RU2650864C1 - Biological destructor of non-symmetric dimethylhydrazine - Google Patents

Biological destructor of non-symmetric dimethylhydrazine Download PDF

Info

Publication number
RU2650864C1
RU2650864C1 RU2017133569A RU2017133569A RU2650864C1 RU 2650864 C1 RU2650864 C1 RU 2650864C1 RU 2017133569 A RU2017133569 A RU 2017133569A RU 2017133569 A RU2017133569 A RU 2017133569A RU 2650864 C1 RU2650864 C1 RU 2650864C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
biological
udmh
dimethylhydrazine
mms
centrum
Prior art date
Application number
RU2017133569A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Забокрицкий
Дмитрий Юрьевич Савиных
Анатолий Васильевич Тарабара
Аркадий Данилович Зорин
Николай Александрович Забокрицкий
Валентина Федоровна Занозина
Марина Васильевна Хмелева
Святослав Дмитриевич Савиных
Original Assignee
Забокрицкий Александр Николаевич
Дмитрий Юрьевич Савиных
Александр Александрович Забокрицкий
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Забокрицкий Александр Николаевич, Дмитрий Юрьевич Савиных, Александр Александрович Забокрицкий filed Critical Забокрицкий Александр Николаевич
Priority to RU2017133569A priority Critical patent/RU2650864C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2650864C1 publication Critical patent/RU2650864C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09CRECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/10Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: ecobiotic "Centrum-MMS" is proposed, which is an association of microorganisms Pseudomonas fluorescens VKM B-6847 and Rhodococcus erythropolis VKM As-1769, which is proposed for biodegradation of asymmetric dimethylhydrazine.
EFFECT: invention allows to reduce the amount of asymmetric dimethylhydrazine in aqueous solutions by more than 50 times.
1 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к биотехнологии защиты окружающей среды и может быть использовано в процессах биологической очистки при загрязнении несимметричным диметилгидразином.The invention relates to biotechnology for environmental protection and can be used in biological treatment processes when contaminated with asymmetric dimethylhydrazine.

Уровень техникиState of the art

В технологиях биоочистки окружающей среды от различных ксенобиотиков известно значительное количество биологических препаратов экологического назначения, содержащих в своем составе набор бактериальных штаммов с аэробным типом дыхания, предназначенных для биохимической деструкции и утилизации загрязнителей в основном углеводородной природы (нефти и продуктов ее промышленной переработки).In technologies for environmental bio-purification from various xenobiotics, a significant amount of biological preparations of environmental purpose is known, containing a set of bacterial strains with aerobic respiration, intended for biochemical destruction and disposal of pollutants mainly of hydrocarbon nature (oil and products of its industrial processing).

Экобиопрепараты, используемые для биологической очистки окружающей среды, обладают как определенными достоинствами, так и недостатками, в числе которых отметим: ограниченный спектр утилизируемых субстратов, неоптимальный микробный состав, сложность наработки биомассы, в частности для многокомпонентных препаратов, нарушение естественных взаимоотношений в природных биоценозах после интродуцирования микроорганизмов, а также слабую эффективность препаратов в натурных условиях, особенно при сравнительно высоких концентрациях загрязнителей, негативном влиянии различных примесей, недостаточности аэрирования, пониженных температурах и др.Ecobiological preparations used for biological purification of the environment have both certain advantages and disadvantages, among which we note: a limited range of utilized substrates, non-optimal microbial composition, complexity of biomass production, in particular for multicomponent preparations, violation of natural relationships in natural biocenoses after introduction microorganisms, as well as the poor effectiveness of drugs in natural conditions, especially at relatively high concentrations of contaminants Iteli, the negative impact of various impurities, insufficient aeration, low temperatures, etc.

Обезвреживание объектов окружающей среды от загрязнения жидким реактивным топливом, известным как гептил (несимметричный диметилгидразин - НДМГ), является актуальной и нерешенной проблемой современной экологии.The neutralization of environmental objects from liquid jet fuels, known as heptyl (asymmetric dimethylhydrazine - UDMH), is an urgent and unsolved problem of modern ecology.

