Изучение углеводородокисляющего потенциала ассоциаций бактерий Каспиийского региона для создания препаратов для биоремедиации

Авторы

  • A. V. Goncharova Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахстан, г. Алматы
  • T. A. Karpenyuk Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахстан, г. Алматы
  • Ya. S. Tufuminova Научно-исследовательский институт проблем экологии Казахского национального университета имени аль-Фараби, Казахстан, г. Алматы
  • D. S. Karelova Научно-исследовательский институт проблем экологии Казахского национального университета имени аль-Фараби, Казахстан, г. Алматы
  • A. M. Kalbayeva Костанайский государственный университет имени А. Байтурсынова, Казахстан, г. Костанай

DOI:

https://doi.org/10.26577/EB-2017-4-1308

Ключевые слова:

биоремедиация;, ассоциации бактерий;, индекс эмульгирования;, углеводородокисляющий потенциал;, гидрофобность клеточной поверхности

Аннотация

На современном этапе развития нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностей Казахстана не представляется возможным полностью исключить загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами, что делает актуальным проведение работ, направленных на решение данной экологической проблемы. В качестве эффективного средства охраны окружающей среды хорошо зарекомендовал себя биологический способ очистки. Все чаще для биоремедиации используют аборигенные микроорганизмы конкретных мест загрязнения, поскольку эти культуры адаптированы к сложившимся климатическим и экологическим условиям, что дает ряд преимуществ составленным на их основе консорциумам.

В данной работе изучен углеводородокисляющий потенциал аборигенных бактерий Каспийского региона Казахстана и их ассоциаций, и отобраны наиболее эффективные консорциумы для создания препаратов для биоремедиации.

У 12 штаммов бактерий, выделенных из проб воды и почв, отобранных в районе месторождений Каражанбас и Каламкас, продемонстрировавших стабильный и интенсивный рост на среде с нефтью были изучены характеристики: процент деградации нефти, индекс эмульгирования, гидрофобность клеточной поверхности, антагонистическая активность. На основе данных штаммов составлены ассоциации бактерий, у которых исследован ростовой потенциал и углеводородокисляющая активность в условиях лабораторных модельных экспериментов. Отобраны консорциумы с наибольшей деградирующей способностью: Achromobacter denitrificans skar13 + Rhodococcus fascians skar21, Roseomonas mucosa wkal24 + Stenotrophomonas chelatiphaga wkal49 и Ochrobactrum sp.wkal48 + Sphingobacterium kitahiroshimense wkar54. Ассоциация Achromobacter denitrificans skar13 + Rhodococcus fascians skar21 деградировала 73,1±6,9% нефтяных углеводородов, 94,6±8,6% углеводородов дизельного топлива, 79,7±6,2% бензиновых углеводородов. Комплекс Roseomonas mucosa wkal24 + Stenotrophomonas chelatiphaga wkal49 разрушал 96,8±5,7% фракций нефти, 97,8±7,9% фракций дизеля и 86,2±7,3% фракций бензина. Консорциум Ochrobactrum sp.wkal48 + Sphingobacterium kitahiroshimense wkar54 приводил к уменьшению содержания нефтяных углеводородов на 83,5±7,2%, дизельных на 88,7±8 и бензиновых на 74,3±6,9%.

Данные бактериальные ассоциации перспективны в качестве биодеструкторов углеводородов и могут использоваться в биоремедиации загрязнений окружающей среды.

