Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями сорбентами при снятии локального нефтяного загрязнения Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

ВЕСТНИК ТГГПУ. 2010. №3(21)

УДК 574.64:597.442

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ С ТВЕРДЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ - СОРБЕНТАМИ ПРИ СНЯТИИ ЛОКАЛЬНОГО НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

© О.В.Жукова, Н.В.Морозов

Анализ активности индивидуальных штаммов-деструкторов и их ассоциаций в присутствии сорбентов - торфа, древесных опилок, угля и песка - в процессе окисления нефти в жидкой среде показал, что ассоциация, состоящая из трех и четырех штаммов-деструкторов, разлагает нефть наиболее эффективно. Увеличение числа микробного сообщества до десяти штаммов или уменьшение до одного штамма не приводило к интенсификации биотрансформации нефти. Стабильность количества штаммов деструкторов взаимозависима от компонентов ассоциации. Приводятся результаты сравнительных испытаний участия нефте- и углеводородокисляющих микроорганизмов (НиУОМ) в окислении локально поступившей нефти в воду под влиянием специально подобранных сорбентов-субстратов.

Ключевые слова: нефть, микроорганизмы, сорбент, ассоциация, антагонизм, совместный, рост, вещество.

Проблема ликвидации нефтяного загрязнения с поверхности водных объектов в настоящее время приобретает важное экономическое и экологическое значение в связи с участившимися аварийными ситуациями, особенно в районах добычи углеводородного сырья [1; 2]. В связи с этим в последнее время внимание экологов привлекает управляемый биологический метод очистки почвы и воды от нефтяных загрязнений, который основан на применении гетеротрофных микроорганизмов, способных использовать углеводороды нефти в качестве единственного источника углерода и энергии. Использование био-инженерного метода дает возможность удалить нефть и нефтепродукты до фоновых значений при низких эксплуатационных затратах и простоте решения [3].

Известны разнообразные способы очистки водной поверхности от нефти и нефтепродуктов (НП), в том числе с применением сорбционных материалов естественного и искусственного происхождения. К последним относят сорбенты на основе полиуретанов, карбамидных и фенольных смол. К материалам естественного происхождения относятся торф, зола, уголь, песок, а также растительные остатки - древесные опилки и др.

[4].

Преимущества сорбционных методов следующие: высокая эффективность локализации и сбора разлитой нефти независимо от толщины нефтяной пленки; низкий удельный расход; возможность многократного использования; хорошая совместимость с другими методами сбора нефти; возможность регенерации и утилизации отработанного сорбента. Однако применение ис-

кусственных сорбентов требует тщательной проверки их экологической безопасности. В связи с этим возникла необходимость оценки химических показателей и токсичности предложенных сорбентов [5].

При развитии в большинстве естественных субстратов (почвы, илы, грунты, отчасти природные воды), а также при искусственном культивировании (в колбах, ферментерах, аэротенках и т.д.) микроорганизмов последние приходят в контакт с твердыми поверхностями, что обусловливает своеобразие их жизнедеятельности.

Процесс прикрепления микроорганизмов к твердой поверхности обозначали различными терминами, такими, как адсорбция, сорбция, адгезия, поглощение, обрастание, прилипание, приклеивание и др. Наиболее часто употреблялся термин адсорбция микроорганизмов. Действительно, этому процессу присущи некоторые черты, характерные и для других адсорбционных процессов, хотя явление и отличается рядом специфических особенностей. Поэтому термин "адсорбция микроорганизмов" применяется до некоторой степени условно. Однако подход к изучению взаимодействия микробных клеток с твердыми поверхностями с позиций учения об адсорбции оказался весьма перспективным и дал ценные результаты [6].

Сила, удерживающая клетки микробов на поверхности, зависит не только от свойств поверхности, но и от природы адсорбируемого микроорганизма; одни виды микроорганизмов удерживаются сильнее и не смываются даже сильной струей воды, другие - слабее и легко смываются. Установлено, что многие подвижные культуры

бактерий не могут противодействовать своим движением силе адсорбции. Они прикрепляются к поверхности и часто теряют при этом подвижность, хотя некоторые клетки продолжают совершать вращательные движения в прикрепленном состоянии [5].

