RU2785601C1 - Штамм Pseudomonas putida для биодеградации гептила, штамм Rhodococcus erythropolis для биодеградации авиационного керосина и способ биоремедиации почвы, загрязненной компонентами ракетных топлив - Google Patents
Штамм Pseudomonas putida для биодеградации гептила, штамм Rhodococcus erythropolis для биодеградации авиационного керосина и способ биоремедиации почвы, загрязненной компонентами ракетных топлив Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785601C1 RU2785601C1 RU2022126162A RU2022126162A RU2785601C1 RU 2785601 C1 RU2785601 C1 RU 2785601C1 RU 2022126162 A RU2022126162 A RU 2022126162A RU 2022126162 A RU2022126162 A RU 2022126162A RU 2785601 C1 RU2785601 C1 RU 2785601C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soil
- strain
- microorganisms
- heptyl
- biodegradation
- Prior art date
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 123
- 241000187561 Rhodococcus erythropolis Species 0.000 title claims abstract description 26
- 241000589776 Pseudomonas putida Species 0.000 title claims abstract description 25
- 125000003187 heptyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 title claims description 27
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 title claims description 18
- 239000002760 rocket fuel Substances 0.000 title abstract description 9
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 title description 6
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 239000003380 propellant Substances 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 16
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 24
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 22
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 230000000813 microbial Effects 0.000 description 21
- RHUYHJGZWVXEHW-UHFFFAOYSA-N 1,1-dimethyhydrazine Chemical compound CN(C)N RHUYHJGZWVXEHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000002609 media Substances 0.000 description 18
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 15
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 15
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 14
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 11
- 108090000604 Hydrolases Proteins 0.000 description 11
- 102000004157 Hydrolases Human genes 0.000 description 11
- 230000002255 enzymatic Effects 0.000 description 11
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 11
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 description 10
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 description 10
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 10
- 231100000674 Phytotoxicity Toxicity 0.000 description 9
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000001580 bacterial Effects 0.000 description 7
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 7
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 6
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 210000000056 organs Anatomy 0.000 description 6
- 230000000593 degrading Effects 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 230000002588 toxic Effects 0.000 description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- 241000238578 Daphnia Species 0.000 description 4
- 231100000111 LD50 Toxicity 0.000 description 4
- 230000036948 MRT Effects 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 4
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 4
- 230000001684 chronic Effects 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 4
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 4
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 3
- 229940106157 CELLULASE Drugs 0.000 description 3
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 description 3
- 210000004400 Mucous Membrane Anatomy 0.000 description 3
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 3
- 230000003042 antagnostic Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 3
- 238000007912 intraperitoneal administration Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008506 pathogenesis Effects 0.000 description 3
- 230000001717 pathogenic Effects 0.000 description 3
- 239000006188 syrup Substances 0.000 description 3
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 description 3
- 230000017613 viral reproduction Effects 0.000 description 3
- 230000001018 virulence Effects 0.000 description 3
- 235000007319 Avena orientalis Nutrition 0.000 description 2
- 244000075850 Avena orientalis Species 0.000 description 2
- 235000007558 Avena sp Nutrition 0.000 description 2
- 235000016068 Berberis vulgaris Nutrition 0.000 description 2
- 241000335053 Beta vulgaris Species 0.000 description 2
- 241000219310 Beta vulgaris subsp. vulgaris Species 0.000 description 2
- AVTMBUGRGLTNTN-UHFFFAOYSA-N C(CCCCCC)N(NC)C Chemical compound C(CCCCCC)N(NC)C AVTMBUGRGLTNTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N D-Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 210000000350 MC(T) Anatomy 0.000 description 2
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 2
- NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N Potassium oxide Chemical compound [K]O[K] NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZJVWSHVAAUDKD-UHFFFAOYSA-N Potassium permanganate Chemical compound [K+].[O-][Mn](=O)(=O)=O VZJVWSHVAAUDKD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000316848 Rhodococcus <scale insect> Species 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- 239000005557 antagonist Substances 0.000 description 2
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 2
- 231100000016 inhalation toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000000622 irritating Effects 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 2
- 230000000877 morphologic Effects 0.000 description 2
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003000 nontoxic Effects 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 229910001392 phosphorus oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus hexaoxide Chemical compound O1P(O2)OP3OP1OP2O3 VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 2
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 2qpq Chemical compound [O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- AFPHTEQTJZKQAQ-UHFFFAOYSA-N 3-Nitrobenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC([N+]([O-])=O)=C1 AFPHTEQTJZKQAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000683 Abdominal Cavity Anatomy 0.000 description 1
- 241000588625 Acinetobacter sp. Species 0.000 description 1
- 241000186073 Arthrobacter sp. Species 0.000 description 1
- 210000000481 Breast Anatomy 0.000 description 1
- 238000009631 Broth culture Methods 0.000 description 1
- 239000004343 Calcium peroxide Substances 0.000 description 1
- LHJQIRIGXXHNLA-UHFFFAOYSA-N Calcium peroxide Chemical compound [Ca+2].[O-][O-] LHJQIRIGXXHNLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940041514 Candida albicans extract Drugs 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 240000004051 Cosmos caudatus Species 0.000 description 1
- 235000005956 Cosmos caudatus Nutrition 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N D-sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 241001494246 Daphnia magna Species 0.000 description 1
- 206010013974 Dyspnoea paroxysmal nocturnal Diseases 0.000 description 1
- 235000019733 Fish meal Nutrition 0.000 description 1
- 241000276438 Gadus morhua Species 0.000 description 1
- 239000006137 Luria-Bertani broth Substances 0.000 description 1
- 210000004279 Orbit Anatomy 0.000 description 1
- 108020005203 Oxidases Proteins 0.000 description 1