Библиографические ссылки

Desai J., Banat I. Microbial production of surfactants and their commercial potential // Microbiol and Molecular Biology Reviews. - 1997 - Vol. 61. - No. 1. - P. 47-64.
Gupte A., Sonawdecar S. Study of oil degrading bacteria isolated from oil contaminated sites // International Journal for Research in Applied Science and Engineering Technology. - 2015. - Vol. 3, No. 2. - P. 345-349.
Karaseva E.V., Volchenko N.N., Khudokormov A.A., Samkov A.A., Karasev S.G., Batina E.V., Samkova S.M. Oil-degrading strain Rhodococcus erythropolis B2 as a base of biopreparation used for elimination of hydrocarbon contaminates and soil recultivation // KubNAU research journal. - 2012. - Vol. 83(09).- P. 1-14.
Law R. The use of fluorimetric and other techniques for the in-situ determination of hydrocarbons in the water column // Technical Guideline. - 2014. – No. 5. - P. 1-4.
Olivera N.L., Commendatore M.G., Moran A.C., Esteves J.L. Biosurfactant-enhanced degradation of residual hydrocarbons from ship bilge wastes // Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. - 2003. - No. 25. - P. 70-73.
Rosenberg M., Gutnick D., Rosenberg E. Adherence of bacteria to hydrocarbons: a simple method for measuring cell-surface hydrophobicity // FEMS Microbiology Letters. - 1980. - Vol. 9, No. 1. - P.29-33.
Tsitko I.V., Zaitsev G.M., Lobanok A.G., Salkinoja-Salonen M.S. Effect of aromatic compounds on cellular fatty acid compositing of Rhodococcus opacus // Applied and Environmental Microbiology. - 2003. - Vol.65.- No. 2. - Р. 853-855.
Айткельдиева С.А., Файзуллина Э.Р. Изучение углеводородокисляющей активности микроорганизмов, выделенных из нефтезагрязненных почв Атырауской области (Казахстан) // Материалы II международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв». - Москва: Изд-во МГУ, 2007. - Т. 2. - С. 252-256.
Андреева И.С., Емельянова И.К., Загребельный С.Н. Психротолерантные штаммы-нефтедеструкторы для биоремедиации почв и водной среды // Биотехнология. – 2006. – № 1. – Р. 46-48.
Бектурова А.Ж., Масалимов Ж.К., Мархаметова Ж.Ж., Еркасов Р.Ш., Оразбаева Р.С., Дарибай А.О. Эмульгирующая активность некоторых углеводородокисляющих микроорганизмов // Вестник КазНУ. Серия биологическая. - 2013. - №3/1 (59). - С.56-58.
Бутаев А.М., Кабыш Н.Ф. О роли углеводородокисляющих микроорганизмов в процессах самоочищения прибрежных вод дагестанского побережья Каспийского моря от нефтяного загрязнения // Вестник Дагестанского научного центра РАН. - 2002. - №11. - С. 15- 19.
Ветрова А.А., Овчинникова А.А., Филонов А.Е., Пунтус И. Ф., Боронин А. М. Деструкция нефти бактериями рода Pseudomonas, содержащими различные плазмиды биодеградации // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. - 2008. - Вып. 2. - С. 186–193.
Волченко H.H., Карасев С.Г., Нимченко Д.В., Карасева Э.В. Гидрофобность клеток как критерий отбора бактерий-продуцентов биосурфактантов // Микробиология. - 2007. - Т. 76. - № 1. - С. 126-128.
