.

Роль мікроорганізмів техногенно забруднених ґрунтів в біопошкодженні сталі (автореферат)

Язык: украинский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
114 3953
Скачать документ

національна академія наук україни

інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного

Смикун наталія василівна

удк 579.26:(631.461+661.16(:620.193.92+620.197.3

Роль мікроорганізмів техногенно забруднених ґрунтів в біопошкодженні
сталі

03.00.07 – мікробіологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

київ – 2004

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано на кафедрах біології та хімії Чернігівського державного
педагогічного університету імені Т.Г. Шевченка Міністерства освіти і
науки України

Науковий керівник: кандидат біологічних наук, доцент, Третяк Олександр
Петрович, Чернігівський державний педагогічний університет імені
Т.Г.Шевченка, в.о. декана хіміко-біологічного факультету, завідувач
кафедри біології

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор, Гвоздяк Ростислав
Ілліч, Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН
України, завідувач відділу фітопатогенних бактерій

доктор біологічних наук, професор, Коваль Елеонора Захарівна,
Національний науково-дослідний реставраційний центр України, провідний
науковий співробітник.

Провідна установа: Київський Національний університет імені Тараса
Шевченка, кафедра мікробіології і загальної імунології, Кабінету
Міністрів України, м. Київ

Захист відбудеться “18” лютого 2004 р. о 12 годині на засіданні
спеціалізованої вченої ради Д 26.233.01 по захисту докторських
дисертацій при Інституті мікробіології і вірусології ім. Д.К.
Заболотного НАН України за адресою: 03143, м. Київ, вул. Заболотного,
154.

З дисертацією можна ознайомитись в науковій бібліотеці Інституту
мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України за адресою:
03143, м. Київ, вул. Заболотного, 154.

Автореферат дисертації розіслано ” 9 ” __січня____ 2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат біологічних наук,

старший науковий співробітник Пуріш Л.М.

загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Мікробні пошкодження металевих споруд у ґрунті
привертають все більшу увагу в зв’язку з величезними збитками як через
прямі втрати металу, так і внаслідок техногенних аварій. Встановлено
провідну роль бактерій циклу сірки в процесі мікробно індукованої
корозії (МІК) [Андреюк и др., 1980; Козлова, 1989; Піляшенко-Новохатний,
2000]. Корозійно-небезпечні мікробні угруповання формуються в феросфері
(зоні ґрунту, що безпосередньо контактує з поверхнею металу) і
характеризуються сталістю якісного складу. При цьому участь
мікроорганізмів розглядають в зв’язку з їх геохімічною діяльністю, яка,
за В.І. Вернадським, активізується в умовах техногенезу.

Одним з факторів техногенного впливу на ґрунти є пестициди, які
застосовуються в практиці сільськогосподарського виробництва протягом
тривалого періоду. Активність пестицидів щодо мікроорганізмів визначила
можливість їх використання як хімічних засобів захисту від біопошкоджень
металу у водних середовищах (Бочаров, 1983; Землянухин и др., 1983;
Голяк и др., 1998, 1999, 2001(. Проте стосовно поведінки
корозійно-небезпечних мікробних угруповань та процесу біопошкодження
металів в ґрунті в присутності пестицидів є лише окремі роботи [Наумова,
1985; Пат.2151819 Россия, МПК С23 F 11/14, 2000].

Деградація пестицидів (фізична, хімічна, біологічна) в ряді випадків
веде до утворення токсичних для мікроорганізмів проміжних сполук або
навпаки, речовин-субстратів метаболізму. Такі сполуки можуть бути
агресивними по відношенню до металів, а це ставить питання оцінки
наслідків застосування пестицидів щодо розвитку корозійно-небезпечних
мікробних угруповань та швидкості корозії.