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 1
- 241000589540 Pseudomonas fluorescens Species 0.000 description 1
- 229940076788 Pyruvate Drugs 0.000 description 1
- 241001464989 Rhodococcus globerulus Species 0.000 description 1
- 241000187562 Rhodococcus sp. Species 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-GDQSFJPYSA-N Sucrose Natural products O([C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](CO)O1)[C@@]1(CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-GDQSFJPYSA-N 0.000 description 1
- 210000000115 Thoracic Cavity Anatomy 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 241001148470 aerobic bacillus Species 0.000 description 1
- 210000001557 animal structures Anatomy 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 1
- 235000019402 calcium peroxide Nutrition 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic Effects 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 235000019516 cod Nutrition 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000034994 death Effects 0.000 description 1
- 230000004059 degradation Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001064 degrader Substances 0.000 description 1
- 230000001066 destructive Effects 0.000 description 1
- 201000009910 diseases by infectious agent Diseases 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drugs Drugs 0.000 description 1
- 230000001779 embryotoxic Effects 0.000 description 1
- 231100000351 embryotoxic Toxicity 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 239000004467 fishmeal Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003522 irritant Effects 0.000 description 1
- 231100000021 irritant Toxicity 0.000 description 1
- 239000002085 irritant Substances 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic Effects 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000003505 mutagenic Effects 0.000 description 1
- 231100000219 mutagenic Toxicity 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 235000008935 nutritious Nutrition 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N oxygen atom Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001575 pathological Effects 0.000 description 1
- 231100000915 pathological change Toxicity 0.000 description 1
- 230000036285 pathological change Effects 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-M pyruvate Chemical compound CC(=O)C([O-])=O LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000006152 selective media Substances 0.000 description 1
- 231100000161 signs of toxicity Toxicity 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005527 soil sampling Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 210000004215 spores Anatomy 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000000021 stimulant Substances 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 230000003390 teratogenic Effects 0.000 description 1
- 231100000563 toxic property Toxicity 0.000 description 1
- 231100000027 toxicology Toxicity 0.000 description 1
- 231100000041 toxicology testing Toxicity 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N β-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области биохимии, в частности к штаммам Pseudomonas putida 5G, ВКМ B-3636D и Rhodococcus erythropolis 62М/3, ВКМ Ac-2933D. Также раскрыт способ биоремедиации почв, загрязненных компонентами ракетного топлива. Заявленное изобретение позволяет эффективно очищать почву от загрязнения компонентами ракетного топлива. 3 н.п. ф-лы, 19 табл., 7 ил., 8 пр.
Description
Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в области охраны окружающей среды для рекультивации почв, загрязненных компонентами ракетных топлив (гептилом и авиационным керосином).
Гептил (диметилгидразин - НДМГ) используется в качестве жидкого ракетного топлива для вывода на орбиту космических кораблей типа «Протон», «Циклон», «Космос», «Рокот», «Стрела» и автоматических спутников Земли. В силу своих физико-химических свойств диметилгидразин мигрирует в природной среде, разлагается на ряд высокотоксичных продуктов, длительно сохраняется в почве. НДМГ относится к 1 классу опасности, обладает канцерогенным, мутагенным, эмбриотоксическим ("желтые дети") и тератогенным действием, вызывая развитие злокачественных опухолей у работающих с ним людей или проживающих на загрязненных территориях. Авиационный керосин применяется в пилотируемых кораблях типа «Союз» и тоже высоко токсичен [1, 2].
В настоящее время не разработаны действенные, экологически безопасные и дешевые методы рекультивации почв, загрязненных гептилом и авиационным керосином. Все существующие технологии можно условно разделить на три группы: термические (сжигание); методы глубокого окисления НДМГ с применением водных растворов, содержащих активные вещества, которые реагируют с НДМГ и в одном случае образуют нерастворимые или малорастворимые комплексы, а в другом - способствуют разложению до более простых по своему составу соединений. В основном, применяются химические средства (перекись водорода, растворы марганцовокислого калия, негашеная известь), что дорого, экологически вредно и приводит к потере плодородия рекультивируемых почв. Другая разновидность методов включает использование водных растворов, веществ, в частности мета-нитробензойную кислоту, которая при определенных величинах рН-среды образует с НДМГ комплексное соединение в виде твердой фазы. Растворы, загрязненные НДМГ, далее согласно предложенному методу, подвергаются термическому обезвреживанию в специальной печи. Также применяют связывание НДМГ в почве с составами, содержащими гуминовые кислоты, торф, шунгит. Однако этот метод не обеспечивает очистку грунта до уровня ПДУ (0,1 мг/кг) [3].
Для детоксикации почвы и нейтрализации НДМГ на поверхности металлоконструкций, стен укрытий и т.д. применяют пероксид кальция, при разложении которого выделяется атомарный кислород, который участвует в реакции распада НДМГ. Недостатком данного способа является низкая степень очистки загрязненных участков, длительный процесс детоксикации [4].
Известны биологические способы, в основе которых лежит метод управляемого биокомпостирования. При этом используемые биопрепараты созданы на основе микроорганизмов, для которых опасные отходы являются источником питания [5]. Так, на космодроме Байконур (Казахстан) проводятся исследования по применению аборигенных почвенных микроорганизмов для разложения диметилгидразина. Их выделяют из почвы и затем выращивают в ферментерах для внесения в загрязненную почву [6].
В настоящее время имеются единичные сообщения о видах и ассоциациях микроорганизмов, способных утилизировать НДМГ. Так, известен способ (Патент на изобретение №2174553 от 11 февраля 1998 г., Заявитель - ЗАО «Биотэк-Япония») биодеструкции несимметричного диметилгидразина, основанный на использовании ассоциации, включающей следующие штаммы бактерий: Acinetobacter sp. H-1, Rhodococcus sp. Н-2, Arthrobacter sp. H-3 в соотношении 1:3:2, соответственно [7].
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. По данным авторов установка позволяет достигнуть 100% биохимической очистки сточных вод и почвы от гептила и его метаболитов при исходной концентрации 100 мг/кг почвы, с образованием воды и углекислого газа; снижение ХПК в 1395 раз [8].
Разработан экобиопрепарат «Центрум - MMS» для биологической очистки воды и почвы от нефти и нефтепродуктов (Патент РФ №2428471 от 13 июня 2010 г. ). Биопрепарат представлен двумя видами микроорганизмов с выраженной способностью утилизировать углеводороды; сырую нефть и различные виды углеводородных топлив, а также ароматических углеводородов [9].
