Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Альто-бактериальные аспекты интенсификации биогидрохимического круговорота в техногенных экосистемах

ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Альто-бактериальные аспекты интенсификации биогидрохимического круговорота в техногенных экосистемах"

?гз од

а / НОЯ 1993

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНА1ЙЕИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В.ЛОМОНОСОВА

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи УДК 574.63

ДЗЕРЖИНСКАЯ Ирина Станиславовна

АЛЬГО-БАКТЕРИАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ШОЩРОХИШЕСКОГО КРУГОВОРОТА В ТЕХНОГЕННЫХ ЭКОСИСТЕМАХ

03.00.18 - гидробиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Астраханском техническом институте рыбной промышленности я хозяйства я на кафедре гидробиология Биологического факультета Московского государственного университета им. М.З.Ломоносова.

Научный консультант - доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки России М.М.Телитченко.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Абакумов З.А. доктор биологических наук Дубинина Г.А. доктор технических наук Скирдов И.В.

Ведущее учреждение - Институт гидробиологии

АН Украины.

Защита состоится С^КМ-^^ 19о3 года

в/^Т^с)час. на заседании специализированного совета Д 053.05.71 при Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 112829, ГСП, Москва, Ленинские горы, Биологический факультет Ж/, иМО..

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ.

1 о

Автореферат разослан "Д. " НЛ 1993 года

Ученый секретарь специализированного /--/У г-/,,„/

/сЛ-и и-.

совета, кандидат биологических наук " А.Г.Дмитриева

ОБЩАЯ ;(А?АКТЕ?ПСТ:1КА РАБОТЫ

Актуальность ггооблеш. 3 современной концепция охраны природы, построенной на основе представлений о структуре и свойствах биосферы, исключительная роль принадлежит микроорганизмам. Именно они выполняют основное условие существования всего живого в биосфере, которое заключается в сбалансированном разложении я продуцировании органического вещества. Неуправляемое антропогенное воздействие на природную среду в настоящее время привело к нарушению этого баланса, так как скорость накопления бытовых и промышлен -ных отходов превышает процессы их утзлизаци;:, а для частя трудноразлагаешх соединений, по мнению Одума /1986/, не существует природных процессов, которые могли бы деструкти-роватъ их с такой же скоростью, с какой они вводятся в экосистему. Вследствие этого возникла проблема "негюшцих отходов", скопление которых в водотоках а отвалах способствует замене природных экосистем техногенными.

С позиции академика В.И.Вернадского нет более надежного способа восстановить нарушенные человеком водные экосистемы, чем создать условия, благоприятствующие их самоочищению. Как известно, оно осуществляется в результате включения загрязнений в биогядрохимический круговорот биогенных элементов, заключающийся в процессах синтеза, деструкции и трансформации органического вещества по трофическим цепям микроорганизмов, растений и животных. Естественные процессы самоочищения и известные способы биологичес -кой очистки сточных вод в условиях сложившегося дисбаланса между накоплением и утилизацией, оказались в отношении "не-гяиших отходов" малоэффективны.

Основой для изыскания цутей включения "негнишцих отходов" в бяогидрохимическлй круговорот загрязненных естественных я техногенных экосистем является эколого-физио-логический подход, Фундамент которого был заложен проф. ЦЛТ.Роговской и ГЛ.П.Калабиной. Дальнейшему развитию этого направления способствовали исследования проф. Ротмистрова М.Н., Телитченко М.М., Гвоздика П.И., Скирдова И.В., Иля-летдинова А.П., Сгэеской С.С., Путилиной Н.Т., их учеников и последователей.

Согласно этому подходу скорость биогидрохимического круговорота загрязнений определяется деструкпионныш возможностями сообществ, ассоциаций или монокультур. Обычно в техногенных экосистемах упомянутый процесс интенсифицируют иммобилизацией микроорганизмов на различных носителях, вселением в сообщества активных штатов, созданием возможностей для пространственной сукцессии и другими подобными инженерными решениями. Вместе с тем каши многолетние исследования обнаружили существование в природе специфических сообществ типа пианобактериалькых матов, функционирующих по вышеуказанным инженерным принципам.