Особливе місце займають некондиційні пестициди, накопичені в ряді
областей України, зокрема в Чернігівській їх кількість становить близько
803 тонн. Порушення правил зберігання цих речовин викликає забруднення
довкілля. В зв’язку з цим актуальною є проблема утилізації некондиційних
пестицидів, важливим напрямом якої є використання їх у протикорозійному
захисті [Курмакова та ін.,1998, 1999]. Так, інгібуючі властивості за
умов кислотної корозії виявляють пестициди симазин (S), лінурон (L),
рамрод (R), гексилур (G) та ДНОК (D). Але пошук інгібіторів для захисту
сталі від мікробних пошкоджень ускладнюється тим, що ці сполуки повинні
мати біоцидні властивості і здатність зменшувати швидкість руйнування
металу (Погребова и др., 1998, 1999, 2000, 2001(. Можливість хімічної
модифікації пестицидів з одержанням інгібіторів-біоцидів являє собою
велике практичне значення для захисту металу підземних споруд від
мікробного пошкодження.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Окремі розділи
роботи виконані в межах держбюджетної теми № 5-98 (1998-1999 рр.):
“Хіміко-біологічне обґрунтування можливості інгібування біокорозії
некондиційними пестицидами та продуктами їх хімічної модифікації” згідно
тематичного плану науково-дослідних робіт Чернігівського державного
педагогічного інституту ім. Т.Г.Шевченка, затвердженого Міністерством
освіти України.

Мета та завдання дослідження. Метою даної роботи було дослідження ролі
еколого-трофічних груп мікроорганізмів ґрунту в процесі біопошкодження
сталі 45 в присутності некондиційних пестицидів симазин, лінурон,
рамрод, ДНОК, гексилур та пошук інгібіторів-біоцидів для захисту сталі
від пошкодження мікроорганізмами серед похідних діючої речовини
пестициду рамрод.

Відповідно до поставленої мети було визначено такі задачі:

дослідити динаміку чисельності корозійно-небезпечних груп
мікроорганізмів (сульфатвідновлювальних, денітрифікувальних,
залізовідновлювальних, амоніфікувальних бактерій та мікроскопічних
грибів) в присутності пестицидів в модельному експерименті;

дослідити та оцінити взаємозв’язок чисельності мікроорганізмів ґрунту
(сульфатвідновлювальних, денітрифікувальних, залізовідновлювальних,
амоніфікувальних бактерій та мікроскопічних грибів) та руйнування металу
в присутності пестицидів;

визначити кінетичні показники біопошкодження сталі 45 ґрунтовою
мікрофлорою в водних витяжках ґрунту з пестицидами;

дослідити біоцидні властивості азотовмісних гетероциклічних сполук,
одержаних при хімічній модифікації діючої речовини пестициду рамрод щодо
сульфатвідновлювальних та залізовідновлювальних бактерій;

з’ясувати механізм дії біоцидів на ріст асоціації сульфатвідновлювальних
бактерій та розрахувати їх константи інгібування;

оцінити вплив корозійно-небезпечної мікрофлори на захисний ефект
біоцидів – похідних діючої речовини пестициду рамрод щодо мікробного
пошкодження сталі.

Об’єкт досліджень: еколого-трофічні групи мікроорганізмів феросфери
сталі 45 в чорноземі опідзоленому; асоціативна культура
сульфатвідновлювальних бактерій, чиста культура Desulfovibrio
indonensis, асоціативна культура залізовідновлювальних бактерій.

Предмет досліджень: закономірності змін чисельності та активності
еколого-трофічних груп мікроорганізмів ґрунту – агентів пошкодження
сталі в присутності некондиційних пестицидів; антимікробні та
протикорозійні властивості азотовмісних гетероциклічних похідних діючої
речовини пестициду рамрод за умов мікробного пошкодження сталі.

Методи дослідження. Для виконання поставлених задач використали
мікробіологічні, біохімічні, хімічні та корозійні (гравіметричний,
електрохімічний) методи дослідження.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше визначено закономірності
змін чисельності мікробних угруповань феросфери сталі 45
(сульфатвідновлювальні, денітрифікувальні, амоніфікувальні,
залізовідновлювальні бактерії та мікроскопічні гриби) в чорноземі
опідзоленому в присутності некондиційних пестицидів рамрод, симазин,
лінурон, ДНОК, гексилур в модельному експерименті, з’ясовано інгібуючі
властивості пестицидів. Вперше показано, що за умов перебігу мікробного
пошкодження сталі високі потенційні протикорозійні властивості лінурону
та ДНОКу не реалізуються, а рамроду, симазину та гексилуру змінюються
неоднозначно, що визначається хімічною структурою пестицидів. Вперше
виявлено взаємозалежність між змінами в складі мікробного ценозу ґрунтів
за присутності пестицидів та інтенсифікацією процесу корозії сталі 45.

