Устойчивость нефтеокисляющих микроорганизмов к углеводородам нефти и другим токсичным веществам Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

СО УДК 579.22 О.Ф. Вятчина

щ ББК 20.18 О.П. Горбачевская

© УСТОЙЧИВОСТЬ НЕФТЕОКИСЛЯЮЩИХ МИКРООРГАНИЗМОВ

о

н

о

н

PQ

со

н

К УГЛЕВОДОРОДАМ НЕФТИ

<М И ДРУГИМ ТОКСИЧНЫМ ВЕЩЕСТВАМ*

Оценена способность бактериального штамма, выделенного из хранившегося длительное время в лаборатории гексадекана, развиваться в нефтепродуктах. Выявлено, что в некоторых нефтепродуктах изучаемый изолят сохранял жизнеспособность до 10,5 месяцев.

Ключевые слова: углеводородокисляющие бактерии, деструкция нефтепродуктов, выживаемость, токсикорезистентность.

O.F. Vyatchina O.P. Gorbachevskaya

RESISTANCE OF OIL-DEGRADING MICROORGANISMS TO HYDROCARBONS OF OIL AND OTHER TOXIC COMPOUNDS

The authors estimate ability of bacterial strain isolated from hexadecane after its long-term storage in laboratory to growth on oil products. It is found out that in some oil products the studied isolate remained viable up to 10,5 months.

Keywords: oil-degrading microorganisms, destruction of oil products, survival ability, resistance to toxicants.

Нефть и нефтепродукты являются приоритетными загрязнителями для Байкальского региона. Применение алканотрофных микроорганизмов является одним из наиболее экологичных дешевых и эффективных » приемов освобождения от нефтезагрязнений [1]. В предыдущих работах

-Н| ^ О

нами были описаны некоторые свойства выделенных штаммов микроор-

1_Ч . - ... . . ... ...

ой I ганизмов длительное время сохранявшихся в нефтепродуктах. Важной

характеристикой для микроорганизмов используемых при деструкции | нефтезагрязнений является их способность выживать и расти при высо-

og 1 ких концентрациях нефти. Практический интерес представляют штам-

I мы микроорганизмов, способные усваивать широкий спектр углеводоро-

gs | дов и обладающие высокой токсикорезистентностью.

s В связи с этим целью данной работы явилась оценка длительности

aos сохранения жизнеспособности выделенных штаммов в нефтепродуктах

к®Э и в некоторых других токсичных загрязнителях.

В качестве объектов исследования использовали бактериальный штамм 1-05, выделенный из хранившегося длительное время в лаборато-23 рии гексадекана и культуру Pseudomonas aeruginosa, входящую в состав

нефтеразрушающего препарата «Деворойл» (препарат разработан в институте Микробиологии РАН и Научнопроизводственном предприятии «Биотехинвест») [3]. Препарат разработан в институте Микробиологии ИЧ РАН и Научно-производственном предприятии «Биотехинвест».

* Работа выполнена при поддержке грантов Роснауки ФЦП (ГК 02.740.11.0018 от 15.06.2009 г. и ГК 02.740.11.0335 от 07.07.2009 г.).

© О.Ф. Вятчина, О.П. Горбачевская, 2010

со

©

тН

О

(N

SS1

2нё Яч > g||' «31

оК

^ 1

5s s

^ Л £ ё§!

« ff I

8s!

M g! о

ьО*

£м§|

МО f £И4

нее

«

н

н

о

н

PQ

со

Н

Для изучения выживаемости нефтеокисляющих штаммов в нефти, гексадекане, базовом масле, реактивном топливе, дизельном топливе (зимний сорт и летний сорта) в колбы с 50 мл стерильного нефтепродукта вносили по 1 мл суспензии односуточных культур. Колбы помещали в термостат (температура 30 еС). Количество жизнеспособных клеток бактерий учитывали через определенные интервалы времени вплоть до полного отмирания культур путем посева десятикратных разведений культуральной жидкости на плотную синтетическую среду с гексадеканом [2]. Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакета программ Excel 2000 и общепринятых методов. Рассчитывали средние арифметические величины (М) и доверительные интервалы. Выводы сделаны при вероятности безошибочного прогноза Р > 0,95.

