Аграрный
Вестник
Урала

Всероссийский научный аграрный журнал

Издание зарегистрировано в Министерстве Российской Федерации
по делам печати, телерадиовещания и средствам массовых коммуникаций.
Свидетельство о регистрации: ПИ № 77-12831 от 31 мая 2002 г.
Подписной индекс в каталоге «Пресса России» — 16356
ISSN 1997 - 4868 (Print)

Журнал включен в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук
Журнал включен в Российский индекс научного цитирования.
Входит в список ВАК (от 25.09.2017), №291

ISSN 2307-0005 (Online)
Key title: Agrarnyj vestnik Urala (Online)
Abbreviated key title: Agrar. vestn. Urala (Online)

Аграрный вестник Урала № 08 (100) 2012

Экология

Ившина И. Б. доктор биологических наук, заведующая лабораторией, Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения РАН, профессор, Пермский государственный национальный исследовательский университет

Криворучко А.В. кандидат биологических наук, научный сотрудник, старший преподаватель Пермский государственный национальный исследовательский университет

Куюкина М. С. доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения РАН, профессор Пермский государственный национальный исследовательский университет

Костина Л.В. кандидат биологических наук, старший инженер, Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения РАН

Пешкур Т.А. кандидат биологических наук, ведущий специалист, Шотландская сеть технологий окружающей среды, Университет Стратклайда (Великобритания)

Каннингхэм К.Д. доктор биологических наук, директор, Шотландская сеть технологий окружающей среды, Университет Стратклайда (Великобритания)

УДК: —

Биоремедиация нарушенных углеводородами и тяжелыми металлами почв с использованием Rhodococcus-биосурфактантов и иммобилизованных родококков

 УДК579.66+663.18

ИвшинаИ. Б., Криворучко А. В., Куюкина М. С.,Костина Л. В., Пешкур Т. А., Каннингхем К.Д.

Биоремедиациянарушенных углеводородами и тяжелымиметаллами почв с использованиемRhodococcus-биосурфактантови иммобилизованных родококков

Потребностьв цивилизованных технологиях уничтоженияпоследствий нефтяного загрязненияназемных экосистем трудно переоценить.Применение физико-химических методовремедиации достигло своих пределов,и все большее значение приобретаютспособы биоремедиации нефтезагрязненныхземель как экологически безопасные иотносительно недорогие. В настоящейработе исследована возможность ицелесообразность использованияRhodococcus-биосурфактантови иммобилизованных родококков втехнологиях восстановления нарушенныхуглеводородами и тяжелыми металламибиоценозов. Отобраны эффективныепродуценты Rhodococcus-биосурфактантов,характеризующиеся высокой (E24= 38–75 %)эмульгирующей активностью, максимальнымипоказателями устойчивости к солямтяжелых металлов (МИК ≥ 100 мМ), аккумуляцииионов тяжелых металлов (48–88 %),углеводородокисляющей активности(16–20 г/(л∙ч)). Показано, что иммобилизацияродококков на поверхности модифицированныхопилок или в гранулах поливиниловогоспирта приводит к увеличению ихметаллорезистентности в 2–4 раза,аккумулирующей способности на 10–15 %,углеводородокисляющей активности в4–16 раз. Установлено, что применениеRhodococcus-сурфактантови биокатализаторов на основеиммобилизованных родококков способствуетизвлечению из почвы до 80 и 90 % нефтяныхуглеводородов и тяжелых металловсоответственно в течение 4 мес. Выявленаэффективность разработанных биосурфактантови биокатализаторов в отношении наиболееустойчивых к разложению компонентовсырой нефти (высокомолекулярные алканы,ПАУ) и тяжелых металлов. Подтвержденыпреимущества Rhodococcus-биосуфактантовпо сравнению с синтетическимисурфактантами, как то: высокая экологическаябезопасность и повышенная функциональнаяактивность. Установлено, чтоинтродуцированные родококки стабильнодоминируют в популяции углеводородокисляющихбактерий на протяжении всего периодабиоремедиации и не оказывают существенноговлияния на природные микроорганизмы.При этом внесение клеток в загрязненнуюпочву обеспечивает деградациюуглеводородов и детоксикацию тяжелыхметаллов, тогда как Rhodococcus-биосурфактантыспособствуют увеличению подвижностии биодоступности данных загрязнителейдля почвенных микроорганизмов.


IvshinaI.B.,KrivoruchkoA.V.,KuyukinaM.S.,KostinaL.V.,PeshkurT.A.,CunninghamC.G.

