CC BY
54
Аюпова А.Ж., Нагметова Г.Ж., Сарсенова А.С., Курманбаев А.А. ©
РГП «Национальный центр биотехнологии»
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕСТРУКТИВНОГО ПОТЕНЦИАЛА ШТАММОВ НЕФТЕОКИСЛЯЮЩИХ МИКРООРГАНИЗМОВ ПО ОТНОШЕНИЮ К
УГЛЕВОДОРОДАМ НЕФТИ
Аннотация
В статье приведены результаты экспериментов по деструкции алифатических и полиароматических углеводородов штаммами микроорганизмов, выделенных из
нефтезагрязненных водных и почвенных экосистем. Выявлены штаммы с наибольшим деструктивным потенциалом по отношению к н-алканам и ПА У.
Ключевые слова: углеводороды нефти, микроорганизмы, деструкция.
Keywords: petroleum hydrocarbons , microorganisms , destruction.
Загрязнение почвы нефтью и нефтепродуктами в результате хозяйственной деятельности становится одним из важнейших факторов воздействия на окружающую среду. Нефтепродукты благодаря высокой адсорбирующей способности почвы длительное время сохраняются в ней, изменяя при этом ее физико-химические и биологические свойства. Нефтяное загрязнение подавляет микробиологические и биохимические процессы, вызывает изменение структуры биоценозов, активности направленности почвообразовательных процессов [1, 32; 2, 128].
В комплексе процессов самоочищения окружающей среды ведущая роль, принадлежит нефтеокисляющим микроорганизмам [3, 24]. Основным, экологически важным свойством, присущим нефтеокисляющим микроорганизмам, является способность их усваивать углеводороды в качестве единственного источника углеродного питания [4, 873].
Нефть представляет собой смесь большого количества различных химических соединений, значительную часть которых составляют группа алифатических, а также ароматических и полициклических углеводородов. В связи с этим было проведено определение деструктивного потенциала 10 штаммов микроорганизмов по отношению к н-алканам и ПАУ. Объектами исследования являлись штаммы нефтеокисляющих микроорганизмов, выделенных из нефтезагрязненных почвенных и водных экосистем: Dietzia sp. 21 н, Acinetobacter sp. V1-11, Dietzia sp. 22н, Rhodococcus sp. Ат(н)7, Achromobacter sp. Ат6, Rhodococcus erythropolis Ат(н)13, Serratia marcescens НК3, Ochrobactrum sp. шт 2, Bacillus sp. V1-4, Microbacterium sp. Ps28.
Углеводородокисляющую активность вышеперечисленных микроорганизмов определяли путем культивирования их в жидкой минеральной среде Ворошиловой-Диановой (В-Д) с содержанием 1% углеводорода, в качестве единственного источника углерода и энергии. Контролем служила минеральная среда Ворошиловой-Диановой с добавлением исследуемого углеводорода без внесения микроорганизмов. В экспериментальные колбы со стерильной В-Д вносили по 1 мл суспензии клеток микроорганизмов-деструкторов. Титр исследуемых культур составлял 107 КОЕ/мл. Культивирование проводили при постоянной аэрации и температуре 28°С в течение 14 суток. Деструкцию углеводородов определяли методом ИК-спектроскопии.
Изучение спектра утилизации углеводородов нефти отобранными штаммами микроорганизмов проводили по степени деструкции культурами микроорганизмов на минеральной среде с алифатическими углеводородами (додекан, гексадекан и эйкозан) в качестве единственного источника углерода.
© Аюпова А.Ж., Нагметова Г.Ж., Сарсенова А.С., Курманбаев А.А., 2015 г.
При изучении деструкции углеводородов штаммами микроорганизмов на жидких средах с содержанием алифатических углеводородов установлено, что наибольшую деструкцию додекана из 10 исследуемых штаммов проявила культура Achromobacter sp. Ат6, Acinetobacter sp. V1-11 и Dietzia sp. 21н - 84%, 76,5% и 75,5% соответственно (рисунок 1). Средняя и слабая деструкция додекана отмечена у остальных 7 культур микроорганизмов.
