Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология



На правах рукописи


Иккерт Ольга Павловна


ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ СУЛЬФИДОГЕННЫХ Микробов В ОБРАЗОВАНИИ СУЛЬФИДОВ МЕДИ И ЖЕЛЕЗА


03.02.08 – Экология


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата био наук


Улан-Удэ - 2012

Работа выполнена в Томском муниципальном институте на кафедре физиологии растений и Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология биотехнологии


Научный управляющий:

доктор био наук,

доктор

^ Карначук Ольга Викторовна







Официальные оппоненты:

доктор био наук,

доктор

^ Намсараев Баир Бадмабазарович




доктор био наук,

зав.  лабораторией  биотехнологии

^ Терещенко Наталья Николаевна


Ведущая организация:

Институт микробиологии

им. С.Н. Виноградского РАН



Защита Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология диссертации состоится «24» декабря 2012 г., в 10:00 часов на заседании Диссертационного совета Д.212.022.03 при ФГБОУ ВПО «Бурятский муниципальный университет» по адресу: 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, конференц-зал. Факс: (3012) 210588, e-mail: d21202203@mail.ru


С Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального муниципального экономного образовательного учреждения высшего проф образования «Бурятский муниципальный университет» и на веб-сайте www.bsu.ru


Автореферат разослан «19» ноября 2012 г.


Ученый секретарь

Диссертационного Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология совета,

кандидат био наук Н.А. Шорноева


^ ОБЩАЯ Черта РАБОТЫ


Актуальность темы. Загрязнение томными металлами разных экосистем представляет одну из более суровых экологических заморочек современного общества. В производственных циклах добывающих и выплавляющих металлы Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология компаний образуются огромные количества отходов и стоков, содержащих высочайшие концентрации растворенных томных металлов либо/и сульфата. Примерами таких отходов являются кислые шахтные дренажи (КШД) (Johnson, Hallberg, 2003), сточные воды компаний по обогащению железных руд (Barnes et Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология.al., 1991), сточные воды кожевенных заводов (Shin et.al.,1997), фильтраты гипсовых отвалов (Deswaef et.al., 1996). Более всераспространенные загрязнители в этих экосистемах -Cu, Zn, Cd, As, Ni, и Fe. Их концентрация Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология варьирует от 10-6 до 102 г/л (Huisman, 2006). А именно, среднее количество меди, поступающее в земли составляет 35 кг/км2 в год. По оценкам 19300 км рек и приблизительно 72000 Га озер и резервуаров в мире нанесен суровый Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология вред КШД (Johnson, 2005). Схожую делему представляет шлак от металлургических компаний, который располагается в хвостохранилищах и на свалках и содержит высочайшие концентрации (потенциально ценных) томных металлов.

Сульфидогенные мельчайшие организмы владеют способностью связывать металлы Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология в нерастворимые сульфиды и являются основными агентами, обеспечивающими естественную чистку природных и техногенных экосистем. Образующие сероводород организмы могут быть применены в биотехнологиях чистки от металлов сточных вод и отходов горнодобывающей и металлообрабатывающей индустрии. Существует Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология два главных пути образования H2S прокариотами – диссимиляционное и ассимиляционное восстановление сульфата. В процессе диссимиляционной сульфатредукции электроны от органических соединений/водорода переносятся на конечный акцептор – сульфат. Этот процесс приводит Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология к запасанию энергии клеточками сульфидогенных микробов, в том числе и сульфатредуцирующих прокариот (СРП), и образованию значимых количеств H2S. В процессе ассимиляционной сульфатредукции SO4 восстанавливается сульфидогенными микробами в биосинтетических путях образования серосодержащих аминокислот. Потом Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология сбраживание органических соединений приводит к высвобождению восстановленной серы в форме сероводорода сульфидогенными микробами (СГБ).

Невзирая на то, что процессы образования сульфидов металлов в природных и техногенных экосистемах вызывают пристальное внимание исследователей Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология, их минералогический и хим состав хим состав остается малоисследованным. Основное внимание до сего времени было ориентировано на исследование образования диагенетического сульфида железа, пирита, в осадках Мирового океана. Образование сульфидов металлов хороших от Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология железа остается практически неизученным. Частично предпосылкой этому является невозможность проведения тестов с незапятнанными культурами сульфидогенов из-за токсичности ионов томных металлов (Ehrlich, 2003). Выделение незапятнанных культур сульфидогенов устойчивых к ионам меди (Karnachuk et Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология al., 2003; Карначук, 2006; Герасимчук и др., 2009) позволило провести в нашем исследовании исследование сульфидов Cu и Fe на новых модельных организмах.

Другой экосистемой, где образование сульфидов может иметь огромное значение является кишечный тракт Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология человека и животных. Ранешние исследования рассматривают образование H2S СРП с позиций цитотоксического деяния на клеточки человеческого организма (Macfarlane et al., 2007). До сего времени в научной литературе не дискуссировалось вероятное связывание металлов в Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология сульфиды и переведение их в бионедоступную форму под действием биогенного сероводорода.

Таким макаром, исследование образования сульфидов Cu и Fe сульфидогенными микробами имеет огромное значение для осознания процессов самоочищения в природных экосистемах, принципиально для Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология совершенствования биогеотехнологий и имеет приложение к осознанию функционирования микробиома человека.


^ Цель и задачки исследования. Цель истинной работы состояла в исследовании образования биогенных сульфидов меди и железа в природных экосистемах, также в Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология накопительных и незапятнанных культурах устойчивых к металлам СРП и СГБ, выделенных из разных экосистем. Для заслуги поставленной цели были сформулированы последующие задачки:

  1. Найти скорости образования восстановленных форм серы, включая кристаллические сульфиды Cu и Fe Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология, в опытах по восстановлению 35SO2-4 в отходах добычи сульфидных руд.

  2. Изучить биоразнообразие, найти распространение доминирующих филотипов Bacteria в отходах добычи сульфидных руд и изучить воздействие физико-химических причин, связанных с добычей металлов Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология, на распространение микробов.

