WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

Изменение биологической активности чернозема выщелоченного при внесении 2,4,6-тринитротолуола

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КОРМИЛЬЦЕВА ИННА ПЕТРОВНА

ИЗМЕНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ

ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ПРИ ВНЕСЕНИИ

2,4,6-ТРИНИТРОТОЛУОЛА

03.02.03 – Микробиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Казань – 2011

Работа выполнена на кафедре микробиологии биолого-почвенного факультета ФГАОУВПО «Казанский (Приволжский) федеральный университет».

Научный руководитель: Доктор биологических наук, профессор Куриненко Борис Михайлович

Официальные оппоненты: Доктор биологических наук, профессор Селивановская Светлана Юрьевна Доктор биологических наук Коксин Владимир Петрович

Ведущая организация: Казанский институт биохимии и биофизики КНЦ РАН

Защита состоится «9» июня 2011г. в 13 часов на заседании Диссертационного совета Д.212.081.08 при ФГАОУВПО «Казанский (Приволжский) федеральный университет» по адресу: 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 18, главное здание, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им. Н. И.

Лобачевского при Казанском государственном университете.

.

Автореферат разослан « » мая 2011 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, З. И. Абрамова доктор биологических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Интенсивное развитие военного комплекса и применение в качестве основы большинства взрывчатых веществ 2,4,6тринитротолуола привели к значительному загрязнению отдельных территорий.

Время загрязнения некоторых из них датируется периодом Второй Мировой войны [Lewis et al., 2004; Wilkstrom et al., 2000]. Места концентрации загрязнения обладают дополнительным повреждающим воздействием и проблема не ограничивается контаминацией только территорий, на которых расположены или располагались военные объекты. На производстве и при детонации заряда загрязнению подвергается также атмосферный воздух, который потом становится источником вторичного загрязнения почв. При миграции ксенобиотика происходит попадание ТНТ в грунтовые воды, а с ними – в крупные водоемы [Boopathy, 2000].

Результатом присутствия высокотоксичного и персистентного взрывчатого соединения ТНТ в подземных водах, почве, воздухе и осадочных породах стало экстенсивное загрязнение по всему миру и на сегодняшний день ТНТ представляет собой один из важнейших загрязнителей окружающей среды.

Главным компонентом ландшафта, депонирующим ксенобиотики, является почвенный покров. Зачастую ТНТ находится даже в тех почвах, где присутствовать не должен и где его нахождение невозможно объяснить.

Нитроароматические углеводороды, включая ТНТ, как стойкие органические соединения внесены в списки приоритетных загрязнителей, как Европейского сообщества (ЕС), так и Агентства по охране окружающей среды США (ЕРА) [Яковлева Е.В. с соавт., 2008].

Очевидно, назрела необходимость разработки эффективных и безопасных методов ремедиации загрязненных ТНТ почв. Для надежного теоретического и прикладного обоснования методов ремедиации необходимо знание о влиянии ТНТ на биологическую активность почвы.

В доступной нам литературе приводятся попытки оценки биологической активности почв, загрязненных ТНТ. Эти работы фокусируются преимущественно на отдельных биохимических процессах. Например, было показано, что в почвах длительно или относительно недавно загрязненных ТНТ даже при низком уровне загрязнения угнетаются основные ферментативные активности (дегидрогеназная и азотфиксирующая активности) [Gong et al., 1999; Siciliano et al., 2000]. К сожалению, в литературе приводятся данные по одноразовому определению тех или иных параметров биологической активности почвы [Travis et al., 2007]. Мы считаем, что исследования подобного рода должны проводиться в течение продолжительного срока, только они имеют теоретическое и практическое значение.

Цель и задачи исследования.

Провести интегральную оценку изменения биологической активности чернозема выщелоченного после внесения 2,4,6-тринитротолуола (ТНТ) in vitro.

