Разработка новой формы биопрепарата для очистки водных объектов от тонких нефтяных пленок

• Автор: Аушева, Хадишат Ахметовна
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 181 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Поступление и распределение нефтепродуктов

в водных объектах

1.2. Процессы самоочищения водных масс от нефтепродуктов

1.2.1. Биологическое самоочищение водных масс

1.2.2. Интенсификация процессов самоочищения водным гидробионтом

1.3. Распространенность и некоторые особенности углеводородокисляющих микроорганизмов

1.3.2. Пути поступления углеводородов в клетку

1.3.3. Влияние некоторых небиологических факторов на степень деградации нефти

1.4. Иммобилизованные клетки микроорганизмов

1.4.1. Иммобилизация в Саальгинатный гель
1.5. Опыт создания и применения биопрепаратов в России
и странах СНГ
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.2. Выделение и идентификация углеводородокисляющих мик роорганизмов
2.2.1. Морфологические исследования
2.3. Культивирование микроорганизмов
2.4. Определение количества микроорганизмов
2.5. Иммобилизация микроорганизмов
2.6. Исследования деструкции нефти
2.6.1. Определение содержания остаточных нефтепродуктов
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Применение альгината натрия для иммобилизации микроор ганизмов нефтедеструкторов
3.1.1. Иммобилизация бактериальных клеток в Саальгинатных гранулах
3.1.2. Ассимиляция нефти иммобилизованными и свободными клетками i vi в периодических условиях
3.1.3. Ассимиляция нефти иммобилизованными и свободными клетками i i в периодических условиях
3.2. Разработка методики создания Саальгинатиых гранул, об
ладающих положительной плавучестью
3.2.1. Использование различных коенцентраций альгината на трия для получения плавающих Саальгинатных гранул
3.2.2. Применение веществ с малой плотностью для придания Саальгинатным гранулам положительной плавучести
3.3. Иммобилизация клеток нефтедеструкторов i vi в гранулы Саальгинатного геля, обладающих положительной плавучестью
3.3.1. Биодсструкция пленочной нефти иммобилизованными клетками i vi
3.4. Исследования параметров, влияющих на свойства препарата
3.4.1. Влияние размера Саальгинатных гранул на скорость био деструкции нефти
3.4.2. Влияние концентрации иммобилизованных клеток на ско рость биодеструкции нефти
3.4.3. Влияние биогенных элементов на скорость биодеструкции нефти
3.4.4. Исследования возможности биоразложения Саальгинатиых гранул
3.5. Хранение полученного препарата
3.6. Механизм действия препарата
3.6.1. Рост и размножение микроорганизмовнефтедеструкторов в Саальгинатных гранулах
3.6.2. Механизм биодеструкции пленочной нефти препаратом
3.6.3. Распределение клеток по глубине
3.7. Применение препарата
3.7.1. Влияние количества вносимого препарата на процесс биодеструкции
3.7.2. Влияние толщины нефтяной пленки на динамику биодеструкции нефти
3.7.3. Исследование динамики биодеструкции различных нефтей
3.8. Натурные испытания
3.9. Использование препарата для биоремедиации морской воды
3.9.1. Выделение и отбор галотолерантных штаммов микроорганизмовнефтедеструкторов
3.9.2. Деструкция нефти в морской воде галотолерантными штаммами
3.9.3. Биодеструкция нефти в морской воде ассоциациями микроорганизмов
3.9.4. Биодеструкция пленочной нефти в морской воде иммобилизованной ассоциациями микроорганизмов
3.9.5. Рост и размножение клеток дрожжей i ii в Саальгинатимх гранулах
3. . Микроводоросли
. Культивирование микроводорослей viii и i i на средах, содержащих нефть
. Исследование влияния на жизнедеятельность микроводорослей наличия сплошной нефтяной пленки
. Влияние различных фракций нефти на скорость роста микроводорослей viii
3. . Иммобилизация микроводорослей
3. . Биодеструкция нефтяной пленки препаратом с совместно иммобилизованными микроорганизмами и микроводорослям
Выводы
Список использованной литературы