  3. Изучить физико-химический и минералогический состав сульфидов Cu и Fe, образующихся в накопительных культурах СГБ приобретенных из разных экосистем, в том числе из желудочно-кишечного тракта человека.

  4. Изучить физико Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология-химический и минералогический состав сульфидов меди и железа, образующихся в незапятнанных культурах СГБ, принадлежащих к разным филогенетическим группам и осуществляющих диссимиляционную/ассимиляционную сульфатредукцию.

  5. Оценить роль сульфидогенных микробов в образовании сульфидов меди и Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология железа.


^ Научная новизна работы. В первый раз показано образование кристаллического сульфида меди, халькопирита (CuFeS2), незапятнанными культурами сульфатредуцирующих микробов. В первый раз детально исследовано образование сульфидов меди представителями филума Firmicutes, включая диссимиляционных сульфатредукторов Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология, Desulfosporosinus spp. и сульфидогенных микробов, образующих H2S при разложении органических субстратов. Образование кристаллических фосфатов железа (вивианита) по сей день не было понятно для представителей из микробиома человека.

В первый раз Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология проведен подробный анализ элементного состава и минералогии осадков, образуемых незапятнанными культурами сульфидогенных микробов, устойчивых к ионам меди и культивируемых в биопленках и биореакторе в критериях непрерывного культивирования. Исследование сопровождалось контролем образования частиц Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология осадка при помощи трансмиссионной электрической микроскопии.


^ Личный вклад соискателя. Создатель производил отбор проб хвостохранилищ добычи золота в Кемеровской области и определял скорости сульфатредукции. Выкармливание незапятнанных культур сульфидогенных микробов в повторяющейся и непрерывной культуре Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология с ионами металлов создателем проводилось без помощи других. Исследование хим и минерального состава осадков хвостохранилищ и осадков, образованных СРП и СГП проводилось вместе с сотрудниками Центра коллективного использования ТГУ. Исследование Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология контраста микробов при помощи ДГГЭ-анализа проводилось вместе со студентами учебно-научной лаборатории биотехнологии и биоинженерии ТГУ. Формулирование целей, задач и обсуждение приобретенных результатов проводилось вместе с научным управляющим.


^ Практическая значимость Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология работы. Показано, что процессы образования устойчивых к окислению кристаллических сульфидов Cu и Fe за счет активности СРП протекают в кислых и окисленных осадках хвостохранилищ добычи золота. Процессы микробной сульфатредукции могут представлять один из главных устройств Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология самоочистки этих экосистем. Данные по воздействию критерий культивирования на соотношение хим и минералогического состава сульфидов Cu и Fe могут быть применены при разработке биогеотехнологических процессов чистки стоков, грязных металлами. Патентован Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология процесс получения незапятнанного ковеллита из стоков, содержащих ионы металлов с внедрением устойчивого к Cu Desulfovibrio sp. А2.


^ Апробация работы. Материалы исследовательских работ по теме диссертации были представлены на V молодежной школе Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология-конференции c интернациональным ролью «Актуальные нюансы современной микробиологии» (Москва, 26-27 октября 2009); III Интернациональной конференции по экологической, промышленной и прикладной микробиологии «BioMicroWorld 2009» (Лиссабон, Португалия, 2-4 декабря 2009); 8 Международном конгрессе «Extermophiles» (Понта Дельгада, Азоры, Португалия, 12-16 сентября 2010); VI молодежной Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология школе-конференции c интернациональным ролью «Актуальные нюансы современной микробиологии» (Москва, 25-27 октября 2010); 7 Международном совещании по меди «Copper in Biology» (Алгьеро, Сардиния, Италия, 16-20 октября 2010); Интернациональной конференции «Экология и геохимическая деятельность микробов экстремальных местообитаний Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология» (Улан-Удэ – Улаанбаатар, 5-16 сентября 2011).


Публикации. По теме диссертации размещено 23 печатные работы, включая 4 публикаций в изданиях, рекомендованных ВАК, 18 других статей и материалов конференций и 1 патент на изобретение.


^ Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология введения, обзора литературы, экспериментальной части, содержащей объекты исследования, материалы и способы и результаты исследования с обсуждением, заключением, выводом и перечнем литературы. Материалы диссертации изложены на 134 страничках машинописного текста и включают 60 рисунков Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология и 30 таблиц.


^ Место выполнения работы. Работа была выполнена в учебно-научной лаборатории биотехнологии и биоинженерии при Кафедре физиологии растений и биотехнологии Томского муниципального института под управлением д.б.н., доктора О Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология. В. Карначук. Определение скорости сульфатредукции в осадках хвостохранилищ добычи золота в Кемеровской области проведено во время стажировки в рамках гранта РФФИ по программке «Мобильность юных ученых» в Лаборатории микробиологии и биогеохимии водоемов Института микробиологии им Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология. С.Н. Виноградского РАН, г. Москва (ИНМИ РАН) под управлением к.б.н. И. И. Русанова и д.б.н. Н. В. Пименова.

Исследование образования сульфидов меди и железа СРП Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология и СГП поддержано грантами Министерства образования и науки РФ по программке ФЦП №П336 от 07.05.2010, №11.519.11.2004 от 18.08.2011, №11.519.11.2011 от 30.08.2011.

Создатель выражает глубокую признательность научному руководителю д.б.н. доктору О.В. Карначук, также д.б Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология.н. Н.В. Пименову, к.б.н. И.И. Русанову и к.б.н. А.Л. Герасимчук за полезные советы, помощь при выполнении работы и обсуждении результатов. От всей души благодарна Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология Д. Бэнксу за определение концентрации металлов, катионов и анионов в пробах воды хвостохранилищ. Создатель приносит благодарность всем соавторам, также сотрудникам и друзьям за содействие и поддержку.


^ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ


Глава 1. СУЛЬФИДОГЕННЫЕ БАКТЕРИИ И ОБРАЗОВАНИЕ СУЛЬФИДОВ МЕТАЛЛОВ


В Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология обзоре литературы приводится короткая черта физиологии, распространении и геохимической деятельности сульфидогенных микробов, также освещено образование сульфидов металлов в экосистемах и незапятнанных культурах и внедрение СРП в технологических схемах.