В управляемой очистке (биоремедиации) поверхностных вод от аварийно поступившей нефти и нефтепродуктов отселектированными штаммами нефтеокисляющих бактерий нерешенной остается проблема сосредоточенного удержания микроорганизмов в водной среде. Последнее можно достичь сорбентами разнообразной природы. В качестве последних в нашем эксперименте использовали торф, уголь активированный, древесные опилки и песок. В литературе, при всей многочисленности публикаций по данному направлению, совершенно отсутствуют работы, связанные с деятельностью нефте- и уг-леводородокисляющих микроорганизмов, особенно в части совместного использования последних с подобными сорбентами для интенсификации процесса биодеградации нефти как в толще воды, так и на поверхности.

Исходя из вышесказанного, целью настоящей работы является оценка влияния сорбентов на процессы разложения нефти, поступившей в воду (реку, водохранилище или озера) при аварийном или локальном загрязнении.

Взятые для экспериментов сорбенты характеризовались следующими физическими, химическими и биологическими свойствами:

• торф - стерильный субстрат, легкий с хорошей водоудерживающей и поглотительной способностью. Используется комплексно как топливо, удобрение, сорбционный и теплоизоляционный материал. При ликвидации нефтяных загрязнений играет роль не только сорбента, но и является основой для прикрепления, иммобилизации клеток бактерий, как аборигенных, так и привнесенных извне с целью интенсификации процессов очистки. Термическая активация торфа, предварительно измельченного до 0,1 - 0,3 мкм, в режиме 200°С в течение 15 минут увеличивает его пористость и насыщенность кислородом воздуха, который интенсифицирует биологические процессы окисления загрязнителей. Гуминовые кислоты, присутствующие в торфе, являются дополнительным источником питания для углеводородеградирующих бактерий. Содержит 50-60% углерода. Соли являются доступными источниками азота, фосфора и калия для

микроорганизмов и необходимы для активации процессов их жизнедеятельности;

• древесные опилки нашли широкое применение в качестве топлива, механического сорбента при загрязнении любой типологии. Содержат около 70% углеводов (целлюлоза и гемицеллюлоза) и 27% лигнина. Баланс химических веществ представлен: 50% углерода, около 6% водорода, свыше 44% кислорода и около 0,1% азота. Данный состав оказывает стимулирующее влияние на рост и развитие микроорганизмов, являясь при этом дополнительным источником минерального питания;

• активированный уголь - развитая удельная поверхность, обеспечивает их большую адсорбционную способность. В его порах находится большое количество смол и других продуктов пиролиза, которые удаляются в процессе термической активации водным паром, и внутренняя поверхность угля увеличивается во много раз. Основную часть органических веществ составляет углерод, около 4% приходится на долю таких элементов, как водород, азот, сера. Зольные элементы - железо, магний, алюминий, калий, кальций, кремний - играют важную роль в процессе хемосорбции, так как оксиды металлов служат катализаторами химических реакций. Следует отметить, что главный показатель эффективности действия угля - адсорбционная активность;

• речной песок - высококлассный фильтрующий материал; песок по своей химической природе представляет собой оксид кремния, т.е. силикатный материал, который является хорошим адсорбирующим веществом.

Выбор оптимальных концентраций сорбентов. В опытах с механическими сорбентами -песком, торфом, древесными опилками, углем в присутствии монокультуры рода Alcaligenes и ассоциации нефте-и углеводородокисляющих микроорганизмов (НиУОМ) следующих родов: Alcaligenes, Micrococcus, Brevibacterium 1, Pseudomonas 1, Pseudomonas 2, Brevibacterium 2, Bacillus, Flavobacterium 1, Clostridium, Flavobacterium 2, внесенных распылением культуры на поверхность нефтяной пленки, рассыпанием смешанного с бактериями сорбента на поверхность нефтяного загрязнения и путем механического перемешивания с субстратами в соотношении 2:3 были получены результаты, которые представлены в таблицах 1-5.

