Химия. Экология. Биотехнология – 2015

культуры использовалась плотная питательная среда Эшби сле-

дующего состава (г/л): K2HPO4 – 0,2-; MgSO4 – 0,2; NaCl – 0,2; K2SO4 – 0,1; маннит – 20,0; CaCO3 – 5,0; агар-агар – 1,5 %.

Для исследования закономерностей роста культуры Azotobacter определялась оптическая плотность суспензии на ФЭКе при λ=510 нм. С целью обнаружения ПГА у данных микроорганизмов был сделан микроскопический анализ суточных проб.

В результате резервный полимер ассоциировался в клеточной цитоплазме в виде включений (гранул), количество и размер которых зависят от содержания полимера в клетке.

УДК 579

С.А. Мохова, Г.А. Козлова

БИОДЕГРАДАЦИЯ НЕФТЯНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ СО СМЕШАННОЙ КУЛЬТУРОЙ БАКТЕРИЙ

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Ежегодно на территории РФ и других стран образуется более 3 млн т промышленных отходов. Выбросы в атмосферу из действующих нефтешламовых амбаров составляют до 2 кг углеводородов в год с 1 т этого вещества. Данная проблема отрицательно влияет на окружающую среду и нуждается в скорейшем решении. Состав и физические свойства отработанных и загрязненных нефтей, которые обычно называют просто «нефтешламы», могут варьироваться в зависимости от источника. Важным объединяющим фактором является то, что все нефтешламы содержат как воду, так и твердые примеси крупного и мелкого диаметра. Зачастую они образуют стойкую не расслаивающуюся эмульсию. Это затрудняет процесс разделения, и большинство стандартных методов, которы-

81

ми регенерируются нефтешламы, не справляется полностью с поставленной задачей.

Главной причиной образования резервуарных нефтешламов является физико-химическое взаимодействие нефтепродуктов в объеме конкретного нефтеприемного устройства с влагой, кислородом воздуха и механическими примесями, а также с материалом стенок резервуара. В результате таких процессов происходят частичное окисление исходных нефтепродуктов с образованием смолоподобных соединений и ржавление стенок резервуара.

Целью работы является выбор наиболее активных штаммов для обезвреживания нефтешламов и изучение их свойств.

Нефтеокисляющие микроорганизмы были отобраны из музея УЛК. Получение накопительной культуры велось на жидкой среде Раймонда с гексадеканом (С12Н26). Наличие гексадекана в среде в качестве единственного источника углерода способствовало развитию углеводородокисляющих микроорганизмов.

Также был проведен анализ на определение дегидрогеназной активности, построена калибровочная кривая и произведен расчет общей дегидрогеназной активности.

УДК 579

А.И. Семичева, А.В. Портнова

СОЗДАНИЕ БИОСОРБЕНТА НА ОСНОВЕ ГУМИНОВОЙ КИСЛОТЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ШАХТНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ FE3+

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Загрязнение водной среды ионами тяжелых металлов опасно для всей биосферы. Кроме того, тяжелые металлы оказывают токсичное воздействие на живые и растительные организмы, имеют

82

тенденцию к накапливанию в пищевых цепочках, что усиливает их опасность для человека. Наибольшую опасность для водных объектов представляют характерные для Кизеловского угольного бассейна кислые и минерализованные шахтные воды, содержащие большое количество окислившегося железа. В результате загрязнения шахтными водами реки Б. Кизел и С. Вильва полностью выведены из водопользования. В связи с высоким уровнем загрязнения эти малые реки оказывают влияние на состояние средних рек Кизеловского угольного бассейна, таких как Южная Вильва и Усьва, которые в конечном итоге являются притоками рек Яйвы и Чусовой. По данным 2011 г. содержание железа в устье реки Усьва равно 0,1–2,3 мг/л; в реке Косьва 0,5–2,9 мг/л; в реке Яйва 0,2–1,1 при ПДК, равной 0,3 мг/л. А сброс железа по всем поверхностным водам Кизеловского бассейна за 2010 г. составил 17122,5 т. До сих пор проблема является актуальной, не найдено оптимальное решение для ее устранения.

