книги / 829

Таблица 2

Результаты испытания «биопрепарата» в процессе биоремедиации нефтеокисляющей почвы

Наиболее высокие показатели по биоремедиации нефти достигнуты при продолжительности процесса в течение 13 недель, они составили 79,1–80,7 %. За этот же период степень биодеградации нефти в контрольных образцах (без добавки «биопрепарата») осталась на уровне 25,4 %. В то же время увеличение дозы вносимых в почву нефтеокисляющих микроорганизмов более 9·108 кл. УОМ/г почвы не дает ощутимых результатов.

Таким образом, приготовлен «биопрепарат», представляющий собой жидкую обогащенную культуру аборигенных УОМ, отобранных непосредственно на участке нефтезагрязненной почвы. За счет использования «биопрепарата» биодеструкция нефти в лабораторных условиях достигает примерно 80 % от ее исходного содержания за период 13 недель. Метод достаточно прост в осуществлении и экологически безопасен, так как не происходит интродукция чужеродных микроорганизмов в окружающую среду.

Список литературы

1.Нефтезагрязненные биоценозы / А.А. Оборин, В.Т. Хмурчик, С.А. Илларионов [и др.]; УрО РАН, Перм. гос. ун-т, Перм. гос. техн.

ун-т. Пермь, 2008. 511 с.

2.Рекультивация нефтезагрязненных почв / Ф.М Кузнецов, С.А. Илларионов, В.В. Середин [и др.]; Перм. гос. техн. ун-т. Пермь,

2000. 105 с.

3. Разработка проекта методики по разработке и оценке региональных нормативов допускаемого остаточного содержания нефти в почвах: научно-техн. отчет / ФГУУралНИИЭкология. Пермь, 2003. 50 с.

41

УДК 579.26

О.И. Бахирева, Н.С. Ефимова, Г.А. Козлова

Пермский государственный технический университет

ПОЛУЧЕНИЕ БИОСОРБЕНТОВ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ Pb2+

Выделены культуры бактерий, способных утилизировать ионы свинца. Среди выделенных культур определен вид с наибольшей продуктивностью. Выявлена динамика их роста. Удельная скорость роста, характеризующая прирост биомассы за малый промежуток времени, составила 0,09 ч. Выделенные культуры микроорганизмов были использованы в эксперименте по культивированию на производственных сточных водах. Иммобилизованы клетки микроорганизмов на твердый носитель (Al2O3, активированный уголь, вермикулит). Изучены сорбционные характеристики полученных биосорбентов в статических и динамических условиях.

В настоящее время можно перечислить много областей применения свинца: производство аккумуляторов, освинцовка внутренней поверхности химической аппаратуры, труб для перекачки кислот, сточных труб химических лабораторий, производство электрических кабелей и т.д. Но не решена проблема загрязнения окружающей среды выбросами данных производств. Антропогенное поступление свинца в окружающую среду значительно превышает природное. Свинец является очень токсичным металлом для живых организмов, прочно связывается с низкомолекулярными белками тканей животных. Одним из источников загрязнения водоемов, приводящего к ухудшению качества воды и нарушающего условия обитания в них гидробионтов, являются сточные воды заводов, содержащие разбавленные растворы тяжелых металлов, в том числе свинца. Тяжелые металлы в природных водах находятся в растворенном и адсорбированном состоянии. Попадая в воду в ионной форме, они накапливаются в осадках в виде гидрооксидов, карбонатов, сульфидов или фосфатов.

Проводимая в настоящее время очистка стоков от тяжелых металлов химическими, физическими, электрохимическими способами по сравнению с биологическими и биохимическими дорога, громоздка, причем не всегда обеспечивает высокую степень очистки. Биологические методы очистки сточных вод и почв находят все более широкое

43

применение и в нашей стране, и особенно за рубежом. Они основаны на способности различных групп живых организмов в процессе жизнедеятельности разлагать или аккумулировать в своей биомассе многие загрязнители. Биологические методы имеют ряд преимуществ, в первую очередь это экологическая чистота и безопасность [1, 7, 8].

BNF Metaly Technology Centre и British Texstile Technology Group

с 1989 г. ведут исследования по биосорбции металлов микроорганизмами и обосновывают перспективность использования биосорбентов, отличающихся определенной селективностью к ионам тяжелых металлов, исключительно высокими сорбционными свойствами для ограничения круговорота этих ионов в природе [2, 6].

В данном исследовании были поставлены следующие задачи:

1)выделение чистой культуры микроорганизмов, утилизирующих ионы свинца;

2)определение скорости роста, диапазона устойчивости микроорганизмов к различным концентрациям Pb2+, глубины утилизации ионов свинца из растворов и выхода биомассы микроорганизмов в аэробных условиях;

3)иммобилизация клеток микроорганизмов на твердые носители (Al2O3, активированный уголь, вермикулит);

4)изучение сорбционных характеристик полученных биосорбентов в статических и динамических условиях.

