Аккумуляция солей тяжелых металлов клетками актинобактерий и использование RHODOCOCCUS-биосурфактантов для мобилизации и извлечения тяжелых металлов из нефтезагрязненной почвы

• Автор: Костина, Людмила Викторовна
• Шифр специальности: 03.02.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 264 с. : ил.

Обзор литературы

Глава 1. Тяжелые металлы: характеристика, мера опасности для окружающей среды, бактериальная сорбция

1.1. Краткая характеристика и с тепень опасности

1.2. Взаимодействие с компонентами почвы

1.3. Устойчивость бактерий к тяжелым металлам. Влияние 22 внешних факторов на их токсичность

1.4. Аккумуляция и адсорбция с использованием бактерий

Глава 2. Извлечение тяжелых металлов из почвы

2.1. Способы извлечения

2.2. Извлечение с помощью поверхностно-активных веществ (сурфактантов)

Глава 3. Материалы и методы исследования

3.1. Рабочая коллекция, условия выращивания бактериальных культур

3.2. Соли тяжелых металлов. Определение устойчивости бактериальных культур к тяжелым металлам
3.3. Получение мутантов для изучения устойчивости клеток родококков к ионам тяжелых металлов
3.4. Количественное определение белка
3.5. Получение Я/гоа?ососсм5-биосурфактантов
3.6. Физико-химические параметры модельной почвы
3.7. Постановка экспериментов по извлечению нефти
3.8. Условия проведения экспериментов по десорбции и мобилизации тяжелых металлов
3.9. Количественное определение тяжелых металлов
3.10. Регистрация процесса комплексообразования ионов металлов с /МоГососс'Ш'-биосурфактантами
3.11. Статистическая обработка результатов 83 Экспериментальная часть
Глава 4. Исследование способности актинобактерий
аккумулировать тяжелые металлы. Оценка основных физико-химических факторов, определяющих условия поглощения ионов тяжелых металлов
4.1. Скрининг культур актинобактерий - биоаккумуляторов тяжелых металлов
4.2. Динамика процесса поглощения тяжелых металлов клетками актинобактерий
4.3. Влияние условий культивирования актинобактерий на устойчивость и поглощение ионов тяжелых металлов
4.4. Устойчивость актинобактерий к тяжелым металлам в зависимости от показателя эмульгирующей активности
Глава 5. Мобилизация и десорбция тяжелых металлов с использованием .К/ю^ососсих-биосурфактантов
5.1. Изучение процессов взаимодействия ионов тяжелых металлов
и 7?/го<7осоесмх-биосурфактантов
5.2. Влияние (био)сурфактантов на десорбцию тяжелых металлов
из модельной почвы
5.3. Математическая модель десорбции тяжелых металлов (био)сурфактантами
Глава 6. Оценка нефтеотмывающих свойств ДЛо^соссмх-биосурфактантов
6.1. Мобилизация и извлечение углеводородов нефти из почвы
6.2. Извлечение тяжелых металлов из нефтезагрязненной почвы 198 Обсуждение
Выводы
Список литературы

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
И ТЕРМИНОВ
ПАВ — поверхностно-активное вещество
ПАУ - полициклические ароматические углеводороды
ТМ - тяжелые металлы
ВЭЖХ — высокоэффективная жидкостная хроматография
ГХ-МС - газовая хроматография с масс-спектрометрической детекцией
ККМ - критическая концентрация мицеллообразования
КОЕ — колониеобразующие единицы
КУС - константа условной стабильности
МИК - минимальная ингибирующая концентрация
МПА - мясопептонный агар
МПБ — мясопептонный бульон
МТБЭ — метил-/ире»7-бутиловый эфир
ПЦР - полимеразная цепная реакция
Е24 - индекс эмульгирования

Продолжение табл. 4.
Загрязнение почвы Используемый сурфактант Продуцент Эффективность отмывания ТМ Литературный источник
630 мг/кг Cd, 1019 мг/кг Си, 1205 мг/кг Ni, 2567 мг/кг РЬ, 1877 мг/кг Zn 2% биоэмульсан Gordonia sp. 19% Cd, 17% Си, 25% Ni, 47% Pb, 31% Zn Franzetti et ai, 2009
Природное (не антропогенное) загрязнение почвы
РЬ (н. д.) 10 мМ рамнолипид P. aeruginosa до 15% Pb Maier et al., 2001; Neilson et al., 2003
16.5 мг/кг Cd, 118.6 мг/кг Pb 0.1% рамнолипид 13.4 мг/кг Cd, 108.6 мг/кг Pb Juwarkar et al., 2007
Примечание, н. д. - недостаточно данных.
Основные in situ технологии использования биосурфактантов для удаления или снижения токсичности ТМ, включают: (1) удаление ТМ из ила сточных вод; (2) удаление ТМ из антропогенно загрязненных почв, а также почв, в которых присутствие высоких концентраций ТМ не связано с деятельностью человека; (3) увеличение биодеградации органических ксенобиотиков в случае, когда почва одновременно загрязнена ТМ и органическими веществами (Maier etal., 2001).
Необходимо особо отметить, что наиболее сложную экологическую проблему представляет комплексное загрязнение почвы нефтью, продуктами ее переработки и ТМ. Нефтяное загрязнение, как правило, сопровождается присутствием ТМ. Так, более 40% всех участков, загрязненных нефтяными углеводородами, содержат высокие концентрации ТМ, таких как As, Cd, Со, Cr, Си, Hg, Mo, Ni, Pb, Y, Zn (Kovalick, 1991; Gondal et al., 2006), которые в основном сосредоточены в тяжелой фракции нефти.
Поскольку металлы не поддаются биологическому разложению и ингибируют активность гетеротрофной микрофлоры (Baath, 1989), для ко-загрязненных участков должны использоваться технологии, эффективные для биодеградации углеводородов нефти и параллельного извлечения из почвы ионов ТМ (Maier et al., 2001; Singh, Cameotra, 2004). В данном случае