Штамм микроводорослей chlorella vulgaris beijer. f. globosa v. andr. для очистки природных водоемов и сточных вод промышленных предприятий

Изобретение относится к области биотехнологии. Предлагается штамм микроводорослей Chlorella vulgaris Beijer. f. globosa V. Andr., депонированный в Институте физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН под регистрационным номером IPPAS C-2024. Штамм предназначен для очистки природных водоемов, сточных вод промышленных предприятий от нефтяных углеводородов, общего, аммонийного, нитратного азота, алюминия, хлоридов, общей серы. Штамм обеспечивает эффективную очистку от широкого круга загрязняющих веществ. 1 ил., 4 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к области биотехнологии и касается получения нового штамма микроводорослей, эффективного для очистки природных водоемов, сточных вод промышленных предприятий от нефтяных углеводородов, общего, аммонийного, нитратного азота, алюминия, хлоридов, общей серы.

Известен способ очистки водных сред от нефти и нефтепродуктов. В способе используется биопрепарат, состоящий из консорциума культур микроорганизмов бактерий Rhodococcus equi P-72-00, зеленых микроводорослей Chlorella vulgaris Beijer, а также дрожжевого гриба Rhodotorula glutinis 2-4М и/или мицелиального гриба Trichoderma lignorum F-98, взятых в эффективном количестве. Способ позволяет снижать содержание нефтеуглеводородов за 90 суток на 56 – 91 % в воде и на 25 – 49 % в сорбенте при загрязнении нефтью, а также на 70 – 74 % в воде и на 91 – 95 % в сорбенте при загрязнении водорастворимыми токсичными нефтеуглеводородами. Недостатком этого способа является длительный период очищения и, следовательно, неприменимость способа в очистке сточных вод [Патент РФ №2 465 216].

Известен штамм микроводоросли Chlorella vulgaris IPPAS C-2015 [Патент РФ № 2 555 519], предназначенный для очистки сточных вод сельскохозяйственных и спиртовых производств. Исследование по очистке модельной воды было проведено только по нитратам и аммонийному азоту.

Известен способ биологической очистки сточных вод рыбообрабатывающих предприятий с использованием штамма Chlorella kessleri IPPA С-112 (Патент РФ № 2064454). Сущность способа заключается в обработке сточных вод микроводорослями Chlorella kessleri IPPA C-112 с целью формирования альгоценоза. Недостатком этого способа является узкий спектр очистки - только сточных вод рыбообрабатывающих предприятий.

Известен штамм одноклеточной зеленой водоросли Chlorella vulgaris BIN, предназначен для получения биомассы и очистки сточных вод [Патент РФ № 2192459]. Штамм имеет широкий спектр температуры культивирования (20-40°С). Отсутствует сезонность в его размножении. Штамм не требователен к питательной среде и способен к высокой степени очистки различных категорий сточных вод. Недостатком штамма является гибель клеток при температуре свыше 40°С.

Известен штамм зеленой микроводоросли Acutodesmus obliquus, обладающий способностью снижать содержание загрязняющих веществ в сточной воде, депонирован в Коллекции Микроводорослей ИФР РАН (IPPAS) под регистрационным номером IPPAS S-2016 [Патент РФ №2556131]. Штамм зеленой микроводоросли Acutodesmus obliquus IPPAS S-2016 может быть использован для очистки сточных очистных сооружений коммунального хозяйства и целлюлозно-бумажного предприятия от загрязняющих веществ (аммонийного азота, взвешенных веществ, железа) при высоких температурах. Недостатком штамма является узкий спектр очистки по загрязняющим веществам.

Задача изобретения – получение штамма микроводорослей, обеспечивающего биодеструкцию в водных нефтезагрязненных средах углеводородов и снижение содержания общего, аммонийного, нитратного азота, алюминия, хлоридов, общей серы в водных средах, имеющих превышения ПДК.