Гептил считается исключительно опасным экотоксикантом и относится к веществам первого класса опасности. Известно, что использование НДМГ в ракетно-космической технике обусловлено его «особыми эксплутационными свойствами, и замены ему, как горючему, в будущем не предвидится. С точки зрения возникающих при этом экологических последствий, связанных с проливами гидразинных горючих в атмосферу Землю, то это является глобальной экологической проблемой» [Колесников, С.В. Окисление несимметричного диметилгидразина (гептила) и идентификация продуктов его превращения при проливах: - Монография. -Новосибирск: Изд. СибАК, 2014. - 110 с.].Heptyl is considered an extremely dangerous ecotoxicant and belongs to substances of the first hazard class. It is known that the use of UDMH in rocket and space technology is due to its “special operational properties, and it is not expected to replace it, as fuel, in the future. From the point of view of the environmental consequences arising from this, associated with spills of hydrazine fuels into the Earth’s atmosphere, this is a global environmental problem ”[Kolesnikov, S.V. Oxidation of asymmetric dimethylhydrazine (heptyl) and identification of the products of its transformation during straits: - Monograph. Novosibirsk: Publishing House. SibAK, 2014. - 110 p.].

При падении баков с остатками НДМГ, а также при неудачных пусках различных ракет происходит загрязнение значительных площадей территорий и водных поверхностей компонентами ракетных топлив вдоль всей траектории полета ракет, и формирование зараженных участков, количество которых увеличивается с каждым новым пуском, которые в настоящее время производятся с космодромов Байконур (Казахстан), Плесецк, Свободный и Капустин Яр.When tanks with UDMH residues fall, as well as during unsuccessful launches of various missiles, significant areas of territories and water surfaces are contaminated by components of rocket fuels along the entire flight path of missiles, and the formation of infected areas, the number of which increases with each new launch, which are currently being carried out with Cosmodromes Baikonur (Kazakhstan), Plesetsk, Svobodny and Kapustin Yar.

Учитывая такие свойства НДМГ, как токсичность, высокая летучесть, неограниченная растворимость в воде и водных растворах кислот и др., существует значительная опасность попадания гептила в биосферу и, в частности, в организм человека, со всеми вытекающими негативными последствиями. Изучение экологических последствий падения отделяющихся частей ракет-носителей показывает, что поступление НДМГ в окружающую среду может достигать нескольких тонн в год [Экологический мониторинг ракетно-космической деятельности. Принципы и методы / под ред. Н.С. Касимова, О.А. Шпигуна. - М.: Рестарт, 2011. - 472 с.].Given the properties of UDMH, such as toxicity, high volatility, unlimited solubility in water and aqueous solutions of acids, etc., there is a significant risk of heptyl entering the biosphere and, in particular, into the human body, with all the ensuing negative consequences. A study of the environmental consequences of the fall of the separating parts of launch vehicles shows that UDMH can enter the environment up to several tons per year [Environmental monitoring of space rocket activity. Principles and Methods / Ed. N.S. Kasimova, O.A. Shpiguna. - M .: Restart, 2011. - 472 p.].

Эффективные и безопасные технологии нейтрализации гептила, в том числе и биологические, до настоящего времени остаются недостаточно разработанными. Считаем, что одним из перспективных направлений решения данной проблемы может быть использование экобиопрепаратов, предназначенных для микробиологической деструкции несимметричного диметилгидразина, хотя как в РФ, так и за рубежом нам неизвестно наличие таких коммерческих препаратов.Effective and safe technologies for neutralizing heptyl, including biological ones, have remained insufficiently developed to date. We believe that one of the promising directions for solving this problem may be the use of ecobiological preparations intended for microbiological destruction of asymmetric dimethylhydrazine, although we do not know the presence of such commercial preparations in Russia or abroad.

В настоящее время имеются единичные сообщения о видах и ассоциациях микроорганизмов, способных утилизировать НДМГ.Currently, there are few reports of species and associations of microorganisms capable of utilizing UDMH.

Так, известен способ (Патент на изобретение №2174553 от 11 февраля 1998 г., Заявитель - ЗАО «Биотэк-Япония») биодеструкции несимметричного диметилгидразина, основанный на использовании ассоциативной культуры, включающей следующие штаммы бактерий: Acinetobacter sp. H-1, Rhodococcus sp. Н-2, Arthrobacter sp. H-3 в соотношении 1:3:2, соответственно.Thus, a method is known (Patent for invention No. 2174553 dated February 11, 1998, the Applicant is Biotech-Japan CJSC) for biodegradation of asymmetric dimethylhydrazine based on the use of an associative culture including the following bacteria strains: Acinetobacter sp. H-1, Rhodococcus sp. H-2, Arthrobacter sp. H-3 in a ratio of 1: 3: 2, respectively.

