Анаэробная биодеградация алкилбензолсульфонатов

• Автор: Щербакова, Виктория Артуровна
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 146 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Глава 1. АНАЭРОБНАЯ БИОДЕГРАДАЦИЯ ГОМОЦИКЛИЧЕСКИХ АРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ.

1.1 Анаэробная биодеградация бензола.

1.2 Анаэробная биодеградация толуола.

1.3 Анаэробная деградация ксилолов.

1.4 Анаэробная биодеградация этилбензола.

1.5 Анаэробная деградация ароматических соединений с заместителями, содержащими кислород.

1.5.1 Бензоат.

1.5.2. Фенол.

1.5.3 Крезолы.

1.6 Анаэробные бактерии используют ароматические соединения
в качестве источника роста и энергии.
Глава 2. АНАЭРОБНАЯ ДЕГРАДАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ДО МЕТАНА.
2.1. Общая характеристика процесса анаэробного разложения органических веществ до метана.
2.2. Микроорганизмы трофических групп.
2.2.1. Гидролитическая микрофлора.
2.2.2.Синтрофная микрофлора.
2.2.3.Роль сульфатредуцирующих бактерий в анаэробном разложении органического вещества в метаногенных условиях.
2.2.4. Метанобразующне бактерии.
2.3. Деградация неприродных органических соединений метаногенным сообществом.
2.4. Гранулированное метаногеннос сообщество.
2.4.1 Химический состав гранул.
2.4.2. Микробный состав гранул.
Глава 3. АНАЭРОБНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ АРОМАТИЧЕСКИХ
СУЛЬФОНАТОВ.
3.1. Химическое строение, физикохимические свойства органических сульфонатов, их распространение в природе и области применения.
3.2. Сульфоароматические соединения как загрязнители окружающей среды.
3.4 Анаэробный метаболизм сульфонатов.
3.4.1 Анаэробы, использующие сульфонаты как источники
углерода и энергии.
3.4.1.1 Сульфонаты как акцепторы электронов в анаэробном окислении.
3.4.1.2 Сульфонаты доноры электронов в анаэробном окислении.
3.4.1.3 Диспропорционирование сульфонатов при брожении.
3.4.2 Анаэробы, ассимилирующие сульфонатную серу.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Глава 4. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
4.1 Характеристика объектов исследования.
4.2 Эксперименты с гранулами.
4.2.1 Определение адсорбционной способности гранул.
4.2.2 Определение биодеградабельности БС, ТС и ДБС в различных окислительновосстановительных условиях.
4.2.3 Определение токсичности исследуемых соединений.
4.4 Микроорганизмы.
4.4.1 Среды для культивирования.
4.4.2 Методы контроля чистоты культур.
4.4.3 Микроскопические методы исследования.
4.4.4 Определение параметров роста микроорганизмов.
4.4.5 Определение культуральных и физиологобиохимических
свойств.
4.4.6 Иммунологические методы.
4.5 Аналитические методы анализов.
4.5.1 Анализ ДНК.
4.5.2 Определение цитохромов.
4.5.3 Определение десульфовиридина
4.5.4 Определение жирных кислот, спиртов и метана.
4.5.5 Определение ароматических и гетероциклических соединений.
4.5.6 Определение додецилбеизолсульфоната.
4.5.7 Определение сероводорода.
4.5.8 Определение нитрата.
4.5.9 Определение глюкозы по реакции с глюкозооксидазой.
4.5. Определение лактата.
4.5. Определение ионов двухвалентного железа.
4.5Л2.0пределение белка бактериальной массы.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЭРОБНОЙ БИОДЕГРАДАЦИИ
АЛКИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОНАТОВ В РАЗЛИЧНЫХ ОКИСЛИТЕЛЬНО
ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ.
5.1. Деградация БС, ТС и ДБС анаэробным сообществом микроорганизмов в денитрифицирующих условиях.
5.2. Деградация БС, ТС и ДБС, сопряженная с восстановлением III.
5.3 Деградация БС, ТС и ДБС в условиях сульфатредукции.
5.4.Деградация ДБС, ТС и БС в метаногенных условиях.
5.5.Сравнитслыый анализ биолсградации БС, ТС и ДБС в различных редокс режимах.
5.6.Численность микроорганизмов различных трофических групп в гранулированной биомассе, адаптированной и неадаптированной к ДБС. Глава 6. ТОКСИЧЕСКОЕ ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ И
ВОЗМОЖНЫХ ПРОДУКТОВ ИХ БИОДЕГРАДАЦИИ НА МЕТАНОГЕННОЕ
СООБЩЕСТВО МИКРООРГАНИЗМОВ.
6.1 Токсическое влияние поверхностноактивных веществ на процесс метаногенеза.
6.2 Токсичность циклических и ароматических соединений.
Глава 7. АНАЭРОБНОЕ СООБЩЕСТВО МИКРООРГАНИЗМОВ,
ДЕГРАДИРУЮЩЕЕ АЛКИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОНАТЫ ДО МЕТАНА.
7.1 Разложение алкилбензолсульфонатов до метана стабильным консорциумом микроорганизмов.
7.2 Характеристика анаэробных микроорганизмов, участвующих
в разложении iтолуолсульфоната до метана.
7.2.1. Спорообразующие виды.
7.2.2. Сульфатвосстанавливающий штамм I.
7.2.3. Метанобразующие бактерии.
7.2.3.1 Водородпотребляющий микроорганизм.
7.2.3.1.Физиологобиохимические свойства метаносарцины
7.3. Участие метанобразующих бактерий рода i в демстилировании ароматических соединений.
7.4. Роль микроорганизмов различных трофических групп в разложении лголуолсульфона та до метана.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


