Способ определения пораженности грунтов газообразующими микроорганизмами

Изобретение относится к методам определения пораженности грунтов микроорганизмами. Способ включает в себя помещение образца грунта в прибор для измерения деформации грунта со стрелочным индикатором, заливку дистиллированной водой или водой питьевого качества (контроль) или раствором специального состава (опыт). Осуществляют считывание показаний стрелочного индикатора прибора через определенные интервалы времени. Большая величина показаний стрелочного индикатора для опытного образца свидетельствует о наличии в грунте газообразующих микроорганизмов. Преимущество способа - сокращение времени исследований. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 1 пр.

 

Изобретение относится в области грунтоведения при инженерных изысканиях в строительстве, в частности к способам и устройствам для определения характеристик грунтов в лабораторных и полевых условиях и позволяет в короткий срок определить пораженность грунтов газообразующими микроорганизмами (такими как метанобразующие бактерии, денитрифицирующие бактерии, аммонифицирующие и гетеротрофные бактерии).

Микроорганизмы широко распространены в грунтах разного генезиса. Численность микробов в подпочвенных слоях в пересчете на 1 г субстрата находится в пределах 105-107 клеток [Оборин, 2004; Oborin, 2007]. В общем случае характерно снижение численности микробов с глубиной [Ghiorse, 1988; Sinklair, 1989]. Анализ численности микроорганизмов в различных грунтах выявил зависимость количества микробов от типа отложений и их химического состава: установлена прямая зависимость общей численности микроорганизмов от содержания органического вещества [Fredrickson, 1989; Kaiser, Bollag, 1990]. Трансформация органического вещества обычно сопряжена с выделением газов и, таким образом, с изменением газового состава грунта. Разложение органического вещества, бикарбонатов и сульфатов минералов грунта в зависимости от условий, в которых оно происходит, ведет к выделению СО2, N2, NH3, H2S, СН4, летучих органических веществ и др. Защемленные в порах мельчайшие пузырьки образующихся в процессе метаболизма бактерий газов с высокой величиной поверхностного натяжения и большим внутренним давлением способствует значительному разуплотнению глинистых пород. Установлено, что микроорганизмы в закрытой системе грунта могут увеличивать поровое давление и придавать грунту плывунные свойства [Радина, 1973]. Таким образом, определение микробиологической пораженности грунтов газообразующими микроорганизмами имеет весьма существенное значение при инженерно-геологических исследованиях.

Существующие в настоящее время способы обнаружения газообразующих микроорганизмов используют методы, основанные на культивировании микроорганизмов, что возможно только в условиях специализированной микробиологической лаборатории и требует достаточно продолжительного времени (до 7 суток и более) [Практикум…, 1976] либо использования дорогостоящих веществ-субстратов с радиоактивной меткой [Беляев, Иванов, 1975], что, в свою очередь, требует разрешения от надзорных органов. Более современные способы, основанные на молекулярно-биологических методах (методы полимеразной цепной реакции) [Moffett et al., 2000] требуют не только специализированной лаборатории, но и дорогостоящего оборудования и высококвалифицированного персонала. Таким образом, в настоящее время отсутствует экспрессный метод обнаружения в грунтах газообразующих микроорганизмов, который бы не требовал продолжительного времени, специализированного персонала и мог бы проводиться прямо на объекте.

Имеются аналогичные изобретения, описывающие способы определения характеристик свойств грунтов и почвогрунтов (RU 2054501 С1, 15.07.1993; RU 2192006 С2, 14.12.1999; RU 2366944 С1, 11.03.2008), однако ни в одном из них не определяется пораженность грунтов газообразующими микроорганизмами.

Нами выбран прототип - патент РФ №2054501. «Способ определения характеристик свойств грунтов», МПК E02D 1/00; G01N 33/24, опубл. 20.02.1996.

Сущность способа заключается в следующем.

