Анотація до роботи:

Думанська Т.У. Біологічні властивості бактерій деструкторів вуглеводнів нафти. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.07 – мікробіологія. – Інститут мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного НАН України, Київ, 2008.

Дисертація присвячена дослідженню біологічних особливостей активних штамів бактерій – деструкторів вуглеводнів та визначенню ефективності створених на їх основі препаратів для очищення нафтових забруднень довкілля.

Серед ізольованих із нафтозабруднених ґрунтів і колекційних штамів бактерій відібрано активні штами – деструктори нафти та нафтопродуктів, що належать до видів Acinetobacter calcoaceticus, Gordonia rubropertinctus і Rhodococcus erythropolis. Вони здатні до засвоєння широкого спектру вуглеводнів, не проявляють взаємного антагонізму, фітотоксичних властивостей та патогенності.

За умов росту на вуглеводнях у штамів G. rubropertinctus ІМВ Ас-5005 і R. erythropolis IMB B-7012, які мають початкову низьку гідрофобність клітинної поверхні, відбувалося значне (у 4 - 25 разів) підвищення цього показника та синтез клітиннозв’язаних поверхнево-активних речовин (біоПАР), що проявляють емульгувальні властивості і утворюють стійкі емульсії типу „масло в воді”. Домінуючими компонентами біоПАР цих штамів є гліколіпіди – мономіколати та диміколати трегалози. У високогідрофобного штаму A. сalcoaceticus ІМВ В-7013 при засвоєнні вуглеводнів відбувається зниження гідрофобності клітин у 1,4 рази і синтез позаклітинних біоПАР з емульгувальними властивостями, які утворюють стійкі емульсії типу „вода в маслі”. БіоПАР ацинетобактерій містить вуглеводи, білки та ліпіди, загальна кількість та склад окремих компонентів в яких залежить від використаного субстрату.

Спільне культивування штамів збільшує на 6 - 15 % ступінь деструкції вуглеводнів, яка дорівнювала 76,0 - 97,8 % і зберігалася при мінералізації середовища до 4,0 % NaCl і значеннях рН 6,0 - 8,0.

Створені на основі досліджених штамів та нафтопоглинальних сорбентів препарати Еколан та Родойл знижують концентрацію вуглеводнів у воді за 7 діб на 89,6 %, у ґрунті за 3 місяці на 92,7 %, в нафтошламах за 6 місяців – на 92,1 %. При використанні цих препаратів у запропонованих нами нормах їх внесення у забруднене середовище відсутня негативна дія на гідробіонтів прісноводних екосистем.

У дисертації досліджено біологічні особливості виділених із забруднених нафтою і нафтопродуктами ґрунтів штамів вуглеводнеокиснювальних бактерій та виявлені механізми адаптації вказаних бактерій до засвоєння цих гідрофобних субстратів. На основі активних штамів – деструкторів вуглеводнів та нафтопоглинальних сорбентів створено препарати для очищення довкілля від нафтових забруднень та визначена їх ефективність в модельних дослідах і природних умовах.

1. Серед ізольованих із нафтозабруднених ґрунтів та колекційних вуглеводнеокиснювальних штамів бактерій відібрані активні штами – деструктори нафти та нафтопродуктів, що належать до видів Acinetobacter cаlcoaceticus ІМВ В-7013, Gordonia rubropertinctus ІМВ Ас-5005 та Rhodococcus erythropolis IMB B-7012. Вони здатні до засвоєння широкого спектру вуглеводнів, не проявляють взаємного антагонізму, фітотоксичних та патогенних властивостей.

2. Процес засвоєння вуглеводнів штамами G.rubropertinctus ІМВ Ас-5005 і R.erythropolis ІМВ В-7012 з низьким початковим рівнем гідрофобності клітин супроводжується його підвищенням у 4 – 25 разів та синтезом клітиннозв’язаних поверхнево-активних речовин (біоПАР), які проявляють емульгувальні властивості і утворюють стійкі емульсії „масло в воді”. Домінуючими компонентами біоПАР цих штамів є гліколіпіди – мономіколати та диміколати трегалози.