Представленная работа посвящена данной проблеме. Планируется получить экологически безопасный биосорбент на основе гуминовой кислоты с иммобилизованными микроорганизмами. В дальнейшем рассматривается возможность регенерации отработанного биосорбента или использование его в качестве удобрения для почв, бедных по содержанию органического вещества.

Гуминовые вещества – это природные соединения, не однородные по молекулярной массе, структуре, наличию и содержанию различных функциональных групп. Гуминовые кислоты содержат около 15 различных видов функциональных групп, среди которых наибольшее значение имеют карбоксильные, фенольные, тио- и аминогруппы. Гуминовые кислоты почв оказывают существенное влияние на состояние и миграцию ионов металлов и радионуклидов в гидросфере и литосфере Земли. Связывая ионы тяжелых металлов, гуминовые кислоты во многих случаях понижают их биодоступность и токсичность.

Для создания биосорбента на основе ГК с иммобилизованными микроорганизмами предполагается выделить культуру микро-

83

организмов из образца шахтной воды, которая будет устойчива

ккислой среде и высоким концентрациям ионов Fe3+.

Внастоящее время проведены эксперименты по сорбции гуминовой кислотой ионов Fe3+. Гуминовая кислота была выделена из торфа по стандартной методике. Навески гуминовых кислот (0,1 г) помещали в раствор соли металла (100 мл). В эксперименте ис-

пользовали соль FeCl3·6H2O. Концентрация ионов металла составляла от 0 до 40 мг/л. Образцы растворов хлорида железа (III) с гуминовыми кислотами выдерживали при постоянном перемешивании (150 оборотов) и температуре 28 °C в течение суток. Опре-

На основании статического эксперимента можно судить о степени насыщения гуминовых кислот ионами Fe3+. Величина максимальной сорбции ионов железа, достигнутой в эксперименте, равна 27,5 мг/г. Максимальный процент поглощения составляет 80 %. Можно сделать вывод о достаточно эффективной сорбции ионов Fe3+ гуминовой кислотой. Необходимо продолжить эксперимент для определения максимальной сорбционной емкости гуминовой кислоты по отношению к ионам Fe3+.

84

УДК 504.4.064.2:606

К.С. Рябухина, Е.С. Белик, Л.В. Рудакова

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ С ПОМОЩЬЮ БИОСОРБЕНТА

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Современные темпы развития промышленности и возрастающие энергетические потребности человечества приводят к ежегодному росту нефтедобычи во всем мире, поэтому в последние десятилетия обострились вопросы, связанные с влиянием нефтяных и нефтехимических производств на экологическую ситуацию в различных регионах.

Сточные воды предприятий нефтепереработки и нефтехимии высокотоксичны и при существующих объемах водоотведения представляют собой серьезную экологическую опасность. Очистка этих стоков до параметров, предусмотренных действующими в настоящее время нормативными требованиями, традиционными способами практически невозможна.

На предприятиях нефтепереработки для очистки сточных вод используются комбинированные технологии очистки, включающие механические, химические и биохимические методы. Основную роль в снижении растворенных и тонкодиспергированных нефтепродуктов играют биотехнологические методы, основанные на использовании углеводородокисляющих микроорганизмов, которые могут быть применены в виде суспензии клеток микроорганизмов, биопрепаратов, а также биосорбентов. Активность микроорганизмов значительно увеличивается при использовании биосорбентов, представляющих собой иммобилизованные на твердофазном носителе микробные сообщества.

85

Впоследнее время разработано значительное количество биосорбентов, отличительной особенностью которых является разнообразие носителей и иммобилизованных на его поверхности культур микроорганизмов. Особый интерес представляют биосорбенты, изготовленные на основе отходов производства, что позволит решить две экологические проблемы: интенсификацию процесса биологической очистки сточных вод и снижение количества отходов, размещаемых в окружающей среде.

