Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, ХИМИЯ

Использование химических методов анализа для изучения био-сорбционных характеристик микроорганизмов

maxreb04 750 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 64 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 25.10.2021
В нашей работе использовались соли цинка и меди, так как эти металлы являются эссенциальными, конкурирующими и неотъемлемыми участниками в жизнедеятельности макро- и микроорганизмов, что представляет особый интерес для проведения экспериментальных исследований по изучению биосорбционных характеристик бактерий, составляющих нормофлору кишечника человека.
Введение

Экологическая безопасность окружающей среды является одним из приоритетных направлений государственной политики современности. Одним из источников загрязнения природных экосистем являются побочные продукты предприятий металлургической, машиностроительной, приборостроительной, автомобильной и других отраслей промышленности, содержащие значительное количество загрязняющих веществ, в состав которых входят различные органические вещества – спирты, кислоты, поверхностно-активные вещества и нефтепродукты, а также высокие концентрации ионов тяжелых металлов. Состав таких загрязнителей чрезвычайно разнообразен, он изменяется в процессе появления новых производств и усовершенствования существующих. Наряду с этим происходит адсорбция тяжелых металлов в органическом веществе природных экосистем. Отмечается высокое содержание таких тяжелых металлов как Zn, Fe, Mn, Со и так далее, наиболее токсичными из которых являются – Cd, Hg, Pb, Cr [1]. Новое направление очистки от тяжелых металлов промышленно-хозяйственных сточных вод и других природных сред связано с развитием биотехнологической отрасли промышленности. Основу микробиологической ремедиации составляют способы извлечения различных металлов из концентратов, горных пород и растворов с помощью ферментных систем микроорганизмов, или их метаболитов. Проводимая в настоящее время очистка стоков от тяжелых металлов химическими, физическими, электрохимическими способами дорога и громоздка, причем не всегда обеспечивается высокая степень очистки. Следует отметить, что при традиционных методах обезвреживания и озоления отходов затраты в разы превышают стоимость биологической ремедиации. Данная технология сочетает принципы гидро- и пирометаллургии, обходящиеся без высокой температуры, давления, заменяя их микробным катализом [2]. Для разработки эффективных методов биоаккумуляции металлов иссле-дуются механизмы этого процесса ведется выделение активных штаммов бак-терий, грибов и водорослей, подбираются микробные сообщества, выясняется влияние внешних условий на процесс биоаккумуляции [3]. Разнообразие процессов, осуществляемых микроорганизмами для извлечения тяжёлых металлов, можно объединить в три основных направления: а) сорбция и внутриклеточное накопление тяжёлых металлов за счёт комплексообразования с биомассой микроорганизмов; б) перевод тяжёлых металлов в летучую форму, то есть метилирование металлов; в) внеклеточное осаждение, то есть перевод растворимых соединений в нерастворимые, среди которых ведущим методом является образование суль-фидов за счёт метаболизма сульфатредуцирующих бактерий [4]. Решение ряда экологических проблем зависит не только от способности ряда микроорганизмов осаждать или аккумулировать тяжелые металлы, но и от исследования токсического действия последних на микроорганизмы. Экологическое нормирование предельно допустимых концентраций тяжелых металлов в водоемах предусматривает выяснение влияния их концентраций, вызывающих гибель отдельных видов микроорганизмов, разрушение сообществ, а также нарушение процессов микробной биодеградации веществ. Важна оценка вклада микроорганизмов в трансформацию соединений тяжелых металлов и детоксикацию природной среды. Ведутся исследования роли металлов в качестве микроэлементов, необходимых для жизнедеятельности микроорганизмов, как источников энергии или акцепторов электронов, как элементов, влияющих на естественную среду обитания микроорганизмов [5]. Из литературных данных известно, что отдельные группы микроорганизмы при взаимодействии с ионами тяжелых металлов способны переводить их в металлическое нетоксичное состояние и накапливать в своей структуре. Причины накопления металлов микроорганизмами разнообразны, так одни используют металлы в качестве источников микроэлементов или акцепторов электронов, а другие могут извлекать полезную энергию при окислении восстановленных соединений металлов. При восстановлении окисленных соединений металлов ряд микробов осуществляет процесс, который является, по-видимому, своеобразной формой дыхания [6, 7]. Особый интерес вызывает влияние ионов тяжелых металлов на микроорганизмы, которые оказывают положительное влияние на организм человека. К таким микроорганизмам относятся, например, бактерии, входящие в состав пробиотических препаратов. «Пробиотики» в современном понимании – это бактерийные препараты из живых микробных культур, предназначенные для коррекции микрофлоры хозяина и лечения ряда заболеваний [8]. Исходя из вышеизложенного поставлена цель: оценить уровень биоток-сичности различных химических соединений цинка и меди и возможность их накопления в структуре бактериологический биомассы. Для реализации данной цели нами были определены следующие задачи: 1) изучить влияние солей цинка и меди на рост бактерий в периодической культуре в условиях in vitro; 2) оценить уровень биотоксичности анионного компонента выбранных солей на динамику роста исследуемых микроорганизмов.