3. У штаму A.cаlcoaceticus ІМВ В-7013, який характеризується високим рівнем гідрофобно-гідрофільного балансу клітинної поверхні, за умов росту на вуглеводнях відбувається зменшення у 1,4 рази гідрофобності клітин та синтез позаклітинних біоПАР, що проявляють емульгувальні властивості і утворюють стабільні емульсії „вода в маслі”. БіоПАР цього штаму містить у своєму складі вуглеводні, білкові та ліпідні компоненти.

4. Досліджені штами проявляють високу деструктивну активність щодо вуглеводнів нафти, яка залежить від типу субстрату, умов та тривалості культивування. Спільне культивування призводить до збільшення на 6 - 15 % вуглеводнеокиснювальної активності штамів, яка зберігає високий рівень при підвищеній мінералізації середовища (до 4,0 % NaCl) та значеннях рН 6,0 - 8,0.

5. На основі досліджених штамів і нафтопоглинальних сорбентів створено препарати Родойл та Еколан, які показали високу ефективність очищення забруднених нафтою та нафтопродуктами середовищ. В умовах модельних дослідів досягнуто найбільше зниження концентрації вуглеводнів у воді за 7 діб на 89,6 %, у ґрунті за 3 місяці на 92,7 %, в нафтошламах за 6 місяців – на 92,1 %

6. Процес біоремедіації препаратами Родойл та Еколан забрудненого нафтою та дизельним паливом ґрунту супроводжувався зниженням його фітотоксичності і підвищенням з 10⁴ до 10⁸ клітин/г ґрунту чисельності вуглеводнеокиснювальних мікроорганізмів, кількість яких при завершенні процесу очищення поступово зменшувалась, наближаючись до рівня в чистому ґрунті.

7. Використання препаратів для очищення поверхневих вод від вуглеводнів нафти у рекомендованих нами нормах їх внесення у забруднене середовище не спричиняє негативної дії на гідробіонтів прісноводних екосистем.

Публікації автора:

1. Ногіна Т.М. Новий комплексний біопрепарат для очищення ґрунту і води від забруднень нафтою та нафтопродуктами / Т.М. Ногіна, В.С. Підгорський, О.М. Дульгеров, Т.У. Думанська // Вісник Одес. нац. ун-тe. Біологія. 2001. Т. 6, вип. 4. С. 224227. (Здобувачем самостійно були проведено дослідження по відбору сорбенту та визначено кількість біогенних елементів, необхідних для ефективної деструкції вуглеводів нафти).

2. Ногіна Т.М. Вибір активних штамів-деструкторів вуглеводнів, ізольованих із забруднених нафтою ґрунтів / Т.М. Ногіна, В.С. Підгорський, Т.У. Думанська, O.М. Дульгеров, В.В. Шкаруба // Вісник Ужгород. ун-ту. Серія „Біологія” 2001. № 10. С. 145147. (Здобувачем самостійно проведено відбір активних штамів вуглеводнеокиснювальних бактерій та вивчено їх деструктивну активність щодо нафти).

3. Ногіна Т.М. Гідрофобно-гідрофільні та емульгуючі властивості клітин Rhodococcus erythropolis, Gordonia rubro-pertinctus та Acinetobacter calcoaceticus при рості на різних субстратах / Т.М. Ногіна, Т.У. Думанська, В.С. Підгорський // Наукові записки НаУКМА. Біологія та екологія. (Нац. ун-т Києво-Могилянська академія). 2003. Т. 21. С. 1519. (Здобувачем самостійно вивчено динаміку зміни гідрофобності поверхні клітин досліджених штамів за умов росту на гідрофобному та гідрофільному субстратах та визначено їх емульгувальні властивості).

4. Думанська Т.У. Препарат для очищення довкілля від нафтових забруднень на основі Rhodococcus erythropolis, Gordonia rubropertinctus та Acinetobacter calcoaceticus / Т.У. Думанська, Т.М. Ногіна, В.С. Підгорський // Наукові записки НаУКМА. Біологія та екологія. (Нац. ун-т Києво-Могилянська академія). 2004. Т. 29. С. 3235. (Здобувачем самостійно вивчено здатність препарату Родойл до деструкції нафти та нафтопродуктів в ґрунті).

