis). В данной работе снижение концентрации хрома (VI) в присутствии ГК ЧНТ сопоставимо с контролем и ГК СПТ и может быть обусловлено различием в коллоидных свойствах: для ГК ЧНТ характерно образование мицелл при более низких концентрациях ГК, что подтверждают значения критических концентраций мицелообразования [26], и в молекулярно-массовом распределении их фракций: ГК ЧНТ содержат высокомолекулярную фракцию с массой 56 кДа и фракции с молекулярными массами в диапазоне от 3 до 18 кДа, ГК СПТ содержат более низкомолекулярные фракции с молекулярными массами от 2 до 23 кДа [24], что в свою очередь влияет на транспорт ГК в клетки микроорганизмов и эффективность восстановления хрома (VI).

Заключение

В работе показано стимулирующее влияние гуминовых кислот на рост хроматредуцирующих микроорганизмов во всем интервале исследуемых концентраций (25-100 мг/дм3). ГК ЧНТ способствуют увеличению удельной скорости роста микроорганизмов в 1,5 раза, ГК СПТ в 2,0 раз относительно контроля (LB). Выявлено, что гуминовые кислоты снижают токсическое воздействие хрома (VI) на микроорганизмы, что проявляется в увеличении удельной скорости роста бактерий в 1,5 раза

относительно контроля (LB+хром (VI)). Хроматредуцирующие микроорганизмы в течение 33 часов культивирования способны снижать концентрацию хрома (VI) в растворе с концентрацией хрома (VI) 200 мг/дм3 на 45 %, при добавлении гуминовых кислот ЧНТ и СПТ на 35 % и 55 %. Показана перспективность совместного использования хроматредуцирующих микроорганизмов и гуминовых кислот СПТ в составе биокомпозита для снижения содержания хрома (VI) в водных средах.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания № FEWG-2024-0003 (Биокаталитические системы на основе клеток микроорганизмов, субклеточных структур и ферментов в сочетании с наноматериалами).

Список литературы

1. de Melo B.A.G., Motta F.L., Santana M.H.A. Humic acids: Structural properties and multiple functionalities for novel technological developments // Mater. Sci. Eng. C. 2016. V. 62. P. 967-974.

2. Cd(II) and Pb(II) absorbed on humic acid-iron-pillared bentonite: Kinetics, thermodynamics and mechanism of adsorption / H. Xu, X. Hu, Y. Chen [et al.] // Colloids Surf. Physicochem. Eng. Asp. 2021. V. 612. P. 126005.

3. The role of different functional groups in a novel adsorption-complexation-reduction multi-step kinetic model for hexavalent chromium retention by undissolved humic acid / J. Zhang, H. Yin, L. Chen [et al.] // Environ. Pollut. 2018. V. 237. P. 740-746.

4. Sorption of Cobalt Cations by Humic Acids / S.I. Zherebtsov, N.V. Malyshenko, L.V. Bryukhovetskaya [et al.] // Coke Chem. 2018. V. 61. № 7. P. 266-269.

5. Kulikova N.A., Perminova I.V. Interactions between Humic Substances and Microorganisms and Their Implications for Nature-like Bioremediation Technologies // Molecules. 2021. V. 26. № 9. P. 2706.

6. Chen J., Tian Y. Hexavalent chromium reducing bacteria: mechanism of reduction and characteristics // Environ. Sci. Pollut. Res. 2021. V. 28. № 17. P. 20981-20997.

7. Chromium Pollution in European Water, Sources, Health Risk, and Remediation Strategies: An Overview / M. Tumolo, V. Ancona, D. de Paola [et al.] // Int. J. Environ. Res. Public. Health. 2020. V. 17. № 15. P. 5438.

8. Recent advances in removal techniques of Cr (VI) toxic ion from aqueous solution: A comprehensive review / F. Karimi, M. Alizadeh, J. Rouhi [et al.] // J. Mol. Liq. 2021. V. 329. P. 115062.

9. Investigation on mechanism of Hexavalent chromium bioreduction by Escherichia sp. TH-1 and the stability of reduction products / X. Wang, H. Li, H. Huang [et al.] // J. Environ. Chem. Eng. 2022. V. 10. № 3. P. 107231.

10. Hexavalent chromium-reducing plant growth-promoting rhizobacteria are utilized to bio-fortify trivalent chromium in fenugreek by promoting plant development and decreasing the toxicity of hexavalent chromium in the soil / S.K. Soni, G. Kumar, A. Bajpai [et al.] // J. Trace Elem. Med. Biol. 2023. V. 76. P. 127116.

11. Iron mineral-humic acid complex enhanced Cr (VI) reduction by Shewanella oneidensis MR-1 / A. Mohamed, L. Yu, Y. Fang, [et al.] // Chemosphere. 2020. V. 247. P. 125902.

12. Investigation of the role of chromium reductase for Cr (VI) reduction by Pseudomonas species isolated from Cr (VI) contaminated effluent / P.A.Wani, S. Wahid, M.S.A. [et al.] // Biotechnol. Res. Innov. 2019. V. 3. № 1. P. 38-46.

13. Tandon S., Jha M., Dudhwadkar S. Study on Ochrobactrum pseudintermedium ADV31 for the removal of hexavalent chromium through different immobilization techniques // SN Appl. Sci. 2020. V. 2. № 2. P. 296.