Показано принципову можливість застосування інгібіторів-біоцидів,
одержаних на основі діючої речовини пестициду рамрод, для захисту сталі
від мікробних пошкоджень. Вперше показано високу антимікробну
ефективність щодо культур сульфатвідновлювальних бактерій азотовмісних
гетероциклічних похідних діючої речовини пестициду рамрод: четвертинних
солей піридинію, тіазольних сполук, речовини з пара-бромфеноксильним
радикалом та бізарядної біс-четвертинної солі діазобіцикло(2.2.2(октану.
Вперше встановлено високу ефективність попередження пошкодження сталі
сульфатвідновлювальними бактеріями для похідного, що є четвертинною
сіллю стирилпіридинію. З’ясовано кінетичні характеристики
речовин-біоцидів.

Наукове значення роботи. Обґрунтовано та вивчено закономірності змін
чисельності мікробних угруповань феросфери вуглецевої сталі та
електрохімічних показників корозійного процесу під впливом антропогенних
чинників, а саме некондиційних пестицидів симазин, лінурон, рамрод,
ДНОК, гексилур в залежності від їх хімічної структури, що розвиває
уявлення про механізм мікробного пошкодження сталі за умов техногенного
навантаження на ґрунти.

З урахуванням специфічних особливостей процесу мікробного руйнування
сталі визначено напрямки пошуку інгібіторів-біоцидів серед похідних
N1-ізопропіл-N1-феніл-2-хлорацетаміду, що доповнює наукові знання про
закономірності цілеспрямованого одержання речовин для захисту сталі.

Практичне значення отриманих результатів. Рекомендовано при оцінці
агресивності ґрунтів (середовище перебігу біопошкоджень) враховувати,
поряд з мікробіологічними та фізико-хімічними характеристиками, їх
забрудненість пестицидами групи сим-триазинів, хлорациланіліду,
нітропохідних фенолу, похідних сечовини, піримідину. Запропоновано для
попередження пошкоджень середньовуглецевої сталі сульфатвідновлювальними
бактеріями застосовувати продукти хімічної модифікації діючої речовини
пестициду рамрод: четвертинну сіль стирилпіридинію (хлорид
N1-ізопропіл-N1-фенілкарбамоілметил-4-(2-феніл-1-етеніл(піридинію) та
тіазольну речовину з двома N-фенільними радикалами
(3-феніл-2-феніліміно-1,3-тіазолан-4-он), що одночасно дозволить
розв’язати проблему утилізації некондиційного пестициду.

Особистий внесок здобувача. Робота виконана автором особисто на базі
кафедри біології Чернігівського державного педагогічного університету
імені Т.Г. Шевченка. Автором самостійно проаналізовано наукову
літературу з даної проблеми, проведено статистичну обробку всіх
отриманих експериментальних даних, їх аналіз та співставлення з
існуючими даними літератури, а також підготовку матеріалів результатів
досліджень для публікації. Автором самостійно визначено чисельність груп
мікроорганізмів ґрунтової корозійно-небезпечної мікрофлори та
інтенсивність процесу біопошкодження сталі в присутності пестицидів.
Особисто визначено чутливість культур сульфатвідновлювальних бактерій
(асоціативної та чистої культури Desulfovibrio indonensis) та
асоціативної культури залізовідновлювальних бактерій до гетероциклічних
азотовмісних похідних діючої речовини пестициду рамрод. Досліджено
кінетичні характеристики росту асоціації сульфатвідновлювальних бактерій
під впливом діючої речовини рамроду та інгібіторів-біоцидів, одержаних
на її основі, з’ясовано механізми інгібуючої дії речовин та розраховано
їх константи інгібування, підготовлено культури СВБ до електрохімічних
досліджень та зроблено розрахунки показників спряжених електродних
процесів мікробного пошкодження сталі. Визначення чисельності ґрунтових
корозійно-небезпечних груп мікроорганізмів проведено за консультативною
допомогою к.с.-г.н. Лохової В.І. (Інститут сільськогосподарської
мікробіології НААНУ, м. Чернігів, лабораторія біологічного азоту), яка є
співавтором відповідних публікацій. Електрохімічні дослідження проведені
сумісно з к.х.н. Курмаковою І.М. (Чернігівський державний педагогічний
університет імені Т.Г. Шевченка, кафедра хімії), яка також є співавтором
публікацій. У плануванні основних напрямків роботи та обговоренні
результатів брав участь науковий керівник к.б.н., доцент Третяк О.П.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідались та
обговорювались на І Всеукраїнській науковій конференції “Екологічний
стрес і адаптація в біологічних системах” (Тернопіль, 27-29 жовтня 1998
р.); на V Міжнародній конференції-виставці “Проблеми корозії і
протикорозійного захисту матеріалів” КОРОЗІЯ-2000 (Львів, 6-9 червня
2000 р.); на ІІ Установчому з’їзді Українського мікробіологічного
товариства (Чернігів, 11-14 вересня 2000 р.); на IV Міжнародній
науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених
„Екологія. Людина. Суспільство.” (Київ, 14-16 травня 2001 р.);
міжнародній науковій конференції “Екологія і біогеохімічна діяльність
мікроорганізмів” (Одеса, 4-6 вересня 2001 р.); міжнародній
науково-практичній школі для молодих вчених і спеціалістів “Природні
екосистеми Карпат в умовах посиленого антропогенного впливу” (Ужгород,
4-7 жовтня 2001 р.); конкурсі експериментальних робіт молодих
дослідників Інституту мікробіології і вірусології нану (Київ, 10-12
грудня 2002 р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 8 робіт (з них 5 статей у
профільних журналах, 3 – в матеріалах і тезах конференцій).