В этом состоит технический результат.

Штамм микроводоросли Chlorella vulgaris Beijer. f. globosa V. Andr выделен в 2010г. из почвы на стоянке оленеводов в Приполярном Урале, способен к нефтеокислению и снижению содержания общего, аммонийного, нитратного азота, алюминия, хлоридов, общей серы в водных средах. Штамм депонирован в Коллекции микроорганизмов Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН. Штамму присвоен номер IPPAS C-2024.

Описание условий, необходимых для культивирования штамма: среда для культивирования следующего состава: на 1000 мл воды – KNO3 – 5.0 г, MgSO4×7H2O – 2.5 г, KH2PO4×3H2O – 1.25 г, FeSO4 – 0.003 г в течении 7 суток в условиях жидкофазной ферментации.

Морфологическая характеристика штамма

Форма клеток – шаровидная, размер от 3.3 до 13.3 мкм в диаметре. Пириноид округлый с 2-4 крахмальными зернами, хорошо заметный. Хроматофор чашевидный, зеленый. Жгутиков нет, автоспоры освобождаются путем разрыва материнской оболочки и имеют форму от неправильно шаровидной до тетраэдрической, пустые оболочки материнских клеток двух-трехдольчатые. Особенности морфологии при длительном хранении: увеличение размеров клеток за счет вакуолизации, образование бесцветных капель масла в клетках. Особенности морфологии в условиях оптимального роста: большая часть клеток находится в диапазоне 6-8 мкм.

В классификации микроорганизмов по группам патогенности Санитарно-эпидемиологических правил СП 1.3.2322-08 от 1 мая 2008 г. «Безопасность работы с микроорганизмами III – IV групп патогенности (опасности) и возбудителями паразитарных болезней» данный вид (род) не значится.

Режим хранения штамма – для подготовки биомассы с целевым использованием – периодические пересевы – 1 раз в 2 месяца с хранением выросшей чистой культуры на скошенном агаре среды Болда следующего состава в табл. 1:

Табл. 1. Состав среды Болда.

В 936 мл дистиллированной воды необходимо добавить по 10 мл раствора каждого из 6 макроэлементов и по 1 мл каждого микроэлемента и по 1 мл каждого раствора микроэлементов, затем автоклавировать. рН конечного раствора – 6.6. Среда хранится в закрытых пробирках в холодильнике при температуре не выше +6 и не ниже +1 єС.

Способность штамма к биодеструкции нефти и нефтепродуктов изучали в лабораторных опытах со сточной водой, загрязненных нефтью, результаты приведены в примерах ниже.

Пример 1. Разрушение углеводородов в воде

Для изучения углеводородокисляющих свойств штамма был проведен опыт в присутствии сырой нефти. На 1 л воды добавляли NaNO3 – 2.0 г; KH2PO4 – 1.0 г; KCl – 0.5 г; MgSO4×7H2O – 0.5 г; сырой нефти – 0.1 г, раствор разливали в 250 мл колбы по 100 мл стерилизовали их в автоклаве, охлаждали до комнатной температуры, после чего проводили заражение содержимого колбы предварительно приготовленной суспензией живой культуры C. vulgaris f. globosa с титром живых клеток 3.4×109 кл/л. Контрольную колбу микроорганизмами не заражали. Условия опыта – температура + 23 ºС. Культивировали в течение 0, 14, 30 суток в при 220 об/мин в условиях суточного освещения.

Массовую концентрацию нефтепродуктов в образцах определяли гравиметрическим методом, ПНД Ф 14.1:2.116-97 [Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах вод методом колоночной хроматографии с гравиметрическим окончанием. ПНД Ф 14.1:2.116-97].

Результаты, представленные в Таблице 2, свидетельствуют о возможности миксотрофного роста штамма с использованием нефтепродуктов в качестве единственного источника углерода. Как видно из данных анализа, в присутствие штамма C. vulgaris f. globosa происходит снижение концентрации растворенных в воде углеводородов на 54 - 65 % за 30 суток.

