CC BY
17
©
тН
О
(N
УДК 574.6+574.52+574.62+574.632 ББК 28.08
Д.И.Стом И.А. Новосельцева М.Н. Саксонов
О.С. Иванова
ВОЗМОЖНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВЛИЯНИЯ ГУМАТОВ НА АЛКАНОТРОФНЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ ПРИ СОВМЕСТНОМ ОБЕЗВРЕЖИВАНИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕНИЙ*
Рассмотрена возможность влияния гуминовых веществ на алка-нотрофные микроорганизмы, используемые в процессах совместного обезвреживания нефтезагрязнений. Показана способность гуминовых веществ очищать, гидрофобизированную поверхность от клеток и спор микроорганизмов и даже нефтепродуктов.
Ключевые слова: гуминовые вещества, адсорбенты, микроорганизмы, нефтепродукты, адгезия.
D.I. Stom
I.A. Novoseltseva M.N. Saksonov O.S.Ivanova
POSSIBLE MECHANISMS OF HUMATE INFLUENCE ON ALKANE-DEGRADING MICROORGANISMS DURING COMBINED DETOXIFICATION OF OIL POLLUTION
ssi
Zsl
Д s =
is1
НА
ОЙ"
%<s ^ 1
1
s v I
8s! ИН 25 о
СнО!
*МЦ E40 I £И4
See
H
H
о
H
PQ
CO
H
The article deals with possible humic substance influence on alkane-degrading microorganisms in the process of combined detoxification of oil pollution. It is shown that humic substances are able to purify a hydrophobizated surface from cells and spores of microorganisms, as well as from oil pollution.
Keywords: humic substances, adsorbents, microorganisms, oil products, adhesion.
Введение. Нефть и нефтепродукты относятся к числу приоритетных загрязнителей Байкальского региона. Последнее время активно изучаются перспективы совместного использования для ремедиации нефтезагрязненных субстратов гуминовых веществ и алканотрофных микроорганизмов. Но жизнедеятельность последних зависит от степени их адгезирования. Поэтому поверхностно — активные вещества (ПАВ), способные повышать или снижать степень их связывания с сорбентами, оказывают большое влияние на микроорганизмы. Ранее получены предварительные данные, свидетельствующие о том, что гуминовые вещества способны вести себя как поверхностно — активные агенты [3]. В этой связи, сопоставляли влияние гуминовых веществ и ПАВ на десорбцию микроорганизмов с твердых поверхностей.
Объекты и методы исследования. Для проведения исследований брали споры штамма Bacillus thuringiensis [1] и клетки дрожжей —
* Работа выполнена частично 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.), а также РФФИ (08-04-98057-Сибирь_а).
© Д.И. Стом, ИА. Новосельцева, М.Н. Саксонов, О.С. Иванова, 2010
%
СО Yarrowia lipolytica [2]. Как сорбирующие поверхности в работе исполь-
зовали предметные стекла, которые предварительно обрабатывали силиконовым герметиком или парафином. При изучении влияния гуО | мата — «Powhumus» (НиттІеЛ GmbH, Германия) и ПАВ: «твин-21» и
^ «твин-85» ^ОВА СНЕМІЕ, Франция) на десорбцию микроорганизмов,
5^ на первом этапе на гидрофобизированные предметные стекла наносили
каплю суспензии микроорганизмов. Спустя 30 минут стекла дважды споласкивали, опустив их в стакан с водой, а затем помещали в растворы с разными концентрациями гумата или твинов. Через определенные промежутки времени поверхность адсорбента микроскопировали при объективе 40*, как до, так и после соответствующей обработки. Подсчет клеток и спор микроорганизмов, оставшихся прикрепленными к гидрофобным поверхностям адсорбента производили в десяти полях зрения с нахождением среднего значения. Выводы сделаны на основе результатов статистической обработки при вероятности безошибочного прогноза Р > 0,95.
