Биодеградация компонентов нефтяного загрязнения с участием микроводорослей и цианобактерий

• Автор: Сафонова, Елена Федоровна
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Содержание стр.

Введение

Глава I. Обзор литературы

1.1. Альгофлора загрязненных экосистем

1.2. Воздействие токсических веществ и нефти на водоросли

1.3. Разрушение водорослями токсических веществ

1.4. Воздействие фенола на водоросли

1.5. Биодеградация фенола

1.5.1. Биодеградация фенола бактериями

1.5.2. Биодеградация фенола микроводорослями

1.6. Биодеградация фенангрена

1.6.1. Биодеградация фенангрена бактериями
1.6.2. Биодеградация фенангрена грибами
.3. Биодеградация фенангрена водорослями
1.7. Фигобиоремедиация
Глава II. Материал и методы исследования
П. 1. Среды и условия культивирования водорослей и бактерий
.2. Штаммы водорослей и бактерий, растения
.3. Методы очистки и клонирования
.4. Регистрация роста культур водорослей и бактерий
П.5. Тестирование устойчивости водорослей и ассоциаций к токсическим
веществам
И.5.1. Устойчивость к тяжелым металлам
.5.2. Устойчивость к ароматическим углеводородам
П.5.3. Устойчивость к поверхностноактивным веществам
II.5 4. Устойчивость водорослей и искусственных ассоциаций к мазуту
II. 6. Тестирование разрушения фенола
6 1. Разрушения фенола бактериями
П.6.2. Разрушения фенола искусственными ассоциациями
П.6.3. Разрушения фенола штаммами водорослей
П.6.3.1. Скрининг водорослей на способность разрушать фенол 5 мгл в среде
II.6.3.2. Разрушение фенола мгл водорослей в среде ВВМ или .7. Тестирование разрушения фенантрена
.7.1. Скрининг на разрушение фенантрена природными ассоциациями, бактериями и водорослями
И.7.2. Разрушение фенантрена искусственными ассоциациями
.7.3. Биотрансформация фенантрена штаммом водоросли i
П.8. Регистрация изменения пигментации
.9. Метод реплик
Аналитические методы
II. .1. Колориметрический анализ
П. .2. Новый метод определения снижения концентраций фенантрена П. .3. анализ
II. .4. Метод газовой хроматографии массспектрометрии ГХМС
II. . Моделирование искусственных ассоциаций и их апробация в пилотном эксперименте
II. .1. Пробы воды
II .2 Определение бактериальной микрофлоры из озера
3. Селекция штаммов водорослей и бактерий
II. .4. Иммобилизация на носителях П. .5. Пилотная установка
Глава Ш. Результаты исследований и обсуждение
1.1. Происхождение культур водорослей и цианобактерий, первый этап отбора
1.2. Скрининг штаммов водорослей по признаку выцветание хлорофилла при воздействии токсикантов
1.3. Создание коллекции
1.4. Разнообразие проявления устойчивости штаммов водорослей к загрязнению ароматическими веществами
III.4.1. Устойчивость к ароматическим веществам штаммов рода ПТ.4.2. Устойчивость к ароматическим веществам водорослей рода
П1.4.3. Устойчивость к ароматическим веществам штаммов рода i
П1.4.4. Устойчивость к ароматическим веществам штаммов рода
ii
Ш.4.5. Устойчивость к ароматическим веществам штаммов рода
П1.4.6. Устойчивость к ароматическим веществам штаммов рода i 1П.4.7. Устойчивость к ароматическим веществам штаммов СЫогососсит
v и ii 1П 5. Разрушение фенола
1.5.1. Изучение разрушения фенола искусственными альгобактериальными ассоциациями
Ш.5.2. Биодеградация фенола штаммами водорослей
III.5.2 1. Скрининг водорослей на способность к разрушению фенола
1.5.2.2. Способность штамма vi 7 к разрушению фенола
1.5.2.3. Способность штамма i к разрушению фенола
1.5.2.4. Способность штамма СЫогососсит v к разрушению фенола
III 5.2.5. Способность штамма СЫогососсит v к разрушению
1П.5.2.6. Способносгь штамма ii к разрушению фенола
Ш. 5.2.7. Способность штамма ii i к разрушению
I1I.5.2.8. Способность штамма i i к разрушению фенола
П1.6. Разрушение фенантрена
1.6.1. Скрининг природных ассоциаций, бактерий и водорослей на способность к разрушению фенантрена
т.6.2. Разрушение фенантрена искусственными ассоциациями
Щ.6.3. Динамика снижения концентрации фенантрена штаммами зеленых
водорослей
Ш.6.4. Биодеградация фенантрена штаммом водоросли i
Ш.6.4.1. Разрушение фенантрена в среде ВВМ
Ш.6.4.2. Разрушение фенантрена в среде
Ш.6.4.3. Идентификация мегабол иго в
Ш.7. Изучение устойчивости клеток водорослей к загрязнению среды
мазутом
Ш.8. Биоремедиация воды озераколлектора селектированным альго
бактериальным консорциумом
III. 8.1. Анализ бактериального ценоза озера
III. 8.2. Резистентность водорослей к сточной воде, селекция штаммов
водорослей
1П.8.3. Селекция бактериальных штаммов
1.8.4 Ремедиация сточной воды озера в пилотной установке
иммобилизованными водорослями и алканотрофными бактериями Заключение
Выводы
Список литературы