Поскольку биохимическая устойчивость различных углеводородов увеличивается от налканов к их изомерам, циклическим и ароматическим углеводородам, в результате протекающих в водоеме процессов возможно значительное измеЕюние первоначального состава нефтепродуктов и накопление ароматических углеводородов . Накапливая загрязнения, гидробионты извлекают их из воды и на какоето время обезвреживают, выключая из многих звеньев круговорота веществ. Высокой токсичностью для гидробионтов обладают как водорастворимая , так и нерастворимая составляющая нефти , особенно, ароматическая. Растения аккумулируют чужеродные вещества корнями и листьями . Водные растения, не имея устьиц, поглощают вещества через эпидермис. Экспериментальные данные , показывают, что корнями растений поглощается весьма широкий спектр гидрофильных и липофильных органических молекул алифатические, ароматические и гидроароматические углеводороды, спирты, фенолы, амины, молекулы, содержащие разные гетероциклы и т. При этом поглощаются даже вещества, обладающие исключительно низкой растворимостью в воде, например, такие как полициклические углеводороды. Поглощенные корнями или листьями ксенобиотики не накапливаются в растениях в том виде, в котором поступают, а подвергаются немедленно окислительной деградации. В литературе имеются сведения, например, о детоксикации растениями соединений, поступающих с поливными водами дихлорэтана, четыреххлористого углерода. Максимальный уровень их накопления в растениях отмечался на третий и четвертый день после полива, но уже через дней указанные соединения не обнаруживаются . Первичным процессом окислительного превращения углеводородов и одноатомных фенолов является их гидроксилирование, в результате чего образуются соответствующие спирты и фенолы. Их дальнейшее окисление приводит к образованию органических кислот. Арены и фенолы окисляются с расщеплением ароматического кольца. Углеродные атомы при их катаболическом и окислительном метаболизме включаются через цикл Кребса в общий метаболизм клетки ,,0. Часть углерода ксенобиотиков окисляется до углекислого газа. Оксигеназные ферментные системы универсальны, обнаружены почти во всех клетках животного и растительного мира 0. Основными конечными продуктами бактериального окисления нефти и ее производных являются СО2, вода и бактериальные клетки. Наличие последних является важным экологическим фактором. Бактерии подготавливают условия для развития других организмов водного биоценоза 2, . Микробному разложению подвергаются углеводороды нефти, бензина, керосина по схеме предельные углеводородыиеиредельные углеводороды спирты кетосоединения жирные кислоты углекислота и вода. Чем больше в водоеме гидробионтов и чем интенсивнее их метаболизм, тем больше органического вещества подвергается биологическому окислению и, следовательно, энергичнее идет процесс очищения водоема. Минерализационная и дсструкционпая функция биоты водоема оптимизируется при достаточном видовом разнообразии, именно благодаря гетерогенности бактериоценозов многие трудноразлагасмые соединения могут подвергаться биодеградации 7. Отдельный вид организмов может обладать способностью катализировать трансформацию одного соединения в другое, но не обладает ферментативной системой для дальнейшей деградации. Это может быть восполнено вторым и гак далее организмом с комплементарными катаболическими свойствами, и тогда соединение будет полностью разложено. Поскольку в зонах сильного загрязнения наблюдается дефицит кислорода, биологическая минерализация органических веществ здесь усиливается в присутствии фотосинтезирующих растений. Процессы деструкции и минерализации сложных органических соединений происходят в водной среде интенсивнее в зарослях макрофитов как за счет аэрации, так и за счет выделения в воду корнями и стеблями химических веществ, оптимизирующих деятельность перифитона ,, ,, 4. Согласно данным формирование биоценозов обрастаний на поверхностях погруженных субстратов происходит в летнее время за 1 2, а зимой не менее чем за суток, также в летний период уже через сутки после погружения субстрата формируется довольно разнообразное сообщество, включающее более таксонов водорослей, таксонов простейших и коловраток.