Использование отходов в готовом виде упрощает процесс получения биосорбента, однако модификация материала позволит снизить экологическую опасность используемого носителя за счет перевода токсичных веществ в менее токсичные и снижения численности патогенных микроорганизмов.

Цель научного исследования заключалась в интенсификации биологической очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов путем использования биосорбента на основе карбонизата, являющегося отходом процесса пиролиза избыточного активного ила биохимических очистных сооружений предприятий нефтехимического комплекса.

Карбонизат представляет собой крупнодисперсный пористый

гидрофобный материал, содержащий до 40–45 % пироуглерода. По своим физико-химическим (удельная поверхность – 39,3±0,6 м2/г, суммарный объем пор – 0,6 см3/г) и сорбционным характеристикам (влагоемкость – 0,6 см3/г, нефтеемкость – 0,55 г/г) является хорошим макропористым материалом. Карбонизат имеет четвертый класс опасности. Для иммобилизации применяли штаммы углеводородокисляющих микроорганизмов, выделенные из нефтезагрязнен-

ной почвы, Pseudomonas putida, Pseudomonas facilis, Rhodococcus ruber, Rhodococcus fasciens, Mortierella sp. Иммобилизацию микроор-

ганизмов на пористой поверхности карбонизата проводили методом физической сорбции.

Внастоящее время проводится серия экспериментов по определению эффективности полученного биосорбента на основе карбонизата для очистки сточной воды от нефти и нефтепродуктов.

86

УДК 665.3+665.58

Е.А. Сухоплечева, И.А. Пермякова, В.В. Вольхин, Д.А. Казаков

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОТРАБОТАННЫХ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ И ЭТАНОЛА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БИОДИЗЕЛЯ

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Процесс получения биодизеля из отработанных масел имеет ряд проблем, связанных с гетерогенностью системы «масло–этанол». Для гомогенизации данной системы возможна добавка третьего компонента – сорастворителя.

Отработанные растительные масла содержат свободные жирные кислоты, которые могут быть гомогенизаторами смеси «мас- ло–этанол». Ранее нами было изучено влияние олеиновой, стеариновой, лауриновой и масляной кислот на фазовые равновесия мас- ляно-спиртовой смеси и было показано, что они способствуют ее гомогенизации. В данной части работы мы проверили способность спиртов выступать в качестве гомогенизаторов. Кроме того, из литературных источников известно, что добавка спирта влияет на свойства и работу двигателя внутреннего сгорания и на состав и свойства выхлопных газов.

Было проведено исследование фазовых равновесий и построены фазовые диаграммы систем «триглицериды жирных кислот (подсолнечное масло) (TAG) – этанол (EtOH) – спирт (Alcohol)», где спирт представлен компонентами ряда первичных спиртов от С3–С6 в интервале температур от 30–70 °С. Данный их ряд был выбран с целью сравнения влияния углеводородного радикала спиртов на гомогенизацию системы TAG+EtOH. Метанол и этанол не были включены в этот ряд, потому что именно они в основном используются в качестве реагентов для производства биодизеля. При введении в систему TAG+EtOH дополнительных спиртов наступает

87

гомогенизация этой системы. Причем с увеличением температуры доля спиртов, необходимая для полной гомогенизации, уменьшается. Это закономерно для всего ряда спиртов. На основе полученных фазовых диаграмм можно сделать вывод, что с увеличением углеводородного радикала сила спирта как гомогенизатора возрастает. Для гомогенизации смеси TAG+EtOH при соотношении 1:1 и температуре 70 °С необходимая доля пропанола составляет 44 мас. %, бутанола – 32 мас. %, пентанола – 26 % и гексанола – 24,5 %. Это можно объяснить тем, что с ростом углеводородного радикала повышается число функционирующих при взаимодействии индуцированных диполей и возрастает дисперсионная сила межмолекулярных взаимодействий. Чем меньше молекулярная масса углеводородного радикала, тем слабее сродство к TAG самого спирта и его ассоциатов в фазе EtOH. Поэтому для достижения необходимого сродства между фазами TAG и EtOH требуется высокая концентрация ассоциатов Alcohol – EtOH в фазе спирта, которую можно достигнуть в этих условиях только засчетувеличения долиAlcohol в смеси.