В среде с гексадеканом в качестве единственного источника углерода наибольшей деструктирующей активностью обладала культура Rhodococcus erythropolis Ат(н)13.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
V1-11 PS28 V1-4 Шт 2 21 н 22 н НК3 Ат(н)7 Ат 6 Ат (н)13
■ додекан н гексадекан иэйкозан
Рис. 1 - Деструкция алифатических углеводородов штаммами нефтеокисляющих
микроорганизмов
Деструкция гексадекана штаммом Rhodococcus erythropolis Ат(н)13 составила 60,04%. Исследуемый алифатический углеводород, в качестве единственного источника углерода, интенсивно использовался на 57,1% штаммом Dietzia sp. 22н. Остальные нефтеокисляющие микроорганизмы использовали его менее чем на 50%.
При внесении алифатического углеводорода эйкозан, исследуемые культуры углеводородокисляющих микроорганизмов различались между собой по спектру усвояемого углеводорода. Наибольшей углеводородокисляющей способностью обладали штаммы Rhodococcus erythropolis Ат(н)13 - 81,7%, Achromobacter sp. Ат6 - 79,1%, Rhodococcus sp. Ат(н)7 - 70,1% и Serratia marcescens НК3 - 53,8%. Пять штаммов микроорганизмов утилизировали эйкозан менее чем на 40%.
Фенантрен использовался для оценки деструктивной способности микроорганизмов по отношению к ПАУ.
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
V1-11 PS28
V1-4
Шт 2
21 н
22 н
НК3 Ат(н)7 Ат 6 Ат (н)13
Рис. 2 - Деструкция фенантрена штаммами нефтеокисляющих микроорганизмов
При внесении полиароматического углеводорода, исследуемые культуры
углеводородокисляющих микроорганизмов различались между собой по степени деструкции. Способностью утилизировать фенантрен обладали практически все штаммы нефтеокисляющих микроорганизмов, но при низких значениях его концентрации. Наибольшей углеводородокисляющей способностью обладали штаммы Acinetobacter sp. V1-11 и Serratia marcescens НК3, 38% и 35,2% соответственно. Остальные исследуемые нефтеокисляющие микроорганизмы обладали способностью утилизировать фенантрен в пределах 30%.
В результате проведенных исследований изучена углеводородокисляющая способность 10 культур микроорганизмов, выделенных из нефтезагрязненных водных и почвенных экосистем. Наибольшим деструктивным потенциалом по отношению к н-алканам и ПАУ обладали штаммы Rhodococcus erythropolis Ат(н)13, Achromobacter sp. Ат6, Acinetobacter sp. V1-11, Serratia marcescens НК3 и Dietzia sp. 22н.
Поиск эффективных углеводородокисляющих микроорганизмов, создание на их основе полноценного специализированного консорциума микроорганизмов и интродукция их в исходную, очищаемую среду является одним из перспективных методов борьбы с нефтяными загрязнениями в нефтедобывающих районах.
Литература
1. Киреева Н.А. Использование биогумуса для ускорения деструкции нефти в почве // Биотехнология. 1995. № 5-6. С. 32-35.
2. Орлов Д.С., Бочарникова Е.А., Амосова Я.М. Изменение физико-химических свойств почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами // Тез. докл. республиканского семинара «Экотоксикология и охрана природы», Юрмала, Рига, 1988. С. 128-130.
3. Куликова И.Ю. Микроорганизмы в процессе самоочищения шельфовых вод Северного Каспия от нефтяного загрязнения: Автореферат. дисс. на соис. уч. степ. канд. биол. наук. - М.: МГУ, 2004.-24. С.
4. Андрусенко М.Я., Бильмес Б.И., Джамалов Т.Д., Рунов В.И Распространение углеводородокисляющих микроорганизмов в почвах основных нефтеносных месторождений Узбекистана // Микробиология. 1969.Т. 28. Вып. 5.С. 873-877.