В модельных опытах при культивировании в колбах при температурах 20 и 30°С было показано снижение исходной концентрации гептила в воде со 100 мг⋅л-1 до 0,3 мг⋅л-1, в почве - с 11,3 г⋅кг-1 до 0,35 г⋅кг-1.In model experiments during cultivation in flasks at temperatures of 20 and 30 ° C, a decrease in the initial concentration of heptyl in water from 100 mg⋅ -1 to 0.3 mg⋅ -1 was shown, in the soil - from 11.3 g⋅kg - 1 to 0.35 g⋅kg -1 .

Действие патента прекращено 12 февраля 2003 г.The patent is terminated on February 12, 2003.

Недостатки данного способа:The disadvantages of this method:

по сути авторы для биодеградации гептила применяют не оформленный надлежащим образом биопрепарат, а ассоциативную культуру;in fact, the authors for biodegradation of heptyl do not use a biopreparation not properly designed, but an associative culture;

не приводятся конкретные биотехнологические параметры, оптимальные для осуществления процесса биологической деструкции НДМГ;specific biotechnological parameters that are optimal for the implementation of the biological destruction of UDMH are not given;

максимальные значения, определяющие концентрации несимметричного диметилгидразина, не превышают 0,1% для воды и 1% для почвы;maximum values determining the concentrations of asymmetric dimethylhydrazine do not exceed 0.1% for water and 1% for soil;

природные штаммы, входящие в ассоциацию, не идентифицированы до вида и поскольку они являются «специально селекционированной культурой», нет указаний на генетическую закрепленность и устойчивость у них специфических биодеструктивных свойств (способности подвергать биодеструкции НДМГ), то есть основного признака, по которому они были селекционированы.the natural strains included in the association are not identified by species and since they are a “specially selected culture”, there are no indications of genetic fixation and resistance of their specific biodestructive properties (the ability to biodegrade UDMH), that is, the main feature by which they were selected .

Описан (Патент на изобретение №2236453 от 18 сентября 2002 г., Заявитель - Научно-исследовательский центр токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов) штамм бактерий Rhodococcus globerulus 19ф, при внесении культуральной жидкости (107 кл⋅мл-1) которого в загрязненную гептилом (200 мг-кг-1) почву концентрация его снижалась на 39% в течение месяца наблюдения.Described (Patent for invention No. 2236453 dated September 18, 2002, the Applicant is a Research Center for Toxicology and Hygienic Regulation of Biological Preparations) a bacterial strain Rhodococcus globerulus 19ph, when a culture fluid (10 7 klml -1 ) is introduced into contaminated heptyl ( 200 mg-kg -1 ) soil, its concentration decreased by 39% during the month of observation.

Действие патента прекращено 19 сентября 2010 г. The patent is terminated on September 19, 2010.

Недостатком при использовании данного штамма является то, что разработка не доведена до создания готового биопрепарата, а также длительность и сравнительно невысокий уровень биодеструкции НДМГ.The disadvantage when using this strain is that the development is not brought to the creation of a finished biological product, as well as the duration and relatively low level of biodegradation of UDMH.

Имеется также патент на изобретение Республики Казахстан №19817 от 15 декабря 2010 г., описывающий установку для биохимической очистки и рекультивации промышленных сточных вод от гидразина, гептила и его метаболитов, представляющую собой трехсекционный бетонированный биопруд с непрерывной аэрацией сточных вод и использованием для биодеструкции природной ассоциации микроорганизмов, относящихся к трем родам родококков и двум родам псевдомонад. В качестве стимуляторов роста бактерий вводят патоку, растительные белки, аммофос и калия хлорид.There is also a patent for the invention of the Republic of Kazakhstan No. 19817 dated December 15, 2010, which describes a plant for biochemical treatment and reclamation of industrial wastewater from hydrazine, heptyl and its metabolites, which is a three-section concrete biopond with continuous aeration of wastewater and the use of natural association for biodegradation microorganisms belonging to the three genera of Rhodococcus and two genera of pseudomonas. As stimulants of bacterial growth, molasses, plant proteins, ammophos and potassium chloride are introduced.

По данным авторов установка позволяет достигнуть 100% биохимической очистки сточных вод и почв от гептила и его метаболитов при их исходной концентрации 100 мг⋅кг-1.According to the authors, the installation allows you to achieve 100% biochemical treatment of wastewater and soil from heptyl and its metabolites at their initial concentration of 100 mg kg -1 .