На защит? выносится - обоснование наличия в природе альго-бактериальных сообществ, способных включать в свой обмен трудноразлагаемые соединения /"негниющие отходы"/, продукты их деструкции и способных при вселении превалировать над аборигенными микроорганизмами.

Цель и задачи исследования - Основной целью работы являлось выяснение механизмов деструкции трудноразлагаемых соединений в биогидрохимическом круговороте техногенных экосистем. В этой связи были поставлены следующие конкрет-

ные задачи:

- изучить экологические особенности техкогекнпй экосистемы в условиях повышенного содержания соединений серы и токсикантов в проходящих водах;

- выделить из техногенной экосистемы жизнеспособные сообщества ;

- изучить биологическую структуру, принципы формирования и развития выделенного цианобактериального сообщества ;

- исследовать структуру и особенности функционирования сообщества при вселении его в сточные воды различного химического состава и взаимодействие его ассоциантов с микроорганизмами сточных вод ;

- определить биохимическую активность ассоциантов сообщества на примере деструкции сульфатного лигнина, латекса, тиурама, тароподобных компонентов сточных вод ;

- изучить возможность активизации процессов деструкции трудноразлагаевдх органических веществ и токсикантов в моделях техногенных экосистем ;

- выявить перспективы и изучить возможности практического использования техногенных цианобактэряальных сообществ.

Научная новизна работы. Впервые проведены экологические исследования техногенной, водной экосистемы в течении 30 лет являющейся приемником сточных вод, содержащих сульфатный лигнин. Обнаружено, что такого рода "негнзющие отходы" в значительных количествах могут быть включены в естественные биогидрохимические процессы. Впервые из активных деструкционных участков водной техногенной экосистемы выделено специфическое сообщество микроорганизмов, образующее в микроэкосистемах замкнутую в пространстве структуру типа цианобактериального мата. Обнаружено, что в процессе его

Формирования на сточных водах, происходит утилизация труд-норазлагаемых органических соединений /сульфатного лигнина, латекса, зироподобных веществ, гуюновых н т.п. соединений/ з токсикантов /сероводорода, фенолов, сульфидов, инсектицида тяурама и других/. Установлена ведущая функциональная и структурообразующая роль цианобактерий /сянезеленых водорослей/ Озс3.11а1;ог1а УаисЬег 1803 в сообществе, эльгологи-чески чистая культура которых депонирована в коллекции микроводорослей. ИФР АН СССР, регистрационный номер УРРАЭ В-430. Описана структура сообщества, состав ассоциантов, их взаимоотношения со структурообразователем, инициирование сукцессии при вселении упомянутого сообщества в различные сточные воды, характерная способность его к взаимодействию с аборигенными микроорганизмами. Активность по отношению к сульфатному лигнину выявлена у стрептомицета серии сьгоио-genes и микрошцета А1Ъегпаг1а аХ-сегт^а /Рг./ Кизв1ег, последний депонирован в ВКМ Института биохимии и физиологии микроорганизмов АН СССР, регистрационный номер ВИЛ Г-3061Д.

Установлено, что выделенное пданобактериальное сообщество в техногенных экосистемах функционирует идентично сообществу активного ила. Однако более сложная слоистая структура в виде тяжа /мата/, имеющая слизистую консистенцию, играющую роль защиты и косубстрата, определенный набор ассоциантов с полиферментной акт;гоностыо, биологических датчиков кислорода, возможности для пространственной сукцессии иммобилизованных и взвешенных в толще воды микроорганизмов позволяет таким сообществам быстрее, чем активному илу, адаптироваться к загрязнителям, в том числе труднораз-лагаемым и токсическим и активно трансформировать последние.

Многолетние натурные исследования биогидрохимическо-

го круговорота загрязнений, в частности "кегнлкщих отхо -дов", в техногенных водных экосистемах и в микроэкосистемах в эксперименте позволил:! раскрыть закономерности механизма деструкции такого рода веществ и показать универсальность альго-бактериальных сообществ как основы круговорота. Знание упомянутых закономерностей открывает перспективу для инженерных решений, улучшающих работу очистных сооружений и закладывает основу нового направления в теории биоочистки сточннх вод.

