Вплив Cu2+i Cd2+ на ріст і сульфідогенну активність сульфатвідновлювальних бактерій за використання ароматичних вуглеводнів

Автор(и)

  • Наталія Степанівна Верхоляк Львівський національний університет ім. Івана Франка, Україна https://orcid.org/0000-0001-7548-3842
  • Тарас Богданович Перетятко Львівський національний університет імені Івана Франка, Україна https://orcid.org/0000-0002-5769-3050
  • Ірина Михайлівна Стахера ВНКЗ ЛОР «Львівська медична академія імені Андрея Крупинського», Україна https://orcid.org/0000-0003-0017-9664

DOI:

https://doi.org/10.33730/2077-4893.4.2020.219442

Анотація

Очищення водного середовища від речовин органічної й неорганічної природи є актуальною проблемою сьогодення. Потрапляння у воду недостатньо очищених стоків значно погіршує якість води і стан водойм загалом. Доволі поширеними забруднювачами водного середовища є ароматичні сполуки, зокрема толуен та ксилен. Окрім сполук органічної природи, стічні води містять у своєму складі багато неорганічних речовин та йонів важких металів. Серед поширених методів детоксикації середовища провідну роль відіграють біологічні, оскільки вони є економічно вигідними та екологічно безпечними. Одними з перспективних способів очищення є використанням мікроорганізмів, зокрема сульфатвідновлювальних бактерій. Досліджено вплив йонів важких металів на нагромадження біомаси та гідроген сульфіду бактеріями Desulfotomaculum sp. AR1 і D. desulfuricans Ya-11 за росту у середовищі з толуеном і ксиленом. Здатність сульфатвідновлювальних бактерій Desulfotomaculum sp. AR1 і D. desulfuricans Ya-11 рости за одночасного внесення в середовище ароматичних сполук та йонів важких металів вказує на їх високий потенціал у використанні з метою очищення водного середовища від цих забруднювачів. Показано пригнічувальний вплив йонів металів на процес відновлення сульфат-йонів досліджуваними бактеріями, і, як наслідок, нагромадження меншої кількості токсичного гідроген сульфіду. Проаналізовано вплив природи джерела карбону (натрій лактату/ксилену/толуену) та йонів важких металів на ріст бактерій Desulfotomaculum sp. AR1 і D. desulfuricans Ya-11. Показано, що на нагромадження біомаси бактеріями Desulfotomaculum sp. AR1 і D. desulfuricans Ya-11 впливає як природа донора електронів, так і наявність у середовищі йонів Cu2+ та/або Cd2+. Виявлено здатність досліджуваних бактерій осаджувати йони Cu2+ та Cd2+ у вигляді нерозчинних сульфідів металів. Згідно з одержаними результатами сульфатвідновлю- вальні бактерії Desulfotomaculum sp. AR1 та D. desulfuricans Ya-11 можна розглядати як перспективні у розробленні способів очищення водного середовища від йонів важких металів, зокрема Cu2+ і Cd2+.

Біографія автора

Тарас Богданович Перетятко, Львівський національний університет імені Івана Франка

кандидат біологічних наук, доцент

Посилання

Bernstein, A., Adar, E., Nejidat, A. & Ronen, Z. (2011). Isolation and characterization of RDX-degrading Rhodococcus species from a contaminated aquifer. Biodegradation, 22(5), 997–1005 [іn English].

Kopcha, N.М., Sadlyak, A.М. & Bokshan, O.Ya. (2010). Fenoloksydazna aktyvnist bakterii rodiv Pseudomonas ta Klebsiella, yikh zdatnist do detoksykatsii fenolu [Рhenoloxydase activity of bacteria Pseudomonas and Klebsiella genes, their ability to degradation of phenol]. Naukovyi visnyk Uzhhorodskoho universytetu. Seriia Biolohiia — Scientific Bulletin of the Uzhgorod University. Series Biology, 28, 19–22 [in Ukrainian].

Sharma, S. & Bhattacharya, A. (2017). Drinking water contamination and treatment techniques. Applied Water Science, 7, 1043–1067 [іn English].

Pavlenko, M.I., Soroka, Ya.M., Gvozdyak, P.I. & Kukhar, V.P. (2007). Biodestruktsiia politsyklichnykh aromatychnykh vuhlevodniv [Biological degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons]. Katalyz y neftekhymyia — Catalysis and petrochemistry, 15, 46–62 [in Ukrainian].

Beztsinnyi, O.O. (2018). Vidtvorennia vidpratsovanykh stichnykh vod, zabrudnenykh ionamy vazhkykh metaliv [Reproduction of wastewater contaminated with heavy metal ions]. Komunalne hospodarstvo mist — Municipal economy of cities, 142, 45–48 [in Ukrainian].

