Препарат для биодеградации токсических веществ на основе комплекса микроорганизмов

 

Использование: область биохимии, препарат предназначен для ликвидации последствий аварий, приводящих к экологическим катастрофам. Сущность изобретения: препарат содержит в своем составе источники азота и фосфора 0,02 - 2 мас. %, остатки питательной среды 0,02 - 1 мас.% группу микроорганизмов, содержащую хотя бы один штамм бактерий рода Acinetobacter. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к препаратам для биодеградации нефтепродуктов.

Известно использование для биодеградации нефтепродуктов таких микроорганизмов, как Aspergillus niger, Candida bropical, Pseudomonas putida т.д. [1 - 3]. Вышеуказанные микроорганизмы, будучи помещены на углеводородсодержащие среды, способны утилизировать определенную часть нефтепродуктов, например, парафиновые или ароматизированные углеводороды.

Так, например, парафины потребляют дрожжи Candida, Rhodotorula, бактерии рода Micrococcus, Mycodacterium, Pseudomonas и т.д. [4 и 5]. Однако указанный спектр действия указанных микроорганизмов не позволяет эффективно использовать их для борьбы с различными нефтепродуктами при авариях нефтепродуктов и т.п. целей.

Широкую известность из биодегидратирующих препаратов получил Путидойл, представляющий собой культуральную жидкость (КЖ), содержащую штаммы Ps.putida [6].

Однако указанный препарат обладает не очень высокой эффективностью, в частности, в отношении мазутов и нефти.

Одним из наиболее перспективных направлений повышения эффективности биопрепаратов является создание искусственных смешанных культур, обладающих кометаболизмом, однако до настоящего времени подобные препараты для биодеградации мало исследованы [7 и 8].

Известен препарат для переработки масляных дистиллятов, содержащий 60% Candida specia M-25 и 40% различных бактерий. При этом бактериальная добавка позволяет повысить скорость рафинизации дистиллятов по сравнению с чисто дрожжевым препаратом [9]. Однако указанный препарат не позволяет осуществить полную биодеградацию углеводородных смесей широкого состава.

Прототипом изобретения является препарат, содержащий смесь бактерий Pseudomonas putida, Pseudomonas alcaligenes, Pseudomonas aeruginasa и Arthrodacter cristallopoietes [10] , способный утилизировать дизельное топливо со скоростью 0,75 ч^-1.

Недостатком препарата является низкая степень деградации ароматических углеводородов, нестабильность препарата при применении в практике, например в полевых условиях.

Задача изобретения - создание более эффективного комплексного препарата, обладающего широким спектром действия, в частности, путем введения в его состав микроорганизмов, обладающих значительными метаболическими свойствами.

Было установлено, что комплексный препарат обладает повышенной эффективностью, если в состав биодеградирующих микроорганизмов входит не менее одного штамма бактерий рода Acinetobacter в количестве 10² - 10⁸ кл/мл. При этом препарат имеет следующий состав: Источник азота и фосфора - 0,02 - 2 мас.% Остатки питательной среды - 0,02 - 1 мас.% Комплекс микроорганизмов - 10² - 10⁸ кл/мл Вода - до 100 мл В качестве источника азота и фосфора используют, как правило, промышленные препараты "аммофос" и "нитрофоску".

Как показали эксперименты, указанные микроорганизмы способны превращать углеводороды нефти в вещества, далее легко утилизируемые микроорганизмы других родов и видов, например, Putida, Candida tropical, Aspergillus niger и другие.

В качестве штаммов Acinetodacter в частности, хорошие результаты были получены на штаммах Ac. junii шт. 5, Ac.apecies шт. 2 или 28, Ac. Iwoffi шт. 7 и других штаммах, депонированных в Коллекции ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии, соответственно NN Д2ВНИИСХМ-484", Д"ВНИИСХМ-483", Д"ВНИИСХМ-482", Д"ВНИИСХМ-485".

Концентрация клеток Acinetobacter менее 10² кл/мл не позволяет осуществлять процесс с высокой скоростью в связи с низкой начальной деградацией углеводородов и нехваткой питания для других микроорганизмов, при концентрации выше 10⁸ кл/мл происходит угнетение микроорганизмов других групп.

Конкретный выбор состава препарата определяется экспериментально, исходя из состава загрязнения и особенностей условий обработки.

Пример 1. В литровые колбы помещали среду, %: 0,1 аммофоса, 0,02 питательной среды, 1 нефтепродуктов Усинского загрязнения, а затем вносили до конечной концентрации 10³ кл/мл различных микроорганизмов или их смесей, или "Путидойл", согласно инструкции.