Отбирают образцы грунта с ненарушенной природной структурой. Определяют его вес и начальную влажность. Предварительно влажные грунты высушивают до воздушно-сухого состояния. Затем образец помещают на сетку прибора для определения размокаемости грунта, погружают в воду, пригодную для питья, с температурой 20 градусов. Фиксируют время размокания образца. Определяют базовое удельное время размокания. При этом параллельно испытывают не менее 8 образцов. Затем вычисляют среднее для испытанных образцов значение базового удельного времени размокания и находят коэффициент быстроты размокания грунта, после чего проводят классификацию грунта и определяют совокупность его свойств по формулам. При температуре воды, отличной от 20 градусов, удельное время размокания приводят к базовому.

Недостатки прототипа - невозможно определять пораженность грунтов газообразующими микроорганизмами, что не позволяет определять истинное поровое давление и наличие плывунных свойств в исследуемых грунтах.

Задачей создания изобретения является разработка способа определения поражения грунтов газообразующими микроорганизмами, свободного от недостатков прототипа.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в 1 пункте формулы изобретения, общих с прототипом, таких как способ определения поражения грунтов газообразующими микроорганизмами, включающий отбор образцов грунта, помещение их в прибор, позволяющий измерять деформацию грунта при насыщении жидкостью, и считывание показаний прибора за определенные промежутки времени, и отличительных существенных признаков, таких как использование двух приборов для измерения деформации при его свободном набухании (контрольный и опытный). В первый заливают дистиллированную или питьевую воду, а в другой - раствор веществ, используемых микроорганизмами на газообразовательные процессы, затем каждые 15 минут в течение 180 минут считывают показания приборов и по большей величине показаний стрелочного индикатора судят о наличии в грунте газообразующих микроорганизмов.

Согласно п. 2. формулы к опытному образцу заливают питательный раствор для микроорганизмов, содержащий бульон питательный сухой, представляющий собой сухую смесь, состоящую из триптического гидролизата кильки (67% по масее) и хлорида натрия (33% по массе) (1,5 г/л), глюкозу (1 г/л), дистиллированную воду - остальное.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - упрощение процесса и сокращение времени исследования.

На фигуре 1 изображен график показаний прибора - контрольного образца.

На фигуре 2 изображен график показаний прибора - опытного образца.

Предлагаемый способ основан на использовании прибора «Прибор ПСНГ для определения свободного набухания грунта» (производство ООО «Щекино-ВНИР», Москва) в соответствии с ГОСТ 24143-80, дистиллированной воды для контроля и раствора органических соединений, позволяющих определить в грунтах наличие микроорганизмов, образующих газы при метаболизме этих соединений.

В соответствии с инструкцией к прибору из монолита исследуемого грунта рабочим кольцом прибора вырезается образец цилиндрической формы и вместе с кольцом закрепляется в приборе. При отсутствии монолита грунта достаточного размера рабочее кольцо прибора может быть заполнено обломками грунта, уплотненными приминанием вручную. Устанавливается нулевое значение стрелочного индикатора прибора, и прибор в соответствии с инструкцией погружается в раствор, содержащий органические вещества, которые могут быть использованы микроорганизмами на газообразовательные процессы. Через определенные интервалы времени (например, 15 мин) считываются показания стрелочного индикатора прибора.

Аналогичные действия производятся для контрольного испытания с той разницей, что вместо раствора органических веществ берется дистиллированная вода. Для контрольного испытания используется новый образец исследуемого грунта. Через те же интервалы времени, что и в опытном испытании, считываются показания стрелочного индикатора прибора.

Большая величина показаний стрелочного индикатора для опытного образца свидетельствует о наличии в грунте газообразующих микроорганизмов.

Пример воплощения

Испытания проводили на суглинке, отобранном бурением с глубины 9,2-9,4 м от поверхности земли. Данный грунт имеет естественную влажность 30%, характеризуется числом пластичности 27% и является твердым. Естественная плотность составляет 1,88 г/см3, плотность частиц - 2,73 г/см3. Пористость грунта равна около 47%, коэффициент водонасыщения 0,9. В грунте содержится около 43% глинистых частиц, а также около 37% частиц пылеватой фракции. Использовали прибор ПСНГ (ООО «Щекино-ВНИР», РФ), позволяющий измерять вертикальную деформацию образца грунта при насыщении жидкостями в условиях, исключающих возможность бокового расширения, по ГОСТ 24143-80. К контрольному образцу грунта добавлялась дистиллированная вода, к опытному образцу - среда для гетеротрофных микроорганизмов, приготовленная на дистиллированной воде и содержащая бульон питательный сухой - 1,5 г/л, глюкозу - 1 г/л. Продолжительность испытания составляла 3 часа. Изменение показаний стрелочного индикатора прибора представлено на графиках (Фиг. 1 - контрольный образец, Фиг. 2 - опытный).