Stetsenko, D.O. & Dolin, V.V. (2009). Vazhki metaly u gruntakh radioaktyvno zabrudnenykh lisovykh ekosystem [Heavy metals in soils of radioactively contaminated forest ecosystems]. Poshukova ta ekolohichna heokhimiia — Exploration and environmental geochemistry, 1(9), 42–47 [in Ukrainian].

Kryvomaz, T.I. & Andrusyshyna, I.M. (2015). Pershyi analiz vmistu vazhkykh metaliv ta inshykh elementiv v plodovykh tilakh nivalnykh miksomitsetiv Karpat [The first analysis of the content of heavy metals and other elements in the fruiting bodies of nival myxomycetes of the Carpathians]. Ekolohichna bezpeka ta pryrodokorystuvannia — Environmental safety and natural resources, 4(20), 20–31 [in Ukrainian].

Sibirkina, A.R. (2013). Biogeohimicheskaya otsenka soderzhaniya tyazhelyih metallov v listyah kustarnikovyih rasteniy sosnovogo bora Semipalatinskogo Priirtyishya [Biogeochemical assessment of the content of heavy metals in the leaves of shrub plants of the pine forest of the Semipalatinsk Irtysh region]. Aktualnyie problemyi gumanitarnyih i estestvennyih nauk — Actual problems of the humanities and natural sciences, 11(58), 74–77 [in Russian].

Baran, I.M. et al. (2003). Ekolohichnyi monitorynh vodoim Yavorivskoho sirkovoho rodovyshcha; mikrobiolohichnyi kontrol [Ecological monitoring of water reservoirs of Yavorivsky sulfur deposit; microbiological control]. Dovkillia ta zdorovia — Environment and health, 27 (4), 56–62 [in Ukrainian].

Halushka, A.A., Peretjatko, T.B. & Gudz, S.Р. (2007). Bakterii tsyklu sirky ta yikhnia rol u pryrodi [Bacteria of sulphur cycle and their role in the nature]. Visnyk Lvivskoho universytetu. Seriia biolohichna — Visnyk of L’viv univ. Biological series, 43, 61–77 [in Ukrainian].

Gudz, S.P. et al. (2011). Rehuliuvannia rivnia sulfativ, sirkovodniu ta vazhkykh metaliv u tekhnohennykh vodoimakh sulfatvidnovliuvalnymy bakteriiamy [Regulation of sulfates, hydrogen sulfide and heavy metals level in technogenic reservoirs by sulfate-reducing bacteria]. Mikrobiolohichnyi Zhurnal — Microbiological Journal, 73(2), 33–38 [in Ukrainian].

Peretyatko, T.B., Halushka, A.A. & Gudz, S.P. (2009). Vykorystannia metaliv yak kintsevykh aktseptoriv elektroniv sulfatvidnovliuvalnymy bakteriiamy [Usage of metalls as the terminal electron acceptors by the sulfatereducing bacteria]. Biolohichni studii — Studia Biologica, 3(3), 131–148 [in Ukrainian].

Sushko, A.R., Dugan, A.M., Zhurahivska, L.R. & Marintsova, N.G. (2016). Mikroorhanizmy yak destruktory ta indykatory toksychnosti heterotsyklichnykh spoluk [Microorganisms as a destructors and indicators of toxicity of heterocyclic compounds]. Visnyk Natsionalnoho universytetu «Lvivska politekhnika — Bulletin of Lviv Polytechnic National University, 841, 249–257 [in Ukrainian].

Zinchenko, I.V. (2018). Rozroblennia innovatsiinoi tekhnolohii ochyshchennia stichnykh vod vid spoluk azotu dlia pidvyshchennia ekolohichnoi bezpeky vodnykh obiektiv [Development of innovative technology for wastewater treatment from nitrogen compounds to improve the environmental safety of water bodies]. Kharkiv [in Ukrainian].

Rebrykova, P., Shydlovska, O., Zholobak, N. & Mokrousova, O. (2018). Biotekhnolohichni aspekty ochyshchennia stichnykh vod pidpryiemstv, shcho pererobliaiut produkty tvarynnytstva [Biotechnological aspects of wastewater treatment of enterprises that process livestock products]. Naukovi pratsi NUKHT — Scientific Works of NUFT, 24 (6), 42–49 [in Ukrainian].

Peretyatko, T.B., Hnatush, S.O. & Gudz, S.P. (2006). Sulfatvidnovliuvalni bakterii Yavorivskoho sirkovoho rodovyshcha [Sulfate-reducing bacteria from Yavoriv storage lake]. Mikrobiolohichnyi Zhurnal — Microbiological Journal, 68(5), 84–91 [in Ukrainian].

Verkholiak, N.S. & Peretyatko, T.B. (2018). Morfofiziolohichni vlastyvosti sulfatvidnovliuvalnykh bakterii, vydilenykh iz systemy ochyshchennia stichnykh vod m. Lvo va [Morphophysiological properties of sulfate-reducing baсteria isolated from the system of Lviv wastewater treatment]. Mikrobiolohiia i biotekhnolohiia — Microbology and biotechnology, 4, 19–29 [in Ukrainian].

Postgate, J.R. (1984). The sulfate-reducing bacteria. 2nd ed. Cambridge University Press, Cambridge [іn English].

Lomnytska, Ya.F., Chaban, N.F. & Kuzma, Yu.B. (2004). Laboratornyi praktykum z analitychnoi khimii [Laboratory workshop on analytical chemistry]. Lviv [in Ukrainian].

Verkholiak, N.S. & Peretyatko, T.B. (2019). Destruktsiia toluenu ta ksylenu sulfatvidnovliuvalnymy bakteriiamy [Destruction of toluene and xylene by sulfatе-reducing bacteria]. Ekolohiia ta noosferolohiia — Ecology and Noospherology, 30(2), 95–100 [in Ukrainian].

Dudnik, S.V. & Yevtushenko, M.Yu. (2013). Vodna toksykolohiia: osnovni teoretychni polozhennia ta yikhnie praktychne zastosuvannia [Water toxicology: basic theoretical positions and their practical application]. Kyiv [in Ukrainian].

Yanovych, N.E. & Yanovych, D.O. (2014). Rol mikroelementiv u zhyttiediialnosti stavkovykh ryb [Trace elements role in pond fishes vital functions]. Naukovyi visnyk LNUVMBT im. Gzhytskoho — Scientific bulletin of LNUVMBT named after S.Z. Gzhytsky, 16(2), 345–372 [in Ukrainian].

Didenko N.О. & Ranskyi, А.Р. (2018). Vplyv kompleksnykh spoluk kuprumu (II), kobaltu (II) ta tsynku z aromatychnymy i heterotsyklichnymy tioamidamy na posivni vlastyvosti deiakykh silskohospodarskykh kultur [Influence of complex compounds of copper (II), cobalt (II) and zinc with aromatic and heterocyclic thioamides on sowing properties of some crops]. Visnyk Poltavskoi derzhavnoi ahrarnoi akademii — Bulletin of Poltava State Agrarian Academy, 2, 17–23 [in Ukrainian].

Shkapenko, V.V., Musych, O.H., Demianiuk, O.S., & Blahinina, A.A. (2019). Ekolohichni aspekty biokorozii betonnykh konstruktsii [Ecological aspects of biocorrosion of concrete structures]. Ahroekolohichnyi zhurnal — Agroecological journal, 4, 119–128 [in Ukrainian].

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-17

Номер

№ 4 (2020)

Розділ

ЕКОЛОГІЯ

Ліцензія

Авторське право і ліцензування

Умови ліцензії: автори зберігають авторські права і надають журналу право першої публікації з роботою, одночасно ліцензованої за ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи і початкової публікації в цьому журналі.

Якщо стаття прийнята до публікації в «Агроекологічний журнал», автор повинен підписати угоду про передачу авторських прав. Угода відправляється на поштову (оригінал) або адресу електронної пошти (відсканована копія) редакції журналу.

Цією угодою автор підтверджує, що представлені матеріали:

  • не порушують авторських прав інших осіб або організацій;
  • раніше не публікувались в інших видавництвах і не були представлені для публікації в інших виданнях.

Автор передає редакції «Агроекологічного журналу» права на:

  • публікації статті українською (англійською та російською) мовою і поширення її друкованої копії;
  • поширення електронної копії статті, а також електронної копії перекладу статті на англійську мову (для статей українською та російською мовами), будь-якими електронними засобами (розміщення на офіційному сайті журналу, електронних баз даних, сховищ тощо) друкована копія перекладу.

Автор залишає за собою право без згоди редакції та засновників:

  1. Використовувати матеріали статті повністю або частково в ознайомлювальних цілях.
  2. Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
  3. Використовувати матеріали статті для підготовки тез доповідей, доповідей конференцій, а також усних доповідей.
  4. Додати електронні копії статті (включаючи остаточну електронну копію, завантажену з офіційного сайту журналу) за адресою:
    • персональні веб-ресурси всіх авторів (веб-сайти, веб-сторінки, блоги тощо);
    • веб-ресурси установ, в яких працюють автори;
    • некомерційні веб-ресурси відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).

У всіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов'язковим.