Глава 2. ОБЪЕКТЫ Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология И Способы ИССЛЕДОВАНИЯ


^ Черта изученных экосистем, грязных томными металлами, и определение интенсивности сульфатредукции. Исследование образования сульфидов металлов СРП проводили в осадках хвостохранилищ добычи золота в Кемеровской области. Осадки хвостохранилищ на рудниках «Берикуль», «Комсомольское» и «Центральный» характеризовались Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология низкими значениями рН, высочайшими значениями Еh и завышенным содержанием ионов металлов и сульфатов (таблица 1).

Определение интенсивности сульфатредукции и образования разных восстановленных форм серы в критериях очень приближенных к in situ Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология проводили в изолированных пробах осадков с применением радиоактивномеченного сульфата натрия (Карначук, 1990; Karnachuk et al., 2005). Определяли включение метки раздельно во фракции кислоторастворимых и кислотонерастворимых сульфидов.

Таблица 1 – Места отбора проб и некие физико-химические характеристики Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология воды ветландов


Место отбора проб

Обозначение пробы

Описание места отбора пробы

Т °С

рН воды

ОВП, мВ

Центральный

Том 13

Ветланд, получающий мелкие камешки из отвалов породы

11.0

2.91

+392

Том 14

Ручей, вытекающий из штольни. На поверхности осадка био обрастания

16.2

2.72

+454

Комсомольское

Том 15

Естественный ветланд Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология на местности хвостохранилища. Вода активно красноватого цвета

18.2

1.96


+482

Том 16

Естественный ветланд на местности хвостохранилища

18.1


1.75

+370

Том 17

Ветланд, с аква растительностью

18.0

2.84

+431

Берикуль


Том 18

Высачивание из под отвала пустой породы на берегу реки Влажный Берикуль

12.0

4.22

+413

Том 19


Естественный ветланд на Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология местности бывшего хвостохранилища

24.1


2.43

+389


Том 20


Мокроватый осадок на местности бывшего хвостохранилища

24.0

2.76

+395


Том 21


Естественный ветланд с оранжевой водой невдали от отвала пустой породы.

22.7

2.06

+482

Новый Берикуль

Том 22

Естественный ветланд на местности бывшего хвостохранилища

20.5

2.99

*


* - Измерение не проводили

^ Молекулярные способы. ДНК выделяли набором Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология «Power Soil DNA isolation kit» (MoBio, USA) в согласовании с аннотацией производителя. Проводили «вложенную» (nested) амплификацию гена 16S рРНК с «внешними» праймерами 27F (DeLong, 1992) и 1492R (Weisburg et al., 1991), продукт который потом использовали Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология в качестве матрицы для амплификации с «внутренними» праймерами BacV3f и 907R (Muyzer et al., 1996). Использовали амплификатор My Cycler (BioRad), температурный режим описанный ранее (Карначук и др., 2009). Доминирующие филотипы в осадках Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология хвостохранилищ определяли способом амплификации фрагментов 16S рРНК с следующими разделением гель-электрофорезом в денатурирующих критериях (ПЦР-ДГГЭ). ДГГЭ проводили по описанной методике (Герасимчук и др., 2011). При ДГГЭ-анализе применяли 8 % полиакриламидный гель с Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология денатурирующими градиентами от 30 % до 70 % (100 % денатурирующий раствор содержит 7 М мочевину и 40 % формамид). Секвенирование проводили коммерчески (ЗАО «Синтол»). Анализ последовательностей ДНК проводили в согласовании с тем как это описано в публикации (2).


^ Опыты с незапятнанными Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология и накопительными культурами. Накопительные и незапятнанные культуры выращивали на пресноводной среде Видделя (Widdel, Bak, 1992), Cu(II) и Fe(II) вносили в среду из стоковых смесей. Исходная концентрация металлов в среде составляла от 25 до 400 мг Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология/л. рН среды составлял 2.5, 4 либо 8, зависимо от физиологии организмов. В качестве органического субстрата для роста использовали лактат либо пептон. Также культивирование Desulfovibrio sp. A2 проводили в биореакторе BIOFLO110 Fermentor Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология/Bioreactor NEW BRUNSWICK Scientific CO, INC, в непрерывном режиме. Культивирование проводили при 28 – 32 ºС, рН 7 – 8, скорость протока составляла 1-2 мл/мин.

Для исследования образования сульфидов меди и железа СРП использовали накопительные культуры, приобретенные из различных местообитаний Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология (таблица 2).

Образование сульфидов Cu и Fe изучали в незапятнанных культурах устойчивых к меди СРП, выделенных из разных экосистем (таблица 3). Принципиально отметить, что исследованные штаммы принадлежат к разным филогенетическим группа Bacteria Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология – дельтапротеобактериальным родам Desulfovibrio и Desulfomicrobium, относящихся к Firmicutes Desulfosporosinus и Tissierella (набросок 1).


Таблица 2 – Некие свойства накопительных культур сульфидогенов, использованных в опытах по исследованию образования сульфидов металлов


Культуры

Источник выделения

Субстрат

для роста

Концентрация Сu2+, мг/л

Том 17

Осадки Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология хвостохранилища сульфидных руд, проба Том 17

Лактат

25

Том 19

Осадки хвостохранилища сульфидных руд, проба Том 19

Лактат

25

LC_3

Гидротермальное поле Лост Сити, Постройка с водой, проба М2 4800№2

Лактат

0.002


LC_4

Гидротермальное поле Лост Сити, проба Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология М2 ТБС 4403

Лактат

0.002

5_С

Фекалии человека

Пептон

100

6_С

Фекалии человека

Пептон

100


Таблица 3 – Незапятнанные культуры СРП и СГБ использованные в исследовательских работах и предельная концентрация ионов Cu в среде, позволяющая их рост


Штаммы СГБ

Источник выделения

Концентрация Сu2+, мг/л

Dеsulfomicrobium sp. KN

Осадки, грязные Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология отходами предприятия ОАО “Норильский никель”