Из графиков видно, что за время испытаний линейная деформация грунта в опытном образце возросла примерно в 2 раза по сравнению с контрольным образцом, что свидетельствует о наличии в испытуемом грунте газообразующих микроорганизмов.

Из описания и практического применения настоящего изобретения специалистам будут очевидны и другие частные формы его выполнения. Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.

Источники информации

1. Оборин А.А., Рубинштейн Л.М., Хмурчик В.Т., Чурилова Н.С. Концепция организованности подземной биосферы. Екатеринбург: УрО РАН, 2004. 148 с.

2. Oborin А.А., Rubinstein L.M., Khmurchik V.T. On the Concept for the Organization of the Modern Biosphere in the Terrestrial Subsurface // In: Biosphere Origin and Evolution. Springer, 2007. P. 199-205.

3. Ghiorse W.C., Wilson J.T. Microbial ecology of the terrestrial subsurface // Advances Applied Microbiology. 1988. V. 33. P. 107-172.

4. Sinclair J.L., Ghiorse W.C. Distribution of aerobic bacteria, protozoa, algae, and fungi in deep subsurface sediments // Geomicrobiol. J. 1989. V. 7. №1/2. P. 15-31.

5. Fredrickson J.K., Garland T.R., Hicks R.J., Thomas J.M., Li S.W., McFadden K.M. Lithotrophic and heterotrophic bacteria in deep subsurface sediments and their relation to sediment properties // Geomicrobiol. J. 1989. V. 7. №1/2. P. 53-66.

6. Kaiser J.-P., Bollag J.-M. Microbial activity in the terrestrial subsurface //Experientia. 1990. V. 46. P. 797-806.

7. Радина В.В. Роль микроорганизмов в формировании свойств грунтов и их напряженного состояния // Гидротехническое строительство. 1973. №9. С. 22-24.

8. Практикум по микробиологии. - Под ред. Н.С. Егорова. М.: Изд-во МГУ, 1976.

9. Беляев С.С., Иванов М.В. Радиоизотопный метод определения интенсивности бактериального метанобразования // Микробиология. 1975. Т. 44. Вып. 1. С. 166-168.

10. Moffett B.F., Walsh К.А., Harris J.A., Hill T.C.J. Analysis of bacterial community structure using 16S rDNA analysis // Anaerobe. 2000. V. 6. №2. P. 129-131.

1. Способ определения наличия газообразующих микроорганизмов в грунте, включающий использование прибора, позволяющего измерять деформацию грунта при насыщении жидкостью, причем используют два прибора для измерения деформации грунта - контрольный и опытный, в контрольный заливают дистиллированную или питьевую воду, а в опытный - питательный раствор для микроорганизмов, каждые 15 минут в течение 180 минут считывают показания приборов и по большей величине показаний стрелочного индикатора прибора с опытным образцом по сравнению с контрольным прибором судят о наличии в грунте газообразующих микроорганизмов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в опытный прибор заливают питательный раствор для микроорганизмов, содержащий бульон питательный сухой - 1,5 г/л, глюкозу - 1 г/л и дистиллированную воду - остальное.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к микробиологическому контролю и может быть использовано в авиационной, нефтеперерабатывающей, судостроительной, машиностроительной областях промышленности.

Изобретение относится к микробиологической промышленности и касается питательных сред для выделения геохимически активных комплексов тионовых бактерий, используемых для выщелачивания и вскрытия золота из золотосодержащего сырья.

Изобретение относится к области микробиологии, ветеринарии, пищевой и фармацевтической промышленности. Предложена смывная нейтрализующая жидкость для отбора проб микроорганизмов при отрицательных температурах.