Структура дисертації. Дисертація складається з вступу, огляду
літератури, матеріалів та методів досліджень, експериментальної частини,
обговорення результатів, висновків та списку використаної літератури,
який включає 284 першоджерел (із них 84 іноземних).

Загальний обсяг роботи становить 172 сторінки. Робота містить 14 таблиць
та 18 рисунків.

огляд літератури

Огляд літератури складається з трьох підрозділів, які містять інформацію
про сучасні уявлення щодо процесу мікробно індукованої корозії металів
та її механізму, а також розвитку ґрунтової корозійно-небезпечної
мікрофлори під впливом пестицидів. В розділі розглядається
перспективність застосування біоцидів та інгібіторів, зокрема
гетероциклічних сполук, для запобігання мікробним пошкодженням металів.

матеріали і методи досліджень

Об’єктами досліджень були природні еколого-трофічні групи
мікроорганізмів (сульфатвідновлювальні (СВБ), денітрифікувальні (ДНБ),
залізовідновлювальні (ЗВБ), амоніфікувальні бактерії (АБ) та
мікроскопічні гриби (МГ)) чорнозему опідзоленого за умов МІК сталі 45;
культури сульфатвідновлювальних бактерій (асоціативна і чиста культура
Desulfovibrio indonensis) та асоціативна культура залізовідновлювальних
бактерій. Асоціативні культури сульфат- та залізовідновлювальних
бактерій виділено нами з ґрунту феросфери кородуючої труби методом
накопичення на середовищах Постгейта “В” та Каліненка відповідно
(Романенко, Кузнецов, 1974(. Культуру D. indonensis виділено та
визначено в м. Портсмут (Великобританія) [Feio et al., 1998] та люб’язно
надано співробітниками відділу загальної та ґрунтової мікробіології
Інституту мікробіології і вірусології НАН України (м. Київ).

Сталь 45 є середньовуглецевою якісною конструкційною, використовується
для виготовлення деталей кріплення трубопроводів.

Як біоциди та інгібітори досліджувались некондиційні пестициди симазин,
лінурон, рамрод, ДНОК та гексилур; діюча речовина пестициду рамрод –
N1-ізопропіл-N1-феніл-2-хлорацетамід та її азотовмісні гетероциклічні
похідні – пара-бромфеноксильна сполука, четвертинні солі піридинію,
тіазольні сполуки, хіназолони, тіоефір бензолу, тіоефір тетразолу,
тіоефіри триазолу, імідазоли, біс-четвертинна сіль
діазобіцикло(2.2.2(октану. Похідні синтезовані на кафедрі хімії
Чернігівського державного педагогічного університету імені Т.Г.Шевченка
під керівництвом д.фарм.н. Демченка А.М. Склад та будова сполук
підтверджені сучасними методами фізико-хімічного аналізу.