400

^ Desulfovibrio sp. R2

Сточные воды предприятия по производству шариков подшипников

800

Desulfovibrio sp. А2

Сточные воды предприятия по производству шариков подшипников

450

Desulfovibrio sp. А4

Сточные воды предприятия Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология по производству шариков подшипников

325

Desulfosporosinus sp. DB

Грязные металлами осадки хвостохранилищ добычи золота, Кузбасс

5000

Desulfosporosinus sp. ОТ

Cтоки предприятия по обогащению и извлечению цветных металлов из руд, ОАО «Норильский никель»

15000

Tissierela sp. P1

Поверхность медных монет Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология

150

Tissierela sp. F6

Фекалии человека

50




Набросок 1 – Филогенетическое положение устойчивых к меди изолятов использованных в исследовании. На рисунке устойчивые к меди штаммы выделены жирным шрифтом


^ Электрическая микроскопия, элементный и минералогический анализ. Исследование ультраструктуры бактериальных клеток проводили Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология способом трансмиссионной электрической микроскопии (Карупу, 1984). Исследование элементного состава приобретенного осадка проводили средством энергодисперсионного анализа при помощи микроанализатора EDAX на сканирующем электрическом микроскопе Philips SEM 515. Съемка выполнялась при ускоряющем напряжении 30 kV Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология, фокусное расстояние составило 12 мм, размер зонда 50–100 нм. Дифракционные картины строили при помощи дифрактометра Shimadzu XRD 6000 с рентгенофазовым анализом. Проверка огромного числа вероятных композиций разных фаз выполнялась с внедрением программки Crystallographica-Search Match с базой Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология данных PDF-2.


Глава 3. ОБРАЗОВАНИЕ СУЛЬФИДОВ МЕТАЛЛОВ ПРИРОДНЫМИ ПОПУЛЯЦИЯМИ СУЛЬФИДОГЕНОВ В ОТХОДАХ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ Индустрии


^ Обилие микробов в отходах добычи сульфидных руд с разными физико-химическими критериями среды. Все исследованные осадки характеризовались низким рН Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология и окисленными критериями. В высачиваниях и осадках хвостохранилища «Комсомольский» зафиксированы более кислые условия (рН=1.75). В воде ветландов отмечено очень высочайшее содержание сульфата, железа и других металлов, таких как мышьяк, алюминий, цинк Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология, свинец, медь, никель, кадмий (таблица 4), что свидетельствует об активных процессах окисления остаточных сульфидов. В осадках хвостохранилищ «Комсомольское» и «Берикуль» были найдены кристаллические сульфиды железа, пирит (FeS2) и меди, халькоцит (Cu2S).


Таблица 4 – Концентрация неких Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология анионов и частей в воде исследованных ветландов

Концентрация анионов/

катионов/

частей, мг/л

Центральный

Комсомольский

Берикуль

Tом13

Tом14

Tом15

Tом16

Tом17

Tом18

Tом21

Tом22

SO42-

348

1193

13473

5069

811

2038

11437

223

Al

<0.5

12.2

399

137

33.2

51.4

355

0.3

Fe

75.8

57.6

4802

1880

59.5

468

3797

0.9

Cu

<0.1

5

18.8

4.6

0.8

3

15.9

0.2

Zn

1.8

11.1

232.0

46.6

10.2

15.8

42.9

0.6

Pb

<0.2

<0.2

2.8

1.3

<0.2

0.4

1.7

<0.2

Ni

<0.1

<0.1

8.50

1.60

0.40

0.70

4.00

<0.1

Co

<0.1

0.1

2.5

0.8

0.2

0.4

1.9

<0.1

Cd

<0.1

0.2

5.9

1

0.2

0.3

1

<0.1

As

7.4

0.1

556

89.9

0.4

2.5

244

<0.1

S

115

380

4346

2110

261

668

3742

75.9


Разные группы Bacteria были обнаружены способом ПЦР-ДГГЭ в Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология осадках хвостохранилищ, включая образующих сульфиды Deltaproteobacteria и Firmicutes (картинки 2, 3). Многие из найденных филотипов имели высшую степень гомологии с последовательностями некультивируемых Bacteria из экстремально кислых экосистем, связанных с кислыми шахтными дренажами, таких как Rio Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология Tinto в Испании. Но, некие организмы, обнаруженные способом ПЦР-ДГГЭ, были очень удалены от узнаваемых культивируемых форм. А именно, два филотипа попадающие в класс Deltaproteobacteria не имели культивируемых родственников с гомологией гена 16S рРНК Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология более 86% (картинки 3, 4).



Набросок 2 – Главные филогенетические группы Bacteria, обнаруженные способом ПЦР-ДГГЭ в осадках хвостохранилищ




Набросок 3 – Доминирующие филотипы, обнаруженные в осадках хвостохранилищ. В скобках указан % гомологии с наиблежайшими культивируемыми родственниками


^ Определение скорости сульфатредукции в Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология отходах добычи сульфидных руд. Наибольшая скорость сульфатредукции, 102 мкг S восстан/(дм3сут), была зафиксирована в окисленных осадках ветланда на хвостохранилище «Берикуль». При всем этом огромную часть метки (67.6 %) находили во фракции хромовосстанавливаемой серы Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология (ХВС). Фракция ХВС содержит пирит и кислотонерастворимые сульфиды других металлов, а именно меди. В осадках другого ветланда большая часть метки (82.4 %) была найдена в ХВС, суммарная интенсивность сульфатредукции составляла 55.7 мкг S Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология восстан/(дм3сут). В осадках ветландов хвостохранилища «Центральный» наибольшая скорость сульфатредукции составляла 85.4 мкг S восстан/(дм3сут) и при всем этом кислоторастворимые сульфиды (HS- + MeS) составляли 96.5 %. Меньшие скорости сульфатредукции следили в осадках Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология ветландов хвостохранилища «Комсомольское», которые составляли 4.13, 37.4 и 27.5 мкг S восстан/(дм3сут), при всем этом кислоторастворимые сульфиды составляли от 68 до 100 % (картинки 4, 5).