Практическая значимость работы. Результаты работы позволяют рассматривать техногенные цианобактериальные сообщества в качестве перспективных бяогехнологических объектов. На их основе предложен эффективный биологический, способ очистки сточных вод от сульфатного лигнина. Цианобак-териальное сообщество вселено в очистные сооружения Астраханского ЦКК и Херсонского ЦБК. Данные о структуре техногенных сообществ и его ассоциантах позволяют определить эффективность функционирования активного ила, биопленки на сооружениях, предназначенных для очистки серосодержащих . сточных вод. Цианобактериальные сообщества могут быть использованы как тест-объект для прогнозирования возможности реанимации водных и почвенных экосистем, ингибирозанных залповым сбросом токсических сточных вод, а также в виде Фильтра для обесцвечивания и повышения прозрачности сточной воды, детоксикатора сероводорода, утилизатора осадков, а отработанная биомасса как органо-минеральное удобрение. Результаты исследований внедрены при выполнении хоздоговоров с Астраханским ЦКК, Херсонским ЦБК, Астраханским научно-исследовательским и проектным институтом газовой промышленности.

— о -

По теме диссертации получено /£/ авторских свидетельств. На экспертизе находятся заявок на выдачу патента и 1 на выдачу диплома на открытие. Результаты работы также использованы в курсах декцх: по технической микробиологии, экологии водных микроорганизмов и биотехнологии, читаемых студентам, стааерам, слушателям ФПК и аспирантам Вузов.

Апробация оаботн. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзных конференциях ""етодология экологического нормирования" /Харьков, 1989/, "Экологические проблемы охраны зявой природы" /Москва, 1990/, "Гуминовые вещества в биосфере, народохозяйственное значение и экологическая роль" /Москва, 1990/, Заседаниях Московского общества испытателей природы /Москва, 1991, 1992/.

Публикации. По теме диссертации опубликована 21 работа.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на ос/^Ьтраницах машинописного текста. Она состоит из введения, 6 глав, заключения, выводов, списка литературы, включающего источников, в том числе /^/иностранных, приложений, иллюстрирована -//^рисунками и ^^таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ОБЪЕКТЫ И МЕТОЛУ ИССЛЕДОВАНИЙ

Материалом для написания работы послужит 18-летние /1974-1992/ экологические исследования техногенных водных экосистем и их моделей в лабораторных условиях. Объектами исследования явились сточные воды комплексного состава /КС/ /включающие бытовые сточные воды, стоки целлюлозно-картон-ного комбината, гидролизно-дролзевого завода, заводов рези-

новой обуви, бетонных конструкции, силикатных изделий/, пеллвдозно-картонного /ЦХК/ и целлюлозно-бумажного /ЦБК/ комбинатов, газоконденсатного комплекса /ГКЗ/, завода резиновых игруяек и медицинских изделий /ЗРИ/, рыбокомбината /РК/, а также отдельные виды гидробионтов и сообщества микроорганизмов сточных зод, техногенных водных экосистем и их природных предшественников. Для моделирования процесса естественного биогидрохимического круговорота в техногенных водных экосистемах в лабораторных условиях использовался метод естественных и гногобяотпческих микроэкосистем /Одутл, 1986/. Мюсроэкосистемы были смоделированы на сточных водах различного химического состава и степени очистки в шестидесяти 1-4-х литровых цилиндрах. С целью выявления активных деструкторов трудноразлагаемых органических веществ и токсикантов в естественных микрокосмах моделировалась бесстресовая ситуация, что достигалось полным изолированием определенных объемов сточной воды от внешних воздействий, кроме светового потока, а в гнотобио-гические микрокосмы были вселены предположительно активные микроорганизмы и сообщества.

Гидрохимические, гидробиологические и микробиологические пробы из экспериментальных, природных и техногенных водных экосистем отбирались и исследовались общепринятыми способами.

Гидрохимические анализы сточной воды выполняли согласно Унифицированным методам анализа вод /1973/, руководству Новикова с соавт. /1581/ на спектрофотометрах Hitachi 180-50 и 220, воднорастворимый сульфатный лигнин в модификации Криулькова и Хашшна /1970/.

Пробы Фитопланктона фиксировали и сабонировали, ко-

личестзо клеток подсчитывали в камерах Кажотта и Горяева. Биомассу водорослей определяли объемным методом /Федоров, 1979/. Для идентификации видов пользовались определителями Л.Е.Комаренко с соавт. /1953/ ; Л.Л.Курсанова с соавт. /1953/ ; П.А.Киселева с соавт. /1976/ ; Андреевой /1975/.