Волченко Н.Н. Влияние условий культивирования на поверхностно-активные свойства углеводородокисляющих актинобактерий: автореф. … к. б. н.: 03.00.23. - Ставрополь: Кубанский государственный университет, 2006. – 21 с.
Гаджиев А.А., Шихшабеков М.М., Абдурахманов Г.М., Мунгиев А.А.. Анализ экологического состояния Каспия и проблем воспроизводства рыб. - М.: Наука, 2003. - 424 с.
Гоготов И.Н., Белоножкин С.В., Ходаков Р.С., Шкидченко А.Н. Биосурфактанты: продуценты, свойства и практическое использование // Материалы 3-й Международной конференции «Международное сотрудничество в биотехнологии: ожидания и реальность». – Пущино: Биоресурсы и экология, 2006. – С. 104–111.
Егоров Н.С. Практикум по микробиологии. – М.: Изд-во МГУ, 1976. - С. 56 – 124.
Ибатуллина И.З., Семенова Т.А., Яковлев А.С. Особенности биодеградации нефти в лугово- каштановых почвах Ставропольского края // Почвоведение. - 2012. - №3. - С. 376-384.
Иркитова А.Н., Каган Я.Р., Соколова Г.Г. Сравнительный анализ методов определения антагонистической активности молочнокислых бактерий // Известия Алтайского Государственного университета. – 2012. - № 3-1. – С. 41-44.
Кайырманова Г.К., Мустапаева Ж.О., Ерназарова А.К., Амангаликызы А. Эколого-функциональные свойства аборигенных микроорганизмов нефтепластов // East European Scientific journal. - 2016. - №7. - С. 145-149.
Киреева Н.А., Рафикова Г.Ф. Разнообразие спорообразующих микроорганизмов в условиях нефтяного загрязнения почвы // Тезисы международной конференции «Микроорганизмы и биосфера». – Москва, 2007. – С. 58-59.
Логинова О.О., Данг Т.Т., Белоусова Е.В., Шалимова С.С., Шевченко М.Ю., Грабович М.Ю. Биодеградация нефтепродуктов в почве штаммами микроорганизмов рода Acinetobacter // Организация и регуляция физиолого-биохимических процессов: межрегиональный сборник научных работ. - 2010. - Вып. 12. – С. 129–136.
Мухаматдьярова С.Р. Консорциум углеводородокисляющих микроорганизмов как основа биопрепарата для очистки отходов нефтеперерабатывающей промышленности: афтореф. …к. б. н.: 03.02.03. - Уфа: Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2016. - 28 с.
Нетрусов А.И., Егорова М.А., Захарчук Л.М., Колотилова Н.Н. и др. Практикум по микробиологии: учебное пособие для студентов высших учебных заведений. - М.: Академия, 2005. - 608 с.
ПНД Ф 14.1:2:4.128-98. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природных, питьевых, сточных вод флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02». – Москва, 2007. - 23 с.
Поляк М., Сухаревич В., Сухаревич М. Питательные среды для медицинской и санитарной микробиологии. – СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2008. – 352 с.
Файзуллина Э.Р., Ауэзова О.Н., Татаркина Л.Г., Свирко Е.А., Даулетова А.А., Айткельдиева С.А. Нефтеокисляющая активность и идентификация микроорганизмов, выделенных из Каспийского моря // Известия НАН РК. Серия биологическая и медицинская. – 2014. - №3. - С. 25-29.
Федоренко В.Н. Выделение и оценка биотехнологического потенциала микроорганизмов для утилизации нефтяных загрязнений Северных морей: афтореф. дисс….к. б. н.: 03.02.03, 03.01.06. – Москва: Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 2016. – 27 с.