Недостатками предлагаемого способа являются:The disadvantages of the proposed method are:

техническая невозможность использования стационарной установки для ремедиации загрязненных почв и водных поверхностей в натурных условиях на значительных площадях, соответствующих по своим линейным параметрам длине трасс пролета ракет и зонам рассеивания НДМГ;the technical impossibility of using a stationary installation for remediation of contaminated soils and water surfaces in natural conditions on large areas corresponding in linear parameters to the length of missile spans and dispersion zones of UDMH;

биотехнологические проблемы, связанные со сложностью наработки шестикомпонентного бактериального продукта, тем более, что одновременное культивирование является технологически неприемлемым ввиду различных питательных потребностей штаммов (два из которых вообще не идентифицированы до вида);biotechnological problems associated with the complexity of producing a six-component bacterial product, especially since the simultaneous cultivation is technologically unacceptable due to the different nutritional needs of the strains (two of which are not identified at all);

заявленный титр микроорганизмов, рекомендуемый для биодеструкции, равный 1012-1014 кл⋅см-3, по нашему мнению, является недостижимым;the declared titer of microorganisms, recommended for biodegradation, equal to 10 12 -10 14 cells · cm -3 , in our opinion, is unattainable;

полная биодеструкция гептила достигается при его сравнительно низком исходном уровне, равном 0,01%;complete biodegradation of heptyl is achieved with its relatively low initial level of 0.01%;

заявленное техническое решение очень близко к прототипу «Установка для микробиологической очистки сточных вод» (А.с. СССР №1542916, 1990).The claimed technical solution is very close to the prototype "Installation for microbiological wastewater treatment" (AS USSR No. 1542916, 1990).

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Ранее (2010 г.) нами был предложен для биологической очистки воды и почвы от нефти и нефтепродуктов экобиопрепарат «Центрум - MMS» (Патент РФ №2428471 от 13 июня 2010 г.). Предлагаемый биологический препарат экологического назначения «Центрум - MMS» характеризуется:Earlier (2010), we proposed for the biological purification of water and soil from oil and oil products the ecological product Centrum - MMS (RF Patent No. 2428471 of June 13, 2010). The proposed biological product for environmental purposes "Centrum - MMS" is characterized by:

компонентным составом, представленным двумя видами микроорганизмов с выраженной способностью утилизировать углеводороды при их совместном воздействии;the component composition represented by two types of microorganisms with a pronounced ability to utilize hydrocarbons when they are combined;

высокой биодеградационной активностью уже при однократном применении в отношении сырой нефти и различных видов углеводородных топлив;high biodegradation activity even with a single application to crude oil and various types of hydrocarbon fuels;

активностью при утилизации «тяжелых», а также ароматических углеводородов;activity in the disposal of "heavy" as well as aromatic hydrocarbons;

возможностью однократного применения для ремедиации почв и водных поверхностей при сравнительно низких температурах окружающей среды (8-12°С), что особенно актуально для северных нефтедобывающих районов РФ.the possibility of a single use for remediation of soils and water surfaces at relatively low ambient temperatures (8-12 ° C), which is especially important for the northern oil producing regions of the Russian Federation.

В последующем на этапах реализации и внедрения (ТУ-92917-005-2010 и Промышленный регламент №01-МП) экобиопрепарата «Центрум-MMS» был установлен более полный круг его биодеструктивных возможностей. Так, препарат утилизировал не только широкий спектр алифатических, ароматических и нафтеновых углеводородов, таких как: сырая нефть, мазут, бензин, дизельное топливо, но и машинные, моторные и турбинные масла. Возможности разложения и утилизации экобиопрепаратом «Центрум-MMS» других ксенобиотиков, в том числе и НДМГ, ранее не изучались.Subsequently, at the stages of implementation and implementation (TU-92917-005-2010 and Industrial Regulation No. 01-MP) of the ecological product “Centrum-MMS”, a more complete range of its biodestructive capabilities was established. So, the drug utilized not only a wide range of aliphatic, aromatic and naphthenic hydrocarbons, such as: crude oil, fuel oil, gasoline, diesel fuel, but also engine, engine and turbine oils. The possibilities of decomposition and disposal by the Centrum MMS MMS of other xenobiotics, including UDMH, have not been studied before.

Таким образом, с учетом накопленного массива теоретических и экспериментальных данных, для решения экологических задач по очистке территорий и водных поверхностей, загрязненных несимметричным диметилгидразином, перед авторами стояла задача установить наличие биодеструктивной активности экобиопрепарата «Центрум-MMS» в отношении НДМГ и оценить уровень его биологического разложения.Thus, taking into account the accumulated theoretical and experimental data, in order to solve the environmental problems of cleaning territories and water surfaces contaminated with asymmetric dimethylhydrazine, the authors were faced with the task of establishing the biodestructive activity of the Centrum-MMS ecological product in relation to UDMH and assessing the level of its biological decomposition .