Таким макаром, устойчивые к реокислению вторичные сульфиды Fe и Cu могут создаваться в значимых количествах Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология в отходах добычи сульфидных руд благодаря активности СРП.




Набросок 4 – Скорость сульфатредукции в осадках хвостохранилищ «Центральное» (Том 13, Том 14), «Комсомольское» (Том 15, Том 16, Том 17) и «Берикуль» (Том 18, Том 19, Том 20)




Набросок 5 – Процентная толика Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология кислотонерастворимых сульфидов (ХВС) от суммарной восстановленной 35S в осадках хвостохранилищ «Центральное» (Том 13, Том 14), «Комсомольское» (Том 15, Том 16, Том 17) и «Берикуль» (Том 18, Том 19, Том 20)


Глава 4. ОБРАЗОВАНИЕ СУЛЬФИДОВ МЕДИ И ЖЕЛЕЗА СУЛЬФИДОГЕНАМИ


^ Образование сульфидов Cu и Fe Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология накопительными и незапятнанными культурами СГБ из природных экосистем. Элементный анализ осадков, приобретенных при культивировании накопительных культур из хвостохранилищ (Том 17, Том 19) и гидротермального поля Лост Сити (LC_3 и LC_4) с ионами меди Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология, показал присутствие S, Fe и Cu. Осадки, приобретенные при культивировании с ионами железа, содержали S и Fe. Рентгенофазовый анализ осадков Том 17 и Том 19 показал наличие кристаллических сульфидов меди (джурлеит, Cu31S16) и Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология железа (макинавит, FeS; пирит, Fe2S) (набросок 6).




Набросок 6 - Дифрактограммы осадков, приобретенных в опытах с различными сроками инкубации накопительных культур из хвостохранилищ. 1 – Том 19, 50 мгFe/л, 36 суток инкубирования; 2 – Том 19, 25 мгCu/л, 101 суток; 3 – Том 17, 25 мгCu Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология/л, 87 суток. Обозначения: макинавит (FeS) – SFe; пирит (FeS2) – Py; джурлеит (Cu31S16) – Dj


Атомное соотношение Fe и S, при культивировании LC_3 без меди, составляло 9.3:1, при культивировании LC_3 с 50 мгCu/л - 16.8:1, а при культивировании LC_4 - 2.44:1. Атомное соотношение Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология Cu:S в осадке, образованном при культивировании LC_3 с 50 мгCu/л, составляло 13.7:1.

Элементный анализ осадков, приобретенных при культивировании в периодичной культуре Desulfovibrio sp. А2, Desulfovibrio sp. R2, Desulfovibrio sp Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология. А4, Desulfomicrobium sp. KN, Desulfosporosinus sp. DB, Desulfosporosinus sp. ОТ, показал присутствие в качестве главных частей S и Cu (набросок 7). Атомное соотношение Cu:S во всех осадках было близко к сульфидам меди составом Cu Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология2S, Cu1.96S, Cu1.72-1.86S, Cu1.75-1.78S, Cu1.75S, Cu1.5-1.6S, Cu1.4S, Cu1.1S и CuS. Также в неких осадках присутствовало огромное количество Fe и атомное соотношение Cu:Fe:S близко Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология к сульфидам состава СuFeS2, СuFe2S3, Cu5FeS4 и Cu3FeS4, а соотношение атомов Fe:S близко к сульфидам железа – FeS, FeS2, FeS1.5, FeS1.3 и FeS1.2.



Набросок 7 – Микрофотографии (СЭМ) осадков, приобретенных Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология в опытах с различными сроками инкубации Desulfovibrio sp. А2 в присутствии ионов Cu (250 мг/л), и надлежащие им ЭДС. 1 – 8 суток культивирования; 2 – 15 суток культивирования


Рентгенофазовый анализ подтвердил присутствие кристаллических сульфидов меди в осадках. Ацидотолерантные штаммы Desulfosporosinus Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология sp. DB и Desulfosporosinus sp. ОТ создавали в большей степени халькопирит (CuFeS2). Осадки, приобретенные при краткосрочном культивировании, содержали вторую кристаллическую фазу ковеллит (CuS). При культивировании Desulfosporosinus sp. DB на среде с Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология пептоном создавались халькоцит (Cu2S) и моихукит (Cu9Fe9S16), а при культивировании без меди – сульфиды железа, грейгит (Fe3S4) и маккинавит (FeS). Desulfosporosinus sp. OT, не считая халькопирита и Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология ковеллита, создавал сульфид железа, смитит (Fe9S11).

Desulfovibrio sp. А2, Desulfovibrio sp. А4 и Desulfovibrio sp. R2 при краткосрочном культивировании (5-9 суток) создавали незапятнанный ковеллит, а при более продолжительном (15-58 суток) – ковеллит и халькопирит Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология (набросок 8). Desulfomicrobium sp. KN вместе с основными фазами ковеллита и халькопирита, создавал более редчайший сульфид меди, ярровит – Cu9S8 (Cu1,12S) (набросок 9). При культивировании Desulfovibrio sp. А2 в непрерывной культуре образовалось большее количество Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология сульфидных минералов. Так при культивировании в биореакторе в осадках были обнаружены ковеллит (CuS), ярровит (Cu9S8 (Cu1,12S)), халькопирит (CuFeS2)и пирротин (Fe6S7).



Набросок 8 – Дифрактограмма осадков, приобретенных в опытах с различными Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология сроками инкубации Desulfovibrio sp. R2 в присутствии исходной концентрации Cu (200 мг/л). 1 – 9 суток; 2 – 58 суток. Обозначения на дифрактограмме: Cv – ковеллит (СuS), Ch – халькопирит (CuFeS2)




Набросок 9 – Дифрактограмма осадков, приобретенных при культивировании 1 – Desulfosporosinus sp Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология. DB; 2 – Desulfomicrobium sp. KN; 3 – Desulfovibrio sp. А2 в присутствии исходной концентрации Cu (200 мг/л). Обозначения: халькопирит (CuFeS2) – Ch; ковеллит (СuS) – Cv; ярровит (Cu9S8) – Ya


При исследовании ультраструктуры бактериальных клеток, возрастающих в повторяющейся культуре с Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология добавлением меди, было показано образование электронплотных микрочастиц различной формы на поверхности клеточной стены, в цитоплазме и периплазматическом пространстве (набросок 10). При микроскопировании контрольных срезов клеток, выращенных без прибавления меди, электронплотных микрочастиц на поверхности клеток Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология не найдено.