Bioremediationof hydrocarbon and heavy metal contaminated soil using Rhodococcusbiosurfactants and immobilized rhodococcal cells

Developmentof civilized technologies for oil spill removals and eliminationof oil contamination aftereffects is of current interest. In thepresent work, an application of Rhodococcusbiosurfactantsand immobilized Rhodococcusactinobacteria for rehabilitation of hydrocarbon and heavy metalcontaminated environments was investigated. Bacterial producers ofRhodococcusbiosurfactantswith high emulsifying activity (E24=38–75 %), maximal resistance to heavy metal salts (MIC ≥ 100 mM),accumulation of heavy metal ions (48–88 %), andhydrocarbon-oxidizing activity (16–20 g l-1h-1)are selected. Immobilization of rhodococcal cells on hydrophobizedsawdust or in granules of polyvinyl alcohol cryogel resulted in2–4-fold increase in heavy metal resistance, 10–15 % increase inmetal accumulating ability, and 4–16-fold improvement ofhydrocarbon oxidizing activity. Introduced into laboratory soilmicrocosms Rhodococcusbiosurfactantsand immobilized biocatalysts provided efficient (80–90 %) removalof oil hydrocarbons (including most recalcitrant components — highmolecular weight paraffins and PAHs) and heavy metals fromcontaminated soil within 4 months. It was found that immobilizedrhodococci degraded hydrocarbons and accumulated heavy metals, whilebiosurfactants enhanced mobility and bioavailability of contaminantsfor soil microorganisms. Advantages of Rhodococcusbiosurfactants, such as ecological safety and increased functionalactivity compared to synthetic surfactants, are shown. IntroducedRhodococcuscultures dominated in hydrocarbon oxidizing populations, thus,providing effective oil biodegradation.


Ключевые слова:

нефтезагрязненная почва, тяжелые металлы, биоремедиация, актинобактерии рода Rhodococcus, биосурфактанты, иммобилизованные клетки


Список литературы:

1. Gan S.,Lau E. V., Ng H. K. Remediation of soils contaminated with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) //

Journal of Hazardous Materials. 2009. V. 172. P. 532–549.

2. Mulligan C. N., Yong R. N., Gibbs B. F. An evaluation of technologies for the heavy metal remediation of

dredged sediments // Journal of Hazardous Materials. 2001. V. 85. P. 145–163.

3. Megharaj M., Ramakrishnan B., Venkateswarlu K., Sethunathan N., Naidu R. Bioremediation approaches for

organic pollutants: a critical perspective // Environment International. 2011. V. 37. P. 1362–1375.

4. Gondall M. A., Hussain T., Yamari Z. H., Baig M. A. Detection of heavy metals in Arabian crude oil residue

using laser induced breakdown spectroscopy // Talanta. 2006. V. 69. P. 1072–1078.

5. MulliganC. N. Environmental applicationsfor biosurfactants // Environmental Pollution. 2005. V. 133.

P. 183–198.

6. Костина Л., Куюкина М., Ившина И. Биосорбция, биоаккумуляция и способы извлечения тяжелых ме-

таллов. Saarbrücken : LAPLambert Academic Publishing, 2010. 254 с.

7. Kuyukina M. S., Ivshina I. B. Rhodococcus biosurfactants: biosynthesis, properties and potential applications //

Microbiology Monographs. London; New York : Springer-Verlag, 2010. V. 16. P. 292–313.

8. Martínková L., Uhnáková B., Pátek M., Nešvera J., Křen V. Biodegradation potential of the genus Rhodococcus //

Environment International. 2009. V. 35. P. 162–177.

9. Патент РФ. 2007. № 2298033.

10. Ivshina I. B., Kuyukina M. S., Philp J. C., Christofi N. Oil desorption from mineral and organic materials using

biosurfactant complexes produced by Rhodococcus species // World Journal of Microbiology and Biotechnology.

1998. V. 14. P. 711–717.

11. Bell K. S., Kuyukina M. S., Heidbrink S., Philp J. C., Aw D. W. J., Ivshina I. B., Christofi N. Identification and

environmental detection of Rhodococcusspecies by 16S rDNA-targeted PCR // Journal of Applied Microbiology.

1999. V. 87. P. 472–480.

12. Ochoa-Loza F. J., Artiola J. F., Maier R. M. Stability constants for the complexation


Скачать статью в PDF:

В нашей базе 2895 авторов

На сайте опубликовано 2720 статей в 123 выпусках.

Bg