В последующем, на этапах реализации и внедрения биопрепарата (ТУ-92917-005-2010 и Промышленный регламент №01-МП) в результате проведенных дополнительных экспериментальных исследований была установлена его способность подвергать биодеструкции несимметричный диметилгидразин. Показано, что Экобиопрепарат «Центрум-MMS» (RU 2650864 от 17 апреля 2018 г.) позволяет снизить количество диметилгидразина в водных растворах более чем в 50 раз. Это позволило разработчикам утверждать, что аэробные бактерии, являющиеся основой экобиопрепарата, видов Pseudomonas fluorescens ВКМ В-6847 и Rhodococcus erythropolis AC-1769, обладают способностью использовать в качестве единственного источника углерода и азота НДМГ в водных растворах. Однако, способностью очищать почву, загрязненную гептилом и авиакеросином, экобиопрепарат «Центрум-MMS», по данным авторов изобретения, не обладает [10].
Прототипом изобретения является на штамм бактерий Rhodococcus globerulus 19ф - биодеструктор гептила (RU 2236453 от 18 сентября 2002 г., Научно-исследовательский центр токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов). Бактерии способны проводить разложение гептила в водной среде и почве, однако обладают слабой деструктивной активностью в отношении углеводородов. [11].
Отличием заявленного изобретения является видовой набор выделенных природных микроорганизмов - деструкторов КРТ: Pseudomonas putida шт. 5G и Rhodococcus erythropolis шт. 62М/3, а также возможность применения указанных микроорганизмов для разложения гептила и авиационного керосина в почве.
Целью изобретения является разработка штаммов микроорганизмов - деградантов компонентов ракетных топлив (КРТ), способных к совместному выращиванию, а также создание на их основе способа биоремедиации различных типов почвы, загрязненных гептилом и авиационным керосином.
Поставленная цель достигается тем, что получены штаммы микроорганизмов: штамм Pseudomonas putida 5G, ВКМ B-3636D - биодеструктор компонента ракетного топлива гептила и штамм Rhodococcus erythropolis 62М/3, ВКМ Ac-2933D - биодеструктор компонента ракетного топлива авиационного керосина.
Способ биоремедиации почв, загрязненных компонентами ракетного топлива включает внесение микроорганизмов в почву, где обработку почвы проводят штаммом Pseudomonas putida 5G, или штаммом Rhodococcus erythropolis 62М/3, или смесью указанных штаммов, или ассоциацией указанных штаммов, полученной при их совместном культивировании. Ассоциацию штаммов Pseudomonas putida 5G и Rhodococcus erythropolis 62М/3 получают путем их совместного культивирования в жидкой питательной среде ФГРМ с добавлением ростовых добавок: свекловичная патока 10 г/л и 5 г/л микроэлементов: комплексное удобрение «Универсал-2» фирмы ФЕРТИКА.
Технический результат настоящего изобретения состоит в том, что микроорганизмы Pseudomonas putida шт. 5G и Rhodococcus erythropolis шт. 62М/3 пригодны для рекультивации почвы, загрязненной компонентами ракетного топлива: гептилом (диметилгидразином) и авиационным керосином.
Технический результат достигался созданием ассоциации культур бактерий Pseudomonas putida шт. 5G и Rhodococcus erythropolis шт. 62М/3 с титром 1,0×108-1,0×109 КОЕ/мл. Штаммы не являются антагонистами и пригодны для совместного культивирования, где при совместном культивировании при внесении ростовых добавок (свекловичная патока 10 г/л и комплексное удобрение «Универсал-2» фирмы ФЕРТИКА 5 г/л) штамм 62М/3 достигает стационарной стадии роста через 24 часа при температуре 28°С, вместо 40 часов при культивировании на стандартном ГРМ-бульоне.
Применение полученных штаммов согласно изобретению позволяет осуществлять высокоэффективную очистку почвы, загрязненной компонентами ракетного топлива: гептилом (диметилгидразином) и авиационным керосином, что позволяет снизить интегральную токсичность и фитотоксичность очищаемой почвы, а также повысить ее биологическую активность: уровень дегидрогеназ, гидролаз, интенсивность разложения целлюлозы.
Микроорганизмы по результатам проведенных исследований не патогенны и полностью безопасны для теплокровных животных и окружающей среды, пригодны без ограничений для рекультивации загрязненной КРТ почвы.
В одном из вариантов осуществления изобретения для биоремедиации почвы, загрязненной КРТ, в качестве микроорганизмов биодеструкторов используются штамм Pseudomonas putida 5G и штамм Rhodococcus erythropolis 62М/3 в виде баковой смеси в соотношении 1:1 с содержанием каждого компонента не менее 1×107 КОЕ/мл.
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами.
Краткое описание графических материалов.
Фигура 1. Дегидрогеназная активность почвы, загрязненной формалином (0,05%) и авиакеросином (0,1%), в ходе микробной биоремедиации.
Фигура 2. Гидролазная активность почвы, загрязненной формалином (0,05%) и авиакеросином (0,1%), в ходе микробной биоремедиации.
Фигура 3. Интенсивность разложения целлюлозы (%) в почве, загрязненной формалином (0,05%) и авиакеросином (0,1%), через 30 суток микробной биоремедиации.
Фигура 4. Динамика изменения концентрации авиакеросина в почве в ходе полевого эксперимента, г/кг.
Фигура 5. Дегидрогеназная активность почвы, в полевом эксперименте.
Фигура 6. Гидролазная активность почвы, в полевом эксперименте.
Фигура 7. Интенсивность разложения целлюлозы (%) в почве, в полевом эксперименте.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Штамм Pseudomonas putida 5G выделен из почвы Тульской области на минимально-солевой среде с формалином, депонирован во Всероссийской Коллекции Микроорганизмов (ВКМ) ИБФМ РАН ФИЦ ПНЦБИ РАН (г. Пущино) 27.04.2022 г. под регистрационным номером ВКМ B-3636D.
