авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 11 | 12 || 14 | 15 |   ...   | 20 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ДЕПАРТАМЕНТ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ...»

-- [ Страница 13 ] --

Результаты испытаний на технической воде оборотного цикла МНЛЗ ОАО «МЕЧЕЛ» (скорость коррозий в которой составляет 245 мкм/год) показали, что при массовых соотношениях ЭФПГ : ИОМС-1, равных 1:9 и 3:7, наблюдается улучшение ингибирующей способности композиций (скорость коррозии при введении в воду 5 мг/л композиций снизилась до 19 и 46 мкм/год соответственно), по сравнению с использованием ЭФПГ (97 мкм/год). Таким образом, композиции ЭФПГ с ИОМС-1 не только позволяют уменьшить расход дорогостоящего реагента ЭФПГ, но и увеличить его эффективность, что дает возможность использовать ингибитор в высоко коррозионно-агрессивных водах при меньших концентрациях, чем составляющие композиций по отдельности.

По нашему мнению, композиция при соотношениях ИОМС-1 : ЭФПГ = 9:1 7:3 обладает синергетическим действием, во многом обусловленным диспергирующими свойствами ЭФПГ, которые позволяют создать однородную монодисперсную пленку из кальциевых комплексонатов реагента ИОМС-1, способствующую защите конструкционной стали от коррозии.

Также были получены и изучены смеси 2-фосфобутан 1,2,4- трикарбоновой кислоты (ФБТК) и органофосфоната (ИОМС-1) при массовых соотношениях 1:1, 3:7, 1:9.

ФБТК и ИОМС-1 сами по себе малоэффективны для ингибирования коррозии в воде. Однако при смешении этих компонентов ингибирование коррозии конструкционной стали значительно возрастает и превосходит по эффективности цинковые комплексонаты ОФ (скорость коррозии в технической воде МНЛЗ ОАО «МЕЧЕЛ», в зависимости от массового соотношения компонентов и концентрации, снизилась в 320 раз). Композиции с массовым соотношением ФБТК : ИОМС-1 = 1:9 1:1 более эффективны и в качестве ингибитора солеотложений. Если, в случае ингибирования коррозии конструкционных сталей, высокую ингибирующую способность можно объяснить синергетическим действием композиции, то в случае ингибирования солеотложений присутствие в составе композиции ФБТК препятствует окислению компонентов, входящих в состав ИОМС-1, до ортофосфатов в присутствии биоцида. Косвенным свидетельством этого является наличие в составе отложений, в отсутствии или недостаточном количестве ФБТК, наряду с карбонатом кальция, также и фосфата кальция в количестве до 20 % от общей массы осадка.

Таким образом, введение в состав ОФ небольшого количества низкомолекулярных полимеров или ФБТК может сталь альтернативой использованию цинковых комплексонатов в качестве ингибиторов коррозии конструкционных сталей в оборотных системах охлаждения промышленных предприятий, тем самым снизив техногенную нагрузку на окружающую среду.

Литература 1. Б. Н. Дрикер, С. А. Тарасова, А. Г. Тарантаев, А. Н. Обожин. Низкомолекулярные полимеры в качестве ингибиторов солеотложений и коррозии // Энергосбережение и водоподготовка. – 2010. –№ 6 – стр. 15-18.

Научный руководитель – д-р техн. наук, проф. Б. Н. Дрикер ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННОГО ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА А. В. Скрипец, В. А. Клушин Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) Использование синтетических полимерных материалов приводит к загрязнению окружающей среды отслужившими свой срок изделиями из пластмасс. Их вторичная переработка и утилизация путем сжигания сталкивается с рядом технических, экономических и экологических проблем. Перспективным направлением при решении этих проблем является замена синтетических пластмасс экологически чистыми полимерными биоматериалами, которые разрушаются под воздействием природных факторов. В этой области исследований огромную роль играет использование химических средств [1], обеспечивающих определенные свойства изделий, изготовленных из полимерного биоматериала.

Цель данной работы – исследовать возможность получения на основе картонной макулатуры биоразлагаемого полимерного композиционного материала (КМ). Представленная работа отражает результаты исследований по оптимизации состава связующей массы и изучению влияния предварительной подготовки картонной макулатуры как на свойства формовочной массы (предельное напряжение сдвига – показатель пластической прочности), так и на свойства КМ (набухаемость, плотность, воздушную усадку, предел прочности на изгиб). Перед исследованием свойств образцы, изготовленные из разработанного КМ размером 60128 мм, доводили до одинаковой равновесной влажности.

Оптимизацию состава связующей массы осуществляли путем построения математической модели, используя регрессионный анализ – метод математического планирования эксперимента [2]. За параметр оптимизации (Y) состава связующей массы принимали предел прочности на изгиб отформованного и высушенного образца. Число варьируемых независимых переменных (xi) в уравнении регрессии составляло пять: Y = b0 + b1·x1+ b2·x2+ b3·x3+ b4·x4+ b5·x5, (1) где b0 – свободный член уравнения регрессии, характеризующий среднее значение параметра (Y);

bi – коэффициенты, характеризующие влияние факторов xi на функцию отклика Y.

По результатам предварительных экспериментов в качестве независимых переменных были выбраны:

декстрин (х1) крахмальный клейстер (х2), мочевино-формальдегидная смола (х3), стеарат натрия (х4) и сульфонол (х5). Оптимизацию состава связующей массы проводили для картона марки МС – 5Б с различной степенью дисперсности, так как длина исходных волокон определяет межволоконные связи при формировании структуры. Поэтому измельчение картона осуществляли как с помощью механической резки, так и диспергатора ротационного типа, обеспечивающего высокую степень дисперсности вторичного сырья.





Картонную массу высокой степени дисперсности вводили в состав КМ без предварительной термообработки, а полученную механической резкой предварительно подвергали мокрой термообработки.

Проведение математического планирования эксперимента позволило дать оценку степени влияния каждого фактора (хi) в составе связующей массы на величину Y. После проверки коэффициентов bi на значимость уравнение (1) имело соответственно вид для композиционного материала с использованием наполнителя высокой (Y1) и низкой степени дисперсности (Y2):

Y1 = 3118,94 – 776,45x1 + 846,86x2 + 271,27x3 (2) Y2 = 3903,8 + 5476,135x1 + 1389,88x2 – 735,13x5 (3) Анализ уравнений (2 и 3) позволяет сделать следующие выводы:

• при высокой степени (Y1) дисперсности картона происходит сильный разрыв межволоконных связей, взаимодействие между волокнами уменьшается, поэтому в связующей массе должно быть увеличено содержание упрочняющей добавки – мочевино-формальдегидной смолы (х3). Количество декстрина (х1) в составе связующей массе необходимо снизить, потому что его наличие вызывает охрупчивание изделий;

• при более грубом измельчении картона (Y2) и наличии термобработки для увеличения прочности отформованного изделия необходимо увеличивать содержание декстрина (х1) и крахмального клейстера (х2) в связующей массе. Содержание сульфонола нужно уменьшить или вообще исключить из состава связующей массы, вероятно, достаточно одного поверхностно-активного вещества – стеарата натрия.

• На основе проведенных исследований был получен биоразлагаемый композиционный материал из картонной макулатуры. Он может найти применение при производстве товаров народного потребления.

Литература 1. А. С. Смолин, П. М. Кейзер. Системы фиксации и их роль в производстве бумаги // Вспомогательные химические вещества в производстве бумаги и картона. – СПб., 2003. – 5 – 8 с.

2. С. Л. Ахназарова, В. В. Кафаров. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. – М.: Химия, 1985. – 328 с.

Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Ж. И. Беспалова ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ УСТОЙЧИВОСТИ ВОДНЫХ ДИСПЕРСИЙ СУЛЬФАТНОГО ЛИГНИНА В ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР 0 – 20ОС Т. Д. Геворкянц, А. В. Лоренцсон Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров Сульфатный лигнин, образующийся при сульфатном способе получения целлюлозы, попадая в сточную воду, создает значительные экологические проблемы и требует удаления из сточных вод перед их сбросом в водный объект. Одним из способов его удаления является коагуляция различными электролитами (Al2(SO4)3, AlCl3 и др.) [1]. Сульфатный лигнин может также являться товарным продуктом. При этом он получается путем подкисления отработанных варочных растворов (черных щелоков) серной кислотой [2].

Нахождение оптимальных условий выделения сульфатного лигнина из сточных вод или щелоков представляет значительный практический интерес.

Ранее была исследована температурная зависимость коагуляционного выделения сульфатного лигнина из кислых и щелочных растворов в интервале температур 20-80оС и показан рост скорости коагуляции и эффективности его коагуляционного выделения с ростом температуры [3].

В данной работе нами исследована зависимость эффективности коагуляционного выделения сульфатного лигнина серной кислотой при рН = 2 в условиях изоэлектрического состояния его частиц при более низких температурах (20, 15, 10, 5 и 0оС). Объектом исследования являлась модельная вода, приготовленная путем растворения сульфатного лигнина (100 мг/л) в 0,1 н растворе NaOH. Остаточную концентрацию сульфатного лигнина после его коагуляционного выделения определяли фотометрически на спектрофотометре LEKI SS 2109 UV ( = 440 нм).

Исходя из классических представлений об агрегативной и седиментационной устойчивости дисперсных систем, следовало бы ожидать повышения этих устойчивостей при понижении температуры. Это следует из того, что понижение температуры должно приводить к уменьшению интенсивности броуновского движения частиц, уменьшению частоты их столкновений и, следовательно, уменьшению скорости коагуляции.

Понижение температуры должно также приводить и к уменьшению скорости седиментации образовавшихся агрегатов за счет увеличения плотности и вязкости воды. Однако, эксперимент показывает более сложную картину. При всех временах наблюдения понижение температуры с 20 до 10оС приводит к понижению остаточной концентрации сульфатного лигнина в растворе, т.е. к росту скорости коагуляции и седиментации. После ярко выраженного минимума при 10оС наблюдается увеличение остаточной концентрации лигнина в растворе.

Хорошо известно, что коагуляция частиц, находящихся в среде (в нашем случае в воде), вызывается действием молекулярных сил притяжения, которые характеризуются величиной сложной константы Гамакера А121. Найденный ход зависимости С = f(to) в условиях изоэлектрического состояния (рН = 2) позволяет предположить, что в интервале температур 20-10оС величина А121 и, следовательно, энергия взаимодействия частиц сульфатного лигнина с водой уменьшается, т.е. частицы становятся как бы более гидрофобными. При температуре ниже 10 оС наблюдаемая зависимость становится обратной.

В литературе мы не встречали подобных данных и объяснений, и они требуют дальнейшей серьезной проверке на других водных дисперсных системах.

Литература 1. В. Ф. Максимов, И. В. Вольф, Т. А. Винокурова и др. Очистка и рекуперация промышленных выбросов. Учебник для вузов. – М.: «Лесн. пром-сть», 1989. – 416 с.

2. М. И. Чудаков. Промышленное использование лигнина. Изд. 3-е, испр. и доп., М.: Лесн. пром-ть, 1983. – 200 с.

3. А. Б. Дягилева, Ю. М. Чернобережский, А. А. Атанесян. Концентрационная и температурная зависимости агрегативной устойчивости водных дисперсий сульфатного лигнина. Физико-химия лигнина.

Материалы международной конференции. Архангельск, 2005. – С. 44-47.

Научный руководитель – д-р хим. наук, проф. Ю. М. Чернобережский АНТИДОТ ЦЕЗИЯ НА ОСНОВЕ МОРСКИХ ВОДОРОСЛЕЙ И ФЕРРОЦИАНИДОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ Е. А. Балабенко Пермский национальный исследовательский политехнический университет Радиоактивный изотоп Cs137 поступает в организм человека преимущественно с пищевыми продуктами (через органы дыхания попадает примерно 0,25 % его количества) и практически полностью всасывается в пищеварительном тракте. Применение энтеросорбентов-протекторов позволяет блокировать всасывание цезия в желудочно-кишечном тракте при одновременном поступлении радионуклида и протектора. Целью данной работы является получение антидота цезия.

Сорбент получали путем последовательной обработки морских водорослей раствором соли переходного металла (Zn2+, Cu2+ или Fe3+) и раствором гексацианоферрата () калия. Для установления функциональных групп водорослей, используемых для изготовления энтеросорбента, регистрировали ИК-спектр водорослей на ИК-Фурье спектрометре Nicolet 380 в диапазоне частот 4000–400 см-1. ИК-спектральный анализ позволил установить функциональные группы водорослей (-СООН, -SO3H, -OH, -NH-, -NH2), которые участвуют в связывании переходных металлов на первом этапе обработки водорослей. На втором этапе обработки происходит образование ферроцианида переходного металла. Образование ферроцианидной фазы подтверждается результатами рентгенофазового анализа (CuK-излучение = 1,5418 ). На рисунке приведена рентгенограмма водорослей, обработанных ферроцианидом цинка.

Рентгенограмма водорослей, обработанных На рентгенограммах образцов полученных ферроцианидом цинка ( водоросли, ФОЦ) сорбентов были обнаружены те же дифракционные максимумы, что и на рентгенограммах водорослей, и максимумы, соответствующие ферроцианидной фазе, которые имеют высокую интенсивность.

Изучение влияния ионов К+ и Na+ на сорбцию цезия при совместном присутствии в растворе Сs+ и К+ или Cs и Na+ показало, что содержащийся в растворе калий оказывает мешающее влияние сорбции цезия + водорослями, обработанными ферроцианидами, в большей степени, чем натрий. Содержание ионов Сs+, К+, Na+ определяли на атомно-абсорбционном спектрометре Thermo Scientific (AAC) iCE 3500. При этом полученные сорбенты более избирательны к ионам цезия в сравнении с необработанными водорослями.

Сорбент на основе водорослей и ферроцианидов характеризуется быстрой кинетикой сорбции, что благоприятно для его применения в качестве энтеросорбента-протектора. Кинетические кривые сорбции показали, что равновесие в системе «сорбент-раствор» устанавливается в течение 15 минут для всех полученных образцов.

В настоящее время изучается влияние рН среды на сорбционную емкость полученных сорбентов с целью оценки эффективности и безопасности их использования в качестве энтеросорбента, а также исследуется возможность использования их для очистки молока от ионов цезия.

Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Л. С. Пан СВОЙСТВА ТРИХЛОРОНИКЕЛАТА (II) АММОНИЯ О. В. Гринева Национальный исследовательский Томский государственный университет Возможность выделения никеля из рудных концентратов оценена в работе А. А. Андреева и др. [1].

Установлено, что процесс протекает через стадию образования трихлороникелата аммония, с последующим его разложением до хлорида (II) никеля. Отсутствие в литературе данных о термических свойствах трихлороникелата (II) аммония не дает возможности разработать наиболее эффективную схему выделения никеля из рудных концентратов, что обуславливает направление данных исследований. Наличие в технологической цепи переработки окисленных никелевых руд этапа выщелачивания никеля из раствора приводит также к необходимости провести исследования свойств трихлороникелата аммония в водных средах.

Методом вакуум–выпарки из спиртового раствора хлорида никеля (II) и хлорида аммония, взятых в стехиометрическом соотношении, был синтезирован комплекс состава 1:1 трихлороникелат (II) аммония, цепочечной структуры с октаэдрической конфигурацией вокруг никеля. Об образовании трихлороникелата аммония свидетельствуют данные ИК-спектроскопии и рентгенофазового анализа полученного образца.

Результаты обработки данных рентгенофазового анализа сопоставлены с базой данных по кристаллическим структурам неорганических соединений NBS CR и подтверждают образование фазы трихлороникелата аммония.

Для определения термохими ческих свойств трихлоронике лата (II) аммония выполнен термический анализ синтезирован ного соединения. Исследования проводились на приборе SDT Q в инертной атмосфере аргона.

Скорость нагрева составляла 2 град./мин.

По результатам данных термогравиметрического анализа определены температурные интер валы стадий термодеструкции Термограмма разложения трихлороникелата (II) аммония трихлороникелата (II) аммония, вычислены энергии активации и энтальпии каждого этапа разложения. Разложение соедине-ния до хлорида никеля (II) происходит в три стадии;

дегидратация, удаление хлорида аммония в виде хлороводорода и аммиака. Температурный интервал первого процесса 78-178 °С, энергия активации 37,43 кДж/моль, энтальпия процесса 3,46 кДж/моль, температурный интервал второго процесса 178–242 °С, энергия активации 231,10 кДж/моль, энтальпия процесса 22,36 кДж/моль, температурный интервал третьего процесса 242–311 °С энергии активации 354,12 кДж/моль, энтальпия процесса 42,26 кДж/моль.

Была проанализирована количественная зависимость осаждаемого никеля из водного раствора трихлороникелата (II) аммония от рН. Установлено, что осаждение никеля начинается при рН=6,50 и продолжается до рН=9,32, при этом осаждается 97,8 % никеля.

Литература 1. А. А. Андреев, А. Н. Дьяченко, Р. И. Крайденко. Хлораммонийная технология переработки окисленных руд // Тяжелые цветные металлы. – 2011. – № 1 – стр. 18-21.

Научные руководители – д-р тех. наук. проф. В. В. Козик, канд. хим. наук. Р. И. Крайденко ИЗУЧЕНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ В ЧЕТВЕРНОЙ ВОДНО-СОЛЕВОЙ СИСТЕМЕ (NH4)2SO4-CO(NH2)2-NH4Cl-H2O ПРИ 25°С ОПТИМИЗИРОВАННЫМ МЕТОДОМ СЕЧЕНИЙ М. Н. Носков Пермский государственный национальный исследовательский университет Литературные данные по растворимости в системе (NH4)2SO4-CO(NH2)2-NH4Cl-H2O при 25°С в доступных литературных источниках не найдены, данная система изучена экспериментально оптимизированным методом сечений [1].

H2O R R1 e P p NH4Cl (NH4)2SO4 R e E e NH4Cl·CO(NH2) CO(NH2) Система (NH4)2SO4-CO(NH2)2-NH4Cl-H2O при 25°С По функциональным зависимостям показателя преломления насыщенных растворов от концентрации одного из компонентов системы определены реперные точки на всех гранях нонвариантных областей шестью сечениями, исходные смеси которых представляли собой «раствор + две соли». Показано приблизительное равенство основных коэффициентов составов реперных точек, по средним значениям которых вычислены составы нонвариантных растворов и определены составы равновесных твердых фаз, их насыщающих (% мас.):

Е: 13,52 – (NH2)4SO4;

46,76 – CO(NH2)2;

10,29 – NH4Cl;

29,42 – H2O P: 14,15 – (NH2)4SO4;

30,30 – CO(NH2)2;

17,51 – NH4Cl;

38,05 – H2O Изучены все линии моновариантного равновесия разрезами типа «две соли – раствор третьей соли», условные нонвариантные растворы в которых являются точками на линиях моновариантных равновесий, а также поверхности кристаллизации компонентов системы разрезами «соль–раствор двух солей» при помощи сечении, исходящих из растворимости соответствующих солевых компонентов и заканчивающихся в исследованных точках на линиях моновариантных равновесий. Полученные данные могут быть использованы для получения максимально насыщенных жидких комплексных удобрений.

Литература 1. С. А. Мазунин, Н. С. Кистанова, С. И. Фролова. Физико-химический анализ. – Пермь: ПГУ, 2010. – 224 с.

Научный руководитель – д-р хим. наук, проф. С. А. Мазунин БИОТЕХНОЛОГИЯ И БИОБЕЗОПАСНОСТЬ МОНИТОРИНГ МИКРОБНЫХ СООБЩЕСТВ ПОЧВ, ПРИЛЕГАЮЩИХ К ЗАО «БУРИБАЕВСКИЙ ГОК»

З. М. Тулькубаева Сибайский институт (филиал) Башкирского государственного университета, Республика Башкортостан Одним из мощных факторов антропогенного преобразования почвы является горнорудная промышленность. Ландшафты в зоне действия горнопромышленных предприятий испытывают значительную техногенную нагрузку. Изменяются ландшафтно-геохимические условия, усиливается миграция и накопление тяжёлых металлов до токсических концентраций. Одним из наиболее эффективно диагностирующих индикаторов загрязнения почв является её биологическое состояние, которое можно оценить по жизнеспособности населяющих её почвенных микроорганизмов.

ЗАО «Бурибаевский ГОК» является одним из старейших горнодобывающих предприятий Южного Урала. Комбинатом перерабатываются медно–колчеданные и медно–цинковые руды. Он основан в году и является основным крупным источником загрязнения в Хайбуллинском районе.

Целью работы является изучение микробиологической активности почв, прилегающих к территории ЗАО «Бурибаевский ГОК» в условиях техногенного загрязнения тяжелыми металлами. Пробные площадки выбирались методом трансект по розе преобладающих ветров в п. Бурибай Хайбуллинского района:

0 точка – источник загрязнения (ИЗ);

№ 1, № 2, № 3 – расположены на удалении 0,5 км, 5 км, 10 км от ИЗ в западном направлении;

№ 4 – на удалении 5 км от ИЗ в юго–восточном;

№ 5, № 6 – на удалении 5 км, 10 км от ИЗ в северо–восточном направлении.

Почвенные образцы отбирались из почвенных горизонтов А, АВ и В. Тип почвы – чернозём южный.

Для определения микробиологической активности почв осуществляли посев на питательные среды:

аммонофицирующие микроорганизмы выращивали на мясопептонном агаре (МПА);

аминоавтотрофные микроорганизмы – на крахмало–аммиачном агаре (КА);

олиготрофные микроорганизмы – на голодном агаре (ГА);

гумусоразлагающие микроорганизмы – на агаризованной почвенной вытяжке (ПА).

Относительные показатели степени минерализации органических веществ в почве определяли следующим образом:

коэффициент минерализации как отношение численности микроорганизмов, выросших на крахмало– аммиачном агаре, к численности микроорганизмов, выросших на мясопептонном агаре (КАА/МПА);

коэффициент олиготрофности как отношение численности микроорганизмов, выросших на голодном агаре, к численности микроорганизмов, выросших на мясопептонном агаре (ГА/МПА);

коэффициент педотрофности как отношение численности микроорганизмов, выросших на почвенном агаре, к численности микроорганизмов, выросших на мясопептонном агаре (ПА/МПА).

Известно, что почвенные микроорганизмы являются показательными объектами изучения загрязнения почвы промышленными выбросами. По имеющимся данным, загрязнение почв оказывает значительное влияние на общую численность, видовой состав и активность почвенной микробиоты.

Проведённые нами исследования показали, что количество аммонифицирующих микроорганизмов в верхних горизонтах почвы А и АВ по мере удаления от ИЗ возрастает, кроме значений нижнего горизонта В. Такая закономерность обусловлена, по–видимому, тем, что загрязняющие вещества в основном сосредоточены в верхних горизонтах почвы.

Количество аминоавтотрофных, олиготрофных и гумусоразлагающих микроорганизмов, наоборот, в точке «0» в верхних горизонтах было наибольшим, по мере удаления от ИЗ их количество уменьшалось.

Возможно, это связано с тем, что данные группы бактерий уже адаптировались к неблагоприятным условиям.

На основе вычисленных коэффициентов минерализации, олиготрофности и педотрофности все исследуемые почвенные образцы (горизонт А) путём кластерного анализа были разделены на три группы: в первую группу вошли участки, расположенные в пойме реки (№ 0, 4), во вторую группу – участок, находящийся в зоне максимального загрязнения (№ 1), в третью группу – участки, расположенные на расстоянии 5 км от ИЗ – № 5 и № 2, в четвертую группу – участки, расположенные в 10 км от ИЗ (№ и № 6).

Таким образом, проведенные нами исследования показывают, что микроорганизмы удобно использовать в качестве индикаторов техногенного загрязнения почвы. В то же время они реагируют не только на загрязнение, но и на такие показатели, как, например, влажность почвы. Это необходимо учитывать при интерпретации полученных результатов.

Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент И. Н. Семенова ИЗУЧЕНИЕ КОМПЛЕКСА МИКРОМИЦЕТОВ ДЛЯ БИОИНДИКАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЁННОЙ ПОЧВЫ Л. Р. Абдрахманова, Р. Д. Нуриханова Башкирский государственный университет, г. Уфа Загрязнение окружающей среды нефтью и нефтепродуктами в настоящее время остаётся актуальной проблемой. Попадание нефтяных углеводородов приводит к изменению всех компонентов экосистемы.

Одним из основных составляющих почвенного биогеоценоза являются микроскопические грибы. Они чувствительны к изменению свойств почв под воздействием различных поллютантов и могут служить индикаторами её состояния [1, 3]. Участвуя в процессах поддержания плодородия почвы, они также играют немаловажную роль в ее самоочищении от загрязнителей углеводородной природы.

В данной работе рассмотрено влияние различных концентраций нефти на видовой состав микроскопических грибов серой лесной почвы Республики Башкортостан. Эксперименты проводились в микрополевых условиях (первоначальная концентрация поллютантов 1-8 %). Источником углеводородов явилась товарная нефть.

Нефтяное загрязнение серой лесной почвы в концентрации 1-3 % стимулировало развитие микроскопических грибов на начальных этапах воздействия. Увеличение концентрации поллютанта приводило к снижению численности микромицетов по сравнению с фоновой почвой. Однако в дальнейшем (через 30-90 суток) из нефтезагрязненных вариантов почв выделялось больше грибов, чем из почв контрольного варианта. Перестройка комплекса микроскопических грибов связана с изменением содержания нефтяных углеводородов в почве. Через 90 суток после внесения поллютанта уровень биодеградации составил 33, 21 и 22 % при слабой, средней и сильной степени загрязнения почвы.

Большее количество видов и их разнообразие (коэффициент Шеннона 3,0) были отмечены в почвах контрольной зоны, меньшее количество видов и их разнообразие (коэффициент Шеннона 2,2) – в загрязненной почве. В комплексе грибов загрязнённой территории, по сравнению с контрольной, выявлено больше деструкторов углеводородов, являющихся и условно патогенными видами микромицетов.

Из исследуемых образцов серой лесной почвы было выделено 44 вида микромицетов, относящихся к 3 родам: Aspergillus, Penicillum, Trichoderma. В контрольной почве было обнаружено 6 видов микромицетов: A. fumigatus, P. corylophylum, P. corylophyloides, P. decumbens, P. oxalicum P. simpliscinum.

В серой лесной почве преобладали грибы из рода Penicillium — 44,4 % от общего числа обнаруженных видов. В нефтезагрязненной почве (1 %) по сравнению с контрольной почвой видовой состав увеличился до 10 видов за счет появления новых: P. atrovirens, P. arenicola, P. hummuli, P. putterillii, P. tardum, P. viridicatum, trichoderma harzianum, trichoderma polisporum, при этом исчезли виды P. decumbens, P. simpliscinum.

Загрязнение почвы нефтью в концентрации 4 % и 8 % угнетает жизнедеятельность многих видов почвенных грибов: P. oxalicum, P. putterillii, P. tardum, P. viridicatum, T. polisporum, а абсолютным доминантом при этих концентрациях нефти стал вид P. canescens. В почве с концентрацией нефти 4 % и 8 % появились новые виды А. flavus, P. brevi–compactum, P. Stoloniferum. Не обнаруженные нами в контрольной почве виды A. niger, P. canescens, P. cremeo–griseum, P. lanosum, P. striatisporum стали типичными в нефтезагрязненной почве с высоким содержанием поллютанта (8 %).

Виды A. fumigatus, A. niger, Paecilomyces victoriae, Penicillium simplicissimum встречались практически во всех образцах серой лесной почвы, что, очевидно, может свидетельствовать об их относительной устойчивости к углеводородам нефти. Входившие в группу редких видов в незагрязненной почве A. fumigatus и А. niger становились частыми при нефтяном загрязнении. Перечисленные грибы из рода Aspergillus относятся к группе оппортунистических [2], поэтому увеличение показателя встречаемости свидетельствует о неблагоприятном санитарном состоянии загрязненной почвы. Следует также отметить, увеличение доли фитотоксичных видов микромицетов в образцах с загрязнением 4–8 %, по сравнению с контрольными образцами на 10–20 % соответственно.

Таким образом, изменения в микологическом комплексе могут быть использованы в системе биомониторинга как самостоятельный элемент, так и в комплексе, и объяснять опосредованное влияние загрязнения на почву, например на изменение уровня фитотоксичности.

Литература 1. Е. В. Лебедева. Микромицеты – индикаторы техногенного загрязнения почв // Микология и криптогамная ботаника в России: традиции и современность: Труды междунар. конф. СПб.: СПбХФА. – 2000. – Стр. 173–176.

2. О. Е. Марфенина. Антропогенная экология почвенных грибов. – М.: Медицина для всех, 2005.

3. В. А. Терехова. Микромицеты в экологической оценке водных и наземных экосистем. – М.: Наука, 2007.

Научные руководители – д-р биол. наук, проф. Н. А. Киреева, канд. биол. наук А. С. Григориади ВОПРОСЫ ЛИКВИДАЦИИ НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ПОЧВЫ А. В. Прохоров, О. А. Полыгалина Саратовский государственный технический университет Проблема рекультивации земель и водных объектов в районах разлива нефтепродуктов часто затруднена чрезвычайно высоким уровнем их загрязнения, препятствующим деятельности углеводородокисляющей микрофлоры и естественному самоочищению. Среди методов ликвидации нефтяных загрязнений почв выделяются следующие группы методов: механические, физико–химические, биологические.

В настоящее время все большее применение находят биологические методы борьбы с нефтезагрязнениями. В зависимости от уровня нефтезагрязнения территории, наличия поверхностной нефти, глубины пропитки почвы нефтью, степени деградации загрязнённой земли определяется технологическая схема рекультивации, состоящая в основном из технического и биологического этапов.

На техническом этапе происходит выветривание нефти, испарение и частичное разрушение лёгких фракций, фотоокисление нефтяных компонентов на поверхности почвы, восстановление микробиологических сообществ, развитие нефтеокисляющих микроорганизмов, частичное восстановление сообщества почвенных животных. При этом часть компонентов превращается в твёрдые продукты, что улучшает водно– воздушный режим почвы.

Биологический этап рекультивации земель должен осуществляться после полного завершения технического этапа, в состав мероприятий по биологической рекультивации земель входят работы по внесению биопрепаратов, извести или гипса (в зависимости от значения рН почвенного субстрата), минеральных удобрений, соломы, опилок, отходов мелькомбинатов и других разрыхлителей, посев трав или посадка древесно-кустарниковой растительности.

Целью наших исследований было изучение в модельном эксперименте возможностей биологической рекультивации чернозема типичного, загрязненного нефтью, и нефтезагрязненных сточных вод (НСВ) с применением биогенных добавок и биопрепарата.

В модельном опыте показана возможность рекультивации чернозема типичного, загрязненного сырой нефтью и нефтепромысловыми сточными водами, путем применения биогенных добавок («Биотрин», «Гумми», навоз) совместно с биопрепаратом «Деворойл». В опытах были использованы: товарная нефть и НСВ (минерализация – 124,94 г/л) Саратовского месторождения нефти;

промышленный биопрепарат «Деворойл», в состав которого входит консорциум микроорганизмов родов Pseudomonas, Candida и Rhodococcus;

белковая кормовая добавка «Биотрин» и «Гумми» (органоминеральное удобрение на основе ферментированного куриного помета, минеральных удобрений и гуминовых кислот);

навоз.

Для наблюдения за процессом интенсивности деградации нефти через 20, 50 и 110 суток определяли содержание нефтепродуктов. Нефтепродукты определяли весовым методом после экстракции углеводородов из навески почвы горячим гексаном в аппарате Сокслета.

Следует отметить, что интенсивность деструкции нефтепродуктов повышалась во второй период инкубации после активизации жизнедеятельности микроорганизмов (аборигенных и интродуцированных).

В вариантах с использованием «Гумми» и навоза разложилось 72–80 % нефтепродуктов, что на 5–10 % больше, чем при внесении одного «Деворойла».

Эффективность применяемых биостимуляторов возрастает в ряду: навоз, «Гумми», «Биотрин».

Таким образом, результаты лабораторных опытов свидетельствуют о том, что внесение биогенных добавок совместно с биопрепаратом «Деворойл» при оптимальном увлажнении и постоянной аэрации позволяет поддерживать совокупную численность микроорганизмов (аборигенных и интродуцированных) на уровне, необходимом для эффективного разложения нефти.

Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Л. А. Сафронова ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСТЕНИЙ TAGETES ERECTA ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЧВЫ НЕФТЕШЛАМОВЫХ АМБАРОВ Т. Н. Статешная Башкирский государственный университет, г. Уфа Загрязнение окружающей среды в результате деятельности нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности в настоящее время остаётся актуальной проблемой.

Особенную экологическую опасность представляют собой территории нефтешламовых амбаров, где происходит складирование отработанных нефтепродуктов. В сложившихся условиях эксплуатации почва подвергается хроническому загрязнению, и требуется восстановление и поддержание её нормального функционирования.

В данной работе представлены результаты исследований по использованию бархатцев прямостоячих (Tagetes erecta L.) для фиторемедиации и санации загрязненной почвы нефтешламового амбара.

Эксперименты проводились в полевых условиях, концентрация нефтяных углеводородов составляла 0,3– 6 %. Бархатцы высаживались в загрязненную почву в фазе появления первых настоящих листьев.

Устойчивость растения к действию нефти и обоснование выбора вида фиторемедианта были показаны ранее (Киреева и др., 2009, Григориади, 2010). Состояние почвы оценивалось по изменению численности некоторых физиологических групп микроорганизмов и активности ферментов. В качестве контроля использовали незагрязнённую почву, засеянную растениями. Численность микроорганизмов определяли по общепринятому методу посева на агаризированные среды. Каталазная активность определялась газометрическим, а дегидрогеназная активность – спектрофотометрическим методом.

Важной характеристикой почвенной микробиоты в условиях нефтяного загрязнения является общая численность гетеротрофных и углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ). При нефтяном загрязнении почвы в первые 14 суток в ризосфере растений численность гетеротрофных микроорганизмов снижалась. Через 30 суток этот показатель возрастал в несколько раз (2-5) в ризосфере всех видов растений.

Однако высокие (6 %) концентрации нефти ингибировали этот процесс в ризосфере обоих видов растений.

В присутствии фитомелиорантов в почве нефтешламового амбара происходило постепенное увеличение численности УОМ в течение всего периода исследования. Было показано, что численность УОМ в ризосфере растений увеличивалась в 10-15 раз (в условиях 3 % и 6 % уровня нефтяного загрязнения соответственно) по сравнению с численностью УОМ в ризосфере растений, произрастающих на чистой почве.

Загрязнение почвы стимулировало развитие микроорганизмов, использующих минеральные формы азота (в т. ч. актиномицетов). При рассмотрении качественного состава данной группы микроорганизмов следует отметить, что максимальная доля грибов отмечалась в пробах с 0,3–3 % загрязнением, при 6 % – напротив, показатель снижался. Микроскопические грибы являются одной из групп организмов, способных к деградации нефти. Возрастание их численности свидетельствует об интенсификации процессов разложения нефтяных углеводородов.

Через 30 суток после высаживания растений загрязнение в концентрациях 0,3–3 % не оказало существенного влияния на активность дегидрогеназы. Следует отметить, что при возрастании содержания нефтяных углеводородов в почве (до 6 %) активность фермента снижалась на 30 % относительно фоновых значений. Однако снижение показателя нивелировалось с течением времени и спустя 60 сут. значение приближалось к контрольному. При загрязнении нефтяными углеводородами наблюдалось ингибирование активности каталазы. Снижение ферментативной активности произошло в 5,9, 7,0 и 9,5 раз для 1 %, 3 % и 6 % загрязнения соответственно. В варианте опыта с концентрацией 0,3 % достоверных отличий не было обнаружено. Однако через 60 сут. негативное влияние начало снижаться, и значение показателя возросло на 53 % и 86 % для проб с концентрацией нефти 1 и 6 %.

Таким образом, при высаживании бархатцев в загрязненную почву происходило восстановление ферментативной активности и увеличение численности микроорганизмов, способных к окислению нефтяных углеводородов в ризосфере растений (гетеротрофных, УОМ и микроскопических грибов). Посев растений бархатцев способствовал усилению микробиологической активности почвы, что, в свою очередь, приводит к стимуляции процессов деградации нефтяных углеводородов.

Литература 1. Н. А. Киреева, В. В. Водопьянов, А. С. Григориади, Р. М. Баширова, А. Р. Гареева, У. Ю. Шпилева.

Мониторинг растений-фиторемедиантов нефтезагрязненных почв по аллометрическим и физиолого биохимическим показателям роста // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2009. – спецвыпуск. – С. 543–544.

2. А. С. Григориади. Оценка эффективности применения биопрепаратов и фитомелиорантов в биоремедиации нефтезагрязненных почв. Автореф. дисс. … канд. биол. наук. – Уфа: ИБ УНЦ РАН, 2010.

Научные руководители – д-р биол. наук, проф. Н. А. Киреева, канд. биол. наук А. С. Григориади БИОРЕМЕДИАЦИЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ, КАК НАИБОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНЫЙ СПОСОБ ИХ ОЧИСТКИ А. П. Маклакова Ставропольский государственный университет Загрязнение почв нефтепродуктами на сегодняшний день является одной из главных проблем.

Тяжёлые нефтепродукты, содержащие значительно количество смол, асфальтенов и тяжёлых металлов, оказывают не только токсическое воздействие на организмы, но и изменяют водно-физические свойства почв. Эти вещества малодоступны организмам, процесс их деструкции идёт очень медленно. Испаряемость тяжелых фракций нефтепродуктов в 2–3 раза ниже, в отличие от легких фракций [1].

Деструкция нефтепродуктов в почве – сложный биохимический и физико-химический процесс, направление и скорость которого зависят от множества прямых и косвенных факторов, поэтому поиск эффективных способов деструкции нефтепродуктов в почве с помощью активизации почвенной микрофлоры, путём интродукции в очищаемый объект микроорганизмов–деструкторов, является актуальной проблемой.

Целью работы является выбор оптимального процесса рекультивации почвы, загрязненной тяжелыми фракциями нефтепродуктов, с применением микроорганизмов-торфобионтов. Использование метода биоремедиации, является оптимальным для рекультивации нефтезагрязненных земель Ставропольского края. В основе биоремедиации лежит способность микроорганизмов к ферментативному окислению углеводородов нефти.

1, 1, количество остаточного  1, сероводорода 2% 1, 5% 0,8 7% 0, 10% 0, контроль 0, 1 неделя 2 недели 4 недели 8 недель  10 недель Интенсивность биодеструкции тяжелых фракций нефтепродуктов в почве В течение 42 дней в межфакультетской учебно-научной лаборатории биогеохимии проводили моделирование процесса рекультивации почвы, загрязненной нефтепродуктами, с использованием в качестве деструктора торфяных бионтов, выделенных из верхового торфа. В образцах варьировалась доза внесения торфяных бионтов и подбиралась оптимальная концентрация деструктора, которая составила – 2 %, 5 %, 7 %, 10 %, и контроль (нефтезагрязненная почва без деструктора). Эксперимент проводился в термостате при температуре 30С. Для оптимизации водно-воздушного режима, осуществляли регулярное рыхление и полив почвы.

Анализируя полученные данные, мы видим, что происходит деструкция углеводородов, снижается содержание сероводорода в почве с 1,7 мг/кг по 0,3 мг/кг, соответственно, добавление торфяных бионтов в концентрации 5 % позволяет снизить содержание сероводорода до значений ниже ПДК, что подтверждает эффективность процесса биодеструкции.

В начале эксперимента содержание нефтепродуктов составляло 5 мг/кг, а на 42 день 1,35 – 2,12 мг/кг.

Исходя из проделанной нами работы, можно сделать вывод о том, что данный способ рекультивации эффективен применительно к тяжелым фракциям нефтепродуктов – битумам, асфальтенам. Важно отметить, что необходимо учитывать климатические условия и структуру почвенного покрова при выборе оптимальных концентраций вносимых торфобионтов, необходимых для интенсивного прохождения процесса биоремидиации.

Литература 1. Ю. С. Другов, А. А. Родин. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов. М.:

Бином. Лаборатория знаний, 2007.

Научный руководитель – канд. техн. наук, доцент И. В. Бегдай РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ КОНСОРЦИУМА БАКТЕРИЙ–НЕФТЕДЕСТРУКТОРОВ РОДА AСINETOBACTER ДЛЯ БИОРЕМЕДИАЦИИ СУПЕСЧАНЫХ ПОЧВ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ Т. Т. Данг, О. О. Логинова, Е. В. Белоусова Воронежский государственный университет С каждым годом всё больше внимания уделяется проблемам, связанным с загрязнением окружающей среды. Добыча, переработка и транспортировка нефти тяжело сказываются на состоянии почвенного покрова Земли. При разливах нефти нарушается нормальное функционирование почвенной экосистемы, уменьшается плодородие, меняется интенсивность окислительно-восстановительных процессов, меняется направление метаболических процессов. В условиях роста техногенной нагрузки на окружающую среду актуальной проблемой остаётся обезвреживание твёрдых отходов, таких как осадки очистных сооружений, грунты на территории нефтебаз, моек автотранспорта, аварийных разливов. Известно, что при лёгком механическом составе, например, супесчаных и суглинистых почв, лёгкие фракции нефти могут проникать на глубину до 1,5–2,0 м, уничтожая всё живое и подавляя биологическую активность почв. При этом физические методы очистки здесь совершенно неэффективны.

Поэтому целью нашей работы было установление таксономического статуса штаммов рода Acinetobacter:

В–5064, В–2838, В–3780 и изучение возможности использования их для биоремедиации нефтезагрязненных почв в условиях местного региона.

Для культивирования штаммов Acinetobacter использовали питательную модифицированную среду MS [1]. Определение изотерм межфазного натяжения проводили сталагмометрическим методом, который заключается в отсчёте капель при медленном вытекании исследуемой жидкости из капилляра в системе вода–ПАВ [2]. Нефтепродукты из почвы экстрагировали четырёххлористым углеродом, хроматографически отделяли сопутствующие органические соединения других классов и количественно определяли нефтепродукты по интенсивности поглощения в ИК–области спектра на концентратомере КН–2м согласно ПНДФ 16.1:2.2.22–98 [3]. Активность полифенолоксидазы определяли по образованию пурпурогаллина из пирогаллола [4].

Исследуемые штаммы способны к использованию углеводородов нефти в качестве единственного источника углерода. Установлена высокая деструктивная активность штаммов в отношении сырой нефти и индивидуальных углеводородов. Выявлено, что все исследованные штаммы проявляют эмульгирующую активность по отношению к углеводородам за счёт синтеза биосурфактантов. Были получены биосурфактанты из всех исследуемых культур и изучены их коллоидно–химические свойства. Высокая эмульгирующая активность показана для биосурфактантов из A. calcoaceticus B–3780. Выявлена высокая скорость деградации нефтепродуктов при интродукции штаммов Acinetobacter в лабораторном, вегетационном и микрополевом опытах. При постановке лабораторного опыта степень деградации нефти за 40 дней составила от 40,34 до 73,59 % для разных штаммов;

а окисление бензина от 72,16 % до 99,69 % соответственно. При постановке вегетационного опыта использовали штамм В–2838. В ходе культивирования в течение 40 дней деструкция нефтепродуктов составила от 40 до 60 %. При постановке микрополевого эксперимента использовали все три штамма. Были заложены 5 опытных делянок. В ходе культивирования в течение 60 дней деструкция нефтепродуктов в системе «масло» составила 8,83 %, в системе «масло + опилки» 14,35 %, а в системах «масло + бактерии» и «масло + опилки + бактерии»

48,37 % и 20,98 % соответственно.

Исследована динамика ферментативной активности почв в ходе биоремедиации. Отмечено положительное влияние диазотрофов на процесс биоремедиации почвы. Таким образом, применение консорциума трёх исследуемых штаммов в составе биопрепарата позволит повысить эффективность процесса биоремедиации на супесчаных почвах Воронежской области: основная роль Acinetobacter radioresistens – ферментативное окисление нефтепродуктов (В–5064 эффективно окисляет нефть, штамм В– 2838 – бензин), а A. calcoaceticus В–3780 – продуцирует биосурфактант.

Литература 1. J. M. Larkin, P. M. Williams. Taxonomy of genus Spirosoma Oerskof // Intern. J. Syst. Bacteriol. – 1977. – Vol. 27. – P 147 – 156.

2. Т. Н. Пояркова Коллоидная химия: Учебно–методическое пособие по специальности «Химия» / Воронеж. гос. ун–т. Каф. ВМСК;

Сост.: В. Н. Вережников, Т. Н. Пояркова. – Воронеж: Б.и., 2004. – 35 c.

3. Методика выполнений измерений массовой доли нефтепродуктов в почвах и донных отложениях методом ИК–спектроскопии. ПНДФ 16.1:2.2.22–98. Москва. – 1998. – С. 15.

4. Ф. Х. Хазиев. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. – 252 с.

Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. М. Ю. Грабович БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ПОЧВЕННЫХ ГРИБОВ – ЭФФЕКТИВНЫХ ДЕСТРУКТОРОВ ПАУ А. Г. Сергеева Институт геологии и природопользования ДВО РАН, г. Благовещенск Благовещенск, административный центр Амурской области, относится к категории малых городов с небольшими промышленными предприятиями. Основными источникам загрязнения в городе являются ТЭЦ, стационарные предприятия жилищно-коммунального хозяйства, автомобильный транспорт и частный жилой сектор. Выбросы загрязняющих веществ содержат твёрдые частицы (зола, сажа, пыль), а также оксиды серы, углерода, азота, тяжёлые металлы, полиароматические углеводороды (ПАУ). ПАУ содержатся во всех природных средах – в воздухе, почве, воде, поступая из природных и антропогенных источников.

Основными техногенными источниками ПАУ в городах являются сжигание топлива (уголь, древесина и т.д.), а также автотранспорт. В почвах, помимо накопления токсикантов, протекают процессы разрушения ПАУ, в том числе в результате деятельности микроорганизмов. Цель выполненных исследований – определение содержания ПАУ в почвах г. Благовещенска, выделение и скрининг почвенных микромицетов, эффективных деструкторов ПАУ.

Методы исследований. Отбор почв проводили на территории основных функциональных зон города:

промышленной (ТЭЦ);

селитебно-транспортной – кольцевая автомагистраль, частный жилой сектор;

парково–рекреационной – Ботанический сад, Городской и Первомайский парки, а также на фоновой территории – бурые почвы в лесном массиве на северо-западе от города. Измерение массовых концентрации ПАУ выполнено согласно МУК 4.1.1274–03 «Измерение массовой доли бенз(а)пирена в пробах почв, грунтов, донных отложений и твёрдых отходов методом ВЭЖХ с использованием флуорометрического детектора». Хроматографический анализ проводился на жидкостном хроматографе Shimadzu LC– Prominence. Поиск микромицетов – деструкторов ПАУ проводили на агаризированной среде Чапека с добавлением фенантрена в качестве единственного источника углерода в концентрациях 50 и 100 мг/л.

Результаты исследования. В почвах г. Благовещенска суммарное содержание ПАУ составляет 0,284– 9,766 мг/кг, что в 5–10 раз превышает фоновые значения. В России к основным загрязнителям почв ПАУ относят бенз(а)пирен, который обладает наиболее выраженной канцерогенной активностью. В почвах загородной зоны бенз(а)пирен не обнаружен, на территории города токсикант был выявлен во всех точках исследовании, в том числе и в почвах Ботанического сада. Однако превышение ПДК более чем в 2 раза обнаружено только в почвенных образцах из зоны влияния ТЭЦ.

Проведен поиск эффективных деструкторов ПАУ среди грибов, выделенных из почв в зоне влияния ТЭЦ и кольцевой автомагистрали, где установлены наиболее высокие показатели загрязнения органическими токсикантами. На средах в присутствии фенантрена в качестве единственного источника углерода установлен рост 37 штаммов, что составляет 67 % от общего числа выделенных грибов. Однако только 18 штаммов (32 %) проявили достаточно высокую скорость роста – от 5 мм/час. Максимальную скорость роста (более 60 мм/час) на среде с фенантреном имеют Trichoderma konningii (шт. 181);

Trichoderma harzianum (шт. 127, 128);

Mucor hiemalis (шт. 107);

Haematonectria haematococca (шт. 109);

Lewia infectoria (шт. 180). Условно–патогенный вид Lewia infectoria выделен только из почв селитебно-транспортной зоны.

Для оценки влияния ПАУ на рост грибов изучена скорость их роста на среде Чапека с фенантреном в качестве единственного источника углерода. Установлено, что фенантрен в концентрации до 100 мг/л не оказывает токсичного действия на микромицеты, установлено незначительное стимулирование роста некоторых штаммов в присутствии фенантрена.

Влияние низкомолекулярных ароматических углеводородов на растения оценивали по всхожести и росту семян и скорости развития проростков тестовой культуры (редис). Экспериментально показано влияние продуктов микологической деградации низкомолекулярных ПАУ на всхожесть семян и развитие проростков: наблюдали стимулирование всхожести семян на 10–20% относительно контроля. На всех этапах роста 3–7 суток высокая скорость развития проростков (0,25 мм/час) и корешка наблюдалась в варианте «среда с фенантреном и продуктами метаболитов», что свидетельствует о стимулирующем действии продуктов деградации фенантрена (50мг/л) на развитие проростков.

Таким образом, поиск микроскопических грибов, эффективных деструкторов ПАУ, показал, что более 30 % от общего числа выделенных штаммов проявляют высокую скорость роста на средах в присутствии фенантрена – от 5 до 65 мм в час. Максимальную скорость роста (более 60 мм/час) имеют представители р. Trichoderma. Создана коллекция из 32 штаммов, деградирующих ПАУ, для дальнейших исследований по биоремедиации почв. Установлено, что фенантрен в концентрации до 100 мг/л не оказывает токсичного действия на микромицеты. Экспериментально показано стимулирование всхожести семян на 10–20 % относительно контроля продуктами микологической деградации низкомолекулярных ПАУ.

Работа выполнена в рамках гранта Президиума ДВО РАН 11–III–В–09–009.

Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Н. Г. Куимова ОЦЕНКА СТАБИЛИЗИРУЮЩИХ СВОЙСТВ РАСТЕНИЙ ПРИ РЕМЕДИАЦИИ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЯЖЁЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ З. О. Тонкова Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова Проблема загрязнения почв тяжёлыми металлами привлекает значительное общественное внимание вот уже несколько десятилетий. Причиной этому является тот факт, что всё больше и больше земель становятся непригодными для сельскохозяйственного использования и опасными как для дикой природы, так и для человека [1]. Высокая стоимость традиционных физико–химических методов очистки почв заставляет искать альтернативные подходы к решению данной проблемы [1].

Фиторемедиация – инновационная технология очистки окружающей среды, которая основана на использовании природных или генетически модифицированных растений [3]. Одним из направлений фиторемедиации является фитостабилизация почв. Фитостабилизация, также известная как фитореабилитация, основана на использовании растений, которые предупреждают водную и ветровую эрозию, обеспечивают гидравлический контроль, сдерживающий вертикальную миграцию загрязнителей в грунтовые воды, физически и химически иммобилизируют загрязнители благодаря корневой сорбции [4].

Цель работы – подбор устойчивых видов растений для эффективной фитостабилизации почв, загрязненных тяжёлыми металлами.

Был проведен лабораторный эксперимент для исследования стабилизирующих свойств овсяницы красной (Festuca rubra), овсяницы луговой (Festuca pratense), щучки дернистой (Deschampcia cespitosa) и тимофеевки луговой (Phleum pratense). Эти виды злаков были выбраны на основе анализа литературных данных и результатов ранее проведенных исследований вблизи медно–никелевых комбинатов на Кольском полуострове [2]. В качестве субстрата роста растений был использован иллювиально-железистый подзол, искусственно загрязненный никелем (от 0 до 80 мг/кг почвы) и медью (от 0 до 160 мг/кг почвы) при их раздельном внесении в виде нитратов. Почвы достигали равновесия с металлами в течение 3 недель, после чего осуществлялось внесение удобрений и посев семян. Длительность эксперимента составила 7 недель.

Стабилизирующие свойства растений оценивали по показателям, характеризующим транспорт металлов в надземные части растений, и по развитию корневой системы. Для этого по завершению эксперимента были измерены длина побегов, биомасса побегов и корней, а также концентрация металлов в тканях растений с помощью ICP MS при пробоподготовке методом мокрого озоления.

Как и ожидалось, все растения оказались фитостабилизаторами, то есть концентрировали металлы в корнях и препятствовали их дальнейшему транспорту в побеги. Соотношение концентраций меди в побегах по отношению к корням варьировалось от 75 до 98 % в контрольном варианте, а при максимальном уровне концентрации металла 160 мг/кг почвы соотношение снизилось до 1,1 %.

В вариантах с никелем аналогичные показатели: 5-8,3 % в контроле и 0,3 % при концентрации никеля 40 мг/кг почвы. Максимальные концентрации меди зафиксированы в корнях овсяницы красной (1860 мг/кг) и щучки дернистой (1800 мг/кг), максимальные концентрации никеля – в корнях овсяницы красной (1400 мг/кг) и луговой (2040 мг/кг). Однако с учётом развития биомассы корней наиболее пригодны для фитостабилизации оказались овсяница красная при загрязнении почв медью и овсяница луговая при загрязнении почв никелем. Включение в состав травосмеси этих видов целесообразно при фитостабилизации лёгких по гранулометрическому составу почв в зоне влияния медно-никелевого производства.

Литература 1. И. Н. Лозановская, Д. С. Орлов, Л. К. Садовникова. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. – М.: Высшая школа, 1998.

2. З. О. Тонкова, И. Е. Смирнова, Г. Н. Копцик. Фиторемедиация альфегумусовых подзолов, загрязненных никелем и медью. Экологические проблемы Северных регионов и пути их решения. Ч. 2.

Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием. – Апатиты, 14–16 октября 2008 г. Апатиты, 2008. – С. 104–106.

3. C. Garbisu, I. Alkorta. Phytoextraction: a cost–effective plant based technology for the removal of metals from the environment. – Bioresource Technology, 2001. – № 77.

4. Y. Raskin, R. D. Smith, D. E. Salt. Phytoremediation of metals: using plants to remove pollutants from the environment. – Current Opinion in Biotechnology, 1997. – № 18.

Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Г. Н. Копцик ОЦЕНКА ФЕРМЕНТАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ УРБАНОЗЕМОВ (НА ПРИМЕРЕ Г. САРАТОВА) М. Ю. Меркулова Саратовский государственный технический университет Из многочисленных показателей биологической активности почвы огромное значение имеют почвенные ферменты. Являясь катализаторами, ферменты осуществляют важные экологические функции, участвуя в биохимических процессах, связанных с превращением веществ и энергии: разложение и синтез органических веществ, мобилизация элементов питания растений, взаимодействие органической и неорганической частей по генетическим горизонтам, формирование гумусового состояния почв как интегрального показателя плодородия земель. Активность ферментов отражает интенсивность основных биохимических процессов: самоочищения почвы и разложения органических соединений азота, фосфора, углерода, а также степень эродированности и загрязнения почв.

Целью данной работы было изучение ферментативной активности и «дыхания» урбаноземов на примере г. Саратова. Пробы почв отбирались в июле 2011 г. в 21 точке пробоотбора на территории города.

В качестве контроля пробы почвы отбирали в лесопарковой зоне в нескольких км от г. Саратова (фоновая территория). Активность ферментов оценивали по общепринятым методам: дегидрогеназы и фосфатазы (Ф. Х. Хазиев), каталазы и уреазы (Н. Г. Федорец, М. В. Медведева), инвертазы (Л. В. Лысак) Важным интегральным показателем окислительно-восстановительных процессов, протекающих в почве, является интенсивность выделения углекислоты – «дыхание почвы», что позволяет судить о самоочищающей способности антропогенно нарушенных почв. Измерение количества углекислоты, выделившейся из почвы за определенный промежуток времени, проводили по А. Ш. Галстяну.

Данные по оценке активности ферментов и степени выделения углекислоты в урбаноземах г. Саратова представлены в таблице.

Ферментативная активность и «дыхание» почв, собранных на различных по степени антропогенной нагрузки территориях г. Саратова Дыхание почв, Каталаза, Инвертаза, Дегидрогеназа, Уреаза, Фосфатаза, мг CO мл O № пробы изменение мг глюкозы мг формазина мг фенолфталеина 1 г почвы сутки 1 г почвы сутки дм 2 час pH 1 г почвы час 1 г почвы мин 5 0,3 7–8 0,43 2,9 0,012 0, 6 0,4 7–8 0,35 3,2 0,017 0, 7 0,3 10–11 0,45 2,7 0,03 0, 8 0,2 8–9 0,12 1,5 0,019 0, 9 0,2 7–8 0,03 0,5 0,112 0, 10 1,3 7–8 0,09 0,7 0,016 0, 11 0,8 10–11 0,22 0,8 0,05 0, 12 0,8 8–9 0,21 1,9 0,054 0, 13 0,9 10–11 0,44 2,1 0,15 0, 14 0,3 10–11 0,31 3,2 0,016 0, 15 0,5 8–9 0,21 2,9 0,016 0, 16 0,8 10–11 0,10 1,2 0,017 0, 17 0,5 11–12 0,33 2,8 0,03 0, 18 0,9 9–10 0,08 0,5 0,028 0, 19 1 11–12 0,22 1,5 0,03 0, 20 0,9 8–9 0,18 0,9 0,05 0, 21 1,5 10–11 0,09 0,3 0,028 0, 22 0,2 10–11 0,09 0,7 0,028 0, 23 0,7 8–9 0,10 1,2 0,027 0, 24 1,2 10–11 0,28 1,9 0,012 0, 25 1,5 8–9 0,39 2,7 0,017 0, контроль 1,8 7–8 0,48 3,8 0,03 0, Анализ полученных данных показал низкий уровень содержания всех изученных ферментов и углекислоты в почвах г. Саратова, особенно на участках с интенсивной антропогенной нагрузкой, что свидетельствует о снижении биологической активности почвы, а, следовательно, и о ее слабой степени самоочищения.

Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент О. В. Абросимова ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕЛЛЮЛОЗОЛИТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МИКРООРГАНИЗМОВ, АССОЦИИРОВАННЫХ С КИШЕЧНИКОМ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ ОТРЯДА ЖЕСТКОКРЫЛЫЕ – ВРЕДИТЕЛЕЙ ЛЕСА И ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ И. С. Тетерина Вятский государственный университет, г. Киров В связи с сокращением запасов ископаемого органического сырья актуальной является задача поиска альтернативных энергетических источников. В настоящее время серьезное внимание во всем мире уделяется вопросам переработки биомассы растительного сырья (фитомассы) древесины и сельскохозяйственных растений. В отличие от ископаемых источников органического сырья запасы фитомассы возобновляются.

Целлюлозолитические микроорганизмы способны разлагать растительные остатки до сбраживаемых сахаров, являющихся субстратом для производства биоэтанола. К настоящему времени целлюлозолитическая культура с необходимой для технологического процесса комбинацией свойств не описана. Поэтому поиск новых микроорганизмов, способных эффективно гидролизовать целлюлозу, является актуальным.

Целью данной работы является исследование целлюлозолитических свойств микроорганизмов, выделенных из кишечников насекомых–вредителей леса и лесоматериалов.

Согласно разработанной методике препарирования жуков были получены микроорганизмы, ассоциированные с кишечниками представителей отряда Cerambycidae (Усачи) – взрослых особей рагия ребристого (Rhagium inquisitor) и его личинок, отобранных в начале сентября 2010 г. в Тужинском районе Кировской области. Нами выделены 37 изолятов, из которых для дальнейших исследований отобраны 14, проявляющих целлюлозолитическую активность, которую оценивали визуально по зонам просветления после окраски 0,1 % раствором Конго красного чашек, содержащих колонии микроорганизмов на агаризованной среде с карбоксиметилцеллюлозой (КМЦ) или микрокристаллической целлюлозой Целлюлозолитическая активность изолятов в качестве единственного источника углерода.

в отношении субстратов (КМЦ и фильтровальной Количественную оценку целлюлазной бумаги) при культивировании в жидкой среде с КМЦ активности изолятов проводили в процессе (27 °С, при постоянном перемешивании) на 30–е сутки культивирования микроорганизмов в жидкой питательной среде с КМЦ при помощи реакции на восстанавливающие сахара, которые являются продуктом гидролиза целлюлозы. Для этого аликвоты среды культивирования изолятов инкубировали в присутствии субстратов (КМЦ либо фильтровальной бумаги) по стандартной методике определения целлюлозолитической активности.

Наиболее высокую целлюлозолитическую активность проявляет изолят № 13, исследование биохимических свойств которого выявило наличие смешанной культуры двух видов микроорганизмов – Stenotrophomonas maltophilia и Xanthomonas albilineans.

pH оптимум целлюлозолитической активности для большинства изолятов лежит в двух областях:

pH = 3,6–4,0 и при рН = 5,2–6,0.

Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент И. А. Лундовских ЦЕЛЛЮЛОЗОЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ ПРИ ВНЕСЕНИИ ЦЕОЛИТОВ А. Г. Тулькубаева Сибайский институт (филиал) Башкирского государственного университета, Республика Башкортостан Целлюлозолитическая способность почвы – один из показателей общей активности микроорганизмов почвы и плодородия почвы. Она может служить характеристикой трансформации органического вещества, вовлечения труднодоступных форм углерода в биологический круговорот и в конечном итоге определяет уровень почвенного плодородия и продуктивность биоты.

Целлюлозолитическая активность зависит от многих факторов. На активизацию разложения целлюлозы влияют температура, увлажнение, аэрация почвы, внесенные в нее минеральные удобрения, биологические свойства растительности и особенности агротехники. Под пропашными культурами клетчатка разлагается активнее, чем под однолетними зерновыми и травами, а также под озимой пшеницей. В последнее время появились работы, свидетельствующие об увеличении плодородия почвы в результате внесения цеолитов, представляющих собой минералы из группы водных алюмосиликатов щелочных и щелочноземельных элементов с тетраэдрическим структурным каркасом, включающим пустоты, заполненные катионами и молекулами воды. Структура цеолитов без разрушения способна к обратимому ионному обмену и дегидратации. Вместе с тем работ, посвященных изучению влияния цеолитов на биологическую активность почвы, практически нет.

Цель данной работы – изучить целлюлозолитическую активность почв, загрязненных медью и цинком, в присутствии цеолитов.

В течение вегетационного периода 2009 г. были проведены микроделяночные опыты на участке ГАНУ «Институт региональных исследований» АН РБ. Тяжелые металлы вносились в виде растворов ацетатов меди и цинка в концентрации 10 ПДК в сочетании с цеолитом в дозе 15 ц/га и 30 ц/га. За ПДК валовых форм принимали содержание меди – 55 мг/кг, содержание цинка – 100 мг/кг. Целлюлозолитическую активность определяли методом аппликаций.

Установлено, что внесение в почву цинка в концентрации 10 ПДК приводило к повышению целлюлозолитической активности почти в 2 раза, то есть в данном случае цинк использовался в качестве микроэлемента. Этот эффект не проявлялся при одновременном добавлении цинка и цеолитов в концентрации 15 ц/га, но восстанавливался при добавлении цеолитов в концентрации 30 ц/га.

% разложения Внесение в почву меди в концентрации 10 ПДК практически не приводило к изменению целлюлозолитической активности.

Как и в случае цинка, эффект внесения в почву цеолитов зависел от его концентрации: при 15 ц/га происходило снижение Zn Cu Zn Zn ль n Cu Cu n n +Z +Z +Z ц+ ц+ ро активности, а при 30 ц/га ц+ ц+ Сu Cu Cu нт ц+ ц+ ко происходило её увеличение.

При совместном внесении Целлюлозолитическая активность почвы в почву солей меди и цинка происходило существенное снижение целлюлозолитической активности. При этом добавление цеолитов в концентрации как 15 ц/га, так и 30 ц/га приводило к значительному росту активности целлюлазы.

Ранее было показано, что целлюлозолитическая активность почв во многом определяются погодно– климатическими условиями, главным образом, количеством осадков. Следовательно, для проявления этого вида ферментативной активности большое значение имеет влажность почвы. Поскольку цеолиты регулируют водный обмен почв, то внесение их в определенных концентрациях улучшает обеспеченность почв влагой, и, следовательно, повышает целлюлозолитическую активность.

Таким образом, можно рекомендовать использовать цеолиты для повышения биологической активности почв.

Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент И. Н. Семенова ИЗУЧЕНИЕ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ, ВХОДЯЩИХ В ЛИГНОЛИТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС БАЗИДИОМИЦЕТОВ Е. А. Шевченко Вятский государственный университет, г. Киров В лигнолитические комплексы дереворазрушающих грибов, как правило, входят ферменты разных типов. К первому типу ферментов относятся гемсодержащие оксидоредуктазы: лигнинпероксидаза (LiP) и марганецпероксидаза (MnP), восстанавливающие пероксид водорода до воды по двухэлектронной схеме.

Ко второму типу ферментов относятся фенолоксидазы (лакказа, тирозиназа), окисляющие ароматические составляющие лигнина.

Кроме того, неспецифичность действия лигнолитических ферментов открывает широкие возможности для использования их не только в процессах делигнификации, но и в деградации ароматических ксенобиотиков, биоремедиации почв и вод, создании биосенсоров, отбеливании целлюлозы.

Нами была проведена работа по скринингу базидиомицетов. Были изучены 32 изолята трутовых грибов, отобранных в Кировской области. Проведена работа по идентификации базидиомицетов.

Для первоначального скрининга культур базидиомицетов нами был выбран метод ПЦР анализа.

Для этого сначала были подобраны специфические праймеры и отработаны условия для проведения полимеразной цепной реакции.

Продукты амплификации генов лигнинпероксидазы, марганецпероксидазы и лакказы при помощи гель– электрофореза в 1,5 % агарозном геле, были обнаружены у 10 изолятов. Размеры полученных ампликонов варьировали от 200 до 900 пар нуклеотидов для марганецпероксидазы, от 100 до 400 пар нуклеотидов для лигнинпероксидазы и от 130 до 1000 пар нуклеотидов для лакказы. Кроме того, у некоторых исследуемых образцов было обнаружено по 2 продукта амплификации генов. Это связано с тем, что у ферментов может быть несколько изоформ фермента.

По результатам скрининга нами были выбраны 6 изолятов. На основе полученных данных был проведен дополнительный скрининг выбранных нами 6 изолятов с использованием плотных питательных сред со специальными добавками. Использовали питательную среду с добавлением 0,5 % таннина – вещества, которое сходно по строению с мономерами лигнина (реакция Бавендамма). Таннин может быть использован как модельное соединение лигнина.

Ферменты типа фенолоксидаз, вырабатываемые в клетках мицелия, катализируют реакции окисления таннина, в результате чего в питательной среде вокруг растущей колонии появляется коричневое окрашивание. Таким образом, положительный результат (согласно методике – потемнение среды) был отмечен у трех культур. Кроме этого, изоляты давали зону просветления, такие результаты были интерпретированы как отрицательные.

Была также использована питательная среда с добавлением гваякола (0,5 мкг/мл) – одной из составных частей молекулы лигнина. Ферменты гриба (полифенолоксидазы) катализируют реакции окисления гваякола, в результате чего в питательной среде вокруг растущей колонии появляется красное окрашивание.

Положительный результат был отмечен у 2 изолятов.

В качестве посевного материала использовали агаровый блок с предварительно выращенным мицелием (d = 0,5 см). Положительным контролем служила культура штамма Trametes versicolor.

Для исследования динамики изменения активности лигнолитических ферментов были выбраны 3 изолята Trametes versicolor, № 700 (T. gibbosa) и № 704 (Picnoporus cinnobarinus). Активность лигнолитических ферментов определяли спектрофотометрически по скорости образования продуктов реакций, катализируемых исследуемыми ферментами. Активность фермента соответствовала скорости реакции в начальный момент времени, определяемой по наклону касательной к начальному участку кривой накопления продукта.

Высокая активность лигниноксидаз выявляется на 10 и далее сутки культивирования в стационарной фазе роста культуры, что связано с вторичным метаболизмом в условиях недостатка доступных источников питательных веществ и соответствует литературным данным.

Полученные нами экспериментальные данные показывают, что максимальная активность лигнолитических ферментов исследуемых изолятов обнаруживается на 12–15 сутки для лигнинпероксидазы, на 14–16 сутки для марганецпероксидазы и на 16–18 сутки для лакказы.

При сравнительном изучении активностей ферментов изолятов было обнаружено, что максимальная активность лигнинпероксидазы определена у изолята № 700 (T. gibbosa), марганецпероксидазы – определена у изолята № 700 (T. gibbosa) и лакказы – у T. versicolor.

Выделенный нами изолят № 700 (T. gibbosa) обладает значительно большей активностью лигнин – и марганецпероксидазы, чем Trametes versicolor, являющийся классическим продуцентом лигнолитичских ферментов.

Работа с изолятом № 700 (T. gibbosa) будет продолжена для изучения биохимических характеристик ферментов.

Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Е. А. Бессолицына ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПИВНОЙ ДРОБИНЫ В КАЧЕСТВЕ ИСТОЧНИКА РОСТОВЫХ ВЕЩЕСТВ В АЦЕТОНОБУТИЛОВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ Т. С. Морозова Национальный исследовательский Томский государственный университет Научно–исследовательский институт биологии и биофизики Производство моторных спиртов из растительного сырья в последнее время в мире растет высокими темпами. Особыми потребительскими преимуществами в качестве добавки в традиционные топлива обладает биобутанол. Однако его массовое производство сдерживается пока более высокой себестоимостью в сравнении с этанолом и бензином. При производстве бутанола на мучных средах наибольшую долю в структуре его себестоимости занимает сырье. Поэтому магистральным направлением развития технологии является переход на лигноцеллюлозные отходы растениеводства и лесного хозяйства (ЛЦ).

Среды на гидролизатах лигноцеллюлозного сырья требуют для сбраживания добавки дорогостоящих комплексов витаминов и других ростовых веществ. Очевидно, что снижение стоимости ростовых добавок отразится на себестоимости производства биобутанола. В 60–х годах прошлого века в качестве необходимых белковых компонентов и витаминных комплексов предлагалось использование кукурузного глютена или жмыха подсолнечника [1], которые по ряду свойств являются ценной кормовой добавкой для с.-х. животных и имеют долгий срок хранения из-за невысокой влажности. Поэтому их использование в ацетонобутиловом производстве (АБЭ–производство) нерационально, так как после окончания процесса они насыщаются влагой и срок их хранения резко снижается. Более экономичным является использование таких отходов, которые имеют определенные ограничения на использование в качестве корма для с.-х.

животных.

Например, пивная дробина (ПД), массовый отход пивоваренного производства, являясь прекрасным кормом для с.-х. животных, но из-за высокой влажности (75-85 %) она имеет крайне короткий срок хранения. Уже на 2-е сутки происходит ее закисание и поражение патогенными грибами, после чего ее нельзя использовать в качестве кормовой добавки. В этом случае основная масса прокисшей ПД складируется на полигонах ТБО или на несанкционированных свалках, что вызывает увеличение экологической нагрузки на окружающую среду. Лигноцеллюлозную часть ПД ранее уже предлагали использовать в качестве источника редуцирующих веществ при производстве спиртов [2]. Белково– витаминный комплекс, как отход получения гидролизата ПД, также было бы рациональным использовать в этом процессе.

Поэтому целью представленной работы являлось исследование возможности использования ПД в качестве источника ростовых веществ в ацетонобутиловом производстве при сбраживании гидролизатов ЛЦ.

Для проведения исследований нами получена ПД с ОАО «Томское пиво» влажностью 70 %. В качестве редуцирующего вещества (РВ) использовалась глюкоза. Оценка сбраживаемости глюкозы совместно с ПД проводилась при использовании штамма бактерий Cl. acetobutylicum ATCC 824. Процесс брожения оценивался по макропараметрам: времени образование разрыва, подъема, осадка, по интенсивности газовыделения и пенообразования, а также микроскопированием. Концентрации растворителей измерялись на газожидкостном хроматографе «Хроматэк кристалл 5000.2».

В серии опытов по оценке влияния ПД на сбраживаемость углеводов определены лимитирующая и ингибирующая концентрации ПД в среде, которые составили 2 и 20 об. %, соответственно. Выявлена оптимальная доза ПД, составившая 6 об. %, путем адаптации культуры к среде сокращена длительность инкубационного периода с 48 до 8 часов. Нерешенной остается проблема низкой скорости сбраживания РВ в присутствии ПД. Для ее решения проводились многократные пересевы биоагентов на среды с ПД с целью их адаптации к данному источнику ростовых веществ. Предварительные опыты показали положительную динамику изменения скорости сбраживания РВ.

Таким образом, результаты проведенного исследования указывают на возможность использования ПД в качестве источника ростовых веществ. Ее использование в АБЭ–процессе позволит снизить себестоимость производства биобутанола. Пивная дробина, использованная в технологии, не только не теряет, но и повышает свои кормовые качества, дезинфицируется (в случае использования прокисшей ПД) и может быть использована в качестве ценной кормовой добавки в животноводстве.

Литература 1. В. Л. Яровенко [и др.]. Непрерывное брожение в ацетонобутиловом производстве. – Нальчик:

Пищепромиздат, 1962.

2. Charilaos Xiros, Paul Christakopoulos. Enhanced ethanol production from brewer's spent grain by a Fusarium oxysporum consolidated system // Biotechnology for Biofuels. – 2009. – V. 2. – P. 4–10.

Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент С. Ю. Семёнов БИОРЕГЕНЕРАЦИЯ УГЛЕРОДНЫХ СОРБЕНТОВ, НАСЫЩЕННЫХ ВЫСОКИМИ КОНЦЕНТРАЦИЯМИ ФЕНОЛА, ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ СОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД О. А. Никирова Пермский государственный технический университет Во многих промышленных регионах сточные воды предприятий содержат фенолы в весьма разнообразных сочетаниях, при этом их предельно допустимая концентрация в питьевой воде и воде рыбохозяйственных водоемов составляет 1 мкг/м3. Особенно велико содержание фенола в стоках коксохимических производств – до 20 г/м3. Для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ широко применяется адсорбционный метод с использованием активных углей (АУ) в тех случаях, когда концентрация веществ в сточной воде невелика. Однако возможности этого метода ограничены в связи с образованием отходов и необходимостью регенерации отработанного АУ. Известные методы регенерации АУ имеют некоторые недостатки, связанные с использование высоких температур и потери части сорбента. Альтернативным методом восстановления сорбционных свойств углеродных сорбентов может стать регенерация АУ с помощью микроорганизмов.

Целью работы являлось исследование возможности проведения процесса биорегенерации АУ, насыщенного высокими концентрациями фенола.

Поскольку фенол обладает бактерицидным действием, в ходе работы был установлен рабочий диапазон концентраций данного субстрата, оптимальный для роста и развития выделенного консорциума аэробных микроорганизмов, который находится в пределах 0,1–1,2 г/м3. Для экспериментов был выбран АУ марки БАУ, обладающий высокими сорбционными свойствами по отношению к фенолу, кроме того, он удобен для проведения биорегенерации, поскольку адсорбция микробов зависит от объема макропор, превышающих размеры клеток и составляющих для БАУ 80–82 % от общего объема пор (2,004 см3/г).

Навески стерилизованного АУ фракции 1,0–2,0 мм массой 5 г обрабатывали модельным раствором фенола в концентрации 50 г/м3, далее образцы АУ помещали в сорбционные колонки и вводили инокулят.

Через определенные промежутки времени (от 0,5 ч до 144 ч) отбирали пробы культуральной жидкости (КЖ) и анализировали по показателям – число клеток в 1 мл среды, изменение рН среды. В качестве контрольного опыта исходный АУ обрабатывали инокулятом в идентичных условиях. В ходе работы было показано, что в первые 3 часа эксперимента происходило постепенное уменьшение числа клеток в КЖ, очевидно, вследствие их адсорбции на поверхности АУ. Дальнейшее увеличение времени контакта КЖ с образцом АУ, насыщенного фенолом, привело к постепенному увеличению количества клеток микроорганизмов в КЖ, что может свидетельствовать о постепенном переходе их с поверхности АУ в среду в результате нарастания биомассы. После окончания эксперимента АУ промывали последовательно физиологическим раствором и стерильной водой, определяли остаточную обсемененность. Образцы АУ после процесса биорегенерации были проанализированы на остаточное содержание фенола в их порах. В таблице приведены результаты по содержанию фенола в порах АУ после биорегенерации и результаты адсорбционной активности этих образцов по метиленовому голубому в сравнении с исходным АУ.

Результаты проведения биорегенерации образцов АУ марки БАУ консорциумом аэробных микроорганизмов* Остаточное содержание Адсорбционная активность Степень Время фенола в порах БАУ БАУ по метиленовому регенерации, регенерации, час см3/г голубому, мг/г % % АУ БАУ, насыщ.

422,8 – 12,5 – фенолом 0,5 420,5 99,5 20,5 10, 1 342,5 81,0 76,25 38, 3 290,5 68,7 127,5 63, 24 189,4 39,5 138,56 69, 120 144.23 34,1 177,4 88, 144 110,1 26,0 182,5 91, * Исходный АУ БАУ: адсорбционная активность – 200,9 мг/г Как видно из таблицы, при проведении биорегенерации консорциумом аэробных микроорганизмов в течение 144 часов (6 суток) АУ БАУ восстанавливает свою адсорбционную активность более чем на 90 %, при этом содержание фенола в порах АУ снижается примерно в 4 раза. В результате выполненной работы показано, что АУ, насыщенный фенолом, может быть отрегенерирован биохимическим методом с использованием консорциума аэробных микроорганизмов.

Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Е. А. Фарберова СОЗДАНИЕ СОРБЕНТА НА ОСНОВЕ ВОДОРОСЛЕЙ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ЙОДА А. И. Аншкенис Пермский национальный исследовательский политехнический университет В связи с современными природными катаклизмами мировой проблемой является защита населения от радиоактивного загрязнения, которое может происходить из-за аварий на атомных электростанциях и предприятиях ядерной промышленности, а также в результате проведения взрывов военного и мирного характера. Радиоактивное загрязнение биосферы – это превышение естественного уровня содержания в окружающей среде радиоактивных веществ. При авариях на АЭС особенно резко увеличивается загрязнение среды радионуклидами (стронций–90, цезий–137, церий–141, йод–131, рутений–106 и др.).

Аварии в СССР на Чернобыльской АЭС и в Японии на АЭС Фукусима–1 показали острую необходимость разработки средств индивидуальной и коллективной защиты.

Одним из наиболее опасных и вредоносных радионуклидов, поражающих население в ближайшее время после аварии, являются изотопы йода. Йод–131, имеющий период полураспада 8 суток и обладающий высокой способностью включаться в пищевые цепи, является весомым продуктом деления урана, плутония и, косвенно, тория, составляя до 3 % продуктов деления ядер. В связи с -распадом, йод–131 вызывает мутации и гибель клеток, в которые он проник, и окружающих тканей на глубине нескольких миллиметров.



Pages:     | 1 |   ...   | 11 | 12 || 14 | 15 |   ...   | 20 |
 










 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.