В задачи исследования входило:

1. Оценить влияние 2,4,6-тринитротолуола на эколого-трофические группы микроорганизмов и микробную биомассу почвы;

2. Оценить изменения активности ферментов, азотфиксации и дыхания после загрязнении почвы 2,4,6-тринитротолуолом;

3. Охарактеризовать качественное и количественное изменение структуры комплекса микромицетов и оценить устойчивость к 2,4,6-тринитротолуолу микромицетов, занимающих в популяции загрязненной ксенобиотиком почвы доминирующее положение;

4. Оценить генотоксические свойства почвы, загрязненной 2,4,6тринитротолуолом;

5.Охарактеризовать динамику содержания в загрязненной почве 2,4,6тринитротолуола, экстрагируемого водой и ацетонитрилом, а также основных продуктов его метаболизма.

Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование динамики изменения основных параметров биологической активности почвы, контаминированной тринитротолуолом. Установлено, что из исследованных групп микроорганизмов наиболее чувствительными к ТНТ оказались нитрификаторы и денитрификаторы.



Впервые показано, что при высоких загрязняющих концентрациях ТНТ ( и 200 мг/кг) в почве возрастает интенсивность процессов минерализации.

Впервые в загрязненных ТНТ почвах проанализированы два класса ферментов – оксидоредуктазы и гидролазы. Продемонстрирована большая чувствительность последних, в особенности уреазы, к загрязнению концентрациями ТНТ свыше 50 мг/кг. Кроме того, показана высокая чувствительность микромицетов. Расчет частоты встречаемости микромицетов в загрязненных образцах обнаружил доминирование небольшого количества устойчивых штаммов, среди которых - возбудители заболеваний растений и условно патогенные для человека микромицеты.

Определено содержание экстрагируемой фракции поллютанта и его основных метаболитов в динамике, а также на протяжении всего периода наблюдений проведено изучение генотоксичности почвенных экстрактов.

Практическая значимость работы. Полученные в работе данные предполагают их применение при диагностировании интенсивности почвенного загрязнения 2,4,6-тринитротолуолом. Высокая чувствительность к загрязнению ТНТ гидролаз и микромицетов и зависимость частоты встречаемости последних от степени загрязнения может быть использована для оценки интенсивности загрязнения.

Установлено, что при отсутствии возобновляемого загрязнения ТНТ и содержания его в почве в количестве не более 100 мг/кг аборигенная микрофлора способна справиться с токсическим стрессом. При наличии в почве ТНТ в количестве, превышающем его растворимость, на первом этапе целесообразно проведение предварительной ремедиации с использованием инженерно-экологических методов.

Положения, выносимые на защиту.

Антропогенное загрязнение 2,4,6-тринитротолуолом приводит к изменению количественного соотношения членов бактериального сообщества чернозема выщелоченного, а также к изменению активности ферментов почвы.

Главными мишенями воздействия 2,4,6-тринитротолуола являются денитрифицирующие и нитрифицирующие бактерии, а также гидролитические ферменты почвы (уреаза и протеаза).

Внесение 2,4,6-тринитротолуола в чернозем выщелоченный нарушает структуру комплекса микромицетов в сторону снижения его разнообразия за счет элиминации типичных редких и случайных родов и возрастания частоты встречаемости (ЧВ) родов, содержащих фитопатогенные микромицеты.

Внесение 2,4,6-тринитротолуола в чернозем выщелоченный сопровождается как сорбцией, так и восстановительной трансформацией ксенобиотика вследствие чего количество экстрагируемого 2,4,6тринитротолуола в течение эксперимента снижается.

Апробация работы. Основные положения диссертации представлены на III международной конференции «Микробное разнообразие: нынешняя ситуация, стратегия взаимодействия, битехнологический потенциал» (ICOMID 2008) (Пермь-Н.Новород-Пермь, 2008), XIV Международной конференции, посвященной 20-летию партнерства между Казанским государственным университетом и Гиссенским университетом им. Ю. Либиха «Microbial enzymes in biotechnology and medicine» (Kazan, 2009), Всероссийском симпозиуме с международным участием «Современные проблемы физиологии, экологии и биотехнологии микроорганизмов» (Москва, 2009), V Всероссийской конференции молодых ученых «Стратегия взаимодействия микроорганизмов и растений с окружающей средой» (Саратов, 2010), Всероссийской научнопрактической конференции «Актуальные проблемы изучения биоты Южного Урала и сопредельных территорий» (Орск, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из следующих разделов: введения, обзора литературы, описания материалов и методов, изложения результатов исследований и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 7 таблиц и 19 рисунков. Цитируемая литература включает источника, из них 84 иностранных.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Объектом исследования служил чернозем выщелоченный, отобранный на территории Буинского района Республики Татарстан. Образцы почвы отбирали с соблюдением правил асептики и помещали в стерильные пергаментные пакеты. Агрохимические показатели почвы следующие: содержание гумуса – 5,2%, азота - 0.425%, рН почвенной вытяжки – 7.3.