Для дальнейших штамм 1-05 культивировали в течение 24 часов при различных концентрациях в среде нефтепродуктов от 1 до 50%. В суспензионной культуре при 1%-ном содержании субстрата в среде изолят проявил достаточно высокую активность по отношению к базовому маслу. Титр культуры составил 3,34 ± 0,14108, при исходном количестве бактерий в среде 107 КОЕ/мл. Увеличение концентрации базового масла приводило к снижению количества жизнеспособных клеток штамма (рис. 1).

■ дизельное топливо (летний сорт) s дизельное топливо (зимной сорт)

□ гексадекан в базовое масло

□ нефть о вазелиновое масло

■ реактивное топливо п мазут

Рис. 1. Рост штамма 1-05 при различных концентрациях нефтепродуктов

В средах с добавлением 1% гексадекана, дизельного топлива (летнее и зимнее), нефти, мазута и вазелинового масла численность клеток исследуемого штамма составляла от 1,40 ± 0,69 ■ 108 до 1,02 ± 0,51 ■ 108 КОЕ/мл. Более низкий показатель роста культуры был зарегистрирован в среде с реактивным топливом — 4,0 ± 0,16 ■ 107 КОЕ/мл. Увеличение в среде концентрации гексадекана, дизельного топлива (летний и зимний сорта), мазута до 50% не приводило к существенному изменению титра штамма (см. рис. 1).

При оценке токсикорезистентности изолята 1-05 из гексадекана параллельно изучали выживаемость в нефтепродуктах производственного штамма P. aeruginosa. Наиболее быстро отмирание клеток исследуемых микроорганизмов происходило при их инкубации в дизельном (зимний сорт) и в реактивном топливе. В последнем случае жизнеспособность штамма 1-05 сохранялась в течение 14 суток, P. aeruginosa — в течение 28 суток. В зимнем дизельном топливе культура 1-05 выживала до 35 суток, P. aeruginosa — до 28 суток (рис. 2).

со

о

тН

О

(N

Л О

о х о

оіл V о о И '

о ^

й W о н Ü *

S

*

1 000 000 100 000 10 000 1 000 100 10

123456789 10 11 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 50

время, недели

і гексадекан

□ базовое масло

□ нефть

се

F о

с

о

и '

с

е

н

з К и

100 000 10 000 1 000 100 10-Н 1

1 2 3 4 5 6 7 8

9 10 11 12 16 2024 28 32 36 40 44 48 50 время, недели

■ дизельное топливо □ реактивное топливо □ дизельное топливо (зимний сорт) (летний сорт)

Рис. 2. Выживаемость штамма 1-05 в нефтепродуктах

Летний сорт дизельного топлива оказался более благоприятной средой для популяций обоих видов. После инкубирования штамма 1-05 в течение почти 7 месяцев его титр в этом нефтепродукте составлял 1,2 ± 0,20 ■ 104 КОЕ/мл. P. aeruginosa сохраняла жизнеспособность на протяжении 9,5 месяцев при постепенном снижении количества клеток до 3,2 ± 0,10 ■ 103 КОЕ/мл (рис. 3).

SS1

Es =

Ин5|

Н£ї

«Зі

І

Ой"

°i<s ^ 1

5s І

^ П £

h gl S ¡ґ і

8s! "5 о

ЕнО а

£я§|

ИО | £И4

SfflE

К

н

н

о

н

PQ

со

Н

О X Ё й о к

а о е о

§ и * 8

се ч

ел ^

о < ö щ

'йО

3 «

<u ,

cdrn * «2 g X

H ^ Ü О

4 1

w ^

Ю -Я Щ o

g 3 «

§ Й3

g ^ -

g IS x

“ H m й о H '

1 000 000 100 000 10 000 1 000 100 10 1

1 000 000 100 000 10 000 1 000 100 10

1

123456789 10 11 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 50

время, недели □ нефть

гексадекан

□ базовое масло

И

ТТ гг п

1 2 3 4 5 6 7 8

9 10 11 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 50 1 время, недели

■ дизельное топливо □ реактивное топливо □ дизельное топливо (зимний сорт) (летний сорт)