Таблица 2. Концентрация углеводородов после внесения штамма Chlorella vulgaris f. globosa IPPAS C-2024

Варианты опыта Содержание нефтепродуктов, мг
0 суток 14 суток 30 суток
Контроль (среда + 0.1 г нефти) 24.3 - 19.7
Среда + 0.1 г нефти + 10 мл штамма Chlorella vulgaris globosa 20.5 15.4 11
Контроль (среда + 0.1 г отработанного масла) 68.8
Среда + 0.1 г отработанного масла + 10 мл штамма Chlorella vulgaris globosa 37.5 38.0 23.9

Пример 2. На 1 л воды добавляли NaNO3 – 2.0 г; KH2PO4 – 1.0 г; KCl – 0.5 г; MgSO4×7H2O – 0.5 г, раствор разливали в 250 мл колбы по 100 мл стерилизовали их в автоклаве, охлаждали до комнатной температуры, после чего вводили в содержимое колбы предварительно приготовленную суспензию живой культуры C. vulgaris f. globosa – 5 мл с титром живых клеток 5×1010 кл/л. Контрольную колбу микроорганизмами не заражали. Во все колбы добавляли по 0.5 г сырой нефти. Условия опыта – температура + 23 ºС, культивировали в течение 17 суток в при 220 об/мин в условиях суточного освещния.

По окончанию эксперимента проведена оценка состава н-алканов и полиаренов. Разделение экстрактов проводили методом колоночной хроматографии. На колонке с оксидом алюминия отделяли фракцию н-алканов и полициклических ароматических соединений (фракция F1) от полярных соединений. Далее на колонке с силикагелем фракцию F1 разделяли на фракции н-алканов (F2) и полициклических ароматических соединений (F3).

Качественное и количественное определение содержания н-алканов проводили на хромато-масс-спектрометре Trace DSQ (Thermo) в режиме селективной регистрации ионов (SIM) при энергии электронов 70 эВ. Сканирование в режиме SIM вели по трем ионам с массами 57, 71 и 85, характерным для предельных углеводородов. Идентификацию н-алканов на хроматограмме проводили предварительно в режиме полного ионного тока по их стандартным растворам. Методом внутреннего стандарта (внутренний стандарт – н-декан, 0.05 мг/см3) исследовали количественное содержание н-алканов.

В основу определения ПАУ в почве положена методика М 03-04-2002 – измерение массовой доли бенз[a]пирена в пробах почв, грунтов донных отложений и твердых отходов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с использованием анализатора “Флюорат-02” в качестве флуориметрического детектора [Анчугова Е.М. Подходы к оценке методов рекультивации нефтезагрязненных почв / Е.М. Анчугова, Е.Н. Мелехина, М.Ю. Маркарова, Т.Н. Щемелинина // Почвоведение. 2016. № 2. С. 1–4; Габов Д.Н. Закономерности формирования полициклических ароматических углеводородов в почвах Северной и Средней тайги / Д.Н. Габов, В.А. Безносиков, Б.М. Кондратенок, Е.В. Яковлева // Почвоведение. – 2008. – № 11. – С. 1334–1343].

Таблица 3. Количество вещества ПАУ (мкмоль)

Контроль (среда + нефть) Среда + нефть + штамм C. vulgaris f. globosa
флуорен 828700 352470
фенантрен 114700 26500
антрацен 1900 2480
флуорантен 380 0
пирен 21500 9900
бенз[а]антрацен 4360 3480
хризен 11550 13190
бенз[b]флуорантен 7550 6180
бенз[к]флуорантен 140 280
бенз[а]пирен 690 560
сумма ПАУ 991340 415040

Результаты свидетельствуют, что микроводоросль эффективно трансформирует н-алканы С13 – С25 (35 %) (рис.1) и низкомолекулярные ПАУ в миксотрофных условиях посредством диоксигеназ, тогда как высокомолекулярные ПАУ окислялись слабо, или же не окислялись совсем. Эксперимент показал, что за 7 дней метаболизировали 60 % низкомолекулярных ПАУ (от флуорена до пирена). В значительной степени за 7 суток произошло снижение доли отдельных ПАУ: флуорена, фенантрена, флуорантена и пирена (Табл.3).