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Для решения поставленной задачи использовали:To solve the problem used:

экобиопрепарат «Центрум-MMS» (партия 01-17), приготовленный в соответствии с действующими ТУ и Промышленным регламентом;Ecobiological product “Centrum-MMS” (batch 01-17), prepared in accordance with the applicable specifications and industrial regulations;

синтетическую питательную среду (СаCl2⋅6Н2O - 0,1 г; MgO4⋅5H2O -0,02 г; FeSO4⋅7H2O - 0,01 г; Na2HPO4 - 3,0 г; Na2CO3 - 0,1 г; NH4Cl - 2,0 г; NaCl - 5,0 г; KН2РO4 - 2,0 г; MgSO4⋅7H2O - 0,2 г; глюкоза - 5 г; вода дистиллированная до 1 дм3);synthetic nutrient medium (CaCl 2 ⋅ 6H 2 O - 0.1 g; MgO 4 ⋅ 5H 2 O -0.02 g; FeSO 4 ⋅ 7H 2 O - 0.01 g; Na 2 HPO 4 - 3.0 g; Na 2 CO 3 - 0.1 g; NH 4 Cl - 2.0 g; NaCl - 5.0 g; KH 2 PO 4 - 2.0 g; MgSO 4 ⋅ 7H 2 O - 0.2 g; glucose - 5 g; distilled water to 1 dm 3 );

гранулированное фосфорное удобрение - суперфосфат (ГОСТ 5956-78), калий хлористый (ГОСТ 4568-95);granular phosphate fertilizer - superphosphate (GOST 5956-78), potassium chloride (GOST 4568-95);

технический образец несимметричного диметилгидразина;technical sample of asymmetric dimethylhydrazine;

шейкер-инкубатор KS 4000i с колбами вместимостью 250 см3;shaker incubator KS 4000i with flasks with a capacity of 250 cm 3 ;

лабораторный биореактор емкостью 5 дм3 с принудительной подачей воздуха.laboratory bioreactor with a capacity of 5 dm 3 with forced air supply.

Условия проведения испытаний:Test conditions:

температура реакционной среды - 18-20°С;the temperature of the reaction medium is 18-20 ° C;

время наблюдения - 7 суток;observation time - 7 days;

концентрация НДМГ в шейкере-инкубаторе в реакционной смеси 0.01-1,0%;the concentration of UDMH in the shaker-incubator in the reaction mixture is 0.01-1.0%;

концентрация НДМГ в лабораторном биореакторе в реакционной смеси - до 2,0%.the concentration of UDMH in the laboratory bioreactor in the reaction mixture is up to 2.0%.

Аналитические исследования экспериментальных образцов на содержание НДМГ проводили двумя независимыми методами: хромато-масс-спектрометрическим и газохроматографическим. Сочетание возможностей двух выбранных аналитических методов позволило идентифицировать и количественно определить основные параметры биологической деструкции НДМГ.Analytical studies of experimental samples on the content of UDMH were carried out by two independent methods: chromato-mass spectrometric and gas chromatographic. The combination of the capabilities of the two selected analytical methods allowed us to identify and quantify the main parameters of the biological destruction of UDMH.

Хромато-масс-спектрометрический анализ проводили на хромато-масс-спектрометре Trace GC Ultra/DSQII при следующих условиях:Chromatography-mass spectrometric analysis was performed on a Trace GC Ultra / DSQII chromatography-mass spectrometer under the following conditions:

капиллярная колонка TR 5 MS длиной 60 м, диаметром 0,25 мм;TR 5 MS capillary column 60 m long, 0.25 mm diameter;

температура инжектора - 200°С;injector temperature - 200 ° C;

температура ионного источника - 200°С;the temperature of the ion source is 200 ° C;

газ-носитель - гелий М 60, скорость подачи 1,2 мл⋅мин-1;carrier gas - helium M 60, feed rate 1.2 ml min -1 ;

температура хроматографической колонки во время анализа повышалась от 40 до 200°С со скоростью 10 град⋅мин-1.the temperature of the chromatographic column during analysis increased from 40 to 200 ° C at a rate of 10 deg граmin -1 .

Масс-хроматограммы регистрировали в диапазоне массовых чисел 35-300. Идентификацию осуществляли с использованием электронной библиотеки масс-спектров «NIST 2005».Mass chromatograms were recorded in the range of mass numbers 35-300. Identification was carried out using the electronic library of mass spectra "NIST 2005".

