Углеводородокисляющие бактерии как потенциальные деструкторы полиэтилена высокого давления

4. Jansa J., Wiemken A., Frossard E. The effects of agricultural practices on arbuscular mycorrhizal fungi // Geological Society. - London: Special Publications. - 2006. - 266(1). - P. 89-115.

5. Kinney C.A., Mandernack K.W., Mosier A.R. (2005): Laboratory investigations into the effects of the pesticides mancozeb, chlorothalonil, and prosulfuron on nitrous oxide and nitric oxide production in fertilized soil // Soil Biology and Biochemistry. - 37(5). - P. 837-850.

6. Lang M., Cai Z. Effects of chlorothalonil and carbendazim on nitrification and denitrification in soils // Journal of Environmental Sciences. - 2009. - 21 (4). - P. 458-467.

7. Liebich J., Schaffer A., Burauel P. Structural and functional approach to studying pesticide side-effects on specific soil functions II Environmental Toxicology and Chemistry. - 2003. - 22(4). - P. 784-790.

8. Pal R., Chakrabarti K., Chakraborty A., Chowdhury A. Pencycuron application to soils: Degradation and effect on microbiological parameters II Chemosphere. - 2005. - 60(11). - P. 1513-1522.

9. Pimentel D. Environmental and socio-economic costs of pesticide use / D. Pimentel and A. Greiner // In: Pimentel, D. ed. Techniques for reducing pesticide use: economic and environmental benefits. - Wiley: Chichester, 1997.-P. 51-78.

10. Relyea R.A. The impact of insecticides and herbicides on the biodiversity and productivity of aquatic communities II Ecological Applications. - 2005. -15(2). - P. 618-627.

11. Relyea R.A., Diecks N. An unforeseen chain of events: lethal effects of pesticides on frogs at sublethal concentrations II Ecological Applications. -2008. -18(7). - P. 1728-1742.

12. Relyea R.A., Hoverman J.T. Interactive effects of predators and a pesticide on aquatic communities // Oikos -2008.-117(11).-P. 1647-1658.

13. Shahla, Y., D'Souza, D. Effects of Pesticides on the Growth and Reproduction of Earthworm: A Review // Applied and Environmental Soil Science. -2010. - P. Article ID 678360, 9 pages.

УДК 579.690 М.И. Теремова, С.В. Воробьёва, А.С. Романченко,

А.Г. Кучкин, С.В. Хижняк

УГЛЕВОДОРОДОКИСЛЯЮЩИЕ БАКТЕРИИ КАК ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ДЕСТРУКТОРЫ ПОЛИЭТИЛЕНА

ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ*

В работе представлены результаты оценки способности углеводородокисляющих бактерий, а также бактерий, способных к росту в глубинной культуре на среде с жидким полиэтиленом, к сорбции на поверхности полиэтилена высокого давления и к его биологической деструкции.

Ключевые слова: полиэтилен, биодеструкция, углеводородокисляющие бактерии.

M.I. Teremova, S.V. Vorobyeva, A.S. Romanchenko,

A.G. Kuchkin, S.V. Khizhnyak

HYDROCARBON-OXIDIZING BACTERIA AS THE POTENTIAL DESTRUCTORS OF HIGH-PRESSURE POLYETHYLENE

The estimation results of the ability of the hydrocarbon-oxidizing bacteria and the bacteria that can grow in the batch culture on the medium with liquid polyethylene to sorption on the high pressure polyethylene surface and to biological destruction are given in the article.

Key words: polyethylene, biological destruction, hydrocarbon-oxidizing bacteria.

В настоящее время производство полиэтилена в мире достигает 80 млн т в год [7]. Значительное количество его перерабатывается в пленочные материалы. Отработанная полиэтиленовая пленка наносит вред окружающей среде, замусоривая землю и препятствуя росту растений из-за нарушения воздухо- и вла-

* Работа выполнена при поддержке РФФИ

гообмена в почве. Естественная деградация полиэтилена включает в себя фото- и термоокисление с последующим окислением микроорганизмами и может длиться многие десятилетия [5]. Для разработки способов ускорения деградации полиэтилена осуществляется активный поиск штаммов, способных использовать полиэтилен в качестве источника углерода [1, 3, 4, 6]. В связи с гидрофобностью полиэтилена, особое внимание уделяется способности микробных клеток к взаимодействию с гидрофобными поверхностями [2, 6]. Настоящая работа посвящена оценке способности углеводородокисляющих бактерий, а также бактерий, способных к росту в глубинной культуре на среде с жидким полиэтиленом, к сорбции на поверхности полиэтилена высокого давления и к его биологической деструкции.