Таблица 1

Динамика изменения физико-химических показателей и количественного учета при росте монокультуры НиУОМ и ассоциации из десяти штаммов путем механического перемешивания культур с суб-

стратом (1 день опыта)

Варианты

Анализы Контроль вода+нефть Контроль + Alcaligenes +нефть Песок + Alcaligenes + нефть Опилки + Alcaligenes +нефть Торф + Alcaligenes +нефть Уголь + Alcaligenes +нефть

О2, мг/л 20,0 21,0 18,5 20,1 20,2 20,1

Посев 10-5 10 310 280 385 402 391

Оптическая плотность суспензии (р) 0,005 0,15 0,14 0,14 0,14 0,14

Анализы Контроль Контроль Песок Опилки Торф Уголь

вода+нефть + консорци- + консорци- + консорци- + консорци- + консорци-

ум штаммов ум штаммов ум штаммов ум штаммов ум штаммов

1-10 1-10 1-10 1-10 1-10

+нефть +нефть +нефть +нефть +нефть

О2, мг/л 19,9 19,6 18,3 18,9 18,8 19,7

Посев 10-5 10 444 480 317,9 418 390

Оптическая плотность суспензии (р) 0,04 0,155 0,16 0,165 0,171 0,17

Примечание: Консорциум штаммов 1-10: Alcaligenes, Micrococcus, Brevibacterium, Pseudomonas, Pseudomonas, Brevibacterium , Bacillus, Flavobacterium 1, Clostridium, Flavobacterium 2.

Таблица 2

Динамика изменения физико-химических показателей и количественного учета при росте монокультуры нефте- и углеводородокисляющих микроорганизмов и ассоциации (НиУОМ) из десяти штаммов

путем механического перемешивания культур с субстратом (14 день опыта)

Анализы Варианты

Контроль вода+нефть Контроль + Alcaligenes +нефть Песок + Alcaligenes + нефть Опилки + Alcaligenes +нефть Торф + Alcaligenes +нефть Уголь + Alcaligenes +нефть

О2, мг/л 18,0 13,0 14,0 13,9 14,0 13,0

Посев 10-5 13,0 447,0 454.0 530,0 571,0 455,0

Оптическая плотность суспензии (р) 0,04 0,28 0,29 0,29 0,3 0,25

БШполн. мг/л 18,3 11,3 12,4 11,8 12,1 11,2

Окисление нефти, % 3 23,5 29,1 27,2 29,4 30,2

Анализы Контроль вода+нефть Контроль + Консорциум штаммов 1-10 +нефть Песок + Консорциум штаммов 1-10 +нефть Опилки + Консорциум штаммов 1-10 +нефть Торф + Консорциум штаммов 1-10 +нефть Уголь + Консорциум штаммов 1-10 +нефть

О2, мг/л 19,1 11,8 12,4 11,7 11,4 11,2

Посев 10-5 (колонии) 12,0 370,0 421,0 437,0 390,0 481,

Оптическая плотность суспензии (р) 0,04 0,25 0,25 0,29 0,34 0,29

БПКполн. мг/л 18,9 10,1 11,3 11,4 12,1 10,7

Окисление нефти, % 3 31,6 37,9 34,2 35,1 36,4

Примечание: Консорциум штаммов 1-10: Alcaligenes, Micrococcus, Brevibacterium, Pseudomonas, Pseudomonas, Brevibacterium, Bacillus, Flavobacterium 1, Clostridium, Flavobacterium 2.

Из полученных результатов (табл.1, 2) видно, что наибольшая эффективность деструкции нефти наблюдается в варианте со смесью культур НиУОМ (1-10) и составляет 36,4%. В контрольном варианте и с монокультурой НиУОМ рода Л1са^епе8 степень деструкции составляет - 3% и в пределах 23,5-30,2 % соответственно. Слабее процесс деградации нефти идет в контроле без микроорганизмов. На это указывает также малое число микроорганизмов, которое не превышало

0,04 по оптической плотности, что соответствует 10-13 тыс.кл/мл (табл.1, 2). Максимальное возрастание количества микроорганизмов во всех вариантах наблюдается на 6-8 день эксперимента. В эти же дни происходит снижение концентрации растворенного кислорода в водной среде, что говорит об эффективности процесса дыхания микроорганизмов в данных условиях культивирования соответственно вариантам опыта.