Изобретение относится к медицинской микробиологии и может быть использовано в гастроэнтерологии. Предложен способ определения чувствительности Helicobacter pylori к антибактериальным препаратам.

Изобретение относится к биохимии. Описана выделенная молекула нуклеиновой кислоты для обнаружения вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), которая содержит: 5′-agg pnn tgn atg pan tgg atg-3′ (SEQ ID NO: 10) или 5′-agg pnn tgn ntg ptn tgg atg-3′ (SEQ ID NO: 11) и набор, содержащий данную молекулу и инструкцию, где p = универсальный нуклеотид, который представляет собой 3-нитропиррол, 2′-дезоксинуклеозид и 5-нитроиндол или 6Н,8Н-3,4-дигидропиримидо[4,5-с][1,2]оксазин-7-он, и n = аналог цитидина, имеющий модификацию С-5.

Изобретение относится к области биотехнологии и касается штамма риккетсий "Приморье - 25/81". Охарактеризованный штамм является представителем вида Rickettsia heilongjiangensis.

Изобретение относится к области ветеринарной вирусологии и биотехнологии и касается нового штамма вируса ящура Aphtae epizooticae типа О сем. Picornaviridae, рода Aphtovirus, депонированного в коллекции ФГБУ «ВНИИЗЖ» под регистрационным номером вирус ящура штамм О №2108/Забайкальский/2010.

Изобретение относится к медицинской микробиологии и может быть использовано в практической работе бактериологических лабораторий для дифференциации энтерококков кишечной микрофлоры человека на нормальную и патогенную микрофлору.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ связывания Mycobacteria и/или фрагментов Mycobacteria, присутствующих в водной жидкости, с твердой поверхностью.

Изобретение относится к микробиологии, а именно к санитарно-гигиеническому контролю за инфицированностью Listeria monocytogenes морской воды и морепродуктов. Способ определения сапрофитных бактерий, стимулирующих рост Listeria monocytogenes в морских микробных сообществах, предусматривает засев «газоном» одной половины чашки Петри с агаризованной средой СММ испытуемыми культурами, а другой половины чашки с ГРМ-агаром - тест-культурами листерий.

Изобретение касается способа выявления серологического родства микробов, имеющих общие детерминанты в составе липополисахаридов. Способ включает получение специфических антител на липополисахариды.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ определения наличия в биологических жидкостях, окружающей среде и продуктах питания бактерий Escherichia coli штамма O157:Н7, включающий дезинтеграцию бактерий ферментативной обработкой и лизис неионным детергентом, адсорбцию на парамагнитных частицах при помощи специфического моноклонального антитела, детекцию антигена бактерий Е.coli O157:Н7 при помощи специфического биотинилированного моноклонального антитела, связывание полученного комплекса с нековалентным коньюгатом ДНК-матрицы с нейтравидином, диссоциацию твердофазного комплекса "антитело-антиген Е.coli O157:Н7 - биотинилированное антитело-коньюгат" добавлением раствора глицин - HCl рН 2.6, ПЦР-амплификацию ДНК-матрицы и выявление наличия бактерий Е.coli O157:Н7 по скорости нарастания флуоресцентного сигнала.
Группа изобретений относится к микробиологии. Предложены жидкая микробиологическая питательная среда и ее применение. Жидкая микробиологическая питательная среда содержит: от 10 до 20 масс. частей дрожжевого экстракта, от 15 до 30 масс. частей пептона, от 35 до 75 масс. частей моно- и дисахаридов, до 3 масс. частей минеральных веществ, от 0,02 до 1 масс. части устойчивого желирующего вещества, а также воду. Питательная среда стерилизована в автоклаве или подвергнута ультравысокой температурной обработке (УВТ). При этом желирующее вещество является устойчивым к воздействию стерилизации в автоклаве или УВТ-обработки. Питательную среду, готовую к использованию, применяют для микробиологического скрининга в пищевой промышленности, при производстве животноводческих кормов, в косметологии, фарминдустрии, а также в области диагностики. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 пр.
Наверх