Відбір ґрунтових зразків, виділення, облік і культивування
мікроорганізмів здійснювали за загальноприйнятими в ґрунтовій
мікробіології методами. Відбір проб проводили після 4, 15, 30, 75, 150
та 365 діб інкубації ґрунту (температура 27±2°С), виходячи з терміну
природної деградації досліджених пестицидів (Справочник по пестицидам,
1974, 1986(. Визначення чисельності мікроорганізмів проводили для
ґрунту, що безпосередньо контактував з поверхнею стального зразка
(феросфера) (Козлова, 1989(.

Кількісний вміст бактерій (титр) визначали методом граничних десякратних
розведень на відповідних середовищах: АБ – на м’ясо-пептонному агарі; МГ
– на сусло-агарі; ДНБ – на середовищі Гільтая; СВБ – на середовищі
Постгейта “В”; ЗВБ – на середовищі Каліненка (Романенко, Кузнецов,
1974(. Чисельність мікроорганізмів перераховували на 1 г абсолютно
сухого (абс. сух.) ґрунту, вологість якого визначали ваговим методом.

У вихідному ґрунті визначали загальний вміст заліза (фотометричним
методом з сульфосаліциловою кислотою) та сірки (осадженням ВаSO4 з
наступним фотометруванням отриманого мутного розчину на спектрофотометрі
при ?=434 нм (Остроумов, 1953().

Визначення чутливості культур корозійно-активних бактерій – СВБ
(асоціативної і чистої культури Desulfovibrio indonensis) та
асоціативної культури ЗВБ до похідних рамроду проводили
загальноприйнятим методом дифузії в агар з використанням стерильних
паперових дисків (Егоров, 1969(, змочених 0,1%, 0,2% та 2,0% розчинами
речовин. В експериментах використали 3-5-добові культури бактерій. Титр
бактерій 106 клітин в 1 мл елективних агаризованих середовищ. За
діаметром зони пригнічення росту мікроорганізмів визначали їх чутливість
до речовин.

Визначення параметрів росту асоціативної культури СВБ під впливом
біоцидів здійснювали за приростом біомаси мікроорганізмів, яку оцінювали
за вмістом білку методом Лоурі [Lowry et al., 1951]. Досліди проводили
протягом 48 годин за умов періодичного культивування СВБ в герметично
закритих флаконах при температурі 28±2?С. Середовище Постгейта “В”
засівали п’ятидобовою суспензією СВБ. Біоциди вносили у вигляді
спиртового розчину (етанол) з розрахунку 100 мг/ л середовища. За
отриманими результатами побудовано криві росту культури СВБ та визначено
швидкість розмноження бактерій (Vсер). За графічним методом
Лайнуівера-Берка визначали характер інгібування росту бактерій
дослідженими сполуками і за загальновизнаними формулами розраховували їх
константи інгібування (Кі).

Швидкість корозії металу визначали за втратою маси зразків (Фокин,
Жигалова, 1986( сталі 45, циліндричної форми (діаметром 17 мм, висотою
8 мм), відшліфованої по 4-5 класу чистоти. Розраховували коефіцієнт
гальмування корозійного процесу (?m) та захисний ефект (Zm).

Протикорозійні властивості пестицидів та похідних (концентрація 20 мг/
л) досліджували електрохімічним методом в водних витяжках ґрунту (10 г
ґрунту на 90 мл води). Також протикорозійні властивості похідних
(концентрація 1,5?10-3 моль/ л середовища) визначали за умов МІК в
7-добових культурах СВБ – асоціативній та культурі D. іndonensis з
титром 105 (температура 28±2°С, час – одна та п’ять діб). Повторність
дослідів трикратна.

Поляризаційні криві (80 мВ /хв.) торцевого електрода зі сталі 45 знімали
від потенціалу його вільної корозії ?ст за допомогою потенціостата
П-5848 [Халдеев и др., 1979]. Використали скляну трьохелектродну комірку
з розділеним катодним та анодним простором. Електрод порівняння – срібло
хлоридний, допоміжний – платиновий. Потенціал перераховували на
стандартну водневу шкалу. Температура досліджень 20?С. За
поляризаційними кривими розраховували потенціали, струми та коефіцієнти
гальмування вільної корозії (?ст, Іст, ?ст), катодного (?к, Ік, ?к) та
анодного (?а, Іа, ?а) процесів.