В ходе анализа полученных экспериментальных данных в I серии опытов с сорбентами -песком, торфом, опилками и углем - в разных концентрациях и при разном способе их внесения, были выявлены следующие закономерности:

1. Наибольшее ускорение исчезновения нефтяной пленки в вариантах с внесением песка, торфа и опилок. Это связано прежде всего с механическим осаждением части нефти вместе с субстратом и стимуляцией разложения в виду внесения дополнительных источников минерального питания в среду. При внесении их в воду последняя всегда обогащается аммонийным азотом, нитрит и нитрат - ионами, неорганическим фосфором. Это, в свою очередь, отразилось на увеличении численности бактериальных клеток в культивируемой искусственно созданной экосистеме.

2. Механическое перемешивание НиУОМ с вышеназванными сорбентами в соотношении 2:3 (песок), 2:3 (торф), 2:3 (опилки) и 2:3 (уголь) более эффективно, чем нанесение биомассы бактериальной суспензии на поверхность нефтяной пленки путем распыления.

Интересен тот факт, что численность нефтеокисляющих микроорганизмов, при внесении их в опытные варианты с нефтяной пленкой и сорбентами торфом и углем, поддерживается на высоком уровне в течение 5-8 дней. Показатель растворенного кислорода О2 при этом после некоторого возрастания медленно убывает ввиду вовлечения его на окислительные процессы. Эти данные подтверждаются общей картиной визуального подсчета числа бактерий, основанной на учете количества жизнеспособных колоний в разные отрезки времени. Именно в экспериментах с торфом, золой и древесными опилками быстрее увеличивалась численность микроорганизмов, соответственно возрастала степень окисления субстратов, что приводило к росту количества осуществляемых ферментативных реакций, следовательно, к наиболее эффективной деструкции нефти.

В процессе биологической трансформации нефтяного загрязнения также происходит освобождение углекислого газа как конечного продукта окисления и потребление кислорода. Соотношение СО2 и растворенного кислорода в опытах с сорбентами и НиУОМ показало, что концентрация диоксида углерода повышается, а содержание растворенного в среде кислорода уменьшается. Это свидетельствует о степени и полноте окисления углеводородов.

При исследовании влияния вышеназванных субстратов в смешанных ассоциациях из трех, четырех и десяти культур НиУОМ (концентрированную суспензию клеток наносили на поверхность угля, торфа, песка речного и древесных опилок и выдерживали на ней 10 минут, после чего вносили в водную среду, загрязненную нефтью) выявлено, что концентрация О2 всегда уменьшается к середине опыта на 6-8 день. В то же время количество микроорганизмов было максимальным, что указывает на интенсивность протекающих процессов дыхания и более высокой скорости процесса трансформации нефтяного загрязнения нефти в указанные сроки.

Таблица 3

Динамика изменения физико-химических показателей количественного учета при росте нефте- и уг-леводородокисляющих микроорганизмов в ассоциациях путем распыления культуры на поверхность ______________________________нефтяной пленки (1 день опыта)____________________________

Варианты Анализы

О2 мг/л ХПК мг/л Оптическая плотность культуры Посев 10"5 Ш4+ мг/л N02" мг/л Р мг/л N03" мг/л