Штамм характеризуется следующими культурально-морфологическими и физиолого-биохимическими признаками.
Культурально-морфологические:
Клетки палочковидные, спор не образуют, грамотрицательные, оксидазоположительные. Колонии на среде СПА выпуклые, прозрачные, округлые, мелкие.
Физиолого-биохимические:
Аэроб, не нуждается в органических факторах роста, использует аммоний и нитрат в качестве источника азота, растет на минимально-солевой среде с формалином (100-400 мг формальдегида/л среды). Утилизирует глюкозу, крахмал не гидролизует. Растет на богатых средах ФГРМ (ферментативный гидролизат рыбной муки, изготовленный на НПО "Питательные Среды" г. Махачкала и соответствующий ФС42-224ВС-86). Разлагает формальдегид и гептил.
Штамм хранится на плотной питательной среде ФГРМ с добавлением 0,1% формалина, при температуре 2-4°С или в лиофильно высушенном состоянии.
Штамм Rhodococcus erythropolis 62М/3 выделен из почвы, загрязненной нефтью (Краснодарский край, Абинский район, село Экономическое), методом накопительной культуры с керосином, депонирован во Всероссийской Коллекции Микроорганизмов (ВКМ) ИБФМ РАН ФИЦ ПНЦБИ РАН (г. Пущино) 27.04.2022 г. под регистрационным номером ВКМ Ac-2933D.
Штамм характеризуется следующими культурально-морфологическими и физиолого-биохимическими признаками.
Культурально-морфологические:
Клетки палочковидные, кориноподобные. Спор не образуют. Грамположительны. Неподвижны. Колонии слизистой консистенции, округлые, с ровным краем, бледно-розовые.
Физиолого-биохимические:
Аэроб, синтезирует ПАВ при росте на минимально-солевой среде с дизельным топливом, авиакеросином в качестве источника углерода (1-2% по объему). Утилизирует глюкозу, сахарозу, глицерин, пируват, цитрат. Утилизирует органические и аммонийные формы азота.
Растет на богатых средах ФГРМ и СПА. Культивирование в течение 24 часов при температуре (28±1)°С
Штаммы Pseudomonas putida 5G и Rhodococcus erythropolis 62М/3 не обладают антагонизмом по отношению друг к другу, пригодны к совместному культивированию и могут быть использованы для биоремедиации почвы как каждый по отдельности, так и в смеси или в виде ассоциации, выращенной при совместном культивировании.
Сущность изобретения и его практическая применимость иллюстрируется примерами.
Пример 1. Наработка биомассы штаммов-деструкторов.
Штамм Pseudomonas putida 5G выращивают в жидкой питательной среде ФГРМ. Культивирование проводят в колбах Эрленмейера на качалке (200 об./мин) при 28°С в течение 24 часов. Титр выросшей культуры составляет (4,0±1,5)⋅109 КОЕ/мл.
Штамм Rhodococcus erythropolis 62M/3 выращивают в жидкой питательной среде ФГРМ. Культивирование проводят в колбах Эрленмейера на качалке (200 об./мин) при 28°С в течение 30-40 часов. Титр выросшей культуры составляет (1,2±1,0)⋅109 КОЕ/мл.
Пример 2. Совместное культивирование штаммов микроорганизмов Pseudomonas putida 5G и Rhodococcus erythropolis 62М/3
В связи с тем, что использование смеси микроорганизмов Pseudomonas putida шт. 5G и Rhodococcus erythropolis шт. 62М/3 показывает лучшие результаты по биодеградации почвы, загрязненной КРТ, встал вопрос о возможности совместного культивирования штаммов.
Посевной материал готовили смывом односуточных культур микроорганизмов с чашек Петри с агаризованной средой ФГРМ и засевом по 2 мл бактериальной суспензии (ОД540=4) на 100 мл питательной среды в качалочные колбы. Культивирование смеси микроорганизмов проводили на термостатированной качалке при 190 об/мин и температуре (28±1)°С в течение 24-40 часов.
Проведенные исследования показали, что штаммы не являются антагонистами и пригодны для совместного культивирования. При этом бактерии штамма 62М/3 показывают более высокую скорость роста, чем штамма 5G.
Проведено изучение основных параметров и режимов совместного культивирования микроорганизмов-деструкторов КРТ Pseudomonas putida 5G и Rhodococcus erythropolis 62М/3. Изучена динамика роста микроорганизмов-деструкторов КРТ на различных питательных средах: стандартном ГРМ-бульоне, LB-бульоне и ГРМ-бульоне с дрожжевым экстрактом, со свекловичной патокой и комплексным удобрением «Универсал-2» фирмы ФЕРТИКА (Россия). Установлено, что максимальный прирост биомассы микроорганизмов-деструкторов КРТ на базовом ГРМ-бульоне наблюдается при использовании дополнительных ростовых добавок: свекловичная патока 10 г/л и 5 г/л микроэлементы. Микроэлементы - комплексное удобрение «Универсал-2» фирмы ФЕРТИКА состав: NPK 12:8:14, Азот (N) - 12%, Оксид фосфора (P2O5) - 8%, Оксид калия (K2O) - 14%, Оксид магния (MgO) - 2%, Сера (S) - 8%, Бор (В) - 0.1%, Медь (Cu) - 0.1%, Железо (Fe) - 0.1%, Марганец (Mn) - 0.2%, Молибден (Мо) - 0.01%, Цинк (Zn) - 0.1%. Кроме того, при внесении ростовых добавок шт. 62М/3 достигает стационарной стадии роста через 24 часа, вместо 40 часов при культивировании на стандартном ГРМ-бульоне. Таким образом, оптимальный режим культивирования микроорганизмов: 28°С в течение 24 часов при совместном их внесении в ферментационную установку.
Пример 3. Оценка безопасности штаммов Pseudomonas putida 5G и Rhodococcus erythropolis 62М/3 для теплокровных животных.
