УЧАСТИЕ ЦИАНО-БАКТЕРИАЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ В ДЕСТРУКЦИИ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ РЫБОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА 

PARTICIPATION OF CYANO-BACTERIAL COMMUNITIES IN THE DESTRUCTION OF POLLUTANTS OF FISH-PROCESSING PRODUCTION

 

М.С. Саткалиева1, Ю.В. Батаева2

M.S. Satkalieva1, Y.V. Bataeva1 

Астраханский государственный университет (Россия, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а) 

Astrakhan State University (Russia, Astrakhan, Tatischeva Str., 20a)

e-mail: 1Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., 2Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Рассмотрен процесс доочистки сточных вод цианобактериями. Для оценки эффективности очистки после пяти месяцев инкубирования определяли физические – запах, его интенсивность, цвет и мутность; и химические показатели воды – активная реакция среды (pH), пенистость и сухой остаток. Проведенные анализы показали положительные результаты: увеличилось значение активной реакции среды (pH), уменьшилась устойчивость пенообразования, а также сухой остаток на 22,8 г/л. Прозрачность воды возросла в 2,7 раз.

The process of post-treatment of wastewater with cyanobacteria was considered. To assess the effectiveness of purification after five months of incubation, physical – odor, its intensity, color and turbidity were determined; and chemical indices of water – active reaction of the medium (pH), foaminess and dry residue. The performed tests showed positive results: the value of the active reaction of the medium (pH) increased, the stability of foaming decreased, as well as the dry residue by 22,8 g/l. Transparency of water increased 2,7 times. 

В настоящее время рыбоперерабатывающее производство является наиболее активным и востребованным в пищевой промышленности Астраханской области. В процессе переработки рыбы образуется большое количество засоленных сточных вод сложного состава с высокими концентрациями солей, твердых частиц и органических веществ: масел, жиров, азотистых веществ – продуктов распада белков, биогенных элементов – азота, фосфора [4]. Такое производство, как правило, наносит огромный ущерб окружающей среде. Существующие физические и химические способы очистки дорогостоящи и малоэффективны, так как не обеспечивают полного удаления белков и жиров из среды, что затрудняет их повторное использование.

Цианобактерии играют важную роль в процессах самоочищения водоемов, а потому их целесообразно использовать в доочистке высокоминерализованных сточных вод. Многие цианобактерии способны разлагать фенолы, нафталин, жиры, отдельные углеводороды, гербициды, цианиды и другие ксенобиотики [6, 7, 9, 10]. Метаболиты цианобактерий, выделяемые в воду, обладают бактерицидным действием [2, 8].

В лаборатории АГУ были проведены работы, позволяющие оценить способность цианобактерий в доочистке сточных вод рыбоперерабатывающих предприятий.

Объекты и методы исследования. Сточную воду после посола нескольких видов рыб предоставил частный предприниматель рыбоперерабатывающего предприятия Астраханской области. Соленость сточной воды составила 9 г NaCI /100 мл воды.

Для исследования эффективности очистки сточной воды использовали два циано-бактериальных сообщества, культивируемых в лаборатории биотехнологий АГУ в течение длительного времени на соленой среде BG-11 (5% NaCl). Данные сообщества получены на основе материала (вода, ил, гипсовые фрагменты, высшая растительность, пленки водорослей), отобранного из техногенного озера Мраморное гипсового карьера, расположенного в Ахтубинском районе Астраханской области [3]. Общая минерализация озера составила 383,652 г/л, значение хлоридов равно 233,97 г/л, РН 6. От состава воды и экстремальных значений гидрохимических показателей водоема во многом зависит количество и видовое разнообразие микрофлоры [1]. Сообщество № 1 культивируется при искусственном освещении, сообщество № 2 – при естественном освещении.

Для выявления эффективности очистки сточных вод цианобактериями был поставлен эксперимент, состоявший из трех вариантов: 1) контрольная сточная вода, 2) сточная вода с внесенными циано-бактериальными сообществами, культивируемыми при искусственном освещении № 1, 3) сточная вода с внесенными циано-бактериальными сообществами, культивируемыми при естественном освещении № 2.

По прошествии пяти месяцев экспозиции была проведена оценка физических показателей – запах, его интенсивность, цвет и мутность. Запах определяли по классификации запахов естественного происхождения. Интенсивность запаха определяли по пятибалльной шкале. Оценку интенсивности запаха производили при температуре 15-20°С, а затем нагревали до температуры 60°С. Цветность воды определяли через два часа после отбора пробы воды. На белый лист бумаги помещали цилиндр (диаметром 25 мм) из бесцветного стекла и вливали в него исследуемую воду (высота слоя 10 см), предварительно профильтрованную. Прозрачность (мутность) воды определяли с помощью фотоэлектроколориметра. В качестве сравнения использовали дистиллированную воду. Светопропускание фильтрата измеряли в кюветах с толщиной слоя 10 мм. Оптическую плотность сточной воды измеряли при различных длинах волн поглощенного света.

В сточной воде и в контроле определяли химические показатели качества воды: активная реакция среды (рН), пенистость, сухой остаток. Активную реакцию среды, то есть степень ее кислотности или щелочности, определяли с помощью pH-метра. Пенистость определяли методом добавления метилового синего и встряхивания [5]. Сухой остаток определяли методом выпаривания и прокаливания [5].

