Адсорбционно иммобилизованные нокардиоморфные актиномицеты в биоремедиации нефтезагрязненных объектов

• Автор: Самков, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Способы и механизмы иммобилизации микробных клеток.

1.2 Факторы, определяющие адгезию микроорганизмов

1.3 Влияние адсорбционной иммобилизации микробных клеток на их.

физиологию и метаболическую активность.

1.4 Биоремедиация загрязненных нефтепродуктами объектов с использованием иммобилизованных и свободных нефтеокисляющих микроорганизмов

1.5 Актинобактерии в биоремедиации нефтезагрязненных объектов

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. .

2.1 Бактериальные штаммы

2.2 Носитель для адсорбционной иммобилизации клеток

2.3 Питательные среды, субстраты, реакгивы.
2.4 Культивирование микроорганизмов на жидких минеральных средах
2.5 Многофакторные эксперименты
2.5.1 Оптимизация состава питательной среды для получения биомассы
2.5.2 Оптимизация условий адгезии клеток.
2.6 Определение концентрации биомассы при культивировании на жидкой питательной среде
2.7 Определение показателя гидрофобности клеток
2.8 Моделирование конвективного переноса микробных клеток
2.9 Определение показателя адгезии клеток
2. Лабораторное моделирование биодеградации нефтяного слика в воде.
2. Лабораторное моделирование биодеградации нефтепродуктов в песке и почве
2. Количественные химические анализы.
Количественный анализ нефтепродуктов.
Количественный анализ аммонийного и нитратного азота.
Количественный анализ фосфора
2. Микробиологические анализы.
Определение численности общей гетеротрофной микрофлоры
Определение численности нефтеокисляющих микроорганизмов.
Определение спектра устойчивости к антибиотикам
2. Испытания углеводородокисляющей культуры на безвредность.
2. Математическая обработка результатов
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1 Отбор нефтеокисляющих микроорганизмов для внесения в объект биологической очистки в иммобилизованном виде
3.1.1 Критерии отбора штаммов.
3.1.2 Экспрессотбор микроорганизмов по косвенным критериям.
3.2 Модельный штамм.
3.3 Взаимосвязь конвективного переноса углеводородокисляющих микроорганизмов с показателем гидрофобности клеток.
3.4 Оптимизация составов жидких питательных сред для наработки биомассы нефтеокисляющих микроорганизмов.
3.4.1 Оптимизация состава жидкой питательной среды на основе дистиллированной воды.
3.4.2 Оптимизация состава жидкой питательной среды на основе морской воды.
3.4.3 Продукция биомассы нокардиоморфными актиномицетами при культивировании на средах оптимизированного состава
3.5 Оптимизация условий адсорбционной иммобилизации клеток нокардиоморфных актиномицетов на носителе
3.5.1 Влияние и концентрации катионов алюминия на жизнеспособность и деструкцию нефтепродуктов родококками.
3.5.2 Полный факторный эксперимент
3.5.3 Иммобилизация нефтеокисляющих нокардиоморфньтх
актиномицетов в оптимизированных условиях
3.6 Биодеградация нефти в воде свободными и иммобилизованными клетками ЯИос1ососсш егуИггороШ Я
3.7 Деструкция нефтепродуктов свободными и иммобилизованными клетками нефтеокисляющих микроорганизмов в модельных экспериментах по очистке загрязненных песка и почвы.
3.8 Испытание иммобилизованной системы в условиях полевых экспериментов.
3.8.1 Биоремедиация луговой глинистой почвы
3.8.2 Биологическая очистка нефтесодержащего песчаного грунта
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОД1э
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В случае очистки нефтезагрязненных черноземной и луговой глинистой почвы, эффективности применения иммобилизованных и свободных микроорганизмов сходны. Результаты работы были представлены на следующих конференциях, съездах и конгрессах второй и четвертый съезды общества биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова и гг. Мадрид, , международная конференция Проблемы биодеструкции техногенных загрязнителей окружающей среды Саратов, г. Путинские школыконференции молодых ученых Биология наука XXI века Пущино, , гг. С.И. Алиханяна Генетика, микроорганизмов и биотехнология Москва Пущино,. Биотехнология состояние и . Москва, , Всероссийский смотрконкурс научнотехнического творчества Эврика Новочеркасск, , конкурс научных проектов студентов и аспирантов в области экологии ЭкоЛогичные технологии Москва, , 2я Всероссийская научная конференция молодых учных и студентов Краснодар, , международная конференция Биоресурсы,. России Сочи, , краевая научнопрактическая конференция грантодержателеи конкурса РФФИ Агой, , БГ международная, конференция Микробное разнообразие состояние, стратегия сохранения биотехиологический потенциал 1СОМЮ Пермь, , конкурс научно технического творчества молодежи НТТМ Москва, , российская школа конференция Генетика микроорганизмов и биотехнология Москва Пущино, . По материалам исследований опубликовано. ВАК РФ, 2 патента РФ, тезисов российских, международных и зарубежных конференций. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, описания проведенных исследований, выводов, заключения и приложения Работа изложена на 3 листах машинописного текста, содержит рисунков таблиц, 5 приложений. Список литературы включает 2 наименования, в том числе зарубежных источников. Явление иммобилизации микроорганизмов впервые было использовано в связи с необходимостью отделения продукта синтеза от биологического агента при высокой скорости микробной конверсии клетки ацетобактера, иммобилизованные на дубовых опилках, применялись еще в середине века при получении уксуса. Закрепление микроорганизмов на носителе позволило осуществлять непрерывное культивирование практически без потерь клеток. Существуют следующие основные приемы иммобилизации клеток, различающиеся строением получаемой иммобилизованной системы Синицын и др. Демаков и др. Наиболее простым и широко распространенным способом получения иммобилизованных микробных клеток является адсорбционная иммобилизация, при которой закрепление микроорганизмов происходит на поверхности материала носителя. При этом развитая поверхность носителя способствует адгезии большего числа клеток при условии монослойной адгезии. В случае, если в материале носителя присутствуют открытые поры, и их размер позволяет колонизацию внутренней поверхности клетками, то это также способствует прикреплению большего числа клеток. Существует видоспецифичная зависимость количества адгезировавшихся микроорганизмов от размера пор. Принято считать Звягинцев, , что оптимальным считается размер пор, в раз превышающий размер клетки. В.В. Самонин и Е. При невозможности проникновения микроорганизма в пору ввиду е малого размера, прикрепление осуществлялось за счет внедрения в пору жгутиков, о чем свидетельствовал высокий титр на адсорбентах с радиусом пор менее 0,3 мкм. При изучении адгезии сахаромицетов в частицах носителя, полученного из i i, была отмечена интенсивная колонизация внутренних поверхностей естественных морфологических структур разрушенных растительных клеток Баулина и др. Взаимодействие поверхностей при адсорбционной иммобилизации происходит, на начальных этапах, за счет физических механизмов первичная, или обратимая адгезия Родионова и др. Далее подключаются химические и биологические процессы. Основными силами, обеспечивающими физическую адсорбцию, являются Синицын и др. Ионионные взаимодействия основаны на взаимодействии заряженных группировок как правило, отрицательно i . Данные силы определяют зависимость начальных этапов адгезии микроорганизмов от среды, влияющей на потенциал клетки Звягинцев, Синицын и др. Звягинцев, Родионова и др.