Объекты и методы. Объектами исследования служили бактериальные культуры, способные к росту на минеральной среде с летучими и нелетучими углеводородами в качестве единственного источника углерода: 1) культуры бактерий, выделенных из загрязненных нефтепродуктами грунтовых вод из наблюдательных скважин на территории филиала "Центральный" ОАО "Красноярскнефтепродукт"; 2) культура бактерий, выделенная из загрязненных отработанным компрессорным маслом сточных вод ОАО "Красмаш"; 3) культура бактерий, выделенных из накопительной культуры микроорганизмов, культивируемой на жидкой минерально-солевой среде с ионообменной смолой и способная утилизировать жидкий полиэтилен. Бактерии суспензировали в жидкой минеральной среде следующего состава (г/л): (NH4)2S04- 1; MgS04 - 0,2; К2НРО4 -0,5; pH = 7.

Для оценки способности бактерий к сорбции и росту на поверхности полиэтилена суспензии (~105 кпе-ток/мл) наносили в виде капель объемом 100 мкп на поверхность полиэтиленовой пленки высокого давления (толщина 0,025±0,005 мм), используемой в тепличном хозяйстве, и инкубировали во влажной камере при температуре плюс 18.. ,22°С в течение 18 суток. После этого образцы пленки промывали проточной водой и анализировали с помощью оптического микроскопа Микмед-6 (ООО "ОМО", Санкт-Петербург) с использованием фазово-контрастного устройства. Для изучения воздействия бактерий на полиэтилен инкубацию проводили в течение 30 суток в тех же условиях, после чего образцы промывали и проводили атомносиловую микроскопию с помощью сканирующего мультимодового зондового микроскопа Solver Р47 (НТ-МДТ, Москва), используя программу управления микроскопом «NOVA».

Результаты и их обсуждение. Все изученные культуры способны к адсорбции на полиэтилен и образованию на его поверхности биопленок и микроколоний (рис. 1).

Рис. 1. Пример роста углеводородокисляющих бактерий, выделенных из загрязненных нефтепродуктами грунтовых вод, на полиэтиленовой пленке: 1 - рост в виде слоя клеток; 2 - рост в виде микроколонии

Это свидетельствует о том, что изучаемые бактерии не только способны сорбироваться на гидрофобной поверхности, но и могут использовать полиэтилен в качестве единственного источника углерода.

Использование бактериями полиэтилена подтверждается результатами атомно-силовой микроскопии. После воздействия на полиэтилен всеми изучаемыми культурами наблюдается изменение его поверхности в виде появления характерных пиков (рис. 2-4).

(Зестниіч%расТЛ<У- 2011. №11

Рис. 2. Трехмерные изображения поверхности образцов полиэтилена, построенные по результатам атомно-силовой микроскопии: 1 - исходная пленка; 2 - пленка, подвергшаяся воздействию бактерий,

выделенных из грунтовых вод

2

Рис. 3. Трехмерные изображения поверхности образцов полиэтилена, построенные по результатам атомно-силовой микроскопии: 1 - исходная пленка; 2 - пленка, подвергшаяся воздействию бактерий, выделенных из накопительной культуры микроорганизмов, культивируемой на жидкой минерально-солевой среде с ионообменной смолой

1

Рис. 4. Трехмерное изображение поверхности образца полиэтилена, построенное по результатам атомно-силовой микроскопии: пленка, подвергшаяся воздействию бактерий, выделенных из загрязненных компрессорным маслом сточных вод ОАО "Красмаш"; исходная пленка при том же разрешении показана

на рис. 3

280

240

1^ Р 0,в 09 1,0

2

Рис. 5. Изображение поверхности образца полиэтилена, подвергшегося воздействию углеводород-окисляющих бактерий, построенное методом фазового контраста: 1 - изображение рельефа поверхности; 2 - фазово-контрастное изображение, темные пятна на фазово-контрастном изображении совпадают с пиками на трехмерном изображении рельефа поверхности

Наблюдаемые пики, по результатам предварительных исследований, представляют собой кристаллы полиэтилена, отличающиеся повышенной стойкостью к микробной деструкции. Их появление на поверхности пленки, очевидно, связано с избирательным разрушением бактериями аморфной фазы полиэтилена. В пользу предположения о кристаллическом характере пиков говорит и тот факт, что материал пиков по своим свойствам существенно отличается от остального материала пленки, что видно на изображениях, построенных по методу фазового контраста (рис. 5).