Колбы выдерживали на качалке при 20^oC, определяя содержание нефтепродуктов каждые 12 ч. Полученные результаты приведены в табл. 1.

Пример 2. В две кюветы, содержащие 1 кг промытого песка, введено по 1% топливного мазута, затем в одну из них ввели 100 мл раствора, содержащего 0,02% нитрофоски, 10³ кл/мл Ac.Iwoffi шт. 7 и 10² кл/мл Ac.species шт. 2 и 1% остатков питательной среды, а в другие - 100 мл раствора, содержащего 0,1% раствора нитрофоски и 10⁵ кл/мл препарата "Олеворин" (согласно инструкции).

Кюветы выдерживали при комнатной температуре в течение 50 сут., периодически измеряя степень деструкции мазута (см. табл. 2) Пример 3. В колбу, содержащую %: 2 раствор аммофоса, 0,5 раствор KCl и 1 нефти Новолабановского месторождения, добавили Ac.junii шт. 5 до концентрации 10⁵ кл/мл, а также представителей почвенной микрофлоры: Bac.subtilis до концентрации 10⁵ кл/мл и Lipomyces tetrasporus до концентрации 10³ кл/мл. Смесь выдерживали 30 сут. при 20 - 25^oC. Степень деградации нефти составила через 10 сут. - 91,2%, через 10 суток - 98,6:, через 30 сут. - 99,95%.

Пример 4. Водная поверхность мазутоловушки, площадью 3,4 м² была обработана препаратов, содержащим 1,0 г нитрофоски, 0,02% питательной среды на 1 м², и 10⁴ кл/м² Ac.Iw шт. 7, 10² кл/м² Ac.species шт. 2 и 10² кл/м² Ac.species шт. 28.

Скорость деструкции мазута приведена в табл. 3.

На 40-е сутки отмечено интенсивное развитие нитчатых водорослей.

Литература.

1. Карасевич Ю. А. Основы селекции микроорганизмов, утилизирующих синтетические органические соединения. М.: Наука, 1982. с. 46.

2. J. Bacteriol., 1976, v. 125, 3, p. 818.

3. Agr. Biol. Chem., 1968, v. 32, 8, p. 1033 - 1039.

4. Авторское свидетельство СССР N 993631, кл. C 10 G 32/00.

5. Авторское свидетельство СССР N 843468, кл. C 12 N 1/26.

6. Biochem. & Biophys. Res. Commun. 1977, v. 78, 1, p. 401-410.

7. Can. J. Microbiol., 1974, v. 20, 4, p. 631- 635.

8. Карасевич Ю. А. Основы селекции микроорганизмов, утилизирующих синтетические органические соединения, М.: Наука, 1982, с. 96 - 104.

9. Авторское свидетельство СССР N 474554, кл. C 10 G 32/00.

10. Hazardous Waste & Hazardous Mater, 1989, v. 6, 2, p. 145 - 154.

Формула изобретения

1. Препарат для биодеградации токсических веществ на основе комплекса микроорганизмов, содержащий хотя бы один штамм бактерий рода Acinetobacter, отличающийся тем, что он дополнительно содержит источник азота и фосфора и остатки питательной среды при следующем соотношении ингредиентов на 100 мл воды, мас.%: Источник азота и фосфора - 0,02 - 2 Остатки питательной среды - 0,02 - 1
Комплекс микроорганизмов, кл/мл - 10² - 10⁸
Вода - Остальное
2. Препарат по п.1, отличающийся тем, что в качестве бактерий, входящих в комплекс микроорганизмов, содержит штамм бактерий Acinetobacter Iwoffi Д "ВНИИСХМ-485".

3. Препарат по п.1, отличающийся тем, что в качестве бактерий, входящих в комплекс микроорганизмов, содержит штамм бактерий Acinetobacter species Д "ВНИИСХМ-483".

4. Препарат по п.1, отличающийся тем, что в качестве бактерий, входящих в комплекс микроорганизмов, содержит штамм бактерий Acinetobacter species Д "ВНИИСХМ-482".

5. Препарат по п.1, отличающийся тем, что в качестве бактерий, входящих в комплекс микроорганизмов, содержит штамм бактерий Acinetobacter junii Д "ВНИИСХМ-484".

6. Препарат по пп.1 - 5, отличающийся тем, что в качестве источника азота и фосфора содержит препарат "Нитрофоска".

7. Препарат по пп.1 - 5, отличающийся тем, что в качестве источника азота и фосфора содержит препарат "Аммофос".

РИСУНКИ

Рисунок 1