Изучение естественного комплекса нефтеокисляющих микроорганизмов для биоремедиации почвогрунтов и утилизации отходов

Шигаева М. Х., Мукашева т. Д., Сыдыкбекова Р. К., Бержанова Р. Ж., Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан

При добыче и переработке нефти образуются большие объемы отходов, которые содержат устойчивые и токсичные компоненты, в частности полициклические ароматические углеводороды, алканы, a также могут включать специфические продукты добычи и химического синтеза. Наиболее распространенный способ обращения с нефтесодержащими отходами — захоронение на специализированных полигонах, ресурс которых практически исчерпан. Строительство новых объектов невозможно с экологической точки зрения. В этих условиях возникает необходимость применения биологических методов обезвреживания и утилизации. Химический состав нефтесодержащих отходов варьирует в зависимости от их происхождения, особенностей технологий добычи и переработки нефти, что необходимо учитывать при выборе метода.

Интерес к сложившимся в почвах ассоциациям микроорганизмов, функционирующим в природных субстратах, и использованию их в биотехнологиях появился сравнительно недавно. В естественных условиях самоочищение почв осуществляется комплексом микроорганизмов. Однако при высоком уровне загрязненности самоочищающая функция резко снижается. Для ускорения очистки применяют микробные препараты — искусственно созданные из монокультур бактерий сообщества микроорганизмов, способных окислять углеводороды нефти. При этом возникает проблема устойчивости таких сообществ.

В природе микроорганизмы существуют в составе консорциумов, ассоциаций друг с другом и другими организмами, проявляя присущую им функциональную активность. Поэтому изучение естественных ассоциаций, их компонентов и биологической активности весьма актуально для получения препаратов нового поколения и эффективного решения задач биотехнологии.

Для выделения активного комплекса нефтеокисляющих микроорганизмов из загрязненных почвогрунтов использовали метод подпитки нефтью. Образцами для выделения популяции служили почвы с высоким содержанием углеводородов — от (250 300,2 ± 3,5) до (253 200,6 ± 6,4) мг/кг — и низкой численностью разных групп микроорганизмов.

Комплекс нефтеокисляющих микроорганизмов получали в жидкой среде с начальными концентрациями нефти 30, 50 и 70 мл/л в условиях продленного культивирования (в течение 12 суток). Пробы отбирали в начале эксперимента, а также на 3-и, 6, 9 и 12-е сутки. В накопительную культуру через каждые трое суток вносили нефть, сохраняя ее исходную концентрацию в среде. Установлено, что потребление нефти микроорганизмами зависит от исходного содержания углеводородов в среде (рис. 1).

В процессе формирования комплекса наблюдалось постепенное повышение количества разных групп микроорганизмов (наибольшее отмечено на 9-е сутки). Самая высокая численность углеводородокисляющих микроорганизмов получена при исходном содержании нефти в накопительной культуре 50 мл/л.

В популяцию сформировавшихся нефтеокисляющих комплексов входят бактерии, дрожжи и стрептомицеты. Численность бактерий — от (14,1 ± 2,1)·10⁷ до (8,5 ± 1,2)·10⁸ КОЕ — значительно больше, чем дрожжевых организмов и стрептомицетов. Количество спорообразующих бактерий колеблется от (35,2 ± 1,1)·10³ до (25,2 ± 0,7)·10⁴ КОЕ.

Деструктивную активность нефтеокисляющих комплексов определяли гравиметрическим методом на 10-е сутки культивирования. Для этого биомассу микроорганизмов нефтеокисляющих комплексов, полученных при различных условиях, вносили в среду с содержанием нефти 30, 50 и 70 мл/л. Наиболее высокой деструктивной активностью обладал нефтеокисляющий комплекс, сформированный при внесении нефти 50 мл/л в 1-е сутки его получения. Количество нефти, потребленной микроорганизмами комплекса, колеблется от (65,2 ± 1,2) до (80,2 ± 2,4) % в зависимости от ее исходного содержания (рис. 2).

При изучении состава комплекса выявлены микроорганизмы различных родов. Доминируют Bacillus, Mycobacterium, Rhodococcus и Pseudomonas. Наибольшее количество клеток — микроорганизмы рода Bacillus.

Определена деструктивная активность изолятов, составляющих доминантную микрофлору созданных нефтеокисляющих комплексов. Высокой деструктивной активностью обладали объекты, выделенные из комплекса, сформировавшегося при внесении в среду нефти в количестве 50 мл/л. На 10-е сутки изученные изоляты потребляли от (37,2 ± 1,2) до (76,2 ± 2,4) % углеводородов при исходном содержании нефти 70 мл/л. Среди 10 проверенных 2 изолята утилизировали более 70 % нефти.

Таким образом, методом продленного культивирования создано естественное сообщество микроорганизмов — высокоактивных деструкторов углеводородов.

Shigaeva M. Kh., Mukasheva T. D., Sydykbekova R. K., Berzhanova R. Zh., Al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan

The method of prolonged cultivation has been used to generate a natural community of microorganisms that act as highly active destructors of oil hydrocarbons. With the oil content in the cultivation medium being at 70 ml/l, they consumed from (37,2 ± 1,2) to (76,2 ± 2,4) % of oil on the 10^th day of test.

Шигаева Майя Хажетдиновна, д-р биол. наук, проф., биологический факультет, Казахский национальный университет, просп. аль-Фараби, 71, Алматы, 050038, Казахстан. Тел. (27) 377-34-33
Мукашева Тогжан Джангельдиевна, д-р биол. наук, проф., биологический факультет, Казахский национальный университет, просп. аль-Фараби, 71, Алматы, 050038, Казахстан. Тел. (27) 377-34-33. E-mail
Сыдыкбекова Райхан Конаевна, канд. биол. наук, доц., биологический факультет, Казахский национальный университет, просп. аль-Фараби, 71, Алматы, 050038, Казахстан. Тел. (27) 377-34-33. E-mail
Бержанова Рамза Жайнабековна, канд. биол. наук, доц., биологический факультет, Казахский национальный университет, просп. аль-Фараби, 71, Алматы, 050038, Казахстан. Тел. (27) 377-34-33. E-mail