Газохроматографический анализ осуществляли при следующих оптимальных условиях:Gas chromatographic analysis was carried out under the following optimal conditions:

температура хроматографической колонкиchromatographic column temperature 80°С 80 ° C температура испарителяevaporator temperature 120°С120 ° C температура детектораdetector temperature 320°С320 ° C скорость подачи газа-носителя (азот)carrier gas feed rate (nitrogen) 28 мл⋅мин-1 28 ml⋅min -1 скорость подачи водородаhydrogen feed rate 16 мл⋅мин-1 16 ml⋅min -1 скорость подачи воздухаair flow rate 150 мл⋅мин-1 150 ml⋅min -1

Объем каждой пробы рабочих растворов, вводимых в колонку хроматографа, равнялся 0,2 мкл.The volume of each sample of the working solutions introduced into the column of the chromatograph was 0.2 μl.

Регистрацию сигналов детектора и обсчет хроматограмм проводили с использованием программного комплекса «ЦветХром». Градуировочную зависимость для количественной оценки компонентов оценивали по результатам анализа калибровочных проб.Detector signals and chromatograms were recorded using the TsvetKhrom software package. The calibration dependence for the quantitative assessment of the components was evaluated according to the results of the analysis of calibration samples.

Каждый образец анализировали трижды. Для этого в пенициллиновый флакон с 10,0±0,5 г гидроксида калия вводили 2,0 мл исследуемого раствора. Затем флакон закрывали резиновой пробкой с прокладкой из фторопластовой пленки, надевали алюминиевый колпачок и обжимали прессом (либо использовали герметизирующее устройство). Встряхивали флакон несколько раз, помещали в термостат и выдерживали 15 мин при температуре 80°С. На анализ из флакона отбирали 1,0 см газовой фазы шприцем, предварительно прогретым до 80°С.Each sample was analyzed three times. For this, 2.0 ml of the test solution was introduced into a penicillin vial with 10.0 ± 0.5 g of potassium hydroxide. Then the bottle was closed with a rubber stopper with a gasket from a PTFE film, an aluminum cap was put on and crimped by a press (or a sealing device was used). The bottle was shaken several times, placed in a thermostat and kept for 15 min at a temperature of 80 ° C. 1.0 cm of the gas phase was taken from the vial for analysis using a syringe preheated to 80 ° C.

Результаты выполненных экспериментальных исследований представлены в таблице.The results of the experimental studies are presented in the table.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Примечания:Notes:

1. Патент на изобретение РФ №2174553 от 11 февраля 1998 г.1. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2174553 dated February 11, 1998

2. Патент на изобретение Республики Казахстан №19817 от 15 декабря 2010 г.2. Patent for the invention of the Republic of Kazakhstan No. 19817 dated December 15, 2010

Таким образом, в результате проведенных экспериментальных исследований впервые установлено наличие у экобиопрепарата «Центрум-MMS» ранее не известного свойства - способности подвергать биодеструкции такой экотоксикант I класса опасности, как несимметричный диметилгидразин.Thus, as a result of experimental studies, for the first time, the Centrum-MMS ecobiological product was found to have a previously unknown property - the ability to biodegrade such an ecotoxicant of hazard class I as asymmetric dimethylhydrazine.

Полученные экспериментальные результаты позволяют утверждать, что аэробные бактерии, являющиеся основой экобиопрепарата «Центрум-MMS», видов Pseudomonas fluorescens ВКМ В-6847 и Rhodococcus erythropolis AC-1769, обладают способностью использовать в качестве единственного источника углерода и азота НДМГ. Укажем также, что по данным аналитических исследований наиболее частыми продуктами биологического разложения гептила являлись ди- и триметиламины, азометан, тетраметилметандиамид, которые определяли только на 1-6 сутки наблюдения. Нитрозодиметиламин в составе анализируемых проб не обнаруживали, что косвенно свидетельствует о протекании процессов превращения НДМГ именно по биодеструктивному типу.The obtained experimental results suggest that the aerobic bacteria that are the basis of the Centrum-MMS ecobiological product, Pseudomonas fluorescens VKM B-6847 and Rhodococcus erythropolis AC-1769 species, have the ability to use UDMH as the sole source of carbon and nitrogen. We also indicate that, according to analytical studies, the most common products of the biological decomposition of heptyl were di- and trimethylamines, azomethane, tetramethylmethanediamide, which were determined only on the 1st – 6th day of observation. Nitrosodimethylamine was not found in the analyzed samples, which indirectly indicates the occurrence of UDMH conversion processes precisely in the biodestructive type.

