Штамм гриба penicillium species, используемый для очистки поверхности воды от плавающей нефти

 

Изобретение относится к микробиологии и может быть использовано для охраны окружающей среды. Сущность применения: для очистки от плавающей нефти водных акваторий предлагается штамм-микромицет Penicillium species. 1 табл.

Изобретение относится к микробиологии и касается получения штамма-микромицета, пригодного для очистки поверхности воды от плавающей нефти.

Известен Штамм Pseudomonas putida [1] обладающий высокими характеристиками по биодеградации нефти и нефтепродуктов. Однако недостатком этого штамма является то, что он растет и утилизирует нефть лишь при сравнительно высокой температуре (28-42^oC). На 30-е сутки штамм Pseudomonas putida утилизирует 63-74 нефти.

Задача изобретения -получение штамма-продуцента, обладающего способностью очищать пресную и морскую воду от поверхностного загрязнения нефтью в широком диапазоне температур.

Предлагаемый штамм Penicillium sp. выделен из загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв Серпуховского района Московской области. Штамм депонирован Центральной коллекцией микроорганизмов Государственного концерна "Биопрепарат", коллекционный номер ЦКМК "Б" ЦКМFн-37Б.

Предлагаемый штамм Penicillium sp. нетоксичен, способен к самовоспроизводству, развивается из посевного материала на минеральной среде, использует в качестве источников углерода углеводороды нефти, долго держится на поверхности воды, образует легко удаляемую пленку. Культура микромицета удачно сочетает в себе свойства биодеструктора и биосорбента нефти, что дает высокий суммарный эффект при очистке воды от загрязнений нефтью (от 70 до 98 ).

Полученный штамм характеризуется следующими признаками.

Морфологические признаки.

На агаре Чапека-Докса с сахарозой через 48 ч появляются молодые колонии с хорошо развитым воздушным мицелием белого цвета. Колонии достигают размера 6-8 мм в диаметре и имеют развитый субстратный мицелий.

На морковном агаре развиваются крупные колонии до 10 мм в диаметре с развитым воздушным мицелием светло-болотного цвета. Мицелий сегментирован, спороносцы располагаются в виде метелок, образованных одноярусными стеригмами, конидии своидные и шаровидные, зеленоватого оттенка.

На мясопептонном бульоне растет, образуя плотную пленку на поверхности, оставляя прозрачным бульон.

Физиолого-биохимические признаки.

Штамм Penicillium sр. потребляет сахарову, глюкозу, не сбраживает лактозу, раннозу, арабинозу и галактозу.

Развивается в мясопептонном бульоне, содержащем 2,5 и 6,5 NaCl.

Не обладает протеолитичеcкой активностью, не разжижает желатину.

Синтезирует амилазу и гидролизует крахмал (зона гидролиза 10 мм на третьи сутки).

Обладает каталазной активностью.

Усваивает угдеводороды нефти.

В жидкой минеральной среде развивается в виде прочной пленки, располагающейся на границе раздела водной и нефтяной фаз.

Условия хранения: в стерильной почве под вазелиновым маслом при 4^oС.

Штамм гриба Penicillium sр, способен расти на водных минеральных средах, содержащих в качестве источника углерода нефть. Усваивая углеводородный субстрат, микромицет формирует массивный мицелий, располагавшийся на границе двух фаз: вода-нефть, в виде прочной пленки. В процессе роста микромицета нефть, изначально располагающаяся на поверхности (толщина пленки 0,5 60 мм), претерпевает следующие изменения: легкие фракции испаряются, часть углеводородов подвергается биодеградации, усваивается микромицетом и идет на построение мицелия. Оставшаяся нефть впитывается мицелием, сорбируется в его полостях и прочно удерживается в этом биологическом сорбенте. Грибная пленка, пропитанная нефтью- биосорбент- механическим путем удаляется с поверхности воды, оставляя практически свободную от нефти жидкость.