При обробці одержаних даних використали методи математичної статистики
[Лакин, 1973(. Чисельність мікроорганізмів на рідких поживних
середовищах визначали за допомогою таблиць Мак-Креді; на твердих
середовищах – з врахуванням середнього квадратичного відхилення.
Статистичну обробку результатів корозійного дослідження проводили для
рівня значимості 0,05 з врахуванням нормального t-розподілення. Відносна
похибка представлених даних не перевищує 10%.

результати досліджень та їх обговорення

Зміни чисельності мікроорганізмів еколого-трофічних груп чорнозему
опідзоленого та процес пошкодження сталі 45 в присутності пестицидів.
Корозійно-агресивний ценоз мікроорганізмів створюється в феросфері
підземних металевих споруд. Це пов’язують з адаптацією мікроорганізмів
до умов феросфери, а сталість якісного складу мікробного угруповання,
центральне місце в якому займають сульфатвідновлювальні бактерії, –
трофічними зв’язками [Андреюк и др., 1980, 1994; Козлова, 1989; Marchal,
1999; Піляшенко-Новохатний, 2000, 2002].

Кількісний вміст еколого-трофічних груп мікроорганізмів у вихідному
ґрунті становив (клітин/ на 1 г абс. сух. ґрунту): СВБ – 2,8*102, ДНБ –
1,3*104, ЗВБ – 4,5*103, АБ – 4,6±0,4*105, МГ – 2,0±0,2*103. За вмістом
сульфатвідновлювальних бактерій – основних збудників анаеробної МІК та
загальним вмістом заліза і сірки (0,33 та 0,32% відповідно) досліджений
ґрунт віднесено до неагресивного. Проте вже на 4-15-ту добу експерименту
нами встановлено збільшення чисельності всіх досліджених груп
мікроорганізмів в феросфері сталі 45 (табл.1). Визначення динаміки
швидкості корозії сталі 45 в ґрунті показало, що протягом першого місяця
експерименту руйнування металу було незначним (2,48-2,73*10-4 г/
м2*годину). Відмічене збільшення чисельності зазначених
еколого-трофічних груп мікроорганізмів в 2-2,5 місяці експерименту
зумовило зростання швидкості руйнування металу до 7,9*10-2 г/ м2*годину.
Хоча в подальшому чисельність корозійно-небезпечних груп мікроорганізмів
зростала, процес пошкодження сталі 45 стабілізувався
(8,0*10-2 г/ м2*годину) з наступним зниженням його швидкості до
4,3*10-2 г/ м2*годину в 12 місяців.

Таблиця 1

Чисельність деяких еколого-трофічних груп мікроорганізмів чорнозему
опідзоленого за умов МІК сталі 45

Тривалість експерменту, доби Чисельність мікроорганізмів в 1 г абс. сух.
ґрунту

СВБ ДНБ ЗВБ АБ МГ

4 6,1*102 6,8*104 6,8*104 4,0±0,2*105 1,5±0,2*103

15 1,4*103 3,9*104 7,0*104 4,5±0,4*105 1,9±0,2*103

30 1,2*103 6,0*102 7,0*104 2,5±0,2*105 5,0±0,3*102

75 9,0*102 4,5*103 — 6,0±0,6*106 1,2±0,1*104

150 1,5*104 1,2*104 — — —

365 4,5*104 2,5*104 — 5,8±1,2*107 —

Примітка. “—“ досліди не проводили

Незважаючи на численні дослідження по вивченню взаємодії ґрунтових
мікробних угруповань з металами, до цього часу не можна надійно
прогнозувати реакцію мікроорганізмів на техногенні навантаження
(ізоляційні покриття, використання для протикорозійного захисту
металевих споруд катодної поляризації), оскільки має місце їх комплексна
дія. Значний техногенний пресинг на ґрунти здійснюють і пестициди.

Визначення нами чисельності еколого-трофічних груп мікроорганізмів
чорнозему опідзоленого в феросфері сталі 45 показало її відмінність за
умов присутності пестицидів (дослід) та без пестицидів (контроль). В
ході експерименту показано як стимуляцію, так і гальмування розвитку
мікроорганізмів феросфери, що, в цілому, узгоджується з поведінкою в
ґрунті досліджених груп пестицидів та продуктів їх деградації.