Оценка биологической активности почв осуществлялась по показателям ферментативной активности, активности азотфиксации и дыхания, численности основных эколого-трофических групп бактерий, качественному и количественному составу микроскопических грибов.

Определение численности бактерий и микромицетов проводили общепринятыми методами посева почвенной суспензии на селективные питательные среды [Методы…, 1991]. Численность микроорганизмов учитывали: утилизирующие органические формы азота - на мясо-пептонном агаре (МПА); утилизирующие минеральные формы азота - на среде Гаузе, образующие эндогенные споры – на смеси МПА и сусло агара (СА) после пастеризации при 70-80С, денитрификаторы – на жидкой среде Гильтая, нитрификаторы – на жидкой среде Виноградского для первой фазы нитрификации. Численность микроорганизмов пересчитывали на вес абсолютно сухой почвы [Теппер, 2004].

Активность каталазы определялась титрометрическим методом по Колешко, дегидрогеназы – колориметрическим методом с трифенилтетразолийхлоридом (ТТХ), уреазы – колориметрически с реактивом Несслера, протеазы – колориметрически с пересчетом на глицин [Хазиев, 2005]. Активность азотфиксации определяли ацетиленовым методом, респираторную активность – газохроматографически [Гарусов с соавт., 1999]. Биомассу микроорганизмов определяли методом прямого счета в люминесцентном микроскопе по Звягинцеву и Кожевину [Методы…, 1991].

Учт микроскопических грибов проводили на подкисленной среде Чапека и на картофельно-глюкозном агаре (КГА). Родовой состав микромицетов вели по соответствующим определителям. Кривые рангового распределения были построены на основе показателя частоты встречаемости (ЧВ). Для штаммов микромицетов, характеризующихся высокой ЧВ, в чистой культуре была определена радиальная скорость роста [Кураков, 2001].



Pages:     || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие материалы:

«БОЛТОВИЧ ИРИНА МИХАЙЛОВНА КЛИНИКО-БИОРИТМОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ КОМБИНИРОВАННЫХ ОРАЛЬНЫХ КОНТРАЦЕПТИВОВ У ЗДОРОВЫХ ЖЕНЩИН 03.00.13 - Физиология 14.00.01 – Акушерство и гинекология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Тюмень – 2007 Работа выполнена в БУ ВПО Ханты-Мансийского автономного округа - Югры Ханты-Мансийский государственный медицинский институт Научный руководитель: доктор медицинских наук Соловьёв Сергей Владимирович Официальные оппоненты: Доктор ...»

«Головатин Михаил Григорьевич ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ НАСЕЛЕНИЯ ПТИЦ СЕВЕРНЫХ ШИРОТ: ДИНАМИЧЕСКИЙ АСПЕКТ 03.02.08 – экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Екатеринбург – 2011 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте экологии растений и животных Уральского отделения РАН Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Рябицев Вадим Константинович Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Жигальский ...»

«КАЛАШНИКОВ ИЛЬЯ НИКОЛАЕВИЧ БИОДЕСТРУКЦИЯ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ХИТОЗАНА И АКРИЛОВЫХ ПОЛИМЕРОВ, ВЫЗВАННАЯ МИКРОМИЦЕТАМИ И ФАКТОРАМИ КЛИМАТИЧЕСКОГО СТАРЕНИЯ 03.02.08 – экология (биология) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Нижний Новгород 2013 Работа выполнена на кафедре экологии биологического факультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Нижегородский государственный ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.