Способность штамма к снижению содержания основных загрязняющих веществ (общего, аммонийного, нитратного азота, алюминия, хлоридов, общей серы) изучали в лабораторных экспериментах:

Пример 3. В сточную воду – 1.5 литра, отобранную из аэротенков станции биологической очистки лесопромышленного предприятия АО «Монди СЛПК» добавляли 1% от объема воды биомассы микроводорослей C. vulgaris f. globosa IPPAS C-2024 с титром живых клеток 1×106 кл/л. Контролем служила сточная вода без внесения инокулянта. Условия опыта – температура + 23 ºС. Культивировали в течение 24 часов в при 220 об/мин в условиях суточного освещения фитолампой. Эксперимент проводили в 3-х повторностях. В таблице 4 представлены усредненные результаты.

Как видно, из таблицы 4, количественное содержание основных загрязняющих веществ в сточной воде при инокулировании биомассой микроводорослей Chlorella vulgaris globosa снижается: алюминия – на 10 %, аммонийного азота – на 23 %, нитратного азота – на 23 %, общего азота - 39 %, общей серы – на 12 %, хлоридов – на 3 % за 24 часа.

Таблица 4. Количественное содержание основных загрязняющих веществ в сточной воде без водорослей (Контроль) и с внесением биомассы микроводорослей Chlorella vulgaris globosa IPPAS C-2024

Шифр пробы Al, мкг/дм3 NH4+, мг/дм3 NO3-, мг/дм3 Nобщ., мг/дм3 S общ.,
мг/дм3
Cl,
мг/дм3
Сточная вода + Chlorella vulgaris globosa 300 0,69 0,66 2,6 114 94
Контроль 330 0,9 0,86 4,3 130 97


Штамм микроводорослей Chlorella vulgaris Beijer. f. globosa V. Andr., депонированный в Коллекции культур микроводорослей Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН под номером IPPAS C-2024, для очистки от нефтяных углеводородов, общего, аммонийного, нитратного азота, алюминия, хлоридов, общей серы в природных водоемах и сточных водах промышленных предприятий.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен штамм бактерий Streptococcus equi для изготовления вакцины против мыта лошадей.

Изобретение относится к биотехнологии и касается штамма микроводоросли Coelastrella sp. K1.

Изобретение относится к медицине, а именно к экспериментальной медицине, и может быть использовано для моделирования туберкулезной инфекции in vitro. Гранулемоподобные структуры получают из мононуклеарных клеток венозной крови в присутствии микобактерий туберкулеза, культивируемых в трехмерном матриксе.
Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к штамму дрожжей Metschnikowia pulcherrima ВКПМ Y-4339 - продуценту микробного белка и этанола. Предложенный штамм Metschnikowia pulcherrima ВКПМ Y-4339 неприхотливый к культивированию и хранению, обладает невысокой температурой размножения, обеспечивает высокий прирост биомассы при получении микробного белка, а также высокий выход этанола..

Изобретение относится к биотехнологии. Пробиотический препарат для интенсивного откорма сельскохозяйственных животных и птицы получен путем смешивания лиофилизированных культур штаммов Enterococcus hirae ВКПМ В-12670 и Enterococcus mundtii ВКПМ В-12675 в соотношении 1:1.

Изобретение относится к микробиологии. Штамм гриба Alternaria sonchi S-102-15, депонированный в Государственной коллекции микроорганизмов ВИЗР под номером Г-52 ВИЗР, обладает гербицидной активностью в отношении осота полевого (Sonchus arvensis L.).