Выводы

Углеводородокисляющие бактерии, выделенные из загрязненных нефтепродуктами грунтовых вод и промышленных стоков, способны абсорбироваться и расти на поверхности полиэтиленовой пленки высокого давления, вызывая эрозию ее поверхности. Аналогичными свойствами обладают бактерии, выделенные из

ассоциации, длительное время продержавшейся на среде с ионообменной смолой, и способные к росту в

среде с жидким полиэтиленом в качестве единственного источника углерода. Это позволяет рекомендовать

данные бактериальные культуры в качестве биодеструкторов полиэтилена.

Литература

1. Агзамов Р.З., Рафаилова Э.А., Панкова А.В. Деградация полиэтиленовых пленок в жидких средах и оценка их грибостойкости по степени развития плесневого гриба II Становление и достижение биохимической школы Казанского университета: мат-лы науч.-практ. конф. - Казань, 2009. - С. 10-12.

2. Approaches to Enhance the Biodegradation of Poiyoiefins I A. Arkatkar, J. Arutchelvi, M. Sudhakar [end al] II The Open Environmental Engineering Journal. - М., 2009. - № 2. - P. 68-80.

3. Balasubramanian V., Ramesh N., Sumathi C.S., Kannan V.R. Isolation of Efficient Polyethylene Degrading

Bacterial Species from Marine Ecosystem of Gulf of Mannar in India II J. Soil Sci. Plant Nutr. - 2008. - № 8 (3).

- P. 268.

4. High-density polyethylene (HDPE)-degrading potential bacteria from marine ecosystem of Gulf of Mannar,

India I V. Balasubramanian, K. Natarajan, B. Hemambika [end al.] II Letters in Applied Microbiology. - Vo-

lume 51, Issue2.-2010.-P. 205-211.

5. Hakkarainen М., Albertsson A. Long Term Properties of Polyolefins II Advances in Polymer Science. - Volume 169.-2004. - P. 177-200.

6. Gilan (Orr), Hadar Y., Sivan A. Colonization, biofilm formation and biodegradation of polyethylene by a strain of Rhodococcus rubber II Applied Microbiology and Biotechnology. - Volume 65, Number 1.-2004. - P. 97-104.

7. Piringer O.G., Baner A.L. Plastic packaging: interactions with food and pharmaceuticals (2nd ed.). - Wiley-VCH, 2008.-632 p.

УДК 528.651.224 B.H. Атрошенко, A.A. Аверин,

B.B. Щекина, А.В.Крылов

О РАСПРОСТРАНЕНИИ ПЛОДОВ ОМЕЛЫ ОКРАШЕННОЙ

ПТИЦАМИ НА ДАЛЬНЕМ ВОСТОКЕ РОССИИ

На основании собственных и литературных данных приводятся сведения о птицах-распространителях омелы окрашенной на Дальнем Востоке

Ключевые слова: зоохория, омела окрашенная, омела белая, птицы, свиристели, дрозды, Дальний Восток.

V.N. Atroshenko, A.A. Averin, V.V. Shchekina, A.V. Krylov

ON THE COLOURED MISTLETOE (VISCUM COLORATUM (KOM.) NAKAI) FRUIT SPREADING BY THE BIRDS

IN THE RUSSIAN FAR EAST

The information about the birds-distributors of the coloured mistletoe in the Far East is given on the basis of the authors’ own data and the literary ones.

Key words: zoochory, coloured mistletoe, white mistletoe, birds, waxwings, thrushes, Far East.

Распространение семян растений, плодов, спор животными - зоохория - довольно частое явление. Растения, чьи семена и плоды переносятся животными, подразделяются на синзоохорные, эпизоохорные и эндозоохорные. Когда съедобные плоды и семена (дуба, сосны сибирской и сосны кедровой) животные поедают не сразу, растаскивают и складывают в запас, когда значительная часть их при этом теряется и дает при благоприятных условиях начало новым растениям, такой способ распространения получил название синзоохории. Растения преимущественно открытых мест обитания имеют разнообразные приспособления (выросты, прицепки, крючки) для прикрепления и удержания семян и плодов на поверхности тела животных, например, лопух, чертополох, бодяк. Распространение на поверхности тела называется эпизоохорией.