CC BY
32
УДК 628.3
Н. А. Югина, А. И. Хабибрахманова, Л. Ф. Аскарова, Е. О. Михайлова, М. В. Шулаев
ВЛИЯНИЕ БАВ НА РОСТ СООБЩЕСТВА МИКРООРГАНИЗМОВ АКТИВНОГО ИЛА ГОРОДСКИХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ МУП «ВОДОКАНАЛ»
Ключевые слова: биологически активные вещества, микроорганизмы, гуминовый препарат, мелафен.
Исследована способность гуминового препарата и мелафена оказывать различное воздействие на рост микроорганизмов активного ила на синтетической среде.
Key words: biologically active substances, microorganisms, humic substance, melaphene.
The ability of humic substance and melaphene to influence on the growth of activated sludge microorganisms was investigated on synthetic medium.
Введение
Проблема чистой воды является актуальной проблемой современности. Одним из основных методов защиты водного бассейна является биологическая очистка сточных вод. Способ биологической очистки сточных вод получил широкое распространение в мировой и отечественной практике. Невысокая стоимостью очистки в сравнении с другими способами и достаточно высокая эффективность определили широкое распространение метода.
Однако биологические очистные сооружения работают с перегрузкой и часто не выдерживают современных требований к качеству очищенной воды, а также к стабильности и устойчивости работы. Одним из методов интенсификации биологической очистки является использование биологически активных веществ.
Изучение действия биологически активных веществ, используемых в сверхнизких концентрациях, которые по своим свойствам близки к природным регуляторам роста, представляет особый интерес для специалистов в области биотехнологии для решения задач в области защиты окружающей среды [1].
Целью данной работы явился анализ влияния биологически активных веществ на рост сообщества аэробных микроорганизмов активного ила на синтетической среде.
В качестве БАВ были выбраны мелафен и гуминовый препарат. Мелафен представляет собой меламиновую соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты, который известен в качестве высокоэффективного синтетического регулятора роста и развития растений, а также как стимулятор биологической очистки почвы от нефтяных загрязнений [2-5].
Гуминовый препарат - суспендированное комплексное гуминовое удобрение. Его состав включает в себя макро- и микроэлементы, природные стимуляторы роста - гуминовые и фульвиновые соединения [6]. Кроме того препарат малотоксичен, что делает его потенциальным стимулятором биологической очистки сточных вод.
Экспериментальная часть
Литературные данные свидетельствуют, что
стимулирующее влияние гуминовые вещества и мелафен оказывают в области определенных, довольно низких концентраций [3,4,7].
Ферментативный пептон представляет собой высококачественный гидролизат, произведенный ферментативным расщеплением животных тканей. В процессе такого расщепления образуются аминокислоты, в том числе основные аминокислоты и пептиды, которые являются весьма доступным субстратом для роста микроорганизмов. Для исключения влияния различных питательных веществ, содержащихся в пептоновой среде, были проведены опыты по влиянию мелафена и гуминового препарата на синтетической среде.
Для работы была выбрана синтетическая среда следующего состава: глюкоза - 10 г/л, №2нр04х12н20 - 1 г/л, №С1 - 3 г/л, (№4)2804 -0,2 г/л, СаС12 - 0,5 г/л, рН = 8,5.
Для изучения влияния биологически активных веществ использовалась надыловая жидкость активного ила городских очистных сооружений МУП «Водоканал».
Были использованы ранее установленные концентрации гуминового препарата и мелафена, оказывающие наибольшее влияние на рост сообщества микроорганизмов на пептон-содержащей среде [8]. В связи с этим нами был проведен анализ влияния гуминового препарата в концентрациях 10-2 (ГПл-2), 10-4 (ГПл-4) г/л и мелафена в концентрациях 10-2, 10-4 мг/л на рост сообщества микроорганизмов активного ила.
Результаты исследований показали, что применение гуминового препарата незначительно стимулирует рост смешанной культуры активного ила на синтетической среде (рис.1). Для концентрации 10-2 г/л стимулирующий эффект на 12-28 ч роста составил 7-9% относительно контроля. В тоже время для поздних часов роста сообщества отмечена большая стимуляция - до 27% на 60-64 ч роста культуры.
В тоже время для концентрации гуминового препарата 10-4 г/л до 24 ч роста было показано снижение показателей роста сообщества микроорганизмов активного ила на 10-30% (рис.2). В дальнейшем гуминовый препарат слабо стимулировал рост микроорганизмов: максимальные значения отмечены для 28-32 ч - на 12%. Соотнеся полученные
данные со значениями, полученными для данной концентрации гуминового препарата на богатой пептон-содержащей среде, можно предположить, что низкие концентрации данного БАВ стимулируют рост сообщества микроорганизмов более эффективно, чем на синтетической среде, повышая доступность питательных веществ для роста и жизнедеятельности бактерий [8].
