Изучение микроорганизмов-деструкторов полициклических ароматических углеводородов и их использование в технологии биоремедиации загрязненных почв

• Автор: Анкудинова, Анастасия Владимировна
• Шифр специальности: 03.01.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 148 с.

Оглавление
Введение

Глава 1 Обзор литературы

1.1 Общая характеристика полициклических ароматических углеводородов

1.1.1 Природные и антропогенные источники поступления полициклических ароматических углеводородов в окружающую среду

1.1.2 Влияние ПАУ на почву и ее компоненты

1.1.3 Воздействие ПАУ на живые организмы

1.2 Основные направления рекультивации почв, загрязненных ПАУ

1.2.1 Рекультивация с использованием растений

1.2.2 Микробиологическая рекультивация

1.2.2.1 Биоремедиация с использованием грибов

1.2.2.2 Биоремедиация с использованием бактерий
1.3 Многообразие микроорганизмов-деструкторов ПАУ
1.4 Факторы, влияющие на микробную деградацию ПАУ
Глава 2 Объекты, материалы и методы исследований
2.1 Объекты исследования
2.2 Среды и субстраты
2.2.1 Жидкие и агаризованные среды
2.2.2 Субстраты и носители
2.3 Тест-объекты
2.4 Музейные культуры микроорганизмов
2.5 Методы исследования
2.5.1 Метод получения накопительных культур. Жидкофазный метод культивирования
2.5.2 Определение количества гетеротрофных и ПАУ-деградирующих микроорганизмов в почвенных и водных образцах по методу Коха
2.5.3 Выделение чистых культур микроорганизмов-деструкторов фенантрена
2.5.4 Подбор способа внесения фенантрена в среду
2.5.5 Подбор концентрации фенантрена
2.5.6 Построение кривых роста ассоциаций микроорганизмов-деструкторов ПАУ
2.5.7 Изучение морфологических и физиолого-биохимических признаков выделенных культур
2.5.8 Определение влияния абиогенных факторов на рост микроорганизмов-деструкторов ПАУ
2.5.9 Выявление способности микроорганизмов к росту на плотной минеральной среде с фенантреном в качестве единственного источника углерода и энергии (твердофазное культивирование)
2.5.10 Выявление способности микроорганизмов к росту на плотной минеральной среде с сырой нефтью в качестве единственного источника углерода и энергии
2.5.11 Культивирование выделенных микроорганизмов в жидкой минеральной среде
2.5.12 Определение степени деструкции фенантрена в жидкой среде
2.5.13 Определение наличия остаточной токсичности с помощью тест-объектов
2.5.14 Изучение характеристик носителей для иммобилизации микроорганизмов-деструкторов ПАУ
2.5.15 Получение иммобилизованных микроорганизмов-деструкторов
2.5.16 Определение выживаемости клеток микроорганизмов на носителе
2.5.17 Постановка почвенного эксперимента
2.5.18. Определение эффективности использования ассоциации III для
очистки почвы от ПАУ
2.5.19 Статистическая обработка результатов
Глава 3 Выделение и характеристика микроорганизмов-деструкторов ПАУ

3.1 Выделение и изучение природных сообществ микроорганизмов-деструкторов ПАУ
3.1.1 Титр гетеротрофных и ПАУ-деградирующих микроорганизмов в почвенных и водных образцах
3.1.2 Кривые роста ассоциаций микроорганизмов-деструкторов ПАУ
3.1.3 Деструкция фенантрена в жидкой среде ассоциациями микроорганизмов
3.2 Токсичность продуктов окисления полициклического ароматического субстрата
3.2.1 Результаты биотестирования на семенах кресс-салата (Lepidium sativum)
3.2.2 Результаты биотестирования на дафниях (Daphnia magna Straus)..!5
3.2.3 Результаты биотестирования на ряске (Wolffia arrhiza)
3.3 Состав природных сообществ микроорганизмов-деструкторов ПАУ
3.3.1 Чистые культуры микроорганизмов-деструкторов ПАУ
3.3.2 Морфологические признаки выделенных культур
3.3.3 Дифференциация грамотрицательных факультативно анаэробных палочек
3.3.4 Дифференциация грамотрицательных аэробных палочек
3.3.5 Идентификация грамотрицательных бактерий, фиксирующих азот в аэробных условиях
3.3.6 Дифференциация грамположительных аэробных
неспорообразующих палочек неправильной формы
3.3.7 Идентификация грамположительных факультативно анаэробных неспорообразующих палочек неправильной формы
3.3.8 Видовой состав ассоциаций микроорганизмов-деструкторов ПАУ 90 Глава 4 Деструкция фенантрена чистыми культурами микроорганизмов и влияние на нее абиогенных факторов
4.1 Выбор методики использования фенантрена в качестве ростового субстрата при культивировании микроорганизмов

робной популяции, в загрязненных же их доля часто достигает 10% [118]. Адаптированные микроорганизмы способны значительно быстрее реагировать на присутствие углеводородных загрязнений [119].
о Строение ТТАУ
Известно, что на химические свойства и биодоступность ПАУ в окружающей среде влияет размер молекулы, число ароматических колец и их расположение [120].
В основном, именно увеличение размера и «угловатости» молекулы ПАУ приводит к увеличению гидрофобности и электрохимической стабильности. А это два основных фактора, обуславливающих устойчивость ПАУ в природной среде [22].
Большинство публикаций посвящено деструкции индивидуального ПАУ монокультурой. Однако в природе часто загрязнения являются комплексными, и ПАУ находятся в почве в виде сложной смеси. Мало известно о доступности конкретного ПАУ в составе различных нефтепродуктов, креозота, отходов коксо-, газо- и нефтехимических производств для природного сообщества микроорганизмов-деструкторов. Можно предположить, что микробиологическое разрушение соединений этого класса в природе происходит в основном в условиях соокисления, т.е. при использовании в качестве источника углерода альтернативных субстратов [121].
® Физическое состояние ПАУ
Физическое состояние ПАУ также влияет на их биодеградацию. Гидрофобная природа ПАУ ограничивает их биодоступность. Известно, что именно растворение ПАУ в воде является лимитирующей стадией в процессе деструкции ПАУ микроорганизмами [104].
Было описано два возможных механизма, с помощью которых бактериальные клетки получают твердый углеводородный субстрат: либо происходит растворение целевых молекул (ПАУ) в водной фазе и дальнейшее их по-