Мікробіологічний чинник є одним з визначальних процесу корозії сталі,
але присутність пестицидів може змінювати характер корозійного процесу
завдяки безпосередньому впливу на кінетику корозійних реакцій, що
показано, зокрема, для кислотної корозії [Курмакова и др., 1998, 1999].
Тому поряд з встановленням чисельності корозійно-агресивних
мікроорганізмів нами було з’ясовано динаміку швидкості пошкодження сталі
45 в ґрунті з пестицидами (рис.2) та корозійну агресивність водних
витяжок з ґрунту (табл.3).

Так, показано чутливість сульфатвідновлювальних бактерій до
сим-триазинів (симазин), можливість їх використання для захисту металів
від мікробної корозії, індукованої СВБ, але лише на початку експозиції
(рис.1). В подальшому відмічено збільшення чисельності бактерій, що може
бути пов’язано як з адаптацією сульфатредукторів до дії токсиканта
(зокрема за рахунок адсорбції мікроорганізмів до поверхні сталі з
утворенням захисної біоплівки), так і з деградацією пестициду до
нетоксичних сполук. Депресія розвитку сульфатвідновлювальних бактерій
феросфери наприкінці експерименту в присутності симазину може бути
зумовлена впливом продуктів природної деградації пестициду, метаболітів,
утворених при коменсалізмі різними фізіологічними групами
мікроорганізмів, що входять до складу ценозу феросфери.

В ході дослідження показана токсичність симазину щодо мікроорганізмів
циклу азоту (денітрифікаторів та амоніфікаторів) (рис.1, табл.2).
Мікроміцети виявились резистентними до дії пестициду (табл.2).

Мікрофлора ґрунту неоднозначно змінює захисні властивості симазину,
встановлені за даними електрохімічних досліджень водних витяжок ґрунту
(захисний ефект становив 80%) (табл.3). Відмічена інтенсифікація
пошкодження сталі в ґрунті з симазином (рис.3) зумовлена як збільшенням
чисельності сульфатвідновлювальних бактерій, так і Сl–іонами, які
утворюються при деградації пестициду. Зміни кінетичних показників
корозії в водних витяжках ґрунту з симазином можуть бути пояснені
накопиченням продуктів метаболізму різних груп мікроорганізмів
феросфери.

Депресія сульфатвідновлювальних бактерій в феросфері сталі 45 відмічена
в присутності пестициду лінурон (похідне сечовини) на початку
експерименту (рис.1). Це узгоджується з токсичними властивостями
хлорпохідних з мінімальним числом вуглецевих атомів для бактерій.

Поступове збільшення чисельності СВБ пов’язано з деградацією лінурону з
утворенням метаболітів, менш токсичних для бактерій цієї групи, ніж
вихідна сполука. Зокрема можлива повна деградація пестициду з розкриттям
бензольного кільця та утворенням сукцинату та ацетату – субстратів, що
окислюються деякими штамами сульфатвідновлювальних бактерій в процесі
сульфатредукції.

Відмічена нами стимуляція розвитку ДНБ пов’язана з утворенням при
деградації лінурону амінів та аміаку, які залучаються до циклу азоту
(рис.1). Щодо амоніфікувальних бактерій лінурон проявив токсичні
властивості (табл.2). Мікроміцети за умов мікробної корозії сталі 45 в
ґрунті під дією лінурону на початку експерименту (2,5 міс.) не змінили
своєї чисельності (табл.2).

Вперше показано, що розвиток мікрофлори феросфери сталі 45 в присутності
лінурону та вплив пестициду на електрохімічні показники корозійного
процесу (табл.3) зумовлюють високий рівень руйнування сталі 45 (рис.2).

Таблиця 2

Чисельність амоніфікувальних бактерій та мікроскопічних грибів в
чорноземі опідзоленому за умов МІК сталі 45 в присутності пестицидів

Пестицид Кількість мікроорганізмів на 1 г абс. сух. ґрунту

АБ МГ

2,5 місяці 12 місяців 2,5 місяці

Контроль (без пестицидів) 6,0±0,6*106 5,8±1,2*107 1,2±0,1*104

Симазин 3,5±0,5*106 1,3±0,2*107 8,5±0,9*103

Лінурон 5,2±1,0*106 7,0±1,0*105 1,3±0,1*104

Рамрод

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Ответить

Курсовые, Дипломы, Рефераты на заказ в кратчайшие сроки
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020