Содержание

Введение 6 1 Обзор литературных данных 8 1.1 Экологическое состояние Оренбургской области 8 1.2 Физико-химические свойства цинка 11 1.3 Физические и химические свойства меди 18 2 Материалы и методы исследования 28 2.1 Материалы, используемые в экспериментах 28 2.2 Методы исследования 36 3 Результаты исследований 40 3.1 Оценка биотоксичности катионов меди и цинка в составе солей с различным анионным компонентов и их влияние на рост исследуемые микроорганизмы 40 3.2 Изучение способности исследуемых микроорганизмов к биоаккумуля- ции катионов цинка и меди с учетом их анионного компонента в условиях in vitro 48 Заключение 54 Список использованных источников 55 Приложение А (обязательное) Влияние солей тяжелых металлов на рост Esсheriсhia coli M-17 60 Приложение Б (обязательное) Влияние солей тяжелых металлов на рост Enterococcus faecium 62 Приложение В (обязательное) Влияние солей тяжелых металлов на рост Lactobacillus acidophilus 64
Список литературы

1 Добровольский, Г. В. Тяжелые металлы: загрязнение окружающей среды и глобальная геохимия / Г. В. Добровольский. – М.: Изд-во МГУ, 1980. – 10 с. 2 Буренков, Э. К. Комплексная эколого-геохимическая оценка техноген-ного загрязнения окружающей природной среды / Э. К. Буренков, Л. Н. Гин-збург, Н. К. Грибанова. – М.: «Прима-Пресс», 1997. – 72 с. 3 Левин, С. В. Микробиологическая диагностика загрязнения почв тяжелыми металлами / С. В. Левин. – Москва, – 1983. – 654 с. 4 Мудрый, И. В. Тяжелые металлы в окружающей среде и их влияние на организм / И. В. Мудрый, Т. К. Короленко // Издание: Врачебное дело. – 2002. – С. 98 – 102. 5 Будников, Г. К. Тяжёлые металлы в экологическом мониторинге вод-ных систем / Г. К. Будников // Соровский образовательный журнал. – 2000. – № 5. – С. 23 – 29. 6 Илятетдинов, А. А. Микробиологическое превращение металлов / А. А. Илятетдинов. – Алма-Ата: Наука, 1975. – 156 с. 7 Романов, Г. Г. Влияние тяжелых металлов на биологическую актив-ность почвы / Г. Г. Романов, Т. Е. Спицына // Тр. Ком. науч. центра УрО РАН. – 1996. – №146. – С. 101 – 108. 8 Сизенцов, А. Н. Экологические аспекты аккумуляции свинца и цинка пробиотическими препаратами на основе бактерий рода Bacillus / А. Н. Сизен-цов, А. И. Вишняков, А. Е. Новикова // Вестник ОГУ. – 2011. – № 4. – С. 7 – 9. 9 Казанцев, И. В. Экологическая оценка влияния железнодорожного транспорта на содержание тяжелых металлов в почвах и растениях полосы от-вода / И. В. Казанцев. – Тольятти, 2008. – С. 126 – 129. 10 Дунаев, В.Н. Контаминация пищевых продуктов – фактор риска здо-ровью населения / В.Н. Дунаев, Р.М. Шагеев, Е.Г. Фролова, В.М. Боев. Здоровье и безопасность жизнедеятельности молодежи: проблемы и пути решения: Международная науч.практ. конф. – Уфа, 2006. – С. 183 – 186. 11 Сальникова Е.В. Тяжелые металлы в биогеоценозах, биоремедиации и здоровье населения: монография / Е.В. Сальникова, А.Н. Сизенцов, А.В. Скаль-ный / Под редакцией Черкасова С.В. // ИПК ОГУ, Оренбург, 2018. – 195 с. 12 Иванов, А. И. Аккумуляция тяжелых металлов и мышьяка базидиомами макромицетов различных экологотрофических и таксономических групп / А. И. Иванов, А. А. Костычев, А. В. Скобанев // Поволжский экологический журнал. – 2008. – № 3. – С. 190 – 199. 13 Буракаева, А. Д. Роль микроорганизмов в очистке сточных вод от тя-желых металлов: Методическое пособие / А. Д. Буракаев, А. М. Русанов, В. П. Лантух. – Оренбург: ОГУ, 2000. – 52 с. 14 Вредные химические вещества. Неорганические соединения V – VIII групп: Справ. изд. / Под ред. В.