Из пробы воды и почвы, взятой на территории ОАО «Камкабель», на питательной среде РТМ [3] было выделено несколько штаммов микроорганизмов. Для наиболее эффективного из них (по степени поглощения ионов Pb2+ из раствора) определена динамика роста (рис. 1). Скорость роста микроорганизмов составила 0,09 ч.

Далее была произведена проверка бактерицидно-бактериостатичес- кой устойчивости полученной культуры к соли свинца (Pb(CH3COO)2). Проверка проводилась диско-диффузионным методом. Диапазон концентраций – от 0 до 1000 мг/л. Бактериостатическое действие проявлялось приконцентрациях > 60 мг/л.

Проверка способности исследуемого вида микроорганизмов удалять из воды Pb2+ производилась на жидкой питательной среде РТМ [3]

вприсутствии исследуемой культуры и соли свинца с концентрациями от 50 до 80 мг/л. Наращивание биомассы проводили при 28 °С на орбитальных шейкерах со скоростью 120 об/мин. О росте культуры судили по величине оптической плотности, которую определяли на

44

КФК-2 при λ = 690 нм. Концентрация свинца определена по ГОСТ 2874–73 [4]. Наибольшая степень извлечения Pb2+ из раствора наблюдалась при концентрации 60 мг/л Рb2+ и составила 40,5 %.

Рис. 1. Динамика роста микроорганизмов

Для возможности более широкого применения исследуемой культуры методом физической адсорбции осуществлена иммобилизация клеток выделенных бактерий на различные носители (Al2O3, активированный уголь, вермикулит), изучены сорбционные характеристики полученных биосорбентов в статических и динамических условиях [5].

В статических условиях исследование способности данного вида микроорганизмов удалять из воды ионы свинца при концентрации 60 мг/л проводилось в присутствии исследуемых сорбентов.

Соответствующий эксперимент проводили на среде РТМ в трех колбах на 1 л с объемом питательной среды 200 мл, в которые вносили 20 мл суточной исследуемой культуры, 10 мл соли свинца (Pb(CH3COO)2) с концентрацией 60 мг/л, а также 10 г исследуемого сорбента, соответственно в первую колбу – вермикулит, во вторую – активированный уголь, втретью – Al2O3.

Влияние ионов свинца на рост микроорганизмов в присутствии различных сорбентов показано на рис. 2. Изменение степени извлечения свинцавовременивприсутствииразличныхсорбентовпоказанонарис. 3.

45

нок с исходными чистыми сорбентами и сорбентами в присутствии микроорганизмов (м.о.). Соотношение высоты слоя сорбента к диаметру колонки во всех опытах было не менее 2. В ходе проведения эксперимента использовали раствор ацетата свинцас концентрацией 70 мг/л, пропускание раствора соли свинца велось с постоянной скоростью, равной 200 мл/ч. Контроль за измерением концентрации ионов Pb2+ осуществляли путем отбора проб равного объема (50 мл). Сорбцию вели до выравнивания концентрации исходного раствора и элюата. Результаты исследования представлены в табл. 1.

Таблица 1

Изменение содержания ионов свинца при использовании различных сорбентов и биосорбентов, мг/л

Полученные данные показывают, что все изученные сорбенты способны поглощать ионы свинца. При этом иммобилизация микроорганизмов на сорбенты БАУ и Al2O3 приводит к увеличению величины обменной емкости этих сорбентов, наилучшие показатели у БАУ+м.о., что видно по приведенным сравнительным характеристикам сорбентов и биосорбентов, полученным путем иммобилизации на соответствующий носитель (рис. 4).

Динамическая активность сорбента характеризуется временем от начала пропускания сорбата до его проскока, с учетом того, что ПДК сточной воды для свинца 0,03 мг/л, отметим проскок < ПДК:

47

БАУ – 48 мин, 160 мл; БАУ и м.о. – 63 мин, 210 мл;

Вермикулит – 33 мин, 110 мл; Вермикулит и м.о. – 35 мин, 115 мл; Оксид алюминия – 46 мин, 155 мл; Оксид алюминия и м.о. – 61 мин, 205 мл.

Рис. 4. Сравнение поглотительной способности БАУ и БАУ + м.о. (а), вермикулита и вермикулит+м.о. (б), Al2O3 и Al2O3 + м.о. (в)

Обработка графиков зависимости скорости поглощения ∆С/∆t = = υ = [мг/л·с] ионов Рb2+ (одна из зависимостей приведена на рис. 5) для исследованных сорбционных материалов позволила определить основные их характеристики (табл. 2).

Полная динамическая емкость исследуемых сорбентов представлена на диаграмме рис. 6, которая еще раз подтверждает преимущество биосорбентов.

48