Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Биологические подходы к очистке почв и водоемов, загрязненных продуктами деструкции иприта и люизита Любунь Елена Валентиновна

Биологические подходы к очистке почв и водоемов, загрязненных продуктами деструкции иприта и люизита
<
Биологические подходы к очистке почв и водоемов, загрязненных продуктами деструкции иприта и люизита Биологические подходы к очистке почв и водоемов, загрязненных продуктами деструкции иприта и люизита Биологические подходы к очистке почв и водоемов, загрязненных продуктами деструкции иприта и люизита Биологические подходы к очистке почв и водоемов, загрязненных продуктами деструкции иприта и люизита Биологические подходы к очистке почв и водоемов, загрязненных продуктами деструкции иприта и люизита
>

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Любунь Елена Валентиновна. Биологические подходы к очистке почв и водоемов, загрязненных продуктами деструкции иприта и люизита : Дис. ... канд. биол. наук : 03.00.07, 03.00.16 : Саратов, 2004 124 c. РГБ ОД, 61:05-3/500

Введение к работе

Актуальность проблемы. В настоящее время в связи с катастрофическими масштабами антропогенного загрязнения окружающей среды чрезвычайно большое значение для прогнозирования развития возможных опасных экологических ситуаций приобретает информация о воздействии экотоксикантов и продуктов их трансформации на различные природные объекты - почву, водоемы и т.д.

В соответствии с Конвенцией «О запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и его уничтожении» и Федеральной целевой программой «Уничтожение запасов химического оружия в РФ» в России проводится переработка отравляющих веществ кожно-нарывного действия - иприта, люизита и ипритно-люизитных смесей, на первом этапе которой осуществляется их химическая детоксикация, на втором -уничтожение полученных в ходе этого процесса реакционных масс (РМ).

Одной из важнейших экологических проблем является очистка и восстановление территорий, которые могут быть загрязнены отравляющими веществами или продуктами их детоксикации в местах хранения, транспортировки и уничтожения в результате возможных утечек, аварийных выбросов и т.д. Экотоксиканты могут вступать во взаимодействие с природными веществами, образуя новые соединения, аккумулироваться и метаболизироваться живыми организмами. В настоящее время наряду с физическими и физико-химическими способами детоксикации отходов разрабатываются подходы для их биоутилизации с использованием микроорганизмов и растительно-микробных ассоциаций.

Токсическое действие различных соединений может не только подавлять жизнеспособность микроорганизмов, но и вызывать их метаболическую адаптацию к новым условиям существования. Концентрация продуктов деструкции отравляющих веществ может оказать решающее значение на их трансформацию той или иной ферментной системой клетки и биоаккумуляцию. Такие сведения в научной литературе весьма ограничены. Известно, что многие соединения, образующиеся при гидролизе и окислении иприта (2,2'-дихлордиэтилсульфида) токсичны, а некоторые сульфониевые производные по токсичности превосходят исходное (Александров, 1990; Федоров, 1997).

Влияние токсических концентраций продуктов деструкции иприта и люизита на почвенные микроорганизмы, растения и растительно-микробные ассоциации практически не исследовано, несмотря на то, что такие данные необходимы для разработки критериев оценки их вредного воздействия и создания новых экологически чистых методов очистки окружающей среды.

, !':-„ НАЦИОНАЛЬНА*"!
I
БИБЛИОТЕКА і

4 Цель и задачи исследования Целью работы являлось исследование почвенных микроорганизмов и растений при воздействии продуктов деструкции иприта и люизита и разработка методических подходов для биоремедиации загрязненных почв и водоемов

В рамках поставленной цели были определены следующие задачи:

  1. Исследовать диапазон токсичности мышьяк- и серусодержащих продуктов трансформации иприта и люизита для некоторых ризосферных микроорганизмов и растений.

  2. Оценить влияние мышьяксодержащих соединений на триптофанзависимый синтез ИУК штаммом Azospirilhim brasilense Sp245.

  3. Изучить возможности биодеструкции продуктов первой стадии нейтрализации иприта.

  4. Подобрать условия для биоремедиации почв, загрязненных продуктами трансформации иприта и люизита, в лабораторных и микрополевые экспериментах.

