Главная » 2014 » Август » 8 » Скачать Роль фотогетеротрофных пурпурных бактерий в самоочищении почвы от углеводородов. Сморкалов, Иван Александрович бесплатно
6:42 AM
Скачать Роль фотогетеротрофных пурпурных бактерий в самоочищении почвы от углеводородов. Сморкалов, Иван Александрович бесплатно
Роль фотогетеротрофных пурпурных бактерий в самоочищении почвы от углеводородов
Диссертация
Автор: Сморкалов, Иван Александрович
Название: Роль фотогетеротрофных пурпурных бактерий в самоочищении почвы от углеводородов
Справка: Сморкалов, Иван Александрович. Роль фотогетеротрофных пурпурных бактерий в самоочищении почвы от углеводородов : диссертация кандидата биологических наук : 03.00.16 / Сморкалов Иван Александрович; [Место защиты: Институт биологии Уфимского научного центра РАН] - Уфа, 2009 - Количество страниц: 141 с. 1 ил. Уфа, 2009 142 c. :
Объем: 142 стр.
Информация: Уфа, 2009
Содержание:
Введение 5 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Глава 1 ЭКОЛОГИЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ
11 Характеристика почвы при загрязнении нефтепродуктами
12 Деградация нефтепродуктов в разных видах почв
13 Воздействие нефти и нефтепродуктов на почвенные микробоценозы
14 Представители углеводородокисляющей микрофлоры
Глава 2 ПУТИ МЕТАБОЛИЗМА УГЛЕВОДОРОДОВ
21 Аэробное окисление
22 Неполное окисление
23 Анаэробное окисление
24Деградация углеводородов смешанными культурами микроорганизмов 61 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Глава 3 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
31 Характеристика объектов исследования
32 Закладка опытных площадок
33 Взятие почвенных образцов
34 Определение содержания углеводородов в почвенных образцах
35 Определение численности почвенных микроорганизмов 67 351 Определение численности аэробных хемотрофных нефтеокисляющих микроорганизмов
352 Определение количества фотогетеротрофных бактерий
36 Выделение чистых культур пурпурных бактерий
37 Снятие спектров поглощения живых клеток пурпурных бактерий
38 Определение вклада разных групп микроорганизмов в деградацию дизельного топлива в почве
381 Подготовка почвы
382 Постановка опыта
39 Отбор почвенных образцов с «естественно»-загрязненных полигонов
310 Выявление пороговой для выживания пурпурных бактерий концентрации дизельного топлива в почве
311 Влияние фототрофных бактерий на скорость деградации дизельного топлива в почве в природных условиях
312 Определение влияния биотического фактора на выживаемость пурпурных бактерий в почве, не загрязненной углеводородами
313 Обработка результатов
Глава 4 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 75 41 Ход самоочищения почвы и грунта от углеводородов
411 Изменение концентрации углеводородов
412 Динамика численности нефтеокисляющих микроорганизмов и фотогетеротрофных бактерий
413 Идентификация пурпурных бактерий
42 Некоторые аспекты распространения пурпурных бактерий в почвах и грунтах
421 Условия появления пурпурных бактерий в почвах и грунтах
422 Влияние биотического фактора на распространение пурпурных бактерий в почве и грунте
423 Влияние концентрации дизельного топлива на выживаемость пурпурных бактерий в почве
43 Вклад разных групп микроорганизмов в деградацию дизельного топлива в почве
44 Эффективность усвоения углеводородов нефтеокисляющими грибами и фототрофными бактериями при различной величине исходного загрязнения
45 Влияние пурпурных бактерий на самоочищение почвы и грунта от дизельного топлива в природных условиях 117 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 120 ВЫВОДЫ 126 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Введение:
Загрязнение природной среды нефтью и нефтепродуктами - острейшая экологическая проблема во многих регионах России и во всем мире. Ежегодно в мире добывается свыше 3.5 млрд. тонн сырой нефти, из них в 2001 году в России было добыто 348 млн. тонн («Территория», информационный портал). Химическое загрязнение окружающей среды происходит на всех стадиях технологического процесса: при добыче, транспортировке, хранении и переработке нефти. При транспортировке нефти по трубопроводам в результате случающихся на них аварий теряется до 1.5-2% добываемой нефти. При одном порыве нефтепровода в среднем вытекает 2 т нефти, при этом в негодность приводится 1 тыс. м2 земли. Есть оценка, что из-за аварий нефтепроводов в России ежегодно разливается 15-20 млн. тонн нефти (Арзамасцев, 2008).
При попадании нефти и нефтепродуктов в почву происходят глубокие и часто необратимые изменения физических, морфологических, физико-химических, микробиологических свойств, а иногда и существенная перестройка почвенного профиля, что приводит к потере плодородия и отторжению загрязненных территорий из хозяйственного использования. Углеводороды нефти способны образовывать в процессе трансформации токсичные соединения, обладающие канцерогенными свойствами и способностью переходить в растения, что значительно снижает качество возделываемых культур и создает определенную угрозу для здоровья человека (Биодеградация нефти и., 2003).
Деятельность человека, связанная с добычей нефти и ее переработкой, поставила ряд задач по сохранению и защите окружающей среды. Биотехнологии защиты окружающей среды - это тот инструментарий, который призван обеспечить восстановление затронутых деятельностью человека экосистем. Одним из современных методов, используемых при разработке экологически чистых технологий защиты окружающей среды и восстановления природных ресурсов, является биоремедиация - это наиболее щадящий метод сохранения биоразнообразия и обеспечения устойчивости очищаемых биоценозов. Формирование этой области научных знаний состоялось в 90-х годах и в настоящее время происходит развитие экобиотехнологий, которые основаны на поиске, селекции и интродукции наиболее активных микроорганизмов-деструкторов, получении ассоциации микроорганизмов, обладающих желаемыми свойствами. (Янкевич, 2002).