Оценку безопасности бактерий для теплокровных животных проводили на лабораторных линиях беспородных белых мышей массой 16-18 г и белых крыс живой массой 160-180 г по общепринятым методикам [12-13].
Изучение патогенных свойств выделенных штаммов 5G и 62М/3 проводили в соответствии с международными требованиями GLP, по следующим показателям:
1. Вирулентность - среднесмертельная доза (LD50) исследуемых штаммов.
2. Токсичность исследуемых штаммов.
3. Токсигенность исследуемых штаммов.
4. Диссеминация штаммов во внутренних органах экспериментальных животных.
5. Степень проявления раздражающего действия на слизистую оболочку глаза с использованием кроликов.
Вирулентность изучали при однократном введении бактерий внутрижелудочно и внутрибрюшинно белым мышам и крысам. К концу срока наблюдения все опытные животные были живы. Клиническое состояние, потребление корма и воды у животных соответствовали показателям физиологической нормы. Установлено, что при внутрижелудочном введении бактерий шт. 5G и шт. 62М/3 показатель ЛД50 для крыс и мышей превышает 109 микробных клеток; при внутрибрюшинном - ЛД50 превышает 108 микробных клеток.
Токсичность изучали при внутрибрюшинном введении белым мышам взвесей суточных культур исследуемых штаммов. К концу срока наблюдения все животные опытной группы были живы. Клиническое состояние, потребление корма и воды у животных соответствовали показателям физиологической нормы. Таким образом, показано, что испытанные микроорганизмы шт. 5G и шт. 62М/3 не токсичны для теплокровных животных.
Токсигенность определяли путем внутрибрюшинного и внутрижелудочного введения белым мышам фильтратов 3-х и 7-и-суточных бульонных культур исследуемых штаммов. К концу срока наблюдения все животные были живы, клиническое состояние, потребление корма и воды у животных соответствовали показателям физиологической нормы, признаков проявления токсичности у животных отмечено не было. Таким образом, испытанные штаммы микроорганизмов-деструкторов шт. 5G и шт. 62М/3 не токсигенны для теплокровных животных.
Диссеминация во внутренних органах животных. Заражение мышей проводили внутрижелудочно и внутрибрюшинно белым мышам и крысам. К концу срока наблюдения гибели животных отмечено не было. При патологоанатомическом вскрытии различий между органами животных опытных и контрольных групп не установлено. Органы грудной и брюшной полостей имели анатомически правильное расположение и нормальную макроструктуру, патологических изменений на макроуровне не обнаружено. Роста культур микроорганизмов в высевах из органов животных не наблюдали. Таким образом, по данным высевов отпечатков органов, изученные штаммы микроорганизмов-деструкторов КРТ не способны к диссеминации и не вызывают бактериального поражения органов теплокровных животных.
Раздражающее действие на слизистую оболочку глаза. Через 4 часа после внесения микробной суспензии шт. 5G и шт. 62М/3 в конъюнктивальный мешок глаза кроликов и на протяжении всего периода наблюдения, признаков раздражающего действия не выявлено. У всех животных состояние глаза, в который вносили бактерии, не отличалось от контрольного. В результате проведенных исследований установлено, что бактерии шт. 5G и шт. 62М/3 не обладают раздражающим действием на слизистую оболочку глаз теплокровных животных.
Таким образом, в результате токсикологических исследований по показателям вирулентности, диссеминации, токсичности и токсигенности установлено, что микроорганизмы-деструкторы гептила Pseudomonas putida шт. 5G и авиакеросина Rhodococcus erythropolis шт. 62М/3 являются непатогенными (безопасными) для теплокровных животных и могут быть использованы без ограничений для биоремедиации почв, загрязненных КРТ.
Пример 4. Изучение хронической ингаляционной токсичности штаммов микроорганизмов - деструкторов КРТ.
Проведены эксперименты по оценке хронической ингаляционной токсичности микроорганизмов-деструкторов гептила Pseudomonas putida шт. 5G и авиакеросина Rhodococcus erythropolis шт. 62М/3 при многократном ингаляционном введении высокодисперсного аэрозоля бактериальной суспензии лабораторным животным (белые мыши и белые крысы обоего пола). Хронические эксперименты проводили в камерных аэрозольных установках ВДАКУ-Ж в течение 4-х часовой ежедневной экспозиции на протяжении всего времени введения исследуемого препарата (1 месяц) и в восстановительном периоде у крыс (1 месяц). По результатам хронических экспериментов показано, что микроорганизм-деструктор гептила Pseudomonas putida шт. 5G и микроорганизм-деструктор авиакеросина Rhodococcus erythropolis шт. 62М/3 не проявляют токсические свойства при многодневном ингаляционном поступлении в организм теплокровных животных.
Пример 5. Исследование деструкции гептила при использовании штамма Pseudomonas putida 5G.
Культуру штамма Pseudomonas putida 5G выращивали в жидкой питательной среде ФГРМ. Культивирование проводили в колбах Эрленмейера на качалке (200 об./мин) при 28°С в течение 24 часов.
В почву, загрязненную гептилом (100 мкг/кг), вносили суспензию (культуральную жидкость штамма 5G) в концентрации 107 КОЕ/мл; обработка велась из расчета 1 л/м почвы. В качестве контроля брали загрязненную гептилом почву. Почвенные образцы выдерживали до 1 месяца, поддерживая влажность почвы путем полива. Определяли начальную и конечную концентрацию гептила в пробах методом газовой хроматографии. Степень разложения гептила в почве, обработанной микроорганизмами штамма Pseudomonas putida 5G, в среднем была выше на 50% по сравнению с контролем.
Пример 6. Исследование деструкции гептила при использовании штамма Rhodococcus erythropolis 62М/3.
Культуру штамма Rhodococcus erythropolis шт. 62М/3 выращивали в жидкой питательной среде ФГРМ. Культивирование проводили в колбах Эрленмейера на качалке (200 об./мин) при 28°С в течение 30 часов.
