ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ШЛАМ-ЛИГНИНА БЦБК ПО САНИТАРНО-МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ Максимова Е.Н.,Симонова Е.В.

Восточно-Сибирская государственная академия образования


Номер: 5-1
Год: 2014
Страницы: 35-38
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

микроорганизмы, лигнин, санитарное состояние, microorganisms, lignin, sanitary state

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье приведены результаты натурных и экспериментальных исследований по изучению санитарно-микробиологического состояния карт-накопителей шлам-лигнина Байкальского целлюлозно-бумажного комбината. Состояние микробоценозов оценено по ОМЧ и наличию специфических экологических групп микроорганизмов. Полученные данные могут использоваться для разработки рекомендаций по оптимизации процесса рекультивации шлам-лигнина на предприятиях ЦБП.

Текст научной статьи

Введение При проведении мониторинга природных сред длительное время использовали только традиционные показатели ПДК и ОДК токсических веществ. Сегодня оценке состояния загрязненных субстратов по санитарно-микробиологическим показателям уделяется все больше внимания. Среди токсических веществ наибольший урон окружающей среде наносят полиароматические соединения, являющие побочными продуктами технологического цикла, в том числе и предприятий целлюлозно-бумажной промышленности. Одним из таких продуктов является шлам-лигнин, образующийся при очистке сточных вод. Объекты и методы исследования Объектом исследования служил микробиоценоз, выделенный из карт-накопителей шлам-лигнина Байкальского целлюлозно-бумажного комбината (БЦБК). Пробы отбирались из трех горизонтов (поверхностного - под слоем воды, среднего и придонного) в одной усредненной точке на четырех станциях (№ 1, 4, 5, 6). Для выделения и идентификации почвенных микроорганизмов применялся культуральный метод с количественным посевом микроорганизмов на питательные среды для разных систематических групп [2; 3]. Идентификация выделенных культур проводилась методом селективных сред, в основе которых лежит комплекс физиолого-биохимических свойств микроорганизмов. Результаты и обсуждение Санитарно-микробиологические исследования проводились с целью определения самоочищающей способности почвы при участии микробных сообществ. В этом случае, степень загрязнения определялась по интегрированному показателю - ОМЧ /г почвы (общее микробное число/г) [4]. Экспериментальные исследования по изучению микробиоценоза шлам-лигнина в картах накопителях БЦБК показали, что процесс рекультивации изменяет его характеристики. Микробный пейзаж менее выражен в карте № 6 (табл.). Незначительно от него отличается количественное содержание микроорганизмов в шлам-лигнине карты-накопителя № 1 (Р<0,05). Наибольший показатель ОМЧ отмечен в карте № 4. Различия в количественном показателе являются результатом неравнозначной доступности органического субстрата для использования в биосинтетических процессах микробной флорой. Так, например, одним из лимитирующих факторов в развитии микробной популяции является значение рН-среды. В щелочной среде развитие микрофлоры выражено значительно сильнее, чем в условиях кислой среды. А именно такие, прежде всего, отличительные параллели можно провести в отношении карт накопителей № 4 и 5 и соответственно им карт № 1 и 6 (табл.). Таблица Сравнительная характеристика санитарно-микробиологических показателей шлам-лигнина Глубина отбора проб ОМЧ/г Карта 1 Карта 4 Карта 5 Карта 6 Поверхностный слой 109,2 · 105 /г 87,3 ± 22,4 · 108 /г 39,7 ± 2,8· 107 /г 109,9 ± 31,5 · 105 /г Слой 2-2,5 м _ 190,2 ± 17,6· 107 /г 56,2 ± 3,9 · 106/г _ Придонный слой _ 62,1 ± 24,5 · 105/г 28,8 ± 3,4 · 105/г _ Кроме того, учитывая тот факт, что лигнин как химическое вещество является инертным субстратом, а также сопоставляя качественные и количественные характеристики химического состава шлам-лигнина из исследуемых карт-накопителей можно говорить о том, что в картах № 4 и 5 идет накопление доступного для усвоения микрофлорой органического вещества. Более выраженный качественный состав химических компонентов в грунте позволяет развиваться большему числу физиологических групп микроорганизмов. Преобладание аэробов над анаэробами, дает основание утверждать, что в глубинных слоях биодеструкция лигнина идет крайне медленно. Неравномерное распределение микробов в толще грунта является косвенным доказательством данного утверждения. Наиболее обильна микрофлора на глубине до 1,5 м. В этом слое протекают основные биохимические процессы превращения органических веществ, обусловленные жизнедеятельностью разнообразных групп микроорганизмов, последовательно сменяющих друг друга. В более глубоких слоях, микрофлора становится скудной, и уже на глубине 3-х метров, микроорганизмы обнаруживаются в небольших количествах. Анализ разнообразия микроорганизмов выросших в лабораторных условиях, дает основания говорить о том, что среди анаэробов, участвующих в деструкции лигнина встречается не так много физиологических групп. Тем не менее, даже в условиях анаэробиоза микрофлора не прекращает своей биодеструктивной роли, переводя метаболизм с окислительного на восстановительный. Было установлено и то, что практически во всех исследуемых вариантах прокариоты лидируют над эукариотами, хотя их соотношение в разных экологических нишах различаются. Так, если в карте-накопителе № 4 в среднем оно составляет 2:1, то в других картах это соотношение увеличивается и составляет 3:1 - 4:1. Данный факт позволяет говорить о том, что первой в деструктивные процессы вступает бактериальная микрофлора, а затем постепенно идет ее