Рис. 1 - Динамика роста сообщества микроорганизмов активного ила при внесении гуминового препарата в концентрации 10-2 (ГПЛ-2) г/л и в отсутствии препарата (К)
Рис. 2 - Динамика роста сообщества микроорганизмов активного ила при внесении гуминового препарата в концентрации 10-4 (ГПЛ-4) г/л и в отсутствии препарата (К)
Анализ влияния мелафена на рост сообщества микроорганизмов активного ила показал, что препарат в концентрации 10-2 мг/л подавляет рост бактерий на 12-52 ч роста в среднем на 17%, но начиная с 54 ч отмечена стимуляция роста микроорганизмов на 20-60% (рис. 3). Таким образом, рост сообщества в присутствии мелафена продолжается, в то время как для контрольного образца было продемонстрировано снижение показателей роста.
Нами установлено, что мелафен в концентрации 10-4 мг/л начиная с 16 ч роста стимулировал рост сообщества микроорганизмов (рис. 4). Максимальный эффект наблюдался на 64-76 ч - более чем на 70%. Полученные данные свидетельствуют о вы-
сокой эффективности препарата мелафен в концентрациях 10-2 и 10-4 мг/л как на пептон-содержащей, так и на синтетической средах в отношении роста микроорганизмов активного ила, что может иметь непосредственное практическое значение.
Рис. 3 - Динамика роста сообщества микроорганизмов активного ила при внесении мелафена в
концентрации препарата (К)
10 (М*л-2) мг/л и в отсутствии
Рис. 4 - Динамика роста сообщества микроорганизмов активного ила при внесении мелафена в концентрации 10-4 (М*л-4) мг/л и в отсутствии препарата (К)
Таким образом, применение препарата ме-лафен в концентрациях 10-2 и 10-4 мг/л на синтетической среде способствует наиболее активному росту аэробных микроорганизмов активного ила. Показана способность мелафена и гуминового препарата оказывать различное воздействие на сообщество микроорганизмов в зависимости от времени культивирования. что может быть использовано для интенсификации очистки сточных вод, а также в других областях биотехнологии.
Литература
1. Е.О. Михайлова, С.В. Ахмадиева, Л.И. Хабибуллина, М.В. Шулаев, Вестник Казанского Технологического университета, 7, 184-187 (2011).
2. Л.И. Хабибуллина, М.В. Шулаев, Е.О. Михайлова, С.В. Ахмадиева, Вестник Казанского Технологического уни-
верситета, 7, 192-197 (2011).
3. С.Г. Фаттахов, В.С. Резник, А.И. Коновалов, Сборник научных трудов 13-ой международной конференции по химии соединений фосфора, (Санкт-Петербург), 80 (2002).
4. С.Г. Фаттахов, [и др.], Доклады Академии наук, 394, 1, 127-129 (2005).
5. О.В. Осипенкова, [и др.], Прикладная биохимия и мик-
робиология, 44, 6, 701-708 (2008).
6. Гуминовый препарат [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.engineeringsystems.ru, свободный. -Проверено 08.08.2014.
7. И.В. Перминова,Химия и жизнь, 1, 50-55 (2008).
8. Н.А. Югина, А.И. Хисамова, Е.О. Михайлова, Л.И. Ха-бибуллина, М.В. Шулаев, Вестник Казанского технологического университета, 16, 10, 208 - 210 (2013).
© Н. А. Югина - аспирант кафедры химической кибернетики КНИТУ, tashka_ugi@mail.ru; А. И. Хабибрахманова - асп. той же кафедры, alsu_khisa@mail.ru; Л. Ф. Аскарова - студ. той же кафедры; Е. О. Михайлова - канд. биол. наук, доцент кафедры бизнес-статистики и математических методов в экономике КНИТУ, katyushka.glukhova@gmail.com; М. В. Шулаев - д-р техн. наук, профессор кафедры химической кибернетики КНИТУ, mshulaev@mail.ru.
© N. A. Yugina, postgraduate student of the Department of chemical Cybernetics, KNRTU, tashka_ugi@mail.ru; A. 1 Khabibrakhmanova, postgraduate student of the Department of chemical Cybernetics, KNRTU, alsu_khisa@mail.ru; L. F. Askarova, student of the Department of chemical Cybernetics, KNRTU; E. O. Mikhailova, PhD, associate professor of business statistics and mathematical methods in Economics, KNRTU, katyushka.glukhova@gmail.com; M. V. Shulaev, Ph.D., Professor of the Department of chemical Cybernetics, KNRTU, mshulaev@mail.ru.
