Фосфатаккумулирующие бактерии пригородных и сточных вод

• Автор: Чикин, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 107 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1. Биотические и абиотические факторы самоочищения поверхностных и подземных вод
в условиях антропогенного воздействия
1.1 .Антропогенное воздействие на водные экосистемы
и его биоиндикация
1.2. Динамика растворенного и взвешенного вещества автохтонного и аллохтонного происхождения
1.3.Взаимосвязь продукционно-деструкдионных
процессов с физикохимическими условиями
2. Характерные особенности биологической
очистки сточных вод
3. Фосфатаккумулирующие бактерии и их
деятельность в очистке вод
4. Заключение по обзору литературы и
формулировка задач диссертационной работы
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
1. Объекты исследований
2. Методы исследований
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
1. Влияние абиотических и биотических факторов на микрофлору в условиях техногенного воздействия на озерную экосистему водоема-охладителя
Игналинской АЭС
2. Микробиологическая характеристика различных участков биологических очистных сооружений г. Перми
3. Микробиологическая и гидрохимическая характеристика поверхностных и подземных вод Пермского Прикамья
3.1 Подземные воды разного генезиса
3.2 Речные воды Камского бассейна
3.3 Водохранилища с зарегулированным стоком
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Антропогенное воздействие на поверхностные и подземные воды (атрофирование или загрязнение) .за последние десятилетия заняло место центральной проблемы гидробиологии (Винберг, 1977). В проблеме чистой воды одним из перспективных направлений является изучение природных факторов самоочищения с целью направленной регуляции их действия. При изучении роли микроорганизмов в процессах самоочищения на первый план выступают метаболическая характеристика организмов in situ, описание природных популяций, наблюдения за их развитием и изменчивостью во внешней среде обитания (Кузнецов и др., 1985).
С другой стороны, эффективное решение проблем эвтрофирования континентальных вод видится в проведении мероприятий на территории водосборного бассейна путем, прежде всего, изъятия загрязняющих веществ из канализационных стоков с помощью специальных методов очистки. Успехи в разработке прогрессивных биотехнологий по совместному удалению из смеси хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод соединений фосфора и других биогенных элементов связывают, в частности, с обнаружением в начале 70-х годов способности широко распространенных на биологических очистных сооружениях (БОС) фосфатаккумулирующих микроорганизмов накапливать в своих клетках полифосфаты металлов (Levin et al., 1972; Кулаев, 1975).
В подобных БОС с прерывистой аэрацией и большими объемами рециркулируемого активного ила. и очищаемых сточных вод исключительно важное значение придается фосфатаккумулирующим бактериям (ФАБ) рода Acineto-bacter (Fuhs, Chen, 3975). Они используют в качестве ростового субстрата в основном ацетат, продуцируют экзополисахариды и другие поверхностно-активные вещества, образуют вязкие растворы и хлопочки активного ила (Краснопевцева и др., 1991; Vasiiiev et al., 1994). Кроме того, из известных фосфатаккумулирующих организмов (гетеротрофных и автотрофгхых
бактерий, водорослей и грибов) на БОС могут быть многочисленны также представителя родов Pseudomonas, А еготояаз, Flavobacterium, Klebsiella, Escherichia и Rhodococcus (Harold, 1966; Wood, Clark:, 1988). Закономерности заселенна разнородных природных и сточных вод микроорганизмами, обладающими способностью накапливать внутриклеточ ные гранулы волютина, требуют, однако, дальнейшего изучения.
Целью данной работы являлось систематическое исследование закономерностей распространения ФАБ в поверхностных, подземных и стачных водах Пермского Прикамья.
Основные задачи исследований:
1. Провести количественный учет ФАБ (методом прямого счета клеток с волютиновыми гранулами, вызывающих красную мегахромазию толуидиноао-* го синего) в разнокачественных природных и сточных водах Пермскою Прикамья.
2. Выявить основные факторы, способствующие или препятствующие распространению ФАБ в водах разного генезиса.
3. Оценить роль ФАБ в процессах е&моочищшия природных и сточных
вод.
4. Разработать метод определения продукции бактерий in situ (но прямому счету с ингибированием эукариот, выедающих пресноводную микрофлору) в водной массе и донных отложениях водоемов разного типа.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. ФАБ являются неотъемлемой составной частью сообществ зимогенной и автохтонной микрофлоры водоемов со щелочной реакцией среды, накапливающей внутриклеточные полифосфаты в фазе замедленного роста, что сопровождается снижением удельной активности гетеротрофной фиксации углекислоты in situ и утратой значительной частью клеток способности развиваться на богатых питательных средах.
взмучивающего донные ооадхк и дрегыттщощег:' ж; осу. мят о (Кваецятоз, Юношникова, 1981).
На основе биохимической модели бактериальной клетки, рассматривающей внутриклеточные превращения ацетата, методом математического моделирования изучена конкуренция за летучие жирные кислота фоефатаккуму-лирующих микроорганизмов рода АсіпеіоЬасіег и ряда гетеротрофных бактерий, не обладающих способностью запасать ортофосфаты в форме волютива, при чередовании аэробно-анаэробных стадий очистки активным илом (Уакшеу еі а!., 1994). Расчеты по моделям показали, что фосфатаккумулнрующке аци-метобактсрни начинают доминировать в накопительной культуре лишь в том случае, если объем анаэробной зоны достаточно велик, ее менее 10*34 общего объема реактора.
Экспериментальные данные со сменой режимов культивирования Асаісоасеііст подтверждают эффективность аэробно-анаэробных переходов при. очистке сточных вод от фосфатов (Ткаченко и др., 1993). При культивировании. на питательных средах с различными источниками углерода и энергии клетки А. саісоасеїіст характеризовались высоким энергетическим зарядом, уровнями аулов АТФ, иолиаминов и калия, способствующими активации системы синтеза шдифосфатов, что приводило к падению свободного пула фосфора. в клетке. Аэробно-анаэробный переход приводил к остановке рост культуры и сопровождался на фоне падения энергетического статуса и биосинтетических процессов истощением пула. ПФ и выходом фосфатов в среду.
В средах с дефицитом фосфатов клетки ФАБ А. саісоасеїіст могут интенсивно продуцировать экзополисахариды и другие поверхностно-активные вещества, образуя вязкие растворы, и к тому же зтк слабозаряжекные гидрофобные клетки эффективно связываются катионными флокулянтами (Красно-неоцена и др., 1991; ЙикойсвШ и др., і 991}. Внесение в среду куль гиБирсва-