Установлено, что указанный биодеструктор эффективно разлагает НДМГ в воде при концентрациях от 0,5% и выше (до 1,58%), что существенно превосходит аналогичные показатели для существующих прототипов. Значимыми отличиями являются более высокая интенсивность разложения экотоксиканта, о чем свидетельствуют сравнительно короткие сроки биодеструкции, а также более низкая температура протекания процессов разложения гептила при использовании препарата «Центрум-MMS», чем у известных прототипов: 6-7 суток при 18-20°С и 20-25 суток при температурах до 30-35°С соответственно.It was found that this biodestructor effectively decomposes UDMH in water at concentrations from 0.5% and above (up to 1.58%), which significantly exceeds the same parameters for existing prototypes. Significant differences are the higher decomposition rate of the ecotoxicant, as evidenced by the relatively short biodegradation time, as well as the lower temperature of the heptyl decomposition processes when using the Centrum-MMS preparation than the known prototypes: 6-7 days at 18-20 ° С and 20-25 days at temperatures up to 30-35 ° C, respectively.

Установлен также перечень и оптимизированы в ходе выполнения экспериментальных исследований технологические параметры, позволяющие достичь в реакционной среде максимальной биодеструкции несимметричного диметилгидразина, которые были равны:A list has also been established and technological parameters optimized in the course of experimental studies that allow achieving maximum biodegradation of asymmetric dimethylhydrazine in the reaction medium, which were equal to:

концентрация водородных ионов, ед. рНconcentration of hydrogen ions, units pH 6,2-7,86.2-7.8 температура, °Сtemperature, ° С 20-2520-25 масса вносимого экобиопрепарата (до концентрацииweight of applied ecobiological product (up to concentration биокомпонента), кл-см-3 biocomponent), cm -3 108-109 10 8 -10 9 продолжительность воздействия, сут.duration of exposure, days 6-76-7 кратность обработки экобиопрепаратом, разthe frequency of treatment with an ecobiological product, times 1one уровень аэрируемости, мг⋅дм-3 level of aerability, mg⋅dm -3 15-2015-20

количество вносимых добавок, г⋅дм-3:amount of additives, g⋅dm -3 :

суперфосфат гранулированныйgranular superphosphate 5,05,0 калий хлористыйpotassium chloride 2,52.5

Таким образом, впервые получены экспериментальные данные, подтверждающие способность ассоциации бактериальных микроорганизмов видов Pseudomonas fluorescens ВКМ-6847 и Rhodococcus erythropolis Ac-1769, входящих в состав экобиопрепарата «Центрум-MMS», подвергать биологической деструкции НДМГ в водных растворах. Эффективность разложения несимметричного диметилгидразина была существенно выше, чем у описанных ранее других видов микроорганизмов и их ассоциаций. Предложен для применения экобиопрепарат «Центрум-MMS» для биологической деструкции несимметричного диметилгидразина - органического соединения I класса опасности, используемого в качестве ракетного топлива.Thus, for the first time, experimental data have been obtained confirming the ability of the association of bacterial microorganisms of the species Pseudomonas fluorescens VKM-6847 and Rhodococcus erythropolis Ac-1769, which are part of the Centrum-MMS eco-preparation, to biologically destroy UDMH in aqueous solutions. The decomposition efficiency of asymmetric dimethylhydrazine was significantly higher than that of other types of microorganisms and their associations described previously. The Centrum-MMS ecobiological product has been proposed for use for the biological destruction of asymmetric dimethylhydrazine, an organic compound of hazard class I used as rocket fuel.

Claims (1)

Применение экобиопрепарата «Центрум-MMS» для очистки от нефти и нефтепродуктов в качестве биологического деструктора водных растворов несимметричного диметилгидразина.The use of Centrum-MMS ecobiological product for oil and oil products purification as a biological destructor of asymmetric dimethylhydrazine aqueous solutions.
RU2017133569A 2017-09-26 2017-09-26 Biological destructor of non-symmetric dimethylhydrazine RU2650864C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017133569A RU2650864C1 (en) 2017-09-26 2017-09-26 Biological destructor of non-symmetric dimethylhydrazine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017133569A RU2650864C1 (en) 2017-09-26 2017-09-26 Biological destructor of non-symmetric dimethylhydrazine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2650864C1 true RU2650864C1 (en) 2018-04-17

Family

ID=61976675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017133569A RU2650864C1 (en) 2017-09-26 2017-09-26 Biological destructor of non-symmetric dimethylhydrazine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2650864C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109609414A (en) * 2019-01-25 2019-04-12 北京理工大学 One plant of uns-dimethylhydrazine degradation bacteria strains WP52 and its application