Помимо метода рекультивации, предусматривающего интродукцию углеводородокисляющих микроорганизмов в экосистему, большое значение приобретают методы, основанные на стимуляции естественной нефтеокисляющей микрофлоры (Коронелли, 1996), т.к. внесение углеводородокисляющих микроорганизмов не более эффективно, чем стимулирование аборигенной микрофлоры (Atlas, Cerniglia, 1995), а иногда и менее эффективно (A feasibility study on., 1997). Поэтому необходимо изучать все группы микроорганизмов, способные участвовать в деструкции нефти и нефтепродуктов. Целесообразно изучение ассоциаций микроорганизмов с различным спектром биохимических особенностей и их взаимодействие в процессе биодеградации углеводородов нефти. Но в исследованиях, посвященных углеводород-ассимилирующим микроорганизмам, большинство авторов сосредотачивают свое внимание на аэробных хемотрофных бактериях и микроскопических грибах. В то время как есть исследования, говорящие о важной роли фототрофных бактерий в деградации нефтепродуктов (Драчук, 2004; Effect of Photosynthetic., 2004), сведения о возможном участии в биодеградации нефти фотогетеротрофных организмов очень ограничены.
Пурпурные несерные бактерии являются специфической микрофлорой почв, загрязненных углеводородами (Драчук, 2004), обладают широким спектром метаболических путей и таким свойством, как способность к азотфиксации. Поэтому, их участие в биодеградации нефти, в составе смешанных микробных культур или как самостоятельных деструкторов углеводородов представляет большой интерес. Мало изученным является вопрос о распространении этих микроорганизмов в почвах и грунтах, подверженных загрязнению нефтью или нефтепродуктами, и роли их в самоочищении земель от таких поллютантов.
Цель настоящего исследования - выяснить роль фотогетеротрофных пурпурных бактерий в процессах самоочищения почв и грунтов от углеводородного загрязнения.
Основные задачи исследования:
1. Изучить ход самоочищения почвы и грунта от углеводородов при экспериментальном загрязнении: при этом проследить динамику численности аэробных нефтеокисляющих бактерий, нефтеокисляющих грибов, несерных пурпурных бактерий и интенсивность деградации углеводородов в течение 2-3 сезонов.
2. Выявить закономерности появления и распространения фотогетеротрофных бактерий в почвах и грунтах, загрязненных нефтепродуктами.
3. Оценить роль разных групп микроорганизмов в биодеградации углеводородов в почве.
4. Определить влияние несерных пурпурных бактерий на скорость деградации углеводородов в почве и грунте.
Научная новизна. Проведено параллельное наблюдение за динамикой процессов самоочищения от углеводородов почвы и грунта с различными абиотическими и биологическими показателями, начиная с самого момента загрязнения. При анализе имеющихся и вновь полученных данных выявлены условия, влияющие на появление и распространение пурпурных бактерий в почвах, загрязненных углеводородами. Получены данные о вкладе фотогетеротрофных бактерий в деградацию нефтепродуктов в почве. Впервые показано положительное влияние несерных пурпурных бактерий на процессы самоочищения земель от углеводородного загрязнения.
Теоретическое и практическое значение работы. Полученные данные уточняют ход микробиологических процессов в загрязненных углеводородами почвах, дают понятие о роли отдельных групп нефтеокисляющих микроорганизмов в биодеградации этих поллютантов и о взаимоотношении между различными группами микроорганизмов. Результаты работы расширяют представления об экологии пурпурных бактерий, дают представление о роли этих микроорганизмов в процессах самоочищения почв от нефтепродуктов. Данные о влиянии культур фотогетеротрофных бактерий на эффективность биодеградации углеводородов в почве, позволяют использовать их для стимуляции аборигенной нефтеокисляющей микрофлоры при проведении рекультивации земель, загрязненных нефтью и нефтепродуктами.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Скорость самоочищения почвы от нефтепродуктов зависит от ее физико-химических свойств и функционального состояния микробоценоза. Устоявшийся и сбалансированный микробоценоз более устойчив к незначительному (<5%) углеводородному загрязнению и поэтому эффективней справляется с таким стрессом.
2. На появление и распространение фотогетеротрофных бактерий в почвах и грунтах влияют такие факторы, как количество углеводородов, биотический прессинг, численность нефтеокисляющих грибов.
3. Несерные пурпурные бактерии повышают эффективность биодеградации углеводородов, проводя их аэробное окисление или стимулируя основные группы нефтеокисляющих организмов. Между фотогетеротрофными бактериями и нефтеокисляющими грибами возможны мутуалистические взаимоотношения.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на конференциях молодых ученых «Экология: от Арктики до Антарктики», Екатеринбург, 2007; «Экология в современном мире: взгляд научной молодежи», Улан-Уде, 2007 «Биосфера земли: прошлое, настоящее, будущее», Екатеринбург, 2008; «Современные методы и подходы в биологии и экологии», Уфа, 2008; III Всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы экологии Южного Урала», Оренбург, 2007;
По теме диссертации опубликовано 5 работ.
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ Глава 1. ЭКОЛОГИЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