контроль (нефть+Н2О) 20.1 130.1 0.05 13 0.035 0.01 0.030. 0.005

культура 1.9+ нефть 19.8 141.4 0.075 270 0.05 0.045 0.035 0.005

Песок+ культура 1.9+нефть 19.4 151.4 0.075 310 0.055 0.045 0.037 0.005

Опилки+ культура 1.9+нефть 19.1 141.4 0.075 302 0.05 0.046 0.037 0.005

Торф+ культура 1.9+нефть 18.3 154.1 0.095 385 0.06 0.047 0.055 0.005

Зола+ культура 1.9+нефть 18.5 148.1 0.085 321 0.06 0.041 0.055 0.005

контроль (Н2О+ нефть) 20.1 10 0.05 2 0.015 0.001 0.001 0.005

контроль+ культура 2,5,7+нефть 19.5 141.1 0.075 240 0.035 0.045 0.035 0.005

Песок+ культура 2,5,7+нефть 19.3 148.5 0.075 345 0.045 0.045 0.04 0.005

Опилки+ культура 2,5,7+нефть 19.7 149.1 0.075 350 0.045 0.045 0.04 0.005

Торф+ культура 2,5,7+нефть 19.4 153.1 0.095 409 0.05 0.047 0.055 0.005

Зола+ культура 2,5,7+нефть 19.1 144.1 0.085 310 0.06 0.046 0.055 0.005

контроль (Н2О+ нефть) 20 10 0.05 3 0.017 0.001 0.001 0.005

контроль+ культура 4,3,8,10+нефть 19.1 135.4 0.075 270 0.037 0.045 0.035 0.005

Песок+ культура 4,3,8,10+нефть 18.8 143.2 0.075 375 0.047 0.046 0.04 0.005

Опилки+ культура 4,3,8,10+нефть 19.7 152.1 0.075 364 0.045 0.046 0.04 0.005

Торф+ культура 4,3,8,10+нефть 18.5 157.2 0.095 420 0.052 0.047 0.055 0.005

Зола+ культура 4,3,8,10+нефть 18.7 131.4 0.085 310 0.06 0.048 0.055 0.005

Примечание: 1,9 - Alcaligenes, Clostridium; 2,5,7 - Micrococcus, Pseudomonas, Bacillus; 4,3,8,10 - Pseudomonas, Brevibacterium, Flavobacterium 1, Flavobacterium 2

Таблица 4

Динамика изменения физико-химических показателей количественного учета при росте нефте- и уг-леводородокисляющих микроорганизмов в ассоциациях путем распыления культуры на поверхность

нефтяной пленки (14 день опыта)

Варианты Анализы

О2 мг/л ХПК мг/л Оптическая плотность культуры Посев 10-5 NH+ мг/л 1 м ч О ^ N мг P мг/л NO3" мг/л

контроль (нефть+Н2О) 19.3 97.1 0.05 0.02 0.01 0.01 -

культура 1.9+ нефть 9.8 54.2 0.35 370 0.025 0.01 0.02 -

Песок+ культура 1.9+нефть 11.1 65.4 0.36 400 0.035 0.01 0.02 -

Опилки+ культура 1.9+нефть 10.9 39.1 0.31 430 0.03 0.015 0.02 -

Торф+ культура 1.9+нефть 12.0 47.2 0 327 0.05 0.015 0.01 -

Зола+ культура 1.9+нефть 10.1 54.7 0.31 424 0.03 0.01 0.02 -

контроль (Н2О+ нефть) 19.3 10.0 0.05 3 0.018 0.001 0.02 -

Контроль+ культура 2,5,7+нефть 11.2 67.5 0.3 411 0.02 0.01 0.01 -

Песок+ культура 2,5,7+нефть 10.1 69.1 0.31 425 0.03 0.01 0.02 -

Опилки+ 9.1 54.3 0.29 431 0.03 0.01 0.01 -

культура 2,5,7+нефть

Торф+ культура 2,5,7+нефть 12.0 75.2 0.37 580 0.03 0.01 0.01 -

Зола+ культура 2,5,7+нефть 10.5 44.8 0.24 400 0.045 0.01 0.01 -

контроль (Н2О+ нефть) 9.4 75.4 0.05 344 0.04 0.01 0.01 -

Контроль+ культура 4,3,8,10+нефть 9.2 53.2 0.31 451 0.05 0.02 0.001 -

Песок+ культура 4,3,8,10+нефть 9.1 48.1 0.27 432 0.03 0.01 0.01 -

Опилки+ культура 4,3,8,10+нефть 12.0 51.4 0.37 515 0.03 0.01 0.01 -

Торф+ культура 4,3,8,10+нефть 11.3 45.2 0.35 411 0.04 0.01 0.01 -

Зола+ культура 4,3,8,10+нефть 18.9 103.1 0.03 5 0.017 0.001 0.001 -

Примечание: 1,9 - Alcaligenes, Clostridium; 2,5,7 - Micrococcus, Pseudomonas, Bacillus; 4,3,8,10 - Pseudomonas, Brevibacterium, Flavobacterium 1, Flavobacterium 2.