Набросок 10 – Микрофотографии клеток Desulfovibrio sp. А2 (А), Desulfovibrio sp. R2 (Б) культивированных в присутствии ионов меди и клеточки Desulfovibrio sp. А2, выращенные без ионов меди (В)


Были Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология получены микродифракционные картины наноразмерных частиц, выделенных из культуры Desulfovibrio sp. R2. Приобретенная кристаллическая решетка соответствует ковеллиту (CuS) (картинки 11).




Набросок 11 – Темнопольное (слева) и светлопольное (в центре) изображения наноразмерных частиц, образованных клеточками Desulfovibrio sp. R2, справа Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология микродифракционная картина микрочастиц. Кристаллическая решетка ковеллит, CuS


^ Образование сульфидов Cu и Fe накопительными и незапятнанными культурами СГБ из микробиома человека. В осадках, образованных при культивировании накопительных культур 5_С и 6_С, атомное Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология соотношение Cu:S близко к сульфидам меди состава CuS, Cu2S и CuS2, а атомное соотношение Cu:Fe:S близко к халькопириту (CuFeS2). Рентгенофазовый анализ подтвердил наличие кристаллических сульфидов меди – халькоцита (Cu Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология2S) и халькопирита (Cu FeS2) (набросок 12).



Набросок 12 – Дифрактограммы осадков, приобретенных в опытах накопительными культурами 5_С из микробиома человека. Обозначения: халькоцит (Cu2S) – Cc; халькопирит (CuFeS2) – Ch


При культивировании Tissierella sp. Р1 и Tissierella Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология sp. F6 кристаллических сульфидов меди не нашли. При продолжительном культивировании этих штаммов нашли кристаллические фазы фосфата железа – вивианита (Fe3(PO4)2·2H2O) (набросок 13).




Набросок 13 – Дифрактограмма осадков, образованных Tissierela sp. Р1 в присутствии Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология ионов меди (75 мгCu/л). Вивианит (Fe3(PO4)2·2H2O) обозначен – Viv


^ Образование сульфидов Cu СГБ в биопленках. В природных популяциях образование сульфидов металлов может происходить при росте микробов в биопленках. Известны традиционные примеры образования Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология сфолерита (ZnS) биопленками СРП в шахтных туннелях (Labrenz, Bаnfield,, 2004; Labrenz et al., 2000).

С целью исследования способности образования сульфида меди в биопленках, проводили спектральный анализ обрастаний стекла и дюралевой фольги штаммами Desulfosporosinus sp. DB Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология, Desulfovibrio sp. R2, Desulfovibrio sp. А2, Tissierela sp. F6 и Tissierela sp. Р1. Элементный анализ биопленок, образованных при культивировании СРП/СГБ, показал присутствие Cu, Fe и S. Desulfovibrio sp. А Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология2 создавал на стекле микроколонии размером около 30 мкм (набросок 14). Микроколонии на фольге имели средний размер 10 мкм. Атомное соотношение Cu:S было близко к CuS.

В биопленках, образованные Desulfosporosinus sp. DB нашли также Fe, что может указывать Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология на присутствие CuFeS2.

В отличие от штаммов СРП, биопленка, образованная СГБ Tissierela sp. Р1 на фольге, представляла шарообразные микроколонии размером от 5 до 20 мкм. Атомное соотношение Cu:S близко к Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология соотношению частей в Cu2S (набросок 15).




Набросок 14 – Микрофотографии (СЭМ) биопленок, образованных на различных поверхностях штаммами СРП, и надлежащие им ЭДС. 1 – Desulfovibrio sp. А2, стекло, 250 мгCu/л (справа в светлом поле клеточки микробов), 8 суток инкубирования Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология; 2 – Desulfovibrio sp. А2, фольга, 200 мгCu/л, 22 суток инкубирования; 3– Desulfosporosinus sp. DB, стекло, 200 мгCu/л, 21 суток культивирования




Набросок 15 – Микрофотографии (СЭМ) биопленки образованной на фольге, при культивировании Tissierela sp. Р1, 75 мгCu/л, 3 суток


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


Исследования Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология проявили что, невзирая на низкие значения рН, окисленные условия и высочайшие концентрации томных металлов, в осадках хвостохранилищ Кемеровской области происходит активная сульфатредукция, сопровождающаяся образованием кристаллических сульфидов металлов. Кристаллические сульфиды устойчивы к реокислению и Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология данный процесс представляет огромное значение для самоочистки экосистем. Обнаруженные способом рентгенофазового анализа в осадках хвостохранилищ кристаллические сульфиды Cu и Fe, также как Cu2S и FeS2, могут являться вторичными сульфидами, образуемые Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология СРП. Вероятными агентами процесса сульфатредукции в окисленных осадках, грязных металлами, являются отдаленные родственники дельтапротеобактерия, обнаруженные в осадках молекулярными способами. Но, так как гомология найденных филотипов с известными Deltaproteobacteria не превосходит 90% в текущее время не Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология может быть дать совсем заключения о фенотипе этих организмов. СРП представляются более многообещающими организмами для чистки сточных вод в схожих экстремальных экосистемах, так как не только лишь отлично осаждают томные металлы в Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология виде нерастворимых сульфидов за счет продукции сероводорода, да и естественным методом увеличивают щелочность среды. Наши исследования подтверждают факт, что некие СРП владеют сильными системами антиоксидантной защиты и сохраняют жизнеспособность в Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология присутствие кислорода, также способны расти при низких значениях рН.