Результаты. По истечению месяца инкубирования в пробах с циано-бактериальными консорциумами наблюдалось заметное обесцвечивание воды. По прошествии пяти месяцев экспозиции была проведена оценка следующих критериев: цвет, мутность, запах, его интенсивность, активная реакция среды (рН), пенистость, цветность (светопропускание), количество сухого остатка.

Запах сточной воды в контроле определили как гнилостный, рыбий, а интенсивность запаха составила 5 баллов (очень сильная) в нормальном, а также в нагретом состоянии. Запах сточной воды с инокулированными циано-бактериальными сообществами был неопределенным, специфическим, водорослевым, интенсивность которого составила 3 балла в двух цилиндрах.

В результате анализа контрольной сточной воды цвет был определен как светло-коричневый, а цвет сточной воды с консорциумами — прозрачный с желтоватым оттенком.

Светопропускание воды в контроле составило 35,1%. Показатель светопропускания сточной воды с внесенным сообществом № 1 составил 79,1%, с внесенным сообществом № 2 – 85,5%. Следовательно, прозрачность сточной воды в варианте с сообществом № 2 увеличилась в 2,7 раза, с сообществом № 2 – в 2,5 раза в сравнении с контролем.

Анализ химических показателей качества воды включал определение активной реакции среды (рН), пенистости и сухого остатка. Значение активной реакции среды (pH) с инокулированными консорциумами составляло 6,1 и 6,3, в отличии от контрольной сточной воды – 4,8.

В сточной воде наблюдалось сильное пенообразование, которое было устойчиво в течение 1,5 часов, что говорит о содержании большого количества органических веществ. Во втором и третьем вариантах опыта обнаружено среднее содержание органических веществ. В сточной воде с внесенным циано-бактериальным сообществом № 1 пена была устойчива в течение 12-13 минут, а с циано-бактериальным сообществом № 2 – 10-12 минут.

Сухой остаток характеризует содержание растворимых минеральных и частично органических примесей. Он уменьшился в цилиндрах с циано-бактериальными сообществами, составив 86,0 гр/л и 75,7 гр/л, в отличие от контрольной сточной воды (98,5 гр/л).

В сточной воде с внесенными циано-бактериальными сообществами произошло улучшение качества воды: увеличение значений активной реакции среды (рН), прозрачности; уменьшение интенсивности запаха и количества сухого остатка. Кроме того была обнаружена убыль содержавшихся органических веществ, вызванная устойчивостью пенообразования, а также улучшение запаха и цвета сточной воды. Несмотря на агрессивную соленую реакцию среды, цианобактерии обладают способностями утилизировать загрязняющие вещества естественного происхождения в сточной воде.

Результаты, полученные в процессе осуществления данного проекта, являются выгодными для экономики Астраханской области, имеют большое социальное значение, так как обладают достаточно обширными возможностями практического внедрения и дальнейшего научного развития исследования по микробиологии, экологической биотехнологии, проблемам защиты окружающей среды. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Батаева Ю.В. Влияние экстремальных гидрохимических условий на видовой состав цианобактерий в водоемах Нижней Волги: Автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 2005.
  2. Батаева Ю.В., Курашов Е.А., Крылова Ю.В. Хромато-масс-спектрометрическое исследование экзогенных метаболитов альго-бактериальных сообществ в накопительной культуре // Вода: химия и экология. 2014. № 9 (75). С. 59-68.
  3. Дзержинская И.С., Батаева Ю.В., Габитов Р.Г. Микробиологический пейзаж высокоминерализованного техногенного озера на территории Баскунчакской котловины // Вестн. Астрахан. гос. ун-та. 2006. № 3. С. 183-187.
  4. Долганова Н.В., Першина Е.В. Технология производства соленой рыбы: Учеб. пособие / Астрахан. гос. техн. ун-т. Астрахань: Изд-во АГТУ, 2004. С. 224.
  5. Шаов А.Х., Борукаев Т.А., Бегретов М.М. Основные методы обнаружения химических элементов в природных и сточных водах. Лабораторные работы по спецкурсу. Нальчик: Каб.-Балк. ун-т. 2003. С. 8-30.
  6. Blier R, laliberte G, de la Noue J. Tertiary treatment of cheese factory Anaerobic effluent with Phormidiuim bohneri and Micractinium pusilllum. Bioresour Technol. 1995. № 52. Р. 151-155.
  7. Boominathan M.: Bioremediation studies on dairy effluent using cyanobacteria. Bharathidasan University, Tiruchirapalli, Tamilnadu, India. 2005.
  8. Jaki, B. New antibacterial metabolites from the cyanobacterium Nostoc commune (EAWAG 122b) / B. Jaki, J. Heilmann, O. Sticher // J. Nat. Prod. 2000. № 63. P. 1283-1285.
  9. Prakasham, R., Ramakrishna, S. The role of cyanobacteria in Effluent treatment // Journal of science and industrial research. 1998. № 57. Р. 258-265.
  10. Shashirekha, S., Uma, L., Subramanian, G. Phenol degradation by the marine cyanobacterium Phormidium valderianum BDU 30501 // The Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 1997. № 19. Р. 130-133.

Для того чтобы оставить комментарий вы должны авторизоваться на сайте! Вы также можете воспользоваться своим аккаунтом вКонтакте для входа!