А. Филова и др. – Л.: «Химия»,1989. – 154 с. 15 Прасад, М. Н. В. Микроэлементы в окружающей среде. Биогеохимия, биотехнология и биоремедиация / М. Н. В. Прасад, К. С. Саджван, Р. Найду. – Издательство: ФИЗМАТЛИТ, 2009. – 725 с. 16 Чертко, Н. К. Геохимическая экология / Н. К. Чертко // Учеб. Посо-бие. – Мн.: БГУ, 2002. – 79 с. 17 Илялетдинов, А. Н. Биотехнология металлов / А. Н. Илялетдинов. – М.: Наука, 1986. – С. 352 – 364. 18 Каравайко, Г. И. Биотехнология металлов / Г. И. Каравайко. – М.: Наука, 1986. – С. 11 – 48. 19 Скальный, А.В. Цинк и здоровье человека. – Оренбург: РИО ГОУ ОГУ, 2003. – 80 с. 20 Антонова, Ю. А. Тяжёлые металлы в городских почвах / Ю. А. Антонова, М. А. Сафонова // Фундаментальные исследования. – 2007. – № 11 – С. 43 – 44. 21 Алексеенко, В. А. Основные факторы накопления химических элементов организмами / В. А. Алексеенко // Соросовский образовательный журнал. – 2001. – Т. 7. – № 8. – С. 20 – 24. 22 Луковникова, Л. В. Металлы в окружающей среде, проблемы мониторинга / Л. В. Луковникова, А. Д. Фролова, М. П. Чекунова // Эфферентная терапия. ¬– 2004. – Т.10. – С. 74 – 79. 23 Сенцова, О. В. Действие тяжелых металлов на микроорганизмы / О. В. Сенцова, В. Н. Максимова // Успехи микробиологии. – 1985. – 236 с. 24 Алексеев, Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю. В. Алексеев. – Ленинград, 1987. – 365 с. 25 Ahalya, N. D. Biosorption of heavy metals / N. D. Ahalya, T. V. Ramachandra, R. D. Kanamadi // Research Journal Of Chemistry And Envi-ronment. – 2003. – V. 7 – No 4. – P. 234 – 243. 26 Кашнер, Д. Жизнь микробов в экстремальных условиях. Влияние тя-желых металлов на микроорганизмы / Д. Кашнер. – Москва, 1981. – 523 с. 27 Collins, M. D. Probiotics, prebiotics, and synbiotics: approach for modulating the microbial ecology of the gut / M. D. Collins, G. R. Gibson // Am. J. Clin. Nutr. – 2003. – V. 69. – No 5. – P. 1052 – 1057. 28 Postgate, J. R. The sulfate-reducing bacteria / J.R. Postgate // Cambridge: Cambridge Univ. Press. – 1984. – 208 p. 29 Eley D. D. Advances in catalysis and related subjects / D. D. Eley, Paul B. Weisz // Academic Press, 1976. – 316 р. 30 Прохорова, Н. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях в условиях техногенеза / Н. В. Прохорова, Н. М. Матвеев // Вестник. – 1996. – 221 с. 31 Никаноров, А. М. Гидрохимия: учеб. пособие / А. М. Никаноров – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 154 с. 32 Звягинцев, Д. Г. Микроорганизмы и охрана почв / Д. Г. Звягинцев. – М.: Наука, 2003. – 365 с. 33 Холопов, Ю. А. Тяжелые металлы как фактор экологической опасно-сти: Методические указания к самостоятельной работе по экологии для студентов / Ю. А. Холопов. – Самара: СамГАПС, 2003. – 42 с. 34 Френкель, Е. Н. Химия: учеб. пособие / Е. Н. Френкель; под общ. ред. О. И. Сапходоевой. – Вольск: ВВИМО, 2015. – 222 с. 35 Кучер, М. И. Экология: учеб. пособие / М. И. Кучер; под ред. проф. Е. Э. Френкеля. – Вольск: ВВИМО, 2015. – 263 с. 36 Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши / Под ред. А. Д. Семенова. – Л.: Гидрометеоиздат, 1977. – 24 с. 37 Никитина, Ю. Е. Исследование биоаккумуляции некоторых ионов тя-жёлых металлов микроорганизмами / Ю. Е. Никитина и др. – Тамбов, 2015. – 234 с. 38 Шилов, B. B. Токсикология свинца / B. B. Шилов, E. B. Полозова, A. C. Богачева, Н. М. Фролова // Пособие для врачей. – СПб: Издательство Политехнического университета, 2010. – С. 4 – 5. 39 Smimov, V. V. The current concepts of the mechanisms of the therapeutic–prophylactic action of Probiotics from bacteria in the genus Bacillus / V. V. Smimov // Microbiol. – 2003. – No 4. – С. 92 – 112. 