Рис. 3. Выживаемость штамма Pseudomonas aeruginosa в нефтепродуктах

со

о

тН

О

(N

Обе культуры длительно сохранялись в нефти (1-05 — более 8,5 месяцев, P. aeruginosa — 10,5 месяцев) и базовом масле (1-05 — 10,5 месяцев, P. aeruginosa — около 8 месяцев). В гексадекане время выживания популяции штамма 1-05 составило около 4 месяцев, P. aeruginosa — около 5 месяцев.

Подводя итог, можно заключить, что штамм микроорганизма, изолированный из длительно хранившегося цетана, способен развиваться в широком диапазоне концентраций нефтепродуктов от 1 до 50%. Кроме того, показано, что штамм 1-05 может длительно сохранять жизнеспособность в таких субстратах, как базовое масло, нефть, дизельное топливо (летний сорт), гексадекан. На основании выше сказанного, изолят из гексадекана, прежде всего, можно рассматривать в качестве культуры, перспективной для использования при создании биопрепаратов, предназначенных для борьбы при ремедиации сред, загрязненных высокими концентрациями различных нефтепродуктов*.

Список использованной литературы

1. Жуков Д.В. Механизмы деградации углеводородов нефти микроорганизмами / Д.В. Жуков, В.П. Мурыгина, С.В. Калюжный // Успехи современной биологии. — 2006. — Т. 126, № 3. — С. 285-296.

2. Нетрусов А.И. Практикум по микробиологии / А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, Л.М. Захарчук; под ред. А.И. Нетрусова. — М.: Академия, 2005. — 604 с.

3. Сидоров Д.Г. Полевой эксперимент по очистке почв от нефтяного загрязнения с использованием углеводородокисляющих микроорганизмов / Д.Г. Сидоров, И.А. Борзенков, Р.Р. Ибатулин [и др.] // Прикладная биохимия и микробиология. — 1997. — Т. 33, № 5. — С. 497-502.

SS1

2sê

Kg г

Ü gl

НА

Ой"

^ 1

І

^ Л £

« ff I

8sî

"Jo

р-1©*

£м§|

МО I

аи-i

нее

«

н

н

о

н

Р5

со

н

Bibliography (transliterated)

1. Zhukov D.V. Mekhanizmy degradatsii uglevodorodov nefti mikroorganiz-mami / D.V. Zhukov, V.P. Murygina, S.V. Kalyuzhnyi // Uspekhi sovremennoi biologii. — 2006. — T. 126, № 3. — S. 285-296.

2. Netrusov A.I. Praktikum po mikrobiologii / A.I. Netrusov, M.A. Egorova, L.M. Zakharchuk; pod red. A.I. Netrusova. — M.: Akademiya, 2005. — 604 s.

3. Sidorov D.G. Polevoi eksperiment po ochistke pochv ot neftyanogo zagryazneniya s ispol’zovaniem uglevodorodokislyayushchikh mikroorganiz-mov / D.G. Sidorov, I.A. Borzenkov, R.R. Ibatulin [i dr.] // Prikladnaya biokhimiya i mikrobiologiya. — 1997. — T. 33, № 5. — S. 497-502.

Информация об авторах

Вятчина Ольга Федоровна — кандидат биологических наук, доцент, кафедра микробиологии, Иркутский государственный университет, 664003, г. Иркутск, ул. Карла Маркса, 1.

Горбачевская Ольга Петровна — аспирант, Восточно-Сибирская государственная академия образования, 664011, г. Иркутск, ул. Нижняя набережная, 6.

Authors

Vyatchina Olga Fyodorovna — PhD in Biological Sciences, Associate Professor, Chair of Microbiology, Irkutsk State University, Irkutsk.

Gorbachevskaya Olga Petrovna — post-graduate student, East Siberian State Academy of Education, Irkutsk.

* Авторы признательны И.А. Борзенкову за предоставление культуры Pseudomonus aeruginosa.