Результаты и их обсуждения. Клетки Y. lipolytica как в опытах с парафином, так и в экспериментах с силиконовым покрытием, отличались более выраженной величиной адгезии, чем споры Bac. thuringiensis. Проведенные эксперименты показали, что в присутствии гумата происходит существенное снижение количества клеток микроорганизмов, адгезиро-ванных на их поверхности. Например, при содержании 2 г/л «Powhumus» численность клеток Y. lipolytica на поверхности предметного стекла, гид-рофобизированного парафином, уже через 30 минут снизилась практически в два раза. Скорость десорбции спор Bac. thuringiensis, инициированная «Powhumus», была ниже, чем в опытах с клетками Y. lipolytica. Увеличение времени экспозиции сопровождалось снижением числа прикрепленных клеток Y. lipolytica и спор Bac. thuringiensis к гидрофобной поверхности. При всех использованных концентрациях гумата через 24 часа количество клеток на модельной поверхности, покрытой па; рафином, существенно падало. Результаты опытов с силиконовым
герметиком оказались схожими с материалами экспериментов, по-ой § лученными в варианте с парафином. Так концентрация гумата
^ ^ | 1 г/л снизила количество клеток Y. lipolytica на предметных стеклах,
^ | поверхность которых предварительно обрабатывали силиконовым
1 герметиком, в полтора раза только через сутки. При содержании же
в ^ і «Powhumus» 2 г/л близкий эффект проявлялся уже через час. В опытах
§к§ со спорами Bac. thuringiensis обнаружили, что гумат в концентрации
в 1 г/л ведет себя аналогичным образом, а при содержании 2 г/л полно-
і стью снимает споры со стекол.
к®3 На следующем этапе изучали действие твинов на поверхности, сте-
кол покрытых парафином или силиконовым герметиком. При этом устать новили, что растворы «твин-21» в концентрации 2 и 4 г/л через два часа
23 полностью очищают поверхности гидрорфобизированных парафином
стекол от клеток Y. lipolytica. На обработанных же силиконовым герметиком стеклах, клетки микроорганизмов хотя и в небольших количествах, но оставались даже через 24 часа (табл. 1).
«Твин-85» в концентрации 4 г/л снизил адгезию клеток Y. lipolytica и спор Bac. thuringiensis на парафинизированной поверхности, другие со его концентрации практически не оказывали влияния на адсорбцию
Н микроорганизмов. Однако, на стеклах, обработанных силиконовым гер-
метиком, наблюдали уменьшение количества клеток микроорганизмов
©
тН
О
<М
«К1
2нё ЯЧ г
«31
НА
ОЙ"
^ 1
5к 1
«Л* ё§| ь Е
« V I
8Н! Й§ о
ЕнО а
£мЦ
МО I £И4
нее
И
н
н
о
н
м
со
Н
в 2 раза под действием концентраций «твин-85» 1 и 2 г/л через два часа, а 4 г/л — через час (табл. 2).
Таблица 1
Влияние «твин-21»на количество клеток штамма У. lipolytica прикрепленных к поверхности стекол покрытых парафином или силиконовым герметиком, кл/мкм2
Состав Время
сразу через 1 час через 2 часа через 24 часа
Поверхность стекол, покрытая силиконовым герметиком
«Твин-21» 1 г/л 136,2 ± 20,4 57,1 ± 8,6 47,9 ± 7,2 26,2 ± 3,9
«Твин-21» 2 г/л 42,7 ± 6,4 24,1 ± 3,6 0 0
«Твин-21» 4 г/л 0 0 0 0
Контроль (вода) 122,8 ± 18,4 124,9 ± 18,7 89,4 ± 13,4 82,1 ± 12,3
Поверхность стекол, покрытая парафином
«Твин-21» 1 г/л 52,8 ± 7,9 4 ± 0,6 0 0
«Твин-21» 2 г/л 48,3 ± 7,3 2,4 ± 0,4 0 0
«Твин-21» 4 г/л 34 ± 5,1 1,4 ± 0,2 0 0
Контроль (вода) 55,2 ± 8,3 50,8 ± 7,6 34,4 ± 5,2 23 ± 3,5
Таблица 2
Влияние «твин-85» на количество клеток штамма У. Нро1уЫса прикрепленных к поверхности стекол покрытых парафином или силиконовым герметиком, кл/мкм2
Состав Время
сразу через 1 час через 2 часа через 24 часа
Поверхность стекол, покрытая силиконовым герметиком
«твин-85»1 г/л 103,7 ± 15,6 80,7 ± 12,1 50,5 ± 7,6 37 ± 5,6
«твин-85»2 г/л 98,2 ± 14,7 62,3 ± 9,4 40,5 ± 6,08 25,5 ± 3,83
«твин-85»4 г/л 86,7 ± 13 86,8 ± 13 69 ± 10,4 45,8 ± 6,9
Контроль (вода) 105,1 ± 15,8 92,4 ± 13,9 86,4 ± 12,9 77,4 ± 11,6
Поверхность стекол, покрытая парафином
«твин-85»1 г/л 118,4 ± 17,8 115 ± 17,3 113,2 ± 16,9 101,8 ± 15,3
«твин-85»2 г/л 88,7 ± 13,3 117,4 ± 17,5 87 ± 13,1 74 ± 11,1
Контроль (вода) 173 ± 25,9 138,1 ± 20,7 148 ± 22,2 147,7 ± 22,2
Следует отметить, что снижение количества прикрепленных клеток и спор исследуемых микроорганизмов фиксировали и в контроле. Но в отсутствии гумата и твинов скоростью десорбции была несопоставимо меньше, нежели чем в их присутствии.