Исследования сульфидов металлов, образованных незапятнанными культурами, при помощи энергодисперсионного и рентгенофазового способов позволили найти кристаллические сульфиды Cu и Fe. При непрерывном культивировании Desulfovibrio sp Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология. А2 с ионами меди, основными сульфидами на всем протяжении культивирования были халькопирит, ярровит, пирротин и ковеллит. Нрав сульфидов меди является видоспецифическим и варьирует даже у близкородственных штаммов. Условия культивирования (длительность и Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология рН) оказывают влияние на хим форму и размер образующихся сульфидов. Так, ацидотолерантные штаммы рода Desulfosporosinus, создавали в большей степени халькопирит, в то время как нейтрофильные штаммы рода Desulfovibrio создавали ковеллит. Tissierella sp. Р1 и Tissierella Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология sp. F6 создавали только кристаллический фосфат железа (вивианит) (таблица 5).


Таблица 5 – Кристаллические сульфиды Cu и Fe, образованные при культивировании СРП/СГБ

СРП / СГБ

Филогенетическая группа

Кристаллические сульфиды Cu и Fe

Desulfovibrio sp. R2

Deltaproteobacteria

Ковеллит (СuS Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология), халькопирит (CuFeS2)

Desulfovibrio sp. А2 в повторяющейся культуре

Deltaproteobacteria

Ковеллит (СuS), халькопирит (CuFeS2)

Desulfovibrio sp. А2 в непрерывной культуре

Deltaproteobacteria

Ковеллит (СuS), халькопирит (CuFeS2), пирротин (Fe6S7), ярровит (Cu9S8)

Desulfovibrio sp. А4

Deltaproteobacteria

Ковеллит (СuS), халькопирит (CuFeS Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология2)

Desulfomicrobium sp. KN


Deltaproteobacteria

Ковеллит (СuS), халькопирит (CuFeS2), ярровит (Cu9S8)

Desulfosporosinus sp. DB

Firmicutes

Ковеллит (СuS), халькопирит (CuFeS2), моихукит (Cu9Fe9S16), халькоцит (Cu2S), грейгит (Fe3S4) и макинавит (FeS)

Desulfosporosinus sp Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология. ОТ

Firmicutes

Ковеллит (СuS), халькопирит (CuFeS2), смитит (Fe9S11)

Tissierella sp. Р1

Firmicutes

Вивианит (фосфат железа Fe3(PO4)2·2H2O)

Tissierella sp. F6

Firmicutes

Вивианит (фосфат железа Fe3(PO4)2·2H2O)


При культивировании штаммов СРП на среде с ионами Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология меди на клеточных стенах и снутри клеток микробов аккумулировались электронплотные микрочастицы, возможно, сульфиды. Как было показано, на примере штамма Desulfovibrio sp. R2, такие частички содержали кристаллическую фазу - ковеллита. Возможно Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология, такие же кристаллы сульфидов создавались в биопленках на стекле и фольге.

Результаты тестов с клеточками и хим контролями позволяют сделать заключение, что СРП стимулируют и существенно ускоряют процесс образования сульфидов металлов по сопоставлению Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология с протеканием осаждения сульфидов в итоге хим реакций.

ВЫВОДЫ

1. Насыщенный процесс диссимиляционной сульфатредукции, сопоставимый по скорости с восстановлением сульфата в анаэробных осадках, был найден в окисленных осадках хвостохранилищ сульфидных руд на месторождениях Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология «Берикуль» и «Центральный». Наибольшая скорость сульфатредукции составляла 102 мкг S восстан./(дм3сут), при всем этом огромную часть S восстан. (67.6%) находили в хромовосстановливаемой фракции, представленной пиритом и другими кристаллическими сульфидами металлов.

2. Вероятными микробами Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология, проводящими процесс сульфатредукции в окисленных кислых осадках исследуемых хвостохранилищ, являются некультивируемые представители Deltaproteobacteria, обнаруженные способом ПЦР-ДГГЭ.

3. Разные кристаллические сульфиды Fe и Cu, включая пирит (FeS2), макинавит (FeS) и джурлеит (Cu31S16), создавались в Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология накопительных культурах сульфидогенов, выделенных из отходов добычи сульфидов металлов. В накопительных культурах приобретенных из микробиома человека нашли халькопирит (CuFeS2) и халькоцит (Cu2S).

4. Представители рода Desulfovibrio при краткосрочном культивировании создавали Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология ковеллит (CuS), а при продолжительном культивировании – ковеллит (CuS) и халькопирит (CuFeS2). Ацидотолерантные штаммы рода Desulfosporosinus создавали в большей степени халькопирит (CuFeS2), пореже ковеллит (CuS), моихукит (Cu9Fe9S16) и смитит (Fe Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология9S11). Представители рода Desulfomicrobium создавали ковеллит, халькопирит и ярровит – Cu9S8 (Cu1,12S).

5. Сульфидогенные штаммы из микробиома человека Tissierella sp. Р1 и Tissierella sp. F6 кристаллических сульфидов меди не создавали. При продолжительном культивировании Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология этих штаммов нашли кристаллический фосфат железа, вивианит (Fe3(PO4)2·2H2O).

6. Кислые условия среды оказывают влияние на минералогический состав биогенных сульфидов меди, что выражается в преимущественном образовании халькопирита, по сопоставлению с ковеллитом Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология и пиритом, образующихся при нейтральном рН среды.

7. СРП могут интенсивно участвовать в процессах самоочистки окисленных осадков добычи металлов, образуя устойчивые к окислению кристаллические формы сульфидов Cu и Fe. Устойчивые штаммы СРП перспективны для сотворения Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология биотехнологий чистки грязных стоков от ионов меди и железа.


^ Перечень РАБОТ, Размещенных ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ


Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК, и патенты

  1. Буторова О.П. Образование сульфидов меди Desulfovibrio sp. R2 в хороших Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология температурных критериях / О.П. Буторова, А. В. Козлова, А. Л. Герасимчук // Вестник Томского муниципального института. Биология. – 2010. – № 2 (10). – С. 19-28.