5. Думанська Т.У. Біоочищення водних басейнів від вуглеводнів нафти при використанні сорбенту / Т.У. Думанська, Т.М. Ногіна, В.С. Підгорський, С.Ю. Чернов, В.М. Устенко // Вісник Одес. нац. ун-ту. Серія „Біологія”. 2005. Т. 10, – вип. 7. С. 3743. (Здобувачем самостійно вивчено деструктивну активність відібраних штамів щодо вуглеводнів нафти та препарату, створеного на їх основі).

6. Думанська Т.У. Поверхнево-активні властивості штамів Rhodococcus erythropolis, Gordonia rubropertinctus та Acinetobacter calcoaceticus / Т.У. Думанська, О. В. Карпенко, Т.М. Ногіна, Р.І. Вільданова-Марцишин, В.С. Підгорський // Наукові записки НаУКМА. Біологія та екологія. (Нац. ун-т Києво-Могилянська академія). – 2006. – Т. 54. С.35–39 (Здобувачем самостійно вивчено емульгувальні властивості досліджених штамів та визначено кількість ліпідів за умов їх росту на гексадекані).

7. Думанська Т.У. Біоремедіація забрудненого нафтою та дизельним паливом ґрунту / Т.У. Думанська, Т.М. Ногіна, В.С. Підгорський // Науковий Вісник Ужгород. ун-ту. Серія „Біологія” – 2008. – Вип.22. – С. 122–125. (Здобувачем самостійно вивчено ефективність очищення препаратами Еколан та Родойл забрудненого вуглеводнями дерново-підзолистого ґрунту).

8. Пат. 34894 А Україна, МПК⁶ С 02 F 3/34. Препарат для біологічного очищення ґрунту і води від забруднень нафтою та нафтопродуктами ”Родойл” / Дульгеров О.М., Ногіна Т.М., Підгорський В.С., Думанська Т.У., Гавриленко М.М.; заявник і патентовласник Інститут мікробіології і вірусології НАНУ заявл. 15.07.99; опубл. 15.03.01, Бюл. №2. (Здобувачем самостійно проведено відбір активних штамів вуглеводнеокиснювальних бактерій, визначено їх деструктивну активність щодо нафти та нафтопродуктів).

9. Пат. 6945 Україна, МПК⁷ С 02 F 3/34 Е 02 В 15/04. Препарат для очищення середовищ від забруднень нафтою та нафтопродуктами / Чернов С.Ю., Устенко В.М., Дяченко Б.С., Підгорський В.С., Ногіна Т.М., Думанська Т.У.; заявник і патентовласник Чернов Сергій Юрійович, Устенко Володимир Маркович, Дяченко Борис Степанович, Підгорський Валентин Степанович, Ногіна Таїсія Михайлівна, Думанська Тетяна Улянівна; заявл. 16.03.05, опубл.16.05.05, Бюл. № 5. (Здобувачем самостійно вивчено вуглеводнеокиснювальну активність досліджених штамів та створеного на їх основі препарату).

10. Препарат „Еколан” для очищення середовищ від нафти та нафтопродуктів - ТУ У 24.6 - 30572733 - 005 - 2004 - [Чинний від 2004-07-21]. - К. - 2004 - 18 с. (Технічні умови України).

11. Дульгеров О.М. Вуглеводеньокислюючі бактерії, перспективні для інтродукції в нафтозабруднені екосистеми / О.М. Дульгеров, Т.М. Ногіна, В.С. Підгорський, Т.У. Думанська // Збереження біорізноманітності в Україні : нац. конф., 21-24 жовт. 1997 р. ; під ред. Мінтера Д.В. Міжнародний мікологічний інститут Егем, Велика Британія : тези доп. – К., 1997. С. 30–31.

12. Дульгеров О.М. Досвід використання препарату „Родойл” при ліквідації аварійного розливу газового конденсату на території Полтавської області / О.М. Дульгеров, Т.М. Ногіна, Т.У. Думанська // Нові технології та обладнання по переробці промислових та побутових відходів і їх медико-екологічне забезпечення : ІІ наук.-техн. конф., 17-20 лют. 2003 р. : тези доп. – К., 2003. – С. 71–74.