References

Desai J., Banat I. (1997) [Microbial production of surfactants and their commercial potential]. Microbiol and Molecular Biology Reviews, vol. 61. no. 1, p. 47-64.
Gupte A., Sonawdecar S. (2015) [Study of oil degrading bacteria isolated from oil contaminated sites]. International Journal for Research in Applied Science and Engineering Technology, vol. 3, no. 2, p. 345-349.
Karaseva E.V., Volchenko N.N., Khudokormov A.A., Samkov A.A., Karasev S.G., Batina E.V., Samkova S.M. (2012) [Oil-degrading strain Rhodococcus erythropolis B2 as a base of biopreparation used for elimination of hydrocarbon contaminates and soil recultivation]. KubNAU research journal, vol. 83 (09), p. 1-14.
Law R. (2014) [The use of fluorimetric and other techniques for the in-situ determination of hydrocarbons in the water column]. Technical Guideline, no. 5, p. 1-4.
Olivera N.L., Commendatore M.G., Moran A.C., Esteves J.L. (2003) [Biosurfactant-enhanced degradation of the hydrocarbons from the ship bilge wastes]. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, no. 25, p. 70-73.
Rosenberg M., Gutnick D., Rosenberg E. (1980) [Adherence of bacteria to hydrocarbons: a simple method for measuring cell-surface hydrophobicity]. FEMS Microbiology Letters, vol. 9, no. 1, p.29-33.
Tsitko I.V., Zaitsev G.M., Lobanok A.G., Salkinoja-Salonen M.S. (2003) [Effect of aromatic compounds on cellular fatty acid composition of Rhodococcus opacus]. Applied and Environmental Microbiology, vol.65, no. 2, p. 853-855.
Aitkeldieva S.A., Faizullina E.R. (2007) Izuchenie uglevodorodokislyayushei aktivnosti mikroorganizmov, videlennikh iz neftezagryaznennikh pochv Atirauskoi oblasti (Kazakhstan) [Study of the hydrocarbon-oxidizing activity of microorganisms isolated from oil-contaminated soils of the Atyrau region (Kazakhstan)]. Proceedings of the II International Scientific Conference "Sovremennie problemi zagryazneniya pochv". Moskva: Izd-vo MGU, is. 2, p. 252-256.
Andreeva I.S., Emelyanova I.K., Zagrebelny S.N. (2006) Psikhrotolerantnye shtammy-neftedestruktory dlya bioremediatsii pochv i vodnoi sredy [Psychrotolerant strains-oil destructors for bioremediation of soils and aquatic environments]. Biotekhnologiya, no. 1, p. 46-48.
Bekturova A.Zh., Masalimov Zh.K., Markhametova Zh.Zh., Erkasov R.Sh., Orazbaeva R.S., Daribai A.O. (2013) Emulgiruyushaya aktivnost nekotorikh uglevodorodokislyayushikh mikroorganizmov [Emulsifying activity of some hydrocarbon-oxidizing microorganisms]. Vestnik KazNU. Biologicheskaya seriya, no. 3/1 (59), p.56-58.
Butaev A.M., Kabysh N.F. (2002) O roli uglevodorodokislyayushikh mikroorganizmov v protsesakh samoochisheniya pribrezhnikh vod dagestanskogo poberezhya Kaspiiskogo morya ot neftyanogo zagryazneniya [About role of hydrocarbon-oxidizing microorganisms in the self-purification processes of coastal waters of the Dagestan coast of the Caspian Sea from oil pollution]. Vestnik Dagestanskogo nauchnogo tsentra RAN, no. 11, p. 15-19.
Vetrova A.A., Ovchinnikova A.A., Filonov A.E., Puntus I.F., Boronin A.M. (2008) Destruktsiya nefti bakteriyami roda Pseudomonas, soderzhashimi razlichnye plazmidy biodegradatsii [Oil destruction with bacteria of the genus Pseudomonas containing various biodegradation plasmids]. Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Estestvennye nauki, is. 2, p. 186-193.
Volchenko N.H., Karasev S.G., Nimchenko D.V., Karaseva E.V. (2007) Gidrofobnost kletok kak kriterii otbora bakterii-produtsentov biosurfaktantov [Hydrophobicity of cells as a criterion for the selection of bacteria-producers of biosurfactants]. Mikrobiologiya, is. 76, no. 1, p. 126-128.
Volchenko N.N. (2006) Vliyanie uslovii kultivirovaniya na poverkhnostno-aktivnye svoistva uglevodorodokislyayushikh aktinobakterii [Influence of cultivation conditions on the surface-active properties of hydrocarbon-oxidizing actinobacteria]. Abstract of the diss. … c.b.s.: 03.00.23, Stavropol: Kubanskii gosudarstvennyi universitet, 21 p.
Gadzhiev A.A., Shikhshabekov M.M., Abdurakhmanov G.M., Mungiev A.A. (2003) Analiz ecologicheskogo sostoyaniya Kaspiya i problemi vosproizvodstva rib [Analysis of the Caspian Sea ecological state and problems of fish reproduction]. Moskva: Nauka, 424 p.