УДК 57.083.138.4

Я.И. Кречетова1, Л.В. Волкова1,2

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ГЕМОКОНТЕЙНЕРОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИНТЕРФЕРОНПРОДУЦИРУЮЩИХ ЛЕЙКОЦИТОВ

1Пермский национальный исследовательский политехнический университет,

2НПО «Микроген» МЗ РФ «Пермское НПО „Биомед“», г. Пермь

В настоящее время для хранения крови используют пластиковые гемоконтейнеры, которые изготовлены из поливинилхлорида, имеющего ряд таких недостатков, как пористость, шероховатость.

88

Данные недостатки служат причиной фиксации клеток крови

кстенкам гемомешка, магистралям в портах контейнера для крови, что приводит к потере первичных свойств сырья и, следовательно,

кснижению качества конечного продукта.

Согласно ГОСТ Р 50855–96 токсикологические испытания изделий для хранения крови проводят на соответствие требованиям, включающим оценку острой токсичности на белых мышах и определение раздражающего действия на кожу белых крыс, слизистую глаз кролика. При контроле иммунобиологических препаратов используют тест определения аномальной токсичности на клеточной линии SPEV.

Цель работы – оценка качества пластика из гемоконтейнеров различных производителей.

Нами был апробирован тест определения аномальной токсичности на клеточной линии SPEV, а также проведено определение специфической активности питательной среды, культивируемой на различных пластиках из гемоконтейнеров, методом пассирования клеточной линии SPEV с учетом индекса пролиферации (ИП) (отношение количества выросших клеток к количеству засеянных).

Для оценки ИП были приготовлены три образца: 1-й – ростовая питательная среда (питательная среда 199 + сыворотка КРС + канамицин, соотношение 100:10:0,1)+пластик от гемоконтейнера «Гемасин» (производитель г. Курган, Россия)+клеточная линия SPEV; 2-й образец – ростовая питательная среда+пластик от гемоконтейнера «Terumo» (производитель г. Токио, Япония)+клеточная линия SPEV; 3-й образец – ростовая питательная среда (контроль).

Клеточную линию равномерно распределяли по поверхности чашки на пластик в ростовой питательной среде для точной иммобилизации клеток и культивировали при температуре 37 °С в условиях термостата.

Качество пластика оценивали по показателям: изменение цвета питательной среды, уровень рН, индекс пролиферации. Полученные результаты представлены в таблице.

89

Результаты качества пластика от гемоконтейнеров, различных производителей

Из полученных данных следует, что контейнеры для крови исследованных производителей имеют различия в цвете питательной среды и уровне рН. Значение ИП отличается от контрольного образца почти в два раза. Так, среднее значение ИП образца клеток, культивируемых в присутствии пластика от гемоконтейнера «Гемасин», равно 0,5; от контейнера «Terumo» – 1,32, а ИП контрольных образцов – 1,87.

При оценке теста аномальной токсичности следует, что в случае роста на пластике от гемоконтейнера «Тerumo» клетки SPEV имели правильную округлую форму и размеры, соответствующие клеткам в контрольном образце. Оценка качества клеток при культивировании на пластике от гемоконтейнера «Гемасин» показала, что клетки имели увеличенные размеры, неправильную форму и наличие очагов деструкции. Таким образом, аномальная токсичность присутствует в образце клеток, культивируемых на пластике от гемоконтейнера «Гемасин».

90