14. Bioreduction of hexavalent chromium via Bacillus subtilis SL-44 enhanced by humic acid: An effective strategy for detoxification and immobilization of chromium / T. Li, Y. He, J. Wang [et al.] // Sci. Total Environ. 2023. V. 888. P. 164246.

15. Дмитриева Е.Д., Леонтьева М.М., Сюндюкова К.В. Молекулярно-массовое распределение гуминовых веществ и гиматомелановых кислот торфов различного генезиса Тульской области // Химия растительного сырья. 2017. № 4. С. 187-194.

16. Бойкова О.И., Волкова Е.М. Химические и биологические свойства торфов Тульской области // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. 2013. № 3. С. 253-264.

17. Обзор питательных сред, используемых для культивации рекомбинантной Escherichia coli / Ю.В. Юшин, Р.В. Подкопайло, Д.А. Петрова [и др.] // Медицина экстремальных ситуаций. 2019. Т. 21. № 3. С. 444-453.

18. Monod J., Lwoff A., Ullmann A. Selected papers in molecular biology. New York: Academic Press, 1978. 753 p.

19. Isolation and Identification of Chromium Reducing Bacillus Cereus Species from Chromium-Contaminated Soil for the Biological Detoxification of Chromium / M. Li, X. Gao, C. Li [et al.] // Int. J. Environ. Res. Public. Health. 2020. V. 17. № 6. P. 2118.

20. Cr (VI)-bioremediation mechanism of a novel strain Bacillus paramycoides Cr6 with the powerful ability to remove Cr(VI) from

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

contaminated water / Y. Gu, X. Chen, L. Liu [et al.] // J. Hazard. Mater. 2023. V. 455. P. 131519.

21. Successive use of microorganisms to remove chromium from wastewater / A. Elahi, I. Arooj, D.A. Bukhari [et al.] // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2020. V. 104. № 9. P. 3729-3743.

22. Sebaugh J.L. Guidelines for accurate EC50/IC50 estimation // Pharmaceutical statistics. 2011. Т. 10. № 2. С. 128-134.

23. Детоксицирующая способность гуминовых веществ торфов различного происхождения по отношению к ионам тяжелых металлов / Е.В. Акатова, Е.Д. Дмитриева, К.В. Сюндюкова [и др.] // Химия растительного сырья. 2017. № 1. С. 119-127.

24. Дмитриева Е.Д., Леонтьева М.М., Осина К.В. Физико-химические свойства гуминовых веществ торфов Тульской области // Вестник Тверского государственного университета. Серия: Химия. 2019. № 1. С. 134-146.

25. Long-term kinetics study and quantitative characterization of the antioxidant capacities of humic and humic-like substances / O.I. Klein, N.A. Kulikova, I.S. Filimonov [et al.] // J. Soils Sediments. 2018. V. 18. № 4. P. 1355-1364.

26. Surface properties of humic acids from peat and sapropel of increasing transformation / E. Dmitrieva, E. Efimova, K. Siundiukova [et al.] // Environ. Chem. Lett. 2015. V. 13. № 2. P. 197-202.

Ковалева Алина Александровна, магистрант, мл. науч. сотр. лаборатории «Экологической и медицинской биотехнологии», alina-kovaleva71@mail .ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Дмитриева Елена Дмитриевна, д-р хим. наук, профессор, dmitrieva_ed@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Алферов Сергей Валерьевич, канд. хим. наук, доц., зав. лаборатории ««Экологической и медицинской биотехнологии», s.v.alferov@gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Оськин Павел Владимирович, магистрант, мл. науч. сотр. лаборатории ««Экологической и медицинской биотехнологии», pavelfraj@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

HUMIC BIOCOMPOSITE WITH CHROMATE-REDUCING MICROORGANISMS OF ACTIVATED SLUDGE FOR INACTIVATION OF CHROMIUM (VI) IN AQUEOUS SOLUTION

A.A. Kovaleva, E.D. Dmitrieva, S.V. Alferov, P.V. Oskin

A biocomposite based on humic acids with chromate-reducing microorganisms is proposed to reduce the concentration of chromium (VI) in aqueous media. Chromate-

reducing microorganisms were allocatedfrom activated sludge of wastewater treatment facilities of an industrial enterprise by the depletion stroke method and were identified on the basis of the nucleotide sequence of 16S rRNA gene. The effect of chromium (VI) and humic acids on microbial growth was investigated by photometric method, and the reducing capacity towards chromium (VI) was determined. Humic acids of alder eutrophic peat and sphagnum mesotrophic peat enriched with phenolic fragments had the maximum effect on microorganisms growth, so the specific growth rate of bacteria in the medium without chromium (VI) increases 2 times relative to the control; in the presence of chromium (VI) 1,5 times, while the concentration of chromium (VI) at its initial concentration in aqueous media decreases by 35 % and 55 %, respectively.

Key words: humic acids, biocomposite, chromate-reducing microorganisms, biore-duction of chromium (VI), reducing ability.

Kovaleva Alina Alexandrovna, student, junior research scientist laboratory of "Environmental and Medical Biotechnology", alina-kovaleva71@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Dmitrieva Elena Dmitrievna, doctor of chemical sciences, professor, dmitrieva ed@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Alferov Sergey Valerievich, candidate of chemical sciences, associate professor, head of laboratory of "Environmental and Medical Biotechnology", s.v.alferov@gmail.com, Russia, Tula, Tula State University,

Oskin Pavel Vladimirovich, student, junior research scientist laboratory of "Environmental and Medical Biotechnology", pavelfraj@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.