вытеснение грибами. Вместе с тем, результаты исследований микробной обсемененности шлам-лигнина указывают на то, что микробиоценоз в карте № 4 не стабилизирован, а степень интенсивности разложения лигнина выражена сильнее, чем в карте накопителе № 5. Более медленно деструкция протекает в картах № 1 и 6. К данному заключению позволяют подойти не только показатель ОМЧ и величина соотношения между аэробами и анаэробами, но и соотношение между прокариотической микрофлорой и грибами. Процесс деструкции лигнина многоступенчатый и идет с участием различных групп микроорганизмов. В связи с этим были выделены следующие группы: азотфиксаторы, аммонификаторы, нитрификаторы, денитрификаторы и целлюлозоразрушающие микрорганизмы. Прежде всего, обращает на себя внимание тот факт, что в карте-накопителе № 4 наряду со свободноживущими азотфиксирующими бактериями были выделены симбиотические азотфиксаторы, относящиеся к бациллярной форме. В тоже время свободноживущие бактерии в микробиоценозе преобладали. Среди них был идентифицирован строгий аэроб Azotobacter spp., который преимущественно встречался в грунте карты № 4, реже в карте № 5 и только в поверхностном слое грунта. В картах № 6 и 1 он не отмечен. В процессе аммонификации участвуют некоторые клостридии, относящиеся к облигатным анаэробам. Активность микробов этой группы определяется рН среды, для которой она соответствует значению 5,5-8,0. Эти формы встречаются в плохо аэрируемом грунте и преобладают в грунтах карты № 6. В картах № 4 и 5 их обнаруживали только в глубинных разрезах. Наиболее выражена амонификационная активность среди микробов, заселяющих карту № 4. Cреди аммонификаторов были обнаружены аэробные бактерии B. subtilis, бактерии рода Prottus spp., грибы рода Mucor spp., Aspergillus spp. и некоторые другие виды микроорганизмов, которые идентифицировать не удалось. Менее интенсивно процесс аммонификации идет в микробиоценозах остальных карт. При метаболической активности нитрифицирующих микроорганизмов аммиак, образующийся в процессе аммонификации, переходит в азотистую кислоту, которая сначала окисляется в азотную кислоту, а затем трансформируется в нитраты. Нитрифицирующие бактерии обладают исключительной специфичностью действия в отношении окисляемого субстрата. Нитрификаторы являются облигатными аэробами, наиболее благоприятна для них слабощелочная реакция среды (рН 8,5-9,3). Концентрация нитрифицирующих бактерий в шламонакопителях зависит от глубины, забранного субстрата в грунте. Лимитирующим фактором нитрификации является относительно низкое содержание кислорода. Любые процессы, тормозящие процесс образования аммиака, задерживают и нитрификацию. При благоприятных условиях влажности, аэрации нитрификация идет очень интенсивно, и основная масса минерального азота находится в форме нитратов, доступных для растений. Такую зависимость можно проследить в шламонакопителе № 4, особенно в ее центральной части. Менее выражен этот процесс в карте № 5. Вместе с тем, величина титра нитрификаторов указывает на высокую степень загрязнения органическим субстратом всех исследуемых карт-накопителей. Денитрификаторы широко распространены в грунте шлам-накопителей лигнина. Чаще встречается бактериальная флора, относящаяся к аэробным и факультативно анаэробным микроорганизмам. Отмечены и пигментированные формы. Основными условиями денитрификации является плохая аэрация, высокая влажность, наличие в почве нитратов и безазотистых органических веществ. Вместе с тем, процесс денитрификации может происходить и чисто химическим путем, если в среде есть нужные азотистые основания и в этом случае, микроорганизмам принадлежит косвенная роль. В аэробных условиях значительная роль, в разложении целлюлозы принадлежит грибам. Они превосходят в этом отношении бактерии, особенно в условиях кислых грунтов и при разложении целлюлозы, инкрустированной лигнином. Среди грибов, участвующих в разложении целлюлозы в аэробных условиях доминирующую роль играет Fusarium spp. Аэробные целлюлозоразрушающие эубактерии также были зарегистрированы, но их концентрация была незначительной. В анаэробных условиях целлюлозу разлагают преимущественно клостридии, но в незначительном количестве были отмечены и бациллярные формы. Учитывая микробный пейзаж, установлено, что наиболее активно процесс разложения целлюлозы идет в поверхностных слоях шлам-лигнина, причем наиболее активно, в картах № 4 и 5. Это является свидетелем того, что для существования целюлозоразрушающих организмов в микробиоценозах данных карт-накопителей созданы более комфортные условия. Заключение Проведенные исследования показывают, что в картах-накопителях лигнина активно идут процессы биодеструкции с участием разнообразных групп микроорганизмов. Но в виду неоднотипности химического состава лигнина в разных картах различаются концентрация и соотношение этих групп при переходе от одного типа искусственно сформированного грунта к другому. Также варьирует по точкам количество специфических групп микроорганизмов, осуществляющих разные стадии разложения лигнина. Все это свидетельствует о необходимости использования санитарно-микробиологических показателей при оценке качества природной среды. При этом наиболее перспективной является оценка потенциальной устойчивости основных природных сообществ микроорганизмов к важнейшим группам загрязнителей, доминирующим в этих средах [1]. Проблема предотвращения загрязнения окружающей среды выбросами предприятий ЦБП имеет огромное значение, так как это сможет обеспечить биологическую стабилизацию природных биоценозов, подверженных антропогенному воздействию.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.