40 Жигарева, Т. Л. Изучение взаимодействия Cd и Zn с почвенно-поглощающим комплексом и их действия на почвенный микробоценоз / Т. Л. Жигарева и др. – Калуга: АНО КНЦ, 2006. – № 9 – 275 с. 41 Сапходоева, О. И. Рабочая программа учебной дисциплины «Эколо-гия» / О. И. Сапходоева, Е. Н. Френкель, М. И. Кучер. – Вольск: ВВИМО, 2014. – 16 с. 42 Сизенцов, А. Н. Влияние тяжелых металлов на рост пробиотических штаммов E. coli M-17, E. faecium, L. acidophilus, L. bulgaricus и бактерий рода Bacillus в условиях in vitro / А.Н. Сизенцов, Э. М. Нугаманова, С. А. Пешков // Вестник ОГУ. – 2011. – №12. – С. 358 – 360. 43 Nakajima, A. Selective accumulation of heavy metals by microorganisms / A. Nakajima, T. Sakaguchi // Applied microbiology and biotechnology. – 2004. – V. 24. – № 1. – P. 59 – 64. 44 Гоготов, Н. И. Аккумуляция ионов металлов и деградация поллютан-тов микроорганизмами и их консорциумами с водными растениями / И. Н. Го-готов // Экология промышленного производства. – 2005. – № 2. – С. 33 – 37. 45 Khanafari, A. Removal of Lead and Chromium from Aqueous Solution by Bacillus circulans / A. Khanafari, S. Eshghdoost, A. Mashinchian // Iranian Journal of Environmental Health, Science and Engineering. – 2008. – V. 5. – No 3. – P. 195 – 200. 46 Quintelas, C. Biosorption of Cr(VI) by a Bacillus coagulans biofilm sup-ported on granular activated carbon (GAC) / C. Quintelas, B. Fernandes, J. Castro // Chemical Engineering Journal. – 2008. – V. 136. – No 3. – P. 195 – 203. 47 Gonzales, M. C. Copper sorption and accumulation by the external mycelium of different Glomus spp. (arbuscular mycorrhizal fungi) isolated from the same polluted soil / M. C .Gonzales // Plant Soil. – 2002. – V. 240. – P. 287. 48 Claudio, D. M. Copper accumulation by bacteria and transfer to scallop larvae / D. M. Claudio, R. Rojasa // Marine Pollution Bulletin. – 2006. – V. 52. – No 3. – P. 293 – 300. 49 Paules, I. T. A novel family of ubiquiotous heavy metal ion transport pro-tein/I. T. Paules, M. Saier // Journal of Membrаne Biology. – 2004. – V. 156 – No 5. – P. 99 – 103. 50 Дебабов, В. Г. Современные методы создания промышленных штам-мов микроорганизмов / В. Г. Дебабов, В. А. Лившиц. – Москва : Высш. шк., 1988. – С. 183 – 184. 51 Пешков, С.А. Исследование биоаккумуляции тяжелых металлов бактериями рода Bacillus с использованием рентгенофлюоресцентного анализа и атомно-силовой микроскопии / С.А. Пешков и др. // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 4. ¬– 25 с. 52 Bruins, M. R. Microbial resistance to metals in the environment / M. R. Bruin, S. Kapil, F. W. Oehme // Ecotoxic. Environ. Safety. – 2000. – V. 45. – P. 198. 53 Iyer, A. Biosorption of heavy metals by a marine bacterium / A. Iyer, K. Mody, J. Bhavanath // Marine Pollution Bulletin. – 2005. – V. 50. – No 3. – P. 340 – 343. 54 Cahagnier, В. Influence of metallic ions on trichothecenes (DON, ADON) production of Fusarium grminearum in liquid culture / В. Cahagnier, В. Bakan, D. Melcion // Rev. med. Vet. – 1998. – V.149. – № 6. – Р. 517. 55 Ливинская, С. А. Разработка метода подготовки проб к атомно-абсорбционному спектральному анализу для определения содержания тяжёлых металлов в растительных маслах / С. А. Ливинская, П. В. Владимирский, В. П. Данильчук // Вестник ВГУ. – 2005. – № 2. – С. 38 – 42. 56 Waihung, Lo Biosorption and desorption of copper (II) ions by Bacillus sp. / Lo Waihung, N. Mei Lau, H. F. Peter // Applied Biochemistry and Biotechnology. – 2007. – V. 107. – No 3. – P. 581 – 591. 57 Никаноров, A. M. Биомониторинг металлов в пресноводных экосистемах / A. M. Никаноров, A. B. Жулидов – СПб.: Гидрометеоиздат, 1991. – 312 с. 58 Хажеева, З. И. Особенности накопления тяжёлых металлов в воде, донных отложениях и биоте залива Черкалов сор оз. Байкал / З. И. Хажеева, Н. М. Пронин, С. Д. Урбазаева // Химия в интересах устойчивого развития. –2005. – Т. 13. – № 1. – С. 95 – 102. 