13. Підгорський В.С. Перспективи використання алканотрофних бактерій для очищення відходів пластмаси від залишків моторних мастил / В.С. Підгорський, Т.М. Ногіна, Т.У. Думанська, С.Л. Куберська, Л.А. Хоменко // Нові технології та обладнання по переробці промислових та побутових відходів і їх медико-екологічне забезпечення : наук.-техн. конф., 17-20 лют. 2003 р. : тези доп. – К., 2003. – С. 118–121.

14. Підгорський В.С. Вибір сорбенту для біологічного методу очищення довкілля від нафтових забруднень / В.С. Підгорський, Т.М. Ногіна, О.М. Дульгеров, Т.У. Думанська // Досвід і проблеми переробки відходів машинобудівного і військово-промислового комплексів та хімічної промисловості України : наук.-техн. конф., 26-29 трав. 2003 р. : тези доп. – К., 2003. – С. 31–35.

15. Дульгеров О.М. Біодеградація нафтошламових відходів з використанням біопрепарату „Родойл” / О.М. Дульгеров, Т.М. Ногіна, Т.У. Думанська, В.С. Підгорський // Нові технології та обладнання по переробці промислових та побутових відходів і їх медико-екологічне забезпечення : ІІІ науково-техніч. конф., 24-28 лют. 2004 р. : тези доп. – К., 2004. С. 47–51.

16. Ногіна Т.М. Перспективи використання сорбенту для поглинання нафтопродуктів в мікробних біотехнологіях очищення води від вуглеводнів нафти / Т.М. Ногіна, Т.У. Думанська, С.Ю. Чернов, В.М. Устенко, В.А. Трихлєб // Х з’їзд Товариства мікробіологів України, 15-17 вер. 2004 р. : тези доп. Одеса, 2004. С. 66.

17. Думанская Т.У. Поверхностные свойства клеток некоторых углеводородокисляющих бактерий при росте на гидрофильном и гидрофобном субстратах / Т.У. Думанская, Т.М. Ногина, В.С. Подгорский // Проблемы биодеструкции техногенных загрязнителей окружающей среды : междунар. конф., 14-16 сент. 2005 г. : тезисы докл. – Саратов, 2005. – С. 17.

18. Подгорский В.С. Бактериальный препарат для ликвидации нефтяных загрязнений почвы и воды / В.С. Подгорский, Т.М. Ногина, Т.У. Думанская // Микробное разнообразие: состояние, стратегия сохранения, биотехнологический потенциал : II междунар. конф., 20-25 сентября 2005 г. : тезисы докл. – Пермь, 2005.– С. 81.

19. Думанська Т.У. Деякі властивості актинобактерій, що окислюють вуглеводні, при рості на гексадекані та етанолі / Т.У. Думанська, О.В. Карпенко, Р.І. Вільданова-Марцишин, Т.М. Ногіна // Мікробні біотехнології : міжнар. наук. конф., 11-15 вер. 2006 р. : тези доп. – Одеса, 2006. – С. 182.

20. Думанська Т.У. Поверхнево-активні ліпіди деяких вуглеводеньокислюючих бактерій / Т.У. Думанська, О.В. Карпенко, Т.М. Ногіна, Р.І. Вільданова-Марцишин // Біологія ХХІ століття : міжнар. конф., 1-4 квіт. 2007 р. : тези доп. – К., 2007. – С.74–75.

21. Dumanskaya T.U. Influence of the oil hydrocarbons pollutionon phytotoxicity of the sod-podzol soil / T.U. Dumanskaya // „S.P. Kostychev and contemporary agricultural microbiology” : International scientific conference, 8-12 Oct., 2007 y. : Abstracts. – Yalta, Ukraine, 2007. – P. 43.

22. Ногіна Т.М. Дослідження токсичних властивостей мікробних нафтоокиснювальних препаратів щодо гідробіонтів / Т.М. Ногіна, Т.У. Думанська, І.М. Коновець, Л.С. Кіпніс // Глобалізаційні процеси в природокористуванні : наук.-практ. конф., 19-23 травня 2008 р. : тези доп. – К., 2008. – С.49–50.