Таблица 5

Динамика изменения физико-химических показателей при росте нефте- и углеводородокисляющих микроорганизмов в ассоциациях путем распыления культуры на поверхность нефтяной пленки _____________________________________(18 день опыта)___________________________________

Варианты Анализы

Степень окисления нефти, (в %) БПКполн, мг/л (20 )дней NÜ3,' мг/л

контроль

(Н2О+ нефть) 5 18.1 0.005

контроль культура 1.9 33 14.2 0.01

Песок+ культура1.9 44 13.2 0.015

Опилки+культура 1.9 45 12.4 0.015

Торф+культура1.9 44 12.1 0.026

Зола+культура 1.9 41 11.5 0.004

Контроль

(Н2О+ нефть) 5 18.2 0.005

Контроль+2,5,7 44 14.0 0.01

Песок+2,5,7 55 13.2 0.01

Опилки+2,5,7 51 12.8 0.03

Торф+2,5,7 58 12.7 0.04

Зола+2,5,7 65 11.5 0.038

Контроль

(Н2О+ нефть) 5 18.1 0.015

Контроль+4,3,8,10 35 14.3 0.003

Песок+4,3,8,10 40 13.8 0.0025

0пилки+4,3,8,10 45 13.2 0.0025

Торф+4,3,8,10 54 12.1 0.0025

Зола+4,3,8,10 55 12.4 0.003

Примечание: 1,9 - Alcaligenes, Clostridium; 2,5,7 - Micrococcus, Pseudomonas, Bacillus; 4,3,8,10 - Pseudomonas, Brevibacterium, Flavobacterium 1, Flavobacterium 2.

Действительно, наибольшая эффективность деструкции нефти наблюдается в варианте со смесью из трех и четырех культур и внесенными сорбентами НиУОМ и составляет 55-65% и 4055%, тогда как в контроле (бактериальная куль-

тура без сорбентов) и варианте с двумя видами УОМ - 35% и 33-41% соответственно. В контроле без НиУОМ окисление нефти не превышало 5%.

В варианте с тремя и четырьмя видами НиУ-ОМ, подобранных согласно определенным типам взаимоотношений (по типу кооперации, симбиоза, координации) максимальная эффективность деструкции объясняется большей устойчивостью данных культур к исследуемым условиям и меньшей конкуренцией за лимитирующие факторы окружающей среды.

Суммируя данные, полученные в работе, можно утверждать, что адсорбция микроорганизмов зависит от следующих факторов:

1) свойств микроорганизма;

2) свойств адсорбента;

3) химических и физических свойств среды, в которой происходит адсорбция;

4) условий, определяющих возможность контакта между бактериальными клетками и частицами адсорбента.

Обычно клетки НиУОМ, взятые во время лаг-фазы и на первых стадиях экспоненциального роста, адсорбировались на сорбентах слабо. Максимум адсорбции для многих культур наступал в середине фазы экспоненциального роста, и затем адсорбция либо не изменялась, либо уменьшалась к концу стадии стационарного роста.

Результаты исследований свидетельствуют о том, что количество и качество катионов, присутствующих в среде, имеют большое значение для адсорбции микроорганизмов. Поскольку происходит взаимодействие одноименно заряженных поверхностей, на адсорбцию большое влияние оказывает толщина диффузного слоя ионов и величина электрокинетического потенциала клеток, а также поверхности адсорбента. Наиболее эффективны те катионы, которые сильно снижают заряд взаимодействующих поверхностей. Однако влияние катионов нельзя объяснить только снижением электрокинетического потенциала или перезарядкой поверхностей. Нужно учитывать также влияние катионов на адгезионные силы, возможность установления химической связи через катион или участие ионов металлов в образовании координационных связей [7].

Установление зависимости адсорбции от рН и концентрации катионов дает существенную характеристику адсорбционных свойств исследуемой культуры микроорганизмов. Механическое смывание струей воды оказалось довольно эффективным приемом, правда, клетки некоторых видов бактерий удерживаются очень прочно, и их смывает только струя большой мощности; механическое соскабливание удаляет все клетки, но эти приемы не всегда могут быть применимы [6].

В наших опытах отмечено, что клетки с богатых сред, обогащенных запасными питательными веществами, лучше дифференцируются, чем клетки, выращенные на бедных питательных средах, а особенно естественная микрофлора почв.

Таким образом, пути для управления процессами адсорбции и десорбции довольно широки и многообразны, но в каждом конкретном случае требуется проведение большой и кропотливой работы для выбора конкретных приемлемых в данных условиях путей и подчас эта задача оказывается не из легких.

Несомненна практическая ценность созданной базы данных результатов аналитических определений, которая имеет многоцелевой характер и может быть востребована и использована для прогноза и оценки углеводородного потенциала.