59 Мур, Дж. Тяжелые металлы в природных водах / Дж. Мур, С. Рама-мурти. – М.: Мир, 1987. – 286 с. 60 Сальникова Е.В. Сравнительный анализ содержания эссенциальных и токсичных микроэлементов на территории Оренбургской области / Е.В. Саль-никова, Т.Г. Мишукова, Я.В. Подрез, И.А. Сальников // Современные научные исследования и инновации. 2016. – №11 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/11/74124 (дата обращения: 03.02.2020). 61 Widdel, F. Biology of Anaerobic Microorganisms / F. Widdel // New York. – 1988. – V. 10. – P. 469 – 586. 62 Ким К.В. Бактериальная биосорбция микроэлементов // Микроэлементы в окружающей среде: биогеохимия, биотехнология и биоремедиация / Под ред. М.Н.В. Прасада и др. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. – С. 381 – 386. 63 Калюкова, Е. Н. Адсорбция катионов марганца и железа природными сорбентами / Е. Н. Калюкова, В. Т. Письменко, Н. Н. Иванская // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2010. – Т.10. – Вып. 2. – С. 194 – 200. 64 Гаранин, Р. А. Использование дрожжей Saccharomyces cerevisiae в ка-честве биосорбента и биоаккумулятора катионов тяжелых металлов / Р. А. Га-ранин, И. Н. Лыков // АгроXXI. – 2008. – № 4. – С. 73 – 74. 65 Пешков С.А. Квантово-химический анализ закономерностей аккуму-ляции тяжелых металлов пробиотическими штаммами микроорганизмов рода Bacillus / С.А. Пешков // ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет», Уфа, 2017. – Автореферат. – [Электронный ресурс] – http://bashedu.ru/sites/default/files/dissovets_files/autoref/avtoreferat_peshkova.pdf
Отрывок из работы

1 Обзор литературных данных 1.1 Экологическое состояние Оренбургской области Проблема техногенного загрязнения биосферы тяжелыми металлами в настоящее время приобретает все большую актуальность в связи с резким ухудшением состояния природной среды и негативным воздействием на здоровье человека и животных. В промышленных городах формируются центры накопления загрязняющих веществ, важную роль в образовании которых играют мощные миграционные потоки тяжелых металлов [9]. Оренбургская область, обладая крупным многоотраслевым промышлен-ным и топливно-энергетическим комплексом, занимает одно из первых мест среди регионов России по загрязнению окружающей природной среды. Особенно эта проблема актуальна для восточной части Оренбургской области. Деятельность предприятий электроэнергетики, добычи и переработки минерального сырья, черной и цветной металлургии, нефтепереработки приводит к загрязнению вредными веществами атмосферного воздуха, почвенного покрова, поверхностных водных объектов с образованием геохимических аномалий техногенного характера [8]. По результатам агрохимического обследования почв Оренбургской области ФГУ ГЦАС «Оренбургский» 99 % пахотных земель с низким и средним содержанием цинка, меди – 97 % [10]. В подземных водах районов Западного и Центрального Оренбуржья об-наружены минимальные концентрации микроэлемента цинка (1,99 мг/л и 1,44 мг/л соответственно), находящиеся значительно ниже допустимых значений. Выявлено, что в воде районов, расположенных на востоке области концентра-ция цинка составляла 4,73 мг/л (при ПДК = 5 мг/л) [11]. На рисунках 1 и 2 представлены карты по содержанию цинка и меди в почвах Оренбургской области. Красным выделены значения выше ПДК, оранжевым - более 0,75 ПДК, равные 0,5 ПДК и ниже 0,5 ПДК [11].
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg