VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Инновационные процессы переработки промышленных и бытовых отходов и сточных основаны на использовании жизнедеятельности микроорганизмов.

Геохимическая деятельность сульфатредуцирующих бактерий (СРБ) связана с их участием в минерализации органического вещества в анаэробных условиях с образованием углекислоты и сероводорода [1].

В основе технологического применения бактериальной сульфатредукции положен принцип стимуляции развития сульфатредуцирующих бактерий в анаэробных условиях обогащением среды доступным для них органическим веществом.

Сульфатредуцирующие бактерии используют органические вещества (CH₂O) или водород в качестве донора электрона и сульфат в качестве акцептора электрона при получении энергии.

Конечный продукт сульфатредукции, сероводород можно использовать для очистки сточных вод за счет реакции с ионами металлов, осаждая их в виде практически нерастворимых сульфидов [2].

В Калужской области имеются природные штаммы иловых бактерий, продуцирующих сероводород, на основе которых возможна последующая селекция на элективных средах высокоактивного штамма сульфатредуцирующих бактерий. Для проведения эксперимента нами были отобраны пробы воды и ила в количестве соответственно 5 и 1 л с сероводородных озер, находящихся около г. Калуга.

Для определения групп сульфатредуцирующих бактерий в экспериментальные чашки Петри была добавлена элективная питательная среда Ван-Дель-Дена (в объемном соотношении культуральная среда:питательная добавка = 1:0,1) , состав которой представлен в таблице 1 [2].

Таблица 1

Состав питательной среды Ван-Дель-Дена

Компонент	Концентрация, г/л
CH3COONa	5
MgSO4	1
K2HPO4	0,5

В контрольных пробах питательной среды Ван-Дель-Дена не содержалось.

В опытах была создана лабораторная имитация экологической ниши естественных условий обитания (анаэробные условия, рН=6,5–7,2, температура 25°С). Время выдержки составило 14 дней.

Идентификацию сульфатредуцирующих бактерий по окончании эксперимента проводили по результатам микроскопирования на электронном микроскопе Nikon Eclipse E200 с 100^х увеличением (рисунок 1), изображения получены при помощи фотоаппарата Nikon D3100 Kit.

а	б
в	г
Рисунок 1 – Колония сульфатредуцирующих бактерий, содержащихся в воде (а – исходное состояние, б – конечное состояние) и иле (в – исходное состояние, г – конечное состояние)

Для определения вида СРБ использованы морфологические и культуральные признаки. Первоначально микроорганизмы в образце воды представляют собой шаровидные одиночные клетки микрококки и стрептококки (рисунок 1а). Образовавшаяся в процессе наблюдения колония (рисунок 1б) занимает все оптическое пространство. Колония имеет однородную структуру, плотную консистенцию. Форма колонии – нитевидная.

Организмы исходного ила – клетки шаровидной формы, явно заметны микрококки и тетракокки (рисунок 1в). Активное развитие микроорганизмов привело к образованию колонии, которая имеет четко выраженную амебовидную форму и гетерофазную структуру (рисунок 1г). Поверхность колонии складчатая, консистенция слизистая.

В обеих колониях отсутствуют споры и имеются белые клеточные включения (предположительно, посторонние бактерии, попавшие в питательную среду при внесении проб воды и ила).

В контрольных образцах развитие бактерий происходило незначительно, поэтому снимки, сделанные при микроскопировании, не показаны.

Учет численности микрорганизмов проведен при выращивании колоний на агаре, растительном студне, добываемом из различного рода водорослей (рисунок 2).

а	б
Рисунок 2 – Подготовка питательной среды для учета численности: а – заполнение чашки питательной средой, б – рост колонии сульфатредуцирующих бактерий

Учет численности микроорганизмов был проведен методом последовательных разведений [4]. Концентрация в пробирках была доведена до 10^-2 г. Инкубация при 25⁰С составила 48 час. Результаты приведены на рисунке 3.

Рисунок 3 – Изменение числа микроорганизмов в колонии проб воды и ила

В чашке с образцом ила развитие СРБ происходило менее активно, количество клеток увеличилось в 7,5 раз. В чашке, с помещенной на питательную среду пробой воды, численность микроорганизмов увеличилась в 9,7 раза (рисунок 3).

Результаты серии исследований по выявлению условий существования сульфатредуцирующих бактерий позволили установить, что для развития колонии СРБ необходимо соблюдение следующих условий:

• условия дыхания – анаэробные;

• температура 28–38°С;

• питательная среда Ван-Дель-Дена;

• время выдержки 10–14 дней.

Полученные данные можно считать оптимальными и использовать для разработки технологического цикла микробиологической утилизации сточных вод и осадков сточных вод, загрязненных тяжелыми металлами, а также проектирования соответствующего оборудования.

1. Краснова Ю. Ю. Роль сульфатредуцирующих бактерий в очистке сточных вод с тяжелыми металлами [Текст] / Ю. Ю. Краснова, Е. С. Турлубаев, Е. О. Карпова // Молодой ученый. – 2014. – №16. – С. 142-144.

2. Минниахметов В.Р. Технологические основы комплексной переработки отходов различного происхождения с использованием метано- и сульфатредуцирующих бактерий // Сборник материалов Международной научно-практической конференции и школы молодых ученых и студентов «Образование и наука для устойчивого развития», посвященная 40-летию проведения Конференции ООН по окружающей среде и развитию и выходу доклада Римского клуба «Пределы роста» – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2012.– ч.1.– С. 53-58.

3. Окунев Д.С., Минниахметов В.Р. Оптимизация условий роста микроорганизмов на моносубстрате // Наукоемкие технологии в приборо- и машиностроении и развитие инновационной деятельности в вузе: Материалы региональной научно-технической конференции, 18-19апреля 2012г. Т.2 – М., Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. – С.23-29.

4. Теппер Е.З. Практикум по микробиологии: Учебное пособие для вузов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2004. – 256с.

Код для цитирования: Скопировать