Алимбетова А.В., д.б.н., профессор Саданов А.К.

РГП «Институт микробиологии и вирусологии» КН МОН РК, Алматы.

Характеристики роста выделенных микроорганизмов из нефтезагрязненных почв на различных концентрациях полициклических ароматических углеводородов.

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) представляют собой высокомолекулярные органические соединения, основным элементом структуры которых является бензольное кольцо. Помимо незамещенных ПАУ, существует большое количество полициклических структур, содержащих функциональную группу либо в бензольном кольце, либо в боковой цепи. К ним относятся галоген-, амино-, сульфо-, нитропроизводные, а также спирты, альдегиды, эфиры, кетоны, кислоты, хиноны и другие соединения ароматического ряда.

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) – широко распространенные в окружающей среде поллютанты. Главными источниками их накопления является хозяйственная деятельность человека: переработка нефти и каменного угля, сжигание почти всех органических материалов. ПАУ обнаруживают в атмосфере, поверхностных водах, морских осадках, в почве. Обладая потенциальными токсичными, мутагенными и канцерогенными свойствами, они устойчивы в окружающей среде [1-4].

В воздухе незначительная часть ПАУ подвергается абиотической деградации вследствие взаимодействия со свободными радикалами, часть адсорбируется на пылевых частицах и осаждается на поверхности почвы. ПАУ с высоким молекулярным весом имеют тенденцию накапливаться в почве что связано, в частности, с их низкой растворимостью для микроорганизмов. С увеличением количества бензольных колец растворимость уменьшается [2].

Хотя некоторое уменьшение концентрации ПАУ в почве возможно за счет абиотических процессов, основную роль в деградации этих соединений играют микробные популяции [3].

Целью данной работы являлось изучение роста микроорганизмов – деструкторов ПАУ, выделенных из нефтезагрязненных почв Кызылординской области, на различных концентрациях ПАУ и их идентифицирование.

Выделение микроорганизмов производили из загрязненных нефтью образцов почвы, отобранных на полигонах Кызылординской области. Выделение проводили методом накопительных культур на жидкой среде Ворошиловой – Диановой (ВД) с добавлением 1% NaCl. В качестве источника углерода и энергии вносили 0,1%антрацена, флуорена и 0,5% нафталина. В результате было выделено 10 штаммов микроорганизмов. Из 10 штаммов отобрали наиболее активные (4 штамма), показавшие способность к росту на жидкой среде ВД с добавлением в качестве единственного источника углерода и энергии нафталина, антрацена, флуорена.

Далее отобранные штаммы были проверены на способность к росту на жидкой среде с добавлением ПАУ в различных концентрациях – антрацен и флуорен вносили в количестве 100, 300, 500 мг/100 мл среды, а нафталин – в количестве 500, 700, 1000 мг/100мл среды. Прирост биомассы определяли спектрофотометрическим методом при длине волны 540нм.

Данные результатов приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Прирост биомассы активных культур на жидкой среде Ворошиловой - Диановой с добавлением различных концентраций антрацена.

Штамм Н5 показал наиболее активный рост из всех четырех культур. При концентрации антрацена 100 мг/ 100мл среды прирост биомассы увеличился в 6,5раза, при увеличении концентрации антрацена 300мг/ 100мл среды прирост биомассы был ниже (5,4 раза), а при концентрации 500мг/ 100мл среды прирост биомассы увеличился в 2, 4 раз. Также хороший рост показала культура А5 при концентрации антрацена 100мг/ 100мл среды (4,8раза), при концентрациях антрацена 300 и 500 мг/100мл среды прирост биомассы был ниже (2 и 1,8 раза). Прирост биомассы культуры А6 при концентрации антрацена 100мг/100мл среды увеличился в 2,5 раз, при концентрации антрацена 300, 500 мг/100мл среды прирост биомассы составил 2 и 1,4 раз. Штамм Ф1 показал наиболее слабый рост (1,4 раза), при концентрациях 300 и 500мг/ 100мл среды – 1, 2 раз.

Рисунок 2 – Прирост биомассы активных культур на жидкой среде Ворошиловой - Диановой с добавлением различных концентраций флуорена.

Активный рост показал штамм А5 при концентрации флуорена 100мг/ 100мл среды (3 раза), слабый рост наблюдался при концентрациях 300 и 500 мг/100мл среды (1,7 и 1, 4 раз). При концентрации флуорена 100мг/100мл среды штамм Ф1 (1,7раз) рос активнее чем Н5 (1,5 раз), но хуже чем предыдущие штаммы. А при концентрациях 300 и 500 мг/100мл среды наоборот, прирост биомассы увеличился в 1,3 и 1,2 раза у штамма Н5, чем у штамма Ф1 (1,2 и 1 раз) (Рис. 2).

Рисунок 3 – Прирост биомассы активных культур на жидкой среде Ворошиловой - Диановой с добавлением различных концентраций нафталина.

Хорошую способность к деградации нафталина показал штамм А5 (16,7 раз) при концентрации 500мг/100мл среды, прирост биомассы значительно снизился при концентрациях 700 и 1000мг/100мл среды (1,9 и 1, 2 раз). У штамма Н5 активный прирост биомассы наблюдался при концентрации 500 мг/100мл среды (в 8 раз), но при концентрациях 700 и 1000мг/100 мл среды – слабый рост (2,6 и 1,4 раз). Культуры А6 и Ф1 наиболее активно росли при концентрации нафталина 500мг/мл среды (7, 4 и 5,6 раз), а при концентрациях 700 и 1000мг/100мл среды не показали роста (5 и 4; 2,6 и 1,1 раз) (Рис.3).

Таким образом, из проведенных исследований можно сделать вывод, что данные микроорганизмы способны использовать ПАУ в качестве источника углерода и энергии в количестве антрацен, флуорен - 100мг/100мл, а нафталин – 500мг/100мл.

Литература

1. Ф.Я. Ровинский, Т.А. Теплицкая, Т.А. Алексеева Фоновый мониторинг полициклических apoматических углеводородов, Ленинград. ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ, 1988, Стр. 8

2. K.L. Shutlleworth, C.E. Cerniglia Bacterial degradation of low concentration of phenanthtrene and inhibition by naphthalene // J. Microb. Ecol. 1996. V. 31. P. 305-317.

3. S.K. Samanta, O.V. Singh, R.K. Jain Polycyclic aromatic hydrocarbons environmental pollution and bioremediation// Trends Biotechnol. 2002. V. 20. № 6. P. 243-248.

4. А.И. Чернова, С.Л. Василенко, Е.О. Корик, М.А. Титок Плазмиды биодеградации группы incp-7 природных бактерий pseudomonas Микробиология- том 77, № 1, Январь-Февраль 2008, С. 21-28.