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен штамм гриба Stagonospora cirsii, являющийся продуцентом гербарумина I и стагонолида А.

Изобретение относится к биотехнологии. Питательная среда для культивирования бруцеллезного микроба содержит пептон, натрия хлорид, мясную воду, стерильную сыворотку крупного рогатого скота, декстрозу, агар-агар и геотермальную воду при заданном соотношении компонентов.

Группа изобретений относится к биотехнологии и производству биологических средств защиты растений. Группа изобретений включает спорообразующий штамм бактерий Bacillus amyloliquefaciens ВКПМ В-11443 и биопрепарат на его основе.

Предложен способ отбора молочнокислого бактериального штамма, эффективного для лечения нарушения моторики кишечника. Указанный способ включает: a) стадию пространственно-временного (ST) картирования, которую осуществляют на желудочно-кишечном сегменте для того, чтобы анализировать эффект указанного молочнокислого бактериального штамма, оказываемый на моторику желудка и кишечника; b) стадию регистрации нервного пучка ex vivo, которую осуществляют на желудочно-кишечном сегменте для того, чтобы анализировать эффект указанного молочнокислого бактериального штамма, оказываемый на прохождение импульсов по брыжеечным афферентным нервам; и с) стадию выбора бактериального штамма, эффективного для лечения нарушения моторики кишечника, в соответствии с критериями отбора на основе эффектов указанного средства на моторику желудка и кишечника и на прохождение импульсов по брыжеечным афферентным нервам, проанализированных на стадии (а) и стадии (b), где критерии отбора варьируют в зависимости от нарушения моторики, которое желательно подлежит лечению.

Изобретение относится к биотехнологии и касается штамма микроводоросли Coelastrella sp. K1.
Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ извлечения липидов из биомассы микроводоросли Chlorella sorokiniana.

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при культивировании черноморской красной агароносной водоросли Gelidium spinosum (Grev.) Born. et Thur в береговых системах инженерного типа.

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложена модульная система фотобиореакторов для культивирования водорослей.

Изобретение относится к биотехнологии, в частности способу культивирования планктонной хлореллы, используемой в качестве корма для сельскохозяйственных животных.

Изобретение относится к биотехнологии. Термофильный планктонный штамм одноклеточной зеленой водоросли Chlorella sorokiniana FAT обладает тонкой оболочкой и способен интенсивно наращивать биомассу в синхронном режиме культивирования, депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером ВКПМ Аl-26.

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложена технологическая линия для культивирования хлореллы.

Изобретение относится к промышленной микробиологии. Технологическая линия для получения кормовых дрожжей из н-парафинов и грибов семейства Candida включает блоки подготовки чистых культур Candida и микроводорослей, подготовки парафинов и солей, каждый из блоков последовательно соединен с блоком ферментации, блоком сгущения биомассы и блоком выделения кормовых дрожжей, дополнительно в технологической линии установлены блок микробиологической очистки газов и блок анаэробной очистки отходов.

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен фотобиореактор для биосеквестрации СО2 с иммобилизованной биомассой водорослей или цианобактерий.

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен способ получения биомассы микрорганизмов.
Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен обладающий способностью к деструкции нефти и нефтепродуктов штамм Pseudoalteromonas arctica.

Изобретение относится к области биотехнологии. Предлагается штамм микроводорослей Chlorella vulgaris Beijer. f. globosa V. Andr., депонированный в Институте физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН под регистрационным номером IPPAS C-2024. Штамм предназначен для очистки природных водоемов, сточных вод промышленных предприятий от нефтяных углеводородов, общего, аммонийного, нитратного азота, алюминия, хлоридов, общей серы. Штамм обеспечивает эффективную очистку от широкого круга загрязняющих веществ. 1 ил., 4 табл., 3 пр.

Наверх