В почву, загрязненную авиационным керосином (100 мг/кг), вносили суспензию (культуральную жидкость штамма 62М/3) в концентрации 107 КОЕ/мл; обработка велась из расчета 1 л/м2 почвы. В качестве контроля брали загрязненную авиационным керосином почву. Почвенные образцы выдерживали до 1 месяца, поддерживая влажность почвы путем полива. Определяли начальную и конечную концентрацию авиационного керосина в пробах на анализаторе нефтепродуктов - инфракрасном спектрометре КН-2. Степень разложения авиационного керосина в почве, обработанной микроорганизмами штамма Rhodococcus erythropolis 62М/3, была выше на 70% по сравнению с контролем.
Пример 7. Исследование деструкции КРТ и фитотоксичности почвы при использовании ассоциации микроорганизмов-деструкторов.
Исследования по микробной биоремедиации почвы от загрязнения КРТ проводили в лабораторных условиях, в пластиковых стаканах емкостью 0,5 л (таблица 1).
Пробы почвы для проведения химических анализов и определения токсичности почвы отбирали на 1 сутки (до внесения микроорганизмов-деструкторов), через 7, 14, 21 и 30 суток (по окончании эксперимента).
В процессе эксперимента проводили комплекс исследований, а именно: определение в почве концентрации авиакеросина, интегральной токсичности почвы на дафниях, концентраций микроорганизмов-деструкторов и почвенной микрофлоры, дегидрогеназной, гидролазной и целлюлозоразлагающей активности, фитотоксичности для семян овса [14-19].
Изучение микробной обсемененности почвы показало, что в почве микроорганизмы-деструкторы гептила шт. 5G сохраняются и размножаются в течение всего срока биоремедиации, в то время, как микроорганизмы-деструкторы авиакеросина шт. 62М/3 имеют более низкую концентрацию (таблица 2). Концентрация сапрофитной микрофлоры почвы во время всего эксперимента оставалась практически на одном уровне (см. таблицу 2).
В ходе микробной ремедиации концентрация загрязнителя в почве постепенно снижалась (таблица 3), интегральная токсичность достигла безопасного уровня (таблица 4).
Изучена ферментативная активность загрязненной почвы (дегидрогеназная, гидролазная и целлюлазная) до и после обработки микроорганизмами-деструкторами. Загрязнение почвы авиакеросином и формалином вызывало снижение ферментативной активности. После 30 суток микробной ремедиации ферментативная активность почвы постепенно повышалась (таблицы 5-7, рисунки 1-3).
В ходе микробной ремедиации фитотоксичность почвы значительно снизилась и достигла уровня условно-чистой почвы (таблицы 8-9).
Результаты проведенных лабораторных экспериментов показали, что обработка почвы, загрязненной 0,05% формалином и 0,1% авиакеросином, ассоциацией микроорганизмов-деструкторов (5G+62М/3) в течение 30 суток приводит к снижению загрязнения, уменьшению токсичности и фитотоксичности. Загрязнение почвы авиакеросином и формалином первоначально вызывало снижение ферментативной активности. После 30 суток микробной ремедиации ферментативная активность почвы постепенно повышалась.
Таким образом, лабораторные эксперименты показали, что полученная ассоциация микроорганизмов-деструкторов КРТ пригодна для ремедиации загрязненной почвы. Деструкция формалина (имитатора ракетного топлива гептила) осуществляется в пределах 0,01% - 0,1%, а авиационного керосина от 0,1% до 1%. В ходе 30 суточной (срок наблюдения) микробной ремедиации интегральная токсичность и фитотоксичность почвы снижаются до безопасных уровней, концентрация авиакеросина понижается до ОДК (безопасного значения). Микроорганизмы-деструкторы КРТ не подавляются сапрофитной микрофлорой и активно размножаются в загрязненной почве. Загрязнение почвы авиакеросином и формалином первоначально вызывало снижение ферментативной активности. После 30 суток микробной ремедиации ферментативная активность почвы постепенно повышается до значений, характерных для незагрязненной почвы.
Оптимальная доза внесения биомассы микроорганизмов-деструкторов в концентрации 107 КОЕ/мл составляет 1 л/м2 загрязненной почвы.
Пример 8. Исследование в полевых условиях деструкции КРТ в почве при использовании ассоциации микроорганизмов-деструкторов.
Изучение микробной деструкции в почве гептила и авиакеросина проводили в полевых условиях, на экспериментальных делянках, размерами 1 м2. Почву на делянках перекопали, убрали корни растений и прорыхлили. Рабочие концентрации загрязнителя в почве создавали путем внесения 1 литра 0,1% формалина и 1 литра 0,1% авиакеросина, таблица 10.
В полевом эксперименте использовали микробную ассоциацию штаммов-деструкторов 5G и 62М/3, которые внесли в виде суспензии в концентрации 1×107 КОЕ/мл из расчета 1 л/м2. Контрольный участок почвы обработали 1 литром водопроводной воды. Отбор проб почвы для исследований проводили в течение 60 суток. Для высева штаммов из почвенных образцов использовали различные селективные среды: для высева бактерий шт. 5G - агар ГРМ с формалином (100 мг/л); для высева бактерий штамма 62М/3 - минимальная солевая среда с 1% дизельного топлива. Концентрацию сапрофитных (аборигенных) бактерий определяли на агаре ГРМ.
В ходе полевого эксперимента проводили комплекс исследований, а именно: определение в почве концентрации авиакеросина, интегральной токсичности почвы на дафниях, концентраций микроорганизмов-деструкторов и почвенной микрофлоры, дегидрогеназной, гидролазной и целлюлозоразлагающей активностей, фитотоксичности (таблицы 11-17, рисунки 4-7).
Исходная концентрация обоих штаммов находилась (после внесения в почву) на уровне 105 кл/г почвы; сапрофитов на уровне 104 кл/г почвы. Через 7 суток содержание клеток шт. 5G увеличилось приблизительно в 25 раз. Максимальная концентрация бактерий наблюдалась на 7-14 сутки, для шт. 5G до (5,9±0,48)×106 КОЕ/г почвы, а для шт. 62М/3 - до (6,5±0,55)×106 КОЕ/г почвы. Начиная с 30 суток происходило небольшое снижение концентрации биодеструкторов, в связи с разложением загрязняющих веществ в почве. Концентрация сапрофитных микроорганизмов в загрязненной почве достигла максимальных значений на 45-60 сутки опыта. В чистой почве концентрация сапрофитных микроорганизмов оставалась практически на одном уровне в течение всего эксперимента (таблица 11).