Таким образом, водорослевое население биологической пленки представлено разнообразно и устойчиво к токсикантам. Этот факт позволил нам выдвинуть водоросли на первое место при изучении очистки загрязненных экосистем от токсических веществ. Естественные водоемы обладают определенным резервом самоочистительных возможностей, позволяющих разрушать токсические вещества антропогенного происхождения. Но целостность такой системы можег быть нарушена при воздействии на нее высокотоксичных соединений. Например, нефтяная пленка на поверхности воды, нарушая процессы фотосинтеза, существенно влияет на первичную продукцию водоема Ткаченко, Айвазова, . Кроме того, токсические соединения вызывают морфологические, ультраструкгурные изменения в клетках Кравченко, Тапочка, , снижают максимальную удельную скорость роста, удлиняют лагфазу Назарова, Мыльникова, и угнетают синтез ДНК, РНК, белка и хлорофилла. Чувствительность отдельных видов водорослей к некоторым токсикантам таким, как хлорофос, нефть и нефтепродукты может значительно различаться. Например, . В то же время V. Тиф. РНК, белка и хлорофилла. Наиболее уязвимым к такому воздействию процессом оказалось деление протопласта и образование ценобня. Реакция сообщества организмов на загрязняющие вещества во многом зависит от его концентрации. Малые концентрации способствуют возникновению буферной системы, а большие разрушают ее. Таким образом, состав сообщества и его разнообразие могут бьггь чувствительными индикаторами экологических изменений. Критериями для определения ингибирующего воздействия токсикантов на водоросли является их гибель, снижение уровня фотосинтеза Лукина, , сокращение продолжительности роста культуры Воропаева и др. В природной среде водорослям сопутствуют бактерии. Количество их, как и групповой состав, может варьировать. Обнаружены в виде сопутствующих бактерий все группы, кроме нитрофицирующих и азотобактера Громов, , . Установлены некоторые наиболее конкурентоспособные виды бактерий, которые присутствуют постоянно в качестве спутников водорослей Ленова и др. Вследствие вышеизложенных причин воздействие токсикантов на аксеничные и альгологически чистые водоросли разное. Аксеничные водоросли позволяют достоверно установить границы токсичности различных соединений на водоросли. Токсическое влияние нефти и нефтепродуктов на водоросли зависит от концентрации вещества в культуральной среде. Оно проявляется в снижении численности клеток, удлинении лаг фазы, уменьшении числа живых клеток водорослей, угнетении фотосинтетичсской деятельности и морфологических изменениях Кравченко и Галочка, . Различия в чувствительности к нефти зависят от принадлежности водорослей к тому или иному отделу. Но в этом отношении в литературе встречаются противоречивые данные. Так, эксперименты с сырой нефтью показали, что зеленые во доросли i, штамм 0 были более чувствительны, чем синезеленые сi, штамм 6, в то время как диатомовые водоросли i . Противоположный результат показан при исследовании чувствительности к нефтяному загрязнению почвенных водорослей Неганова и др. По возрастанию чувствительности водорослей к нефти авторы расположили их в ряд зеленые, синезеленые, желтозеленые, диатомовые. Наиболее чувствительными к загрязнению оказались желтозеленые и диатомовые водоросли. Подобный ряд возрастания чувствительности получен в экспериментах Гусевой зеленые, синезеленые, диатомовые. По мнению Е. ИАксеновой и ЗАТруфановой синезеленые водоросли чувствительней протококковых. Приводимые в литературе данные по летальным, угнетающим и стимулирующим концентрациям нефти также различны, даже для одних отделов. И это связано не только с варьированием толерантности между родами, видами и штаммами, но и разными составами используемых для опытов нефтей, а также условиями проведения экспериментов. Так, диатомеи i . Исследования О. Г.Миронова , показали, что при воздействии керосина или дизельного топлива диатомеи i iii, ii ii и vi погибают в течение ч при концентрации 0 мкгл и менее, в то время как i и i iii выдерживают концентрации до мгл.