Gogotov I.N., Belonozhkin S.V., Khodakov R.S., Shkidchenko A.N. (2006) Biosurfaktanty: produtsenty, svoistva i prakticheskoe ispolzovanie [Biosurfactants: producers, properties and practical use]. Proceedings of the 3rd International Conference "Mezhdunarodnoe sotrudnichestvo v biotekhnologii: ozhidaniya i realnost", Pushino: Bioresursi i ekologiya, p. 104-111.
Egorov N.S. (1976) Praktikum po mikrobiologii [Workshop on microbiology]. Moskva: Izd-vo MGU, p. 56 - 124.
Ibatullina I.Z., Semenova T.A., Yakovlev A.S. (2012) Osobennosti biodegradatsii nefti v lugovo-kashtanovikh pochvakh Stavropolskogo kraya [Features of oil biodegradation in meadow chestnut soils of the Stavropol Territory]. Pochvovedenie, no. 3, p. 376-384.
Irkitova A.N., Kagan Ya.R., Sokolova G.G. (2012) Sravnitelnyi analiz metodov opredeleniya antagonisticheskoi aktivnosti molochnokislykh bakterii [Comparative analysis of methods for determining the antagonistic activity of lactic acid bacteria). Izvestiya Altaiskogo Gosudarstvennogo universiteta, no. 3-1, p. 41-44.
Kaiyrmanova G.K., Mustapaeva Zh.O., Ernazarova A.K., Amangalikyzy A. (2016) Ekologo-funktsionalnye svoistva aborigennikh mikroorganizmov nefteplastov [Ecological and functional properties of aboriginal microorganisms of oil-layers]. East European Scientific journal, no. 7, p. 145-149.
Kireeva N.A., Rafikova G.F. (2007) Raznoobrazie sporoobrazuyushikh mikroorganizmov v usloviyakh neftyanogo zagryazneniya pochvy [Variety of spore-forming microorganisms in conditions of oil contamination of soil]. Abstracts of the international conference "Mikroorganizmy i biosfera", Moskva, p. 58-59.
Loginova O.O., Dang T.T., Belousova E.V., Shalimova S.S., Shevchenko M.Yu., Grabovich M.Yu. (2010) Biodegradatsiya nefteproduktov v pochve shtammami mikroorganizmov roda Acinetobacter [Biodegradation of oil products in soil with strains of microorganisms of the genus Acinetobacter]. Organizatsiya i regulatsiya fiziologo-biokhimicheskikh protsessov: mezhregionalnyi sbornik nauchnikh rabot, is. 12, p. 129-136.
Mukhamatdyarova S.R. (2016) Konsortsium uglevodorodokislyayushikh mikroorganizmov kak osnova biopreparata dlya ochistki otkhodov neftepererabatyvayushei promyshlennosti [Consortium of hydrocarbon-oxidizing microorganisms as the basis of biological product for the purification of waste from the oil refining industry]. Abstract of the diss. … c.b.s.: 03.02.03, Ufa: Ufimskii gosudarstvennii tekhnicheskii universitet, 28 p.
Netrusov A.I., Egorova M.A., Zakharchuk L.M., Kolotilova N.N. and others. (2005) Praktikum po mikrobiologii: uchebnoe posobie dlya studentov vysshikh uchebnikh zavedenii [Workshop on microbiology: a textbook for students of higher educational institutions]. Moskva: Academiya, 608 p.
Environmental regulatory document of the federal level 14.1: 2: 4.128-98 (2007) Metodika vypolneniya izmerenii massovoi kontsentratsii nefteproduktov v probakh prirodnikh, pityevikh, stochnikh vod fluorimetricheskim metodom na analizatore zhidkosti Flyuorat-02 [Method for performing measurements of mass concentration of oil products in samples of natural, drinking, waste water by fluorimetric method on the Fluorat-02 liquid analyzer]. Moskva, 23 p.
Polyak M., Suharevich V., Suharevich M. (2008) Pitatelnye sredy dlya meditsinskoi i sanitarnoi mikrobiologii [Nutrient media for medical and sanitary microbiology]. - SPb.: ELBI-SPb, 352 p.
Faizullina E.R., Auezova O.N., Tatarkina L.G., Svirko E.A., Dauletova A.A., Aytkeldiyeva S.A. (2014) Nefteokislyayushaya aktivnost i identifikatsiya mikroorganizmov, vydelennykh iz Kaspiiskogo morya [Oil-oxidizing activity and identification of microorganisms isolated from the Caspian Sea]. Izvestiya NAN RK. Seriya biologicheskaya i meditsinskaya, no. 3, p. 25-29.
Fedorenko V.N. (2016) Videlenie i otsenka biotekhnologicheskogo potentsiala mikroorganizmov dlya utilizatsii neftyanikh zagryaznenii Severnikh morei [Isolation and assessment of the biotechnological potential of microorganisms for the utilization of oil pollution in the North Seas]. Abstract of the diss. … c.b.s.: 03.02.03, 03.01.06, Moskva: Moskovskii gosudarstvennii universitet imeni M.V. Lomonosova, 27 p.

Загрузки

Опубликован

2018-06-23

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

> >>