1. Изучено влияние сорбентов - песка, торфа,

опилок и угля в водной среде в присутствии ассоциации нефтеокисляющих микроорганизмов и монокультуры на степень биологической очистки водных объектов от нефти и нефтепродуктов. Наибольший эффект процесса разложения нефти происходит в вариантах с внесением песка, торфа и опилок. Это свидетельствует о том, что происходит частично механическое осаждение нефти с субстратом в толщу воды. Как правило, в процессе трансформации нефти доминирующим является биологическое окисление, связанное с участием введенных в среду нефте- и угле-водородокисляющих микроорганизмов. Торф, зола и опилки предоставляют дополнительные источники минерального питания НиУОМ (аммонийный азот, нитрит-ионы, неорганический фосфор), благодаря чему происходит увеличение биомассы и численности бактериальных клеток в культивируемой искусственно созданной водной экосистеме и, как следствие, усиление процесса деструкции. Механическое перемешивание

НиУОМ с сорбентами - песком, торфом, опилками и углем - оказывает более эффективное влияние на снятие нефтяного загрязнения как с поверхности, так и с толщи воды.

2. Проанализирована активность отдельных штаммов микроорганизмов (активной монокультуры) и ассоциации НИУОМ, а также их сочетаний в отношении разложения нефти в жидкой среде для отбора наиболее перспективных микробных ассоциаций, способных к биологической очистке водных объектов и к биоремедиации почв, загрязненных нефтепродуктами. Из полученных результатов видно, что наибольшая эффективность деструкции нефти в присутствии торфа, песка, золы и древесных опилок наблюда-

ется в варианте со смесью, состоящей из трех и четырех культур НиУОМ, и составляет 55-65% и 40-55%, со смесью культур, состоящей из 10-ти штаммов, процесс снятия нефтяного загрязнения достигает 31,2-36,4%, а с монокультурой 23,530,2%, тогда как в контрольном варианте и в варианте с культурами без сорбентов 10-35%.

3. Выявлены особенности процессов биодеградации углеводородов в искусственно созданных условиях. Произведен скрининг углеводородокислящих микроорганизмов, выделенных из сточных вод ОАО "Казаньоргсинтез", и отбор культур, способных эффективно утилизировать нефть и ее фракции при определенных, специально подобранных условиях культивирования.

1. Васильева Ю.М., Маленков А.Г. Клеточная поверхность и реакция клетки. - М.: "Медицина", 1968. - 234 с.

2. Дядечко Б.И., Нестеров И.И., Толстокорова Л.Е. и др. Способ очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений. Патент 1428809 // Б.И. - 1988. -№37.

3. Дядечко В.Н., Нестеров И.И., Толстокорова Л.Е. Способ очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений. Патент 1428809 // Б.И. - 1988. - №37.

4. Изъюрова А.И. // Гигиена и санитария. Методы очистки воды. - 1958. - №2. - С.170-175.

5. Звягинцев Д.И. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1973. - 215 с.

6. Звягинцев Д.Г. Адсорбция бактерий на стекле и силиконе // Лабораторное дело. - 1967. - С.346-348.

7. Квасников Е.И., Ключникова Т.М. Микроорганизмы - деструкторы нефти в водных бассейнах. -М.: Наука, 1986. - 186 с.

THE INTERACTION OF MICROORGANISMS WITH FIRM SURFACES IN THE PROCESS OF CLEANING OF THE LOCAL OIL POLLUTION

O.V.Zhukova, N.V.Morozov

The degrading activities of selected bacterial strains and their associations directed towards fuel oil in liquid media were studied. Three and four-member associations composed preferably by Brevibacterium, Pseudomonas, Flavobacterium strains demonstrated the highest degrading efficiencies. No enhancement was achieved when the number of association members was increased to ten strains. The population stability of any member strain was found to depend on the association composition.

Key words: oil, microorganisms, association, sorbate, joint, grow, substance.

Жукова Ольга Вадимовна - аспирант кафедры ботаники и экологической биотехнологии Татарского государственного гуманитарно-педагогического университета.

E-mail: [email protected]

Морозов Николай Васильевич - доктор биологических наук, профессор кафедры ботаники и экологической биотехнологии Татарского государственного гуманитарно-педагогического университета.

E-mail: [email protected]