  2. Герасимчук А. Л. Поиск сульфатредуцирующих микробов в пробах мата из гидротермального поля Лост Сити способом молекулярного Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология клонирования / А. Л. Герасимчук, А. А. Шаталова, А. Д. Новиков, О.П. Буторова, Н. В. Пименов, А.Ю. Леин, А. С. Яненко, О. В. Карначук. // Микробиология. – 2010. – №1. – С. 96-105.

  3. Патент РФ на Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология изобретение. Метод получения ковеллита с внедрением сульфатредуцирующих микробов, устойчивых к меди. / Карначук О.В., Буторова О.П., Герасимчук А.Л., Лущаева И.В., Козлова А.В., Забудченко О.В., Мишин И.П.; Томский гос Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология. институт. – №2426783; зав. 11.03.2010; опубл. 20.08.2011. Бюл. №23, 1 с.

  4. Иванова О.А. Экологическая оценка шахтных отвалов на примере рудника «Центральный» / О.А. Иванова, А.Л. Герасимчук, О.П. Иккерт // Вестник Томского муниципального института Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология. Биология. – 2011. – № 3 (15). – С. 178-179.

  5. Иккерт О.П. Осаждение меди сульфидогенной бактерией Desulfosporosinus sp.DB, выделенной из отходов добычи золота в Кузбассе. / О.П. Иккерт, А.Л. Герасимчук, Ю.А. Франк // Задачи региональной экологии. 2012. – №5. – С. 152-156.

Другие статьи Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология и материалы конференций

  1. Иккерт О.П. Образование сульфидов меди ацидофильными сульфатредуцирующими микробами рода Desulfosporosinus. / О.П. Иккерт, А.Л. Герасимчук, О.В. Карначук // Экология и геохимическая деятельность микробов экстремальных местообитаний. Материалы интернациональной конференции. – 2011. – С Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология. 91-93.

  2. Buchtiyarova P. Sulfate-reducing bacteria isolated from copper coins. / P. Buchtiyarova, A. Kopnova, A.Gerasimchuk, E.Komleva, O. Butorova, O. Karnachuk // In Book of abstracts. Copper 10. 7th International Copper Meeting: Copper Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология in Biology. – 2010. – PS-35.

  3. Gerasimchuk А. L. Formation of copper sulfides by acidophilic Desulfosporosinus sp. DB isolated from highly acidic gold mine tailings, Kuzbass, Western Siberia / А. L. Gerasimchuk, O. P. Butorova Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология, A. V. Kozlova, O. V. Zabudchenko, A. A. Miller, D. Banks and O. V. Karnachuk// In Book of abstracts. 8th International Congress on Extremophiles. – 2010. – Р. 142.

  4. Буторова О.П. Образование миллерита штаммами Desulfovibrio. /, О Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология.П. Буторова, Л.Н. Еренко, А.В. Козлова, О.В. Забудченко, А.А.Миллер, О.В. Карначук // Животрепещущие нюансы современной микробиологии. VI молодежная школа-конференция c интернациональным ролью. – 2010. – С. 97-99.

  5. Еренко Л.Н Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология. Получение сульфидов металлов с внедрением сульфатредуцирующей бактерии Desulfovibrio sp. R2 / Л.Н. Еренко, О.П. Буторова, А.Л. Герасимчук, А.В. Козлова, А.А. Миллер, О.В. Карначук // Молекулярная и клеточная биоинженерия Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология. Сборник научных трудов. – 2009. – С. 30-32.

  6. Буторова О. П. Образование сульфидов металлов незапятнанными культурами сульфатредуцирующих микробов, устойчивых к ионам меди / О. П. Буторова, А. Л. Герасимчук, А. В. Козлова, О. В. Забудченко Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология, Л. Н. Еренко, И. П. Мишин, А. А. Миллер, О. В. Карначук // Животрепещущие нюансы современной микробиологии. V молодежная школа-конференция c интернациональным ролью. – 2009. – С. 73-74.

  7. Butorova O.P. Formation of macro- and micro Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология-sized copper sulfide particles by pure cultures of metal-resistant sulfate-reducing bacteria / O.P.Butorova, A.L.Gerasimchuk, L.N.Erenko, A.V.Kozlova, O.V.Zabudchenko, I.P. Mishin, A.A. Miller Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология, O.V. Karnachuk // BioMicroWorld 2009. III International Conference on Environmental, Industrial and Applied Microbiology. – 2009. – Р. 55.

  8. Gerasimchuk A.L. Bacterial sulfate reduction in the oxic zone of acidic gold mine tailings contaminated with Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология arsenic and metals / A.L.Gerasimchuk, O.P.Butorova, D.Banks, P.Orme, N.V.Pimenov, A.S. Yanenko, O.V.Karnachuk // BioMicroWorld 2009. III International Conference on Environmental, Industrial and Applied Microbiology. – 2009. – Р Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология. 8.

  9. Герасимчук А. Л. Исследование контраста культивируемых и некультивируемых сульфатредуцирующих микробов в местообитаниях, содержащих высочайшие концентрации металлов / А.Л. Герасимчук, О. П. Буторова, Н. В. Пименов, О. В. Карначук // Животрепещущие нюансы современной микробиологии. IV Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология молодежная школа-конференция c интернациональным ролью. – 2008. – С. 13-14.

  10. Герасимчук А. Л. Численность сульфатредуцирующих микробов в рудничных водах, грязных отходами добычи золота и каменного угля / А. Л. Герасимчук, Г. А. Стыкон, А. С Экологическая роль сульфидогенных бактерий в образовании сульфидов меди и железа 03. 02. 08 Экология. Лисина, О. П. Буторова, З.Л. Тихонова, У. Н. Полуэктова, О. С. Суханова, О. В. Карначук // II Интернациональная молодежная школа-конференция «Актуальные нюансы современной микробиологии». – 2006. – С. 9-10.



ekologicheskie-faktori-sredi-statya.html
ekologicheskie-filmi-iz-raznih-stran-budut-predstavleni-v-stolice-karelii-rossijskaya-blagotvoritelnost-v-zerkale-smi.html
ekologicheskie-gruppi-ptic.html