С х годов с метаногенными смешанными культурами были начаты первые работы по изучению механизма анаэробного разложения бензоата, который с тех пор является удобной моделью для исследователей. В последнее время опубликованы несколько обзоров . С точки зрения Фукса с соавторами . Как показали исследования последних лет . СоА, меньшее значение имеют резорцинол и флороглюцинол i . Как видно из рисунка 1 к образованию бензоилСоА могут приводить реакции карбоксилирования, декарбоксилирования, гидроксилирования, восстановительного гидроксилирования и дезаминирования. По предположению Эванса v, в дальнейшем ароматические промежуточные соединения восстанавливаются, и кольцо раскрывается рис 2. Ниже мы проанализируем известные сведения об анаэробной биодеградации моноароматических соединений не содержащих галогенных заместителей в различных окислительновосстановительных условиях при редукции нитрата, железа, сульфата и метаногенезе. Анаэробная биодеградация бензола. Несмотря на значительный прогресс, сделанный в подтверждении способности ароматических соединений подвергаться микробной деградации в анаэробных условиях, сам бензол обычно устойчив к микробному воздействию в отсутствие молекулярного кислорода. Прежде всего, это происходит благодаря его химической устойчивости, обусловленной равномерным распределением электронной плотности по симметричной структуре кольца. Аэробные бактерии преодолевают этот барьер, используя кислород как косубстрат в оксигеназной реакции, приводящей к образованию катехола. Дополнительные оксигеназные реакции одновременно расщепляют катехол либо между атомами углерода несущими гидроксильные группы орторасщепление, либо между другими атомами углерода метарасщепление, только один из которых имеет гидроксильную группу. Рис. Периферические анаэробные пути трансформации некоторых ароматических субстратов в бензоилСоА Наплоос е а. Рис. Предположительная последовательность реакций деградации бензоил СоА сЫпк е а. В работе, опубликованной Мейджером с коллегами в году . Спустя дня инкубации при С около исходного бензола утилизировалось в микрокосме, обогащенном нитратом, в то время как в автоклавированном контроле содержание бензола уменьшилось на за тот же период. Результаты других полевых и лабораторных исследований, в которых изучали трансформацию бензола в денитрифицирующих условиях, лишь подтверждали вывод об устойчивости бензола . Первое сообщение о разрушении бензола в строго анаэробных условиях сделали Эдвардс и ГрбикГалик ii, , в котором водные микроорганизмы выросшие на среде, восстановленной сульфидом и обогащенной мМ сульфата, разрушали 0 мкмМ бензола. При использовании меченого бензола более метки переходило в 2. Акцептор электронов в этом случае не был установлен, хотя самым подходящим кандидатом является сульфат. Сведения о полной или частичной минерализации бензола метаногенным консорциумом очень редки V ii , ii V, . Вейнер и Лавли i v, показали, что в метаногенных осадках, соприкасающихся с загрязненной нефтью водой, Сбензол превращался в и ИССЬ без лагпериода. В качестве промежуточных соединений образовывались фенол, ацетат и пропионат. Анаэробная биодеградация толуола. Количество сообщений о микробной деградации толуола в анаэробных условиях быстро возрастает с года. Доказательства деградации толуола в присутствии ионов нитрата, сульфата и Реявляются неоспоримыми. Таблица 3 включает список исследований показывающих минерализацию толуола в присутствии различных акцепторов электронов. Этот процесс наблюдали как в накопительных, так и в чистых культурах. Поначалу были предложены четыре возможных механизма, описывающих начальные этапы разрушения толуола 1 окисление метильной группы, приводящее к образованию бензоата 2 карбоксилирование ароматического кольца, приводящее к образованию пметилбензоата 3 гидроксилирование метильной группы, приводящее к образованию бензилового спирта 4 пара гидроксилирование ароматического кольца, приводящее к образованию крезола. Хотя Тшех и Фукс , и Шнелл и Шинк i, убедительно показали карбоксилирование ароматического ядра фенола и анилина, ни они. Шохер с соавторами .