Микроскопирование выявило, что гуминовые вещества и ПАВ не только очищали гидрофобизированную поверхность стекол от клеток и спор микроорганизмов, но и частично нарушали целостность пленки парафина. И в данном случае твины проявляли большую активность, чем гуминовые вещества. Например, начало отслоения пленки парафина с поверхности предметного стекла в варианте с обоими твинами (2 г/л) происходило через 2 часа, а при использовании равных концентраций гумата только через сутки.
Заключение. Таким образом, гуматы, хотя и с несколько меньшей интенсивностью, подобно таким ПАВ как твины, усиливали десорбцию клеток микроорганизмов, и их спор с гидрофобизированных поверхностей. Это необходимо учитывать при комплексном обезвреживании алканотрофными микроорганизмами и гуматами от нефтезагрязне-
о
тН
О
(N
ний. Кроме того, и гуматы и твины инициировали отслоение парафина от сорбента. Это позволяет говорить о принципиальной возможности использования гуматов для повышения нефтеотдачи пластов при наличии высокомолекулярных фракций нефтей*.
Список используемой литературы
1. Вятчина О.Ф. Штаммы Bacillus thuringiensis, выделенные при эпизоотии лиственничной мухи (Hylemyia laricicola) в Камчатской области / О.Ф. Вятчина // Сибирский экологический журнал. — 2004. — № 4. — С. 501-506.
2. 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.
3. Стом Д.И. Возможные механизмы биологического действия гуминовых веществ / Д.И. Стом, Н.А. Боярова, А.В. Дагуров и др. // Сибирский медицинский журнал. — 2008. — № 6. — С. 76-78.
Bibliography (transliterated)
1. Vyatchina O.F. Shtammy Bacillus thuringiensis, vydelennye pri epizootii listvennichnoi mukhi (Hylemyia laricicola) v Kamchatskoi oblasti / O.F. Vyatchina // Sibirskii ekologicheskii zhurnal. — 2004. — № 4. — S. 501-506.
2. Sidorov D.G. Polevoi eksperiment po ochistke pochv ot neftyanogo zag-ryazneniya s ispol’zovaniem uglevodorodokislyayushchikh mikroorganizmov / D.G. Sidorov, I.A. Borzenkov, R.R. Ibatulin i dr. // Prikladnaya biokhimiya i mikrobiologiya. — 1997. — T. 33, № 5. — S. 497-502.
3. Stom D.I. Vozmozhnye mekhanizmy biologicheskogo deistviya guminovykh veshchestv / D.I. Stom, N.A. Boyarova, A.V. Dagurov i dr. // Sibirskii meditsinskii zhurnal. — 2008. — № 6. — S. 76-78.
SSI
Zsl
KS г
MhSI
HSS
і
Ой"
%<s ^ 1
5s 1
S I
8s! ин g! о
СнО!
£я§||
ЙО І
£й-|
See
н
н
о
н
PQ
со
Н
Информация об авторах
Стом Дэвард Иосифович — доктор биологических наук, профессор, кафедра гидробиологии и зоологии беспозвоночных животных, Иркутский государственный университет, г. Иркутск, e-mail: [email protected].
Новосельцева Ирина Анатольевна — аспирант, НИИ биологии, Иркутский государственный университет, г. Иркутск.
Саксонов Михаил Наумович — кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, НИИ биологии, Иркутский государственный университет, г. Иркутск.
Иванова Ольга Сергеевна — студент, Иркутский государственный университет, г. Иркутск.
Authors
Stom Daevard Iosifovich — Doctor of Biological Sciences, Professor, Chair of Hydrobiology and Invertebrates Zoology, Irkutsk State University, Irkutsk, e-mail: [email protected].
Novoseltseva Irina Anatoliyevna — post-graduate student, Scientific Research Institute of Biology, Irkutsk State University, Irkutsk.
Saksonov Mikhail Naumovich — PhD in Biological Sciences, Leading Research Scientist, Scientific Research Institute of Biology, Irkutsk State University, Irkutsk.
Ivanova Olga Sergeyevna — student, Irkutsk State University, Irkutsk.
* Авторы признательны И.А. Борзенкову за предоставление культур Y. Цроіуйса и О.Ф. Вятчиной (ИГУ) — за Вас. Шигіп§іеп8Ї8, а В^егп — за препарат «Powhumus» .
