Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Биодеградация алкилбензолсульфонатов метаногенным сообществом микроорганизмов

УДК 579.222:628.54

В.А. Щербакова, С.А. Печерицына

(ИБФМ РАН, Пущино)

 

БИОДЕГРАДАЦИЯ АЛКИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОНАТОВ МЕТАНОГЕННЫМ СООБЩЕСТВОМ МИКРООРГАНИЗМОВ.

 

В результате научно-технического прогресса происходит интенсивное загрязнение окружающей среды синтетическими органическими соединениями. Значительная роль в деградации этих соединений принадлежит микроорганизмам. Обитая в различных экологических нишах, они обладают способностью вовлекать в свой метаболизм неприродные соединения. К числу последних относятся алкилбензолсульфонаты (АБС), которые служат основой для изготовления широкого спектра моющих веществ и ежегодно производятся мировой химической промышленностью в крупных масштабах. После использования в промышленности и в быту, они в полном объеме оказываются в сточных водах и не всегда подвергаются полной деградации методами аэробной очистки.

Вместе с тем, фундаментальные исследования в области анаэробной деградации микроорганизмами органических соединений до метана привели к созданию одной из наиболее экономически выгодных и экологически безопасных природоохранных технологий - анаэробной биологической очистки сточных вод. Наиболее перспективным биоректором для осуществления данного процесса считается UASB- реактор (реактор с восходящим потоком через слой анаэробного ила), в основе работы которого лежит деятельность гранулированного сообщества микроорганизмов, разрушающего поллютанты с образованием метана (Lettinga et al., 1980). Создание подобной технологии для разрушения АБС требует решения ряда фундаментальных проблем, в частности, выяснения взаимосвязи между способностью анаэробных микроорганизмов деградировать сульфированные ароматические соединения и их принадлежностью к тому или иному таксону.

Цель настоящей работы состояла в исследовании возможности биодеградации бензолсульфоната (БС) и п-толуолсульфоната (ТС) метаногенным сообществом микроорганизмов.

Мы исследовали более 30 накопительных культур, характеризующихся различной степенью деградации субстратов. Наибольшая скорость потребления БС и ТС наблюдалась в метаногенных условиях в анаэробном сообществе, сформированном из гранулированной биомассы UASB-реактора и угольной вытяжки. При 370С ТС разрушался полностью за 14 суток, в то время как содержание БС уменьшалось вдвое при той же температуре. Ассоциат, полученный на среде с ТС, стал предметом нашего исследования.

Для того чтобы определить ключевые группы микроорганизмов, участвующие в разрушении ТС до метана, мы изучили изменение микробной популяции во время процесса. В первые сутки роста основную часть популяции составлял спорообразующий организм штамм 14 (68,5%). Во вторые сутки его численность уменьшилась, однако клостридиальные штаммы преобладали в сообществе (80,5%). В дальнейшем наблюдалось увеличение численности штамма SS. С третьих суток наблюдалось активное спорообразование у клостридиальных штаммов, начинался рост численности метанобразующих микроорганизмов, и к концу первой недели их суммарная численность составляла около 60% общей популяции.


На рис.1 представлена динамика разрушения и образования метана анаэробным сообществом микроорганизмов ТС в течение 14 дней инкубации. Скачок в потреблении ТС можно соотнести с ростом численности штамма SS в популяции микробов на третьи сутки процесса. Во время развития сообщества происходило не только образование метана (из 1 мМ ТС образовалось 0,28 ммоль метана), но также наблюдалось накопление летучих жирных кислот.

Следующим этапом нашей работы было выделение и описание микроорганизмов различных трофических групп полученного анаэробного консорциума.

Спорообразующие виды. Ферментативная микрофлора сообщества была представлена, по крайней мере, четырьмя спорообразующими видами бактерий. Нами были выделены три изолята, названные штаммами 14, 42 и 24. Клетки всех трех штаммов представляли собой палочки, отличающиеся размером и местом образования спор. Были изучены основные физиолого-биохимические свойства изолятов, которые наряду с наличием эндоспор указывали на принадлежность выделенных культур к роду Clostridium.

1 2