Научная новизна. Впервые показана возможность ремедиации почв, загрязненных продуктами деструкции - иприта и люизита, с помощью специально подобранных микроорганизмов и растений. Установлены диапазоны токсичности мышьякорганических продуктов нейтрализации люизита и РМ иприта для некоторых ризосферных микроорганизмов и растений. Обнаружена способность микроорганизмов рода Pseudomonas подвергать биодеструкции 1,4-пергидротиазины, основные компоненты реакционных масс иприта. Показано, что интродукция этих микроорганизмов в почву в значительной степени увеличивает эффективность биоремедиации. Показана возможность и даны рекомендации по использованию штаммов P. aureofaciem BS1393 и A. brasilense Sp245 в процессах биоремедиации почв, загрязненных продуктами трансформации люизита.

Практическая значимость. Использование подобранных видов растений с инокуляцией их селекционированными штаммами микроорганизмов является основой для разработки метода биоремедиации почв, загрязненных продуктами трансформации кожно-нарывных отравляющих веществ - иприта и люизита.

Результаты проведенных исследований были использованы для разработки нового способа очистки почв, загрязнённых продуктами природного и техногенного разложения кожно-нарывных отравляющих веществ - фиторемедиации (патент РФ № 2185901).

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Растения подсолнечника (сорт Юбилейный 60) и сорго (сорт Волжский 4) устойчивы к высоким концентрациям арсенита натрия (10 ПДК) я способны аккумулировать этот токсикант из загрязненной почвы. Степень извлечения мышьяка значительно возрастает при инокуляции их клетками бактериального ризосферного штамма Pseudomonas aureofaciens BSI393.

  2. Продукты гидролиза люизита (2-хлорвиниларсиноксид и 2-хлорвиниларсоновая

5 кислота) ингибируют триптофанзависимый синтез ИУК штамма Azospinlltim brasilense Sp245: 2-хлорвиниларсиноксид на 80 % при концентрации 10 г/л, 2-хлорвиниларсоновая кислота - на 75 % при концентрациях 10* г/л .

  1. Идентифицированные производные 1,4-пергидротиазина, являющиеся продуктами деток-сикации иприта, подвергаются трансформации клетками селекционированного штамма бактерий Pseudomonasputida ШК1 при росте в среде с реакционными массами иприта..

  2. Степень очистки почв от серусодержащих продуктов деструкции иприта растениями сорго (сорт Волжский 4) значительно увеличивается при инокуляции семян клетками штамма Pseudomonas putida Ш К1.

  3. Результаты экспериментов по извлечению продуктов деструкции люизита и иприта из загрязненных ими почв при совместном использовании растений и микроорганизмов могут быть использованы для разработки методов биоремедиации таких почв.

Работа выполнена в лаборатории структурных методов исследования Института биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН (Саратов) в рамках научно-исследовательской работы «Изучение воздействия антропогенных загрязнителей на окружающую среду» (№ гос. регистрации 01200119220), на базе Саратовского военного института радиационной, химической и биологической защиты, в Институте биохимии и физиологии микроорганизмов РАН (Пущино) по проекту «Биотехнология защиты окружающей среды от антропогенных загрязнений» Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения», в Институте общей экологии и защиты окружающей среды (Технический университет Дрездена, Германия).

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на Международном семинаре-презентации инновационных научно-технических проектов «Биотехнология - 2000» (Пущино, 2000), на 1-й Европейской конференции по биоремедиации (Ханья, Греция, 2001), на 1SEB Митинге по фиторемедиации (Лейпциг, Германия, 2001), на 12-м Международном симпозиуме по биодеградации и биоразрушению (Прага, Чехия, 2002), на Международном семинаре по химическому анализу и оценке риска загрязнений в осадках и донных отложениях (Барселона, Испания, 2002), на 1-й региональной конференции молодых ученых «Стратегия взаимодействия микроорганизмов с окружающей средой» (Саратов, 2002), на Семинаре-презентации инновационных научно-технических проектов "Биотехнология - 2003" (Пущино, 2003), на Международном симпозиуме «Биохимические взаимодействия микроорганизмов и растений с техногенными загрязнителями окружающей среды» (Саратов, 2003), на конференции «Постгеномная эра в биологии и проблемы биотехнологии» (Казань, 2004).

Публикации. По теме диссертации получен патент РФ, опубликовано 18 работ, из них 2 статьи в российских и 3 в зарубежных реферируемых научных журналах.

Структура диссертации. Работа состоит обзора литературы, описания использованных материалов и методов, результатов собственных исследований, и завершается заключением, выводами и библиографическим указателем, содержащим 176 литературных источников. Общий объем диссертации составляет 123 страницы. Текст иллюстрирован 16 таблицами и 28 рисунками.

Похожие диссертации на Биологические подходы к очистке почв и водоемов, загрязненных продуктами деструкции иприта и люизита