Почва, обработанная формалином и авиакеросином, в начале эксперимента обладала высокой токсичностью для дафний. В ходе эксперимента загрязненная почва, обработанная микроорганизмами, к 14 суткам стала не токсичной (таблица 12).
В ходе микробной ремедиации концентрация авиационного керосина в почве значительно снизилась (таблица 13 и рисунок 4).
Изучена ферментативная активность загрязненной почвы (дегидрогеназная, гидролазная и целлюлазная) до и после обработки микроорганизмами-деструкторами. Загрязнение почвы авиакеросином и формалином вызывало снижение ферментативной активности. После 30 суток микробной ремедиации ферментативная активность почвы постепенно повышалась (таблицы 14-16, рисунки 5-7).
Как показали результаты исследований, биологическая активность почвы при загрязнении формалином и авиакеросином значительно снизилась. Так дегидрогеназная и гидролазная активности почвы на 7-14 сутки полевого эксперимента составили соответственно 19% и 24% в исследуемых вариантах по сравнению с чистой почвой (контроль). Начиная с 30-х суток эксперимента, наблюдалось постепенное увеличение биологической активности в загрязненной почве, обработанной микроорганизмами-деструкторами. Через 60 суток показатели биологической активности почвы существенно превышали аналогичные показатели в варианте опыта без микробной ремедиации: дегидрогеназная активность почвы (в 2,4 раза); гидролазная (в 2,1 раза), целлюлазная (в 5,1 раза).
Изучение фитотоксичности почвы, загрязненной формалином и авиационным керосином, показало в ходе эксперимента снижение ее токсичности для семян овса (до уровня условно-чистой почвы) к 60 суткам (таблицы 17-19). Это, вероятно, связано с разложением микроорганизмами внесенных загрязнителей почвы.
Результаты полевых испытаний показали высокую эффективность микробной деструкции загрязнителей, в течение 60 суток эксперимента выявлено снижение интегральной токсичности и фитотоксичности очищаемой почвы, повышение ее биологической активности (уровень дегидрогеназ, гидролаз, интенсивность разложения целлюлозы).
Таким образом, полевой эксперимент показал, что выделенная и охарактеризованная ассоциация микроорганизмов, состоящая из биодеструктора гептила Pseudomonas putida шт. 5G и биодеструктора авиакеросина Rhodococcus erythropolis 62М/3 пригодна для рекультивации почв, загрязненных компонентами ракетных топлив. Внесенные в загрязненную почву микроорганизмы-деструкторы КРТ не подавляются аборигенной микрофлорой, активно размножаются.
Список литературы:
1. Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ / Под ред. Горшковой Р.Б. / 1,1 - диметилгидразин. Свидетельство о гос. регистрации. Серия ВТ №000899.
2. Петрова З.М. Миграция несимметричного деметилгидразина и его производных при рекультивации загрязненных почв / З.М. Петрова, Н.С. Остапенко, Л.В. Бойцова // Почвоведение - 1999. - №12. - 1502 с.
3. Буряк А.К. Научно-технический отчет о составной части ОКР "Обновление". Разработка и экспериментальная отработка методических предложений по очистке от горючего НДМГ металлических емкостей и систем сооружений УЗП", этап 2, книга 2, - М., ИФХ РАН, 2002 г, 55 с.
4. Пимкин В.Г., Качин В.Г. Методы и средства локализации и обезвреживания КРТ в окружающей среде. СПб.: Изд. РНЦ прикладной химии, 1992, 184 с.
5. Четвериков С.П. Микробиологические методы рекультивации нефтезагрязненных земель // Уральский экологический вестник, 2012, №4(33), с. 34-35.
6. Технологический регламент на детоксикацию почв, загрязненных несимметричным диметилгидразином и продуктами его химической трансформации комбинированным методом / Национальное космическое агентство республики Казахстан / Алматы, 2012, - 18 с.
7. Патент на изобретение №2174553 от 11 февраля 1998 г., Способ биодеструкции гептила - несимметричного диметилгидразина, Заявитель - ЗАО «Биотэк-Япония» (Россия).
8. Патент РК №19817 от 15.12.2010, Бюл. №12 (Казахстан), Установка для биохимической очистки и рекультивации промышленных сточных вод от гидразина, гептила и его метаболитов и промышленный способ биохимической очистки и рекультивации сточных вод и почв от гидразина, гептила и его метаболитов.
9. Патент на изобретение №RU 2428471 от 10 сентября 2011 г., Экобиопрепарат "Центрум-mms" для очистки от нефти и нефтепродуктов.
10. Патент на изобретение №№RU 2650864 от 17 апреля 2018 г., Биологический деструктор несимметричного диметилгидразина.
11. Патент на изобретение №2236453 от 18 сентября 2002 г., Штамм бактерий Rhodococcus globerus 19 Ф, разлагающий 1,1-диметилгидразин (гептил) Заявитель - НИЦ ТБП (Россия).
12. Шеина Н.И. Критерии оценки патогенных свойств штаммов-продуцентов, предлагаемых для использования в промышленности микробиологического синтеза. - Вестник ОГУ, 2012, №6 (142), с. 165-169.
13. Методические указания по гигиенической оценке микробиологических средств защиты растений от насекомых и болезней на основе неспорообразующих микроорганизмов, МУ №2620-82, Киев, - 24 с.
14. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости дафний ФР.1.39.2001.00283
15. Методика определения токсичности водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов, питьевой, сточной и природной воды по смертности тест-объекта Daphnia magna Straus. ПНД Ф Т 14.1:2:4.12-06 16.1:2:3:3.9-06
16. Якушев А.В. Гидролазная активность как показатель состояния микробного сообщества вермикомпоста / А.В. Якушев, Б.А. Бызова // Вестн. Моск. ун-та, Сер. 17, Почвоведение, 2009, №2, С. 41-46.
