Экологические аспекты бактериального восстановления сульфатов

• Автор: Вайнштейн, Михаил Борисович
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 183 с. : ил.

1. Актуальность проблемы

2. Состояние вопроса

3. Цель и задачи исследования

4. Научная новизна

5. Практическая ценность

6. Связь работы с крупными программами

7. Апробация работы

8. Публикации

9. Место проведения рабо ты

. Благодарность Объекты, материалы и методы исследования

. Объекты исследования и обоснование их выбора

.1. Водоемы и их основные характеристики
.2. Бактериальные агенты восстановления сульфатов
. Материалы и методы, использованные в исследовании
.1. Отбор проб
.2. Минералогические анализы
.3. Отделение иловой воды
.4. Химические анализы проб
.5. Измерение и регуляция окислительновосстановительного потенциала среды
.6. Применение радиоактивных меток
.7. Разделение радиоактивно меченых серных соединений
.8. Разделение радиоактивно меченых углеродных соединений
.9. Аначиз стабильных изотопов
Воспроизведение высокого давления
Учет общей численности бактерий
Учет жизнеспособных бактерий посевами
Чистые культуры сульфатвосстанавливающих бактерий
Анализ жирнокислотного состава
Спектральный аначиз цитохромов
Приложение магнитного поля и облучение микроорганизмов
Электронная микроскопия
Рентгеновский микроанализ
Основные результаты и их обсуждение
I. Распространение и интенсивность сульфатрсдукции и абиотические факторы.
. Повышенное давление, его реальная и потенциальная роль в процессе бактериального восстановления сульфатов
. Использование орг анических субстратов как доноров водорода при сульфатредукции. Сопоставление использования органического вещества и молекулярного водорода при обычном и высоком давлениях.
. Зависимость распространения сульфатредукции в донных отложениях от распределения органического вещества
. Влияние окислительновосстановительного потенциала среды на распространенность и активность сульфатредукции
. Роль промежуточных серных соединений в сульфатредукции в водоемах
. Роль окислительновосстановительного потенциала и серных интермедиатов на примере коррозии металлов
. Относительные роли различных абиотических факторов
. Стимулирующее воздействие света на бактерий, содержащих десульфовиридин
. Бактериальные магнитосомы и их возможные функции
. Формирование наноклегок как общий ответ на стрессовое воздействие различных факторов
П. Прикладные аспекты изучения восстановления сульфатов.
. Прогностический мониторинг водоемов
Б. Создание коллекции сульфатвосстанавливающих бактерий
. Промышленное использование сульфатвосстанавливающих бактерий для удаления тяжелых металлов из стоков
Заключение
Выводы
Список публикации но теме диссертации
Список использованной литературы


В то же время ряд работ без учета численности, но с описанием и выделением новых видов направленный поиск новых организмов был выполнен для морских прибрежий i, . Таким образом, опубликованные к г. СВБ с поисками новых видов, или количественно оценивали их численность i i посевами на оптимизированные питательные среды без учета состава бактерий и без оценки определяющих геохимических параметров. Практически единственная работа, представившая статистически оцениваемые материалы по распространению СВБ хотя и без характеристик биотопов, даже без учета гидрохимической обстановки, была выполнена на однотипных морских пробах i . Процессы восстановления сульфатов исследовали, начиная с конца х годов, М. В.Иванов и его школа, а также Ю. И.Сорокин и Б. Б.Йоргенсен, которые изучали интенсивность скорость сульфатредукции в анаэробных морских и озерных осадках и анаэробной зоне меромиктических водоемов Иванов, Кузнецов, Чеботарев и др. СВБ и проводимого ими процесса оставалась неизвестной. Интенсивность сульфатредукции определяли радиоизотопным методом Иванов, по переходу радиоактивной метки из сульфата в сероводород и кислоторастворимые сульфиды, т. Более подробный анализ продуктов сульфатредукции не проводили, что, как будет показано ниже, искажало представления об истинной распространенности сульфатредукции. В свою очередь дополнительные анализы и пересчеты на реальный процесс, протекающий в природе, требовали дополнительных методических разработок. Уже в период наших исследований, в х годах, в научной экологической литературе появились публикации о дополнительных методах мониторинга СВБ. По одному методу измерения превращений органических субстратов i i проводили параллельно в естественной пробе и в пробе, где процесс сульфатредукции был подавлен внесением молибдата . По мнению авторов разница между пробами в этом случае представляла результат деятельности СВБ. Но другому методу исследователи анализировали суммарный жирнокислотный состав популяции микроорганизмов из природной пробы и, полагая кислоту i1 маркером для рода vii, определяли численность этих бактерий . Появление этих и подобных им публикаций требовало тщательной проверки предложенных методов экологического мониторинга. Как будет показано ниже, в ходе наших исследований обнаружилось, что применение этих методов не позволяет делать однозначные выводы. Первая гипотеза определила проведение исследований именно в анаэробных условиях, вторая гипотеза предполагала возможность использования измеряемых величин сульфатредукции для потоков органического вещества в экосистемах. При этом в работах химиков для экосистем с содержанием сульфатов, нелимитирующим сульфатрсдукцию, в качестве фактора, определяющего интенсивность процесса, рассматривалось суммарное содержание органического вещества Волков, . Разбор этих положений в ходе проведенных нами исследований представлен ниже здесь важно отметить, что к началу наших исследований в литературе отсутствовали достаточно обширные материалы, способные быть доказательствами указанных постулатов. Соответственно, в качестве основных факторов, влияющих на процесс сульфатредукции в природных экосистемах, включали только концентрации основных субстратов, в качестве которых рассматривали сульфат и органическое вещество, и как ограничивающий присутствие кислорода или окислительновосстановительный потенциал ОВП среды, соответствующий аэробным условиям. Конкретное влияние кислорода или ОВП среды на СВБ и проводимый ими процесс не было изучено вовсе, ii предполагалось, что эти строгие анаэробы не функционируют в присутствии кислорода. Возможность формирования и накопления промежуточных продуктов сульфатредукции была описана только для клеточных экстрактов, накопление их целыми клетками отрицалось , i, . Несмотря на существовавшую информацию о распространенности сульфатредукторов в глубоководных морских и океанских золах отсутствовали сведения о влиянии высокого давления на процесс сульфатредукции при использовании растворенных, в том числе исходно газообразных, субстратов.