Многократные опыты, проведенные в лаборатории с данным микромицетом, выявили следующие закономерности. При температуре от 10 до 30^oС на поверхности пресной или морской воды, загрязненной нефтяным пятном, толщиной 0,5 60 мм, при уровне загрязнения 1 5 из опор в течение 7-21 дней развивается пленка, сорбирующая нефть. С помощью весового метода химической экстракции хлороформом было выявлено, что в процессе роста микромицета утилизируется до 11 испаряется и теряется при манипуляциях до 22 сорбируется до 80 от исходного уровня загрязнения.

В итоге нефтяное загрязнение поверхности воды ликвидируется на 72-98 Испытания проводили при температуре 10 и 25^oС в водопроводной и морокой воде, содержащих в качестве минеральной основы (МН₄)₂НРО₄ в концентрации 0,35 г/л.

ПРИМЕР 1.

Штамм Penicillium sp. выращивали в 100 мл колбочках, содержащих 25 мл стерильной среды. На поверхность воды наслаивали нефтяную пленку толщиной около 0,5 мм, что составляло 1 по весу.

Нефть предварительно стерилизовали. Затем среду инфицировали спорами микромицета в конечной концентрации 10⁷ опор/мл. В качестве контроля использовали неинфицированные колбы. Опыт проводили при температуре 25 и 10^oС в стационарных условиях.

По окончании опыта количественной вклад каждого из описанных выше процессов (биосорбции, биодеструкции, естественных потерь) оценивали методом экстракции нефти хлороформом с последующим взвешиванием сухого остатка. Результаты обмотки поверхности воды от нефтяного пятна приведены в таблице. Наиболее эффективной очистки 87,8 удалось достичь в пресной воде при 25^oС понижением температуры до 10^oC процесс развития микромицета удлинялся, а эффективность очистки снижалась до 76,4% Что касается очистки морской воды, то штамм Penicillium sp. очищал нефтяное загрязнение как при 25^oС, так и при 10^oС с эффективностью 72,4% и 79,1% соответственно. Значение коэффициента биосорбции колебалось от 9,0 до 18,4.

ПРИМЕР 2.

Штамм Penicllium sp. выращивали в условиях, имитирующих нефтяной разлив, а именно в эксикаторе, содержащем 0,75 л нестерильной пресной водопроводной воды, загрязненной нефтяной пленкой площадью 153 см² и толщиной 1,5 мм. Нефтяное загрязнение в весовом соотношении составляло 1,5 Среду инфицировали спорами из расчета 10⁷ спор/см². Инкубацию проводили при 25^oС в течение 45 дней По окончании эксперимента пленку биосорбента механически удаляли с поверхности воды и с помощью метода экстракции хлороформом определяли эффективность очистки нефтезагрязнения. Результаты эксперимента представлены в таблице. Эффективность очистки составила 98,6 Коэффициент биосорбции, т.е. количество собранной нефти на единицу сухого веса биосорбента, составил 34,3.

Сравнение предлагаемого штамма микромицата о известными бактериальными препаратами (например с препаратом "Путидойл") затруднено в силу того, что в основе механизма очистки водных поверхностей от нефтезагрязнений у грибного и бактериального препаратов лежат разные принципы. Бактериальный препарат производит очистку от нефтезагрязнения только за счет биохимического окисления нефтяного субстрата т.е. в процессе биодеградации. Действие микромицета основано на двух взаимосвязанных процессах, а именно на процессе биодеградации нефти и сопряженным о ним формированием тела гриба и на процессе биосорбции практически всей оставшейся неокисленной нефти. Если сравнивать бактериальный и грибной штаммы по уровню биодеградации, то первый превосходит второй (на 30-40). Однако если сравнивать препарат по окончательному результату, т. е. по эффективности очистки поверхности воды от нефтезагрязнения, то грибной штамм более эффективен и дает превосходные ( до 99 очистки) результаты.

Таким образом, предлагаемый биосорбент на основе штамма микромицета Penicllium sр. способен эффективно утилизировать и собирать плавающую нефть с водных поверхностей.

Предлагаемый штамм перспективен для получения на его основе биосорбента, пригодного для очистки от плавающей нефти в отстойниках, очистных сооружениях и при разливах нефти на поверхности пресных и морских водоемов.

Формула изобретения

Штамм гриба Penicillium species ЦКМ Fн 37Б, используемый для очистки поверхности воды от плаваящей нефти.

РИСУНКИ

Рисунок 1