17. Методы почвенной микробиологии и биохимии: Учебное пособие // Под ред. Д.Г. Звягинцева. - М.: Изд-во МГУ, 1991. - 304 с.
18. Практикум по агрохимии: Учеб. Пособие. - 2 изд., перераб. и доп. / Под редакцией академика РАСХН В.Г. Минеева. - М.: Изд-во МГУ, 2001. - 689 с.
19. Берестецкий О.А. Методы определения токсичности почвы. Микробиологические и биохимические исследования почв. - Киев: Урожай, 1971. - 208 с.
Claims (3)
1. Штамм Pseudomonas putida 5G, ВКМ B-3636D - биодеструктор компонента ракетного топлива гептила.
2. Штамм Rhodococcus erythropolis 62М/3, ВКМ Ac-2933D - биодеструктор компонента ракетного топлива авиационного керосина.
3. Способ биоремедиации почв, загрязненных компонентами ракетного топлива, включающий внесение микроорганизмов в почву, отличающийся тем, что обработку почвы проводят штаммом Pseudomonas putida 5G, или штаммом Rhodococcus erythropolis 62М/3, или смесью указанных штаммов, или ассоциацией указанных штаммов, полученной при их совместном культивировании.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2785601C1 true RU2785601C1 (ru) | 2022-12-09 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2006107130A (ru) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Андрей Евгеньевич Филонов (RU) | Штамм бактерий pseudomonas putida вкм в-2380д и конъюгативная плазмида pbs1141 для деградации полициклических ароматических углеводородов и углеводородов нефти |
WO2011086211A1 (es) * | 2009-12-23 | 2011-07-21 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) | Sistema de autolisis celular para el procesado de la biomasa bacteriana en la producción de polihidroxialcanoatos en pseudomonas putida kt2440 |
EP3024939B1 (en) * | 2013-07-22 | 2018-11-28 | Basf Se | Genetic engineering of pseudomonas putida kt2440 for rapid and high yield production of vanillin from ferulic acid |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2006107130A (ru) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Андрей Евгеньевич Филонов (RU) | Штамм бактерий pseudomonas putida вкм в-2380д и конъюгативная плазмида pbs1141 для деградации полициклических ароматических углеводородов и углеводородов нефти |
WO2011086211A1 (es) * | 2009-12-23 | 2011-07-21 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) | Sistema de autolisis celular para el procesado de la biomasa bacteriana en la producción de polihidroxialcanoatos en pseudomonas putida kt2440 |
EP3024939B1 (en) * | 2013-07-22 | 2018-11-28 | Basf Se | Genetic engineering of pseudomonas putida kt2440 for rapid and high yield production of vanillin from ferulic acid |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sumbul et al. | Azotobacter: A potential bio-fertilizer for soil and plant health management | |
WO1987007316A1 (en) | Bacterial composition and method for purifying water and soil of oil pollution | |
CN101486980A (zh) | 用于石油污染物及石油产品降解的固体微生物菌剂、制备方法及应用 | |
JP3942783B2 (ja) | 複合有効微生物群含有資材 | |
KR20140119856A (ko) | 바이오 플락 시스템의 수질 정화용 갯벌 유래 로도코커스 속 신규 균주 및 미생물 제재 | |
KR20000034035A (ko) | 석유계 탄화수소 분해 미생물 제제를 이용한 유류오염토양의 생물학적 정화방법 | |
RU2509150C2 (ru) | Ассоциация штаммов бактерий-нефтедеструкторов и способ ремедиации нефтезагрязненных объектов | |
Schmitz et al. | Competition between n-alkane-assimilating yeasts and bacteria during colonization of sandy soil microcosms | |
Thatoi et al. | Biotechnological potentials of halotolerant and halophilic bacteria from mangrove ecosystems | |
RU2785601C1 (ru) | Штамм Pseudomonas putida для биодеградации гептила, штамм Rhodococcus erythropolis для биодеградации авиационного керосина и способ биоремедиации почвы, загрязненной компонентами ракетных топлив | |
RU2502569C1 (ru) | Способ очистки почвы от углеводородных загрязнений | |
RU2323970C1 (ru) | Биопрепарат-нефтедеструктор, используемый для очистки почв и грунтов от нефти и нефтепродуктов | |
RU2615464C1 (ru) | Препарат для очистки почв и водных объектов от нефти и нефтепродуктов | |
RU2529735C1 (ru) | Способ получения биопрепарата для очистки и восстановления плодородия почвогрунтов, загрязненных нефтепродуктами | |
RU2266958C2 (ru) | Штаммы микроорганизмов-деструкторов:zoogloea sp. 14h, arthrobacter sp. 13h, arthrobacter sp. 15h, bacillus sp. 3h, bacillus sp. 12 h, используемые для ремедиации водоемов и почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, и ассоциация штаммов микроорганизмов-деструкторов на их основе | |
Sultana et al. | Cyanobacteria for bioremediation of contaminated soil | |
KR20140096470A (ko) | 연안 갯벌에서 분리 동정한 균주 및 이를 이용한 갯벌 유기물 정화제 | |
RU2114174C1 (ru) | Консорциум дрожжей candida maltosa для биодеградации нефтезагрязнений | |
RU2630246C1 (ru) | Способ очистки почвы от загрязнений нефтепродуктами | |
Chakraborty et al. | Rapidly Changing Environment and Role of Microbiome in Restoring and Creating Sustainable Approaches | |
Zharikov et al. | ORIGINAL RESEARCH MICROBIOLOGY | |
RU2039714C1 (ru) | Способ очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений | |
Bara et al. | Review on bioremediation of methyl parathion contaminated agricultural soil by microorganisms | |
Bataeva et al. | Investigation of specific microorganisms in the salt lakes of Southern Russia | |
RU2429089C1 (ru) | Способ очистки почвы от нефти и нефтепродуктов |