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2174553C2 (en) * 1998-02-11 2001-10-10 Закрытое акционерное общество "Биотэк-Япония" Method of biodestruction of heptyl, nonsymmetric dimethyl-hydrazine
RU2295403C1 (en) * 2005-09-13 2007-03-20 Валентина Павловна Мурыгина Method of preparing bacterial agent rhoder for cleaning soils, lands, oil slimes, fresh and mineralized waters to remove petroleum and petroleum product pollution
RU2428471C1 (en) * 2010-05-11 2011-09-10 Александр Николаевич Забокрицкий Eco-biopreparation centrum-mms for removing oil and oil products

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2174553C2 (en) * 1998-02-11 2001-10-10 Закрытое акционерное общество "Биотэк-Япония" Method of biodestruction of heptyl, nonsymmetric dimethyl-hydrazine
RU2295403C1 (en) * 2005-09-13 2007-03-20 Валентина Павловна Мурыгина Method of preparing bacterial agent rhoder for cleaning soils, lands, oil slimes, fresh and mineralized waters to remove petroleum and petroleum product pollution
RU2428471C1 (en) * 2010-05-11 2011-09-10 Александр Николаевич Забокрицкий Eco-biopreparation centrum-mms for removing oil and oil products

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109609414A (en) * 2019-01-25 2019-04-12 北京理工大学 One plant of uns-dimethylhydrazine degradation bacteria strains WP52 and its application
CN109609414B (en) * 2019-01-25 2022-04-05 北京理工大学 Unsymmetrical dimethylhydrazine degrading strain WP52 and application thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sun et al. Isolation and characterization of biosurfactant-producing and diesel oil degrading Pseudomonas sp. CQ2 from Changqing oil field, China
Rocha et al. Isolation and characterization of phenol-degrading yeasts from an oil refinery wastewater in Brazil
Sakultantimetha et al. Acceleration of tributyltin biodegradation by sediment microorganisms under optimized environmental conditions
CN113195122A (en) Method for purifying environment polluted by petroleum-related substances and material used in method
Béchohra et al. Absorption and biodegradation of toluene: Optimization of its initial concentration and the biodegradable non-aqueous phase liquid volume fraction
RU2465216C1 (en) Method of cleaning aquatic media from oil and oil products
RU2650864C1 (en) Biological destructor of non-symmetric dimethylhydrazine
Tellechea et al. Use of sugarcane filter cake and nitrogen, phosphorus and potassium fertilization in the process of bioremediation of soil contaminated with diesel
Narmanova et al. Biological products for soil and water purification from oil and petroleum products
Gouda et al. Bioremediation of kerosene II: a case study in contaminated clay (Laboratory and field: scale microcosms)
Nozari et al. Investigation of the effect of co-metabolism on removal of dodecane by microbial consortium from soil in a slurry sequencing bioreactor
Salmazo et al. Evaluation of Bacillus subtilis as a tool for biodegrading diesel oil and gasoline in experimentally contaminated water and soil
RU2019527C1 (en) Method of soil treatment from the oil pollution
KR101554155B1 (en) New Alcanivorax spp. degrading petroleum hydrocarbon and Methods of bioremediation by using thereof
Archegova et al. Optimization of the purification of soil and water objects from oil using biosorbents
Chachina et al. The recultivation of the soils, contaminated with petrol and diesel fuel, with the help of earthworms Dendrobena veneta and the complex of microorganisms
Kucerova APPLICATION OF PSEUDOMONAS PUTIDA AND RHODOCOCCUS SP. BY BIODEGRADATION OF PAH (S), PCB (S) AND NEL SOIL SAMPLES FROM THE HAZARDOUS WASTE DUMP IN POZĎÁTKY (CZECH REPUBLIC)
RU2668811C1 (en) Biological decomposer of nitrocellulose
JP3922944B2 (en) Prediction method for petroleum cracking capacity of environmental samples
Escudero-López et al. Bacterial selection of the Pseudomonas genus with the capacity to treat water and contaminated soils
Buraimoh et al. Efficacy of intervention strategies for bioremediation of crude oil in polluted soil microcosm
RU2628692C2 (en) Biosorbent for soil and water purification from oil and oil products
El-Khawaga et al. Bioremediation of petroleum oil by pseudomonas aeruginosa and pseudomonas fluorescens (biotype a) isolated from petroleum oil contaminated soil
RU2195435C2 (en) Method of cleaning land and water to remove petroleum product pollutions
Obahiagbon et al. Bio-treatment of crude oil polluted water using mixed microbial populations of P. aureginosa, Penicillium notatum, E. Coli and Aspergillus niger

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190927

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210112