£дя количественной и качественной обработки проб зоопланктона и определения простейших в цианобактериальном сообществе использовали поршневую пипетку и камеру Богоро-ва /Косова, 1979 ; Киселев, 1962, 1976/, определитель пресноводных беспозвоночных Европейской части СССР /1977/ и Атлас "Фауна аэротенков" /1984/.

Пробы бентоса фиксировал;! я обрабатывали по методике Жадина /1956/. Определение до вида проводили по определителю пресноводных беспозвоночных Европейской части СССР /1974/ ; определителям Черновского /1949/ ; 2адина /1952/ ; Яшнова /1969/.

Общее количество микроорганизмов в воде техногенной системы определяли методом прямого счета, численность морфологических а физиологических групп в объектах исследования с помощью предельных разведений и высева на плотные питательные среды, биомассу бактерий путем измерения бактериальных клеток и расчета объема по формулам, биомассу сообщества весовым методом /Разумов, 1932 ; Романенко, Кузнецов, 1974/.

Санитарно-микробиологические анализы выполняли методами, изложенными в Методических указаниях по санитарно-млкробиологическому анализу воды поверхностных водоемов /1981/ ; руководству Корш, Артемовой /1978/.

Структуру сообщества изучали микроскопированием в камере Нажотта и на препаратах живых я фиксированных окрашен-

ных клеток.

При выделения ассоциантов сообщества исследовались как части самого тяна, так и окружающая его водная среда. Для получения суспензии 1 г тяаа помещали в небольшое количество физиологического раствора и стерильной препаровальной иглой разделяли- на нити, затем, постепенно доливая до 100 мл, встряхивали вручную и на качалке до получения однородной суспензии. Комок препарировали стерильным скальпелем, внутреннюю сторону смывали стерильным физиологическим раствором, последний, микроскопировали л высевали на питательные среды.

Для качественной з количественной оценки круговоротов II , Р, з , С в техногенных системах, экспериментальных микроэкосистемах, экспериментальных микроэносистемах и сообществах, а такле возможностей деструкции трудноразлагае-мых соединений и токсикантов исследовал:! наличие микроорганизмов следующих Физиологических групп: аммонификаторов, олигокарбофилов, нятрифякаторов, денитрификаторов, азот-Фиксаторов, сульфат и сероредукторов, целлюлозоразрушающих, липо—, крахмало-углеводолитических, метаногенов, углеводород и фенолокисляющях в аэробных, факультативно-анаэробных и анаэробных условиях. Посевы осуществляли на 3-4 известные твердые и етщсие среды в каддом случае. При изучения ассоциантов сообщества использовали твердые и аидкие питательные среды для фототрофных и гетеротрофных бактерий, дрож -аей и микромипетов /Родина, 1965 ; Шрголина, 1968 ; Романен-ко, Кузнецов, 1574/.

Для выделения микроорганизмов-деструкторов применяли агары и жидкие среды типа "голодных" /Романенко, 1973 ; Ро-маненко с соавт., 1574/ и "сульфатных" /Ломова, 1981/, при-

готовленные на сточных водах разной степени очистки с добавлением в качестве косубстрата битовых стоков или погибших клеток сообщества. При изучении деструкционных способностей отдельных штаммов в эти среды в качестве единственного источника углерода, азота или энергии вносили сульфатный лигнин, латекс, тиурам, подсолнечное гласло. Об утилизации свидетельствовали зоны просветления или окрашенный ореол вокруг колоний на агаровых пластинках, исчезновение вышеуказанных веществ из жидких сред или их обесцвечивание.

Чистые культуры бактерий получали по Минкевичу, стрептомицетов и мнкромицетов - уколом на агаризованных средах. Хранили чистые культуры в пробирках на скошенных агарах при температуре 10 °С. морфологическую идентификацию чистых культур бактерий проводили в течение 1-7-14 дней, сгрептомицетов и микромицетов по мере формирования воздушного и субстратного мицелия. '.Идентифицировали чистые культуры бактерий по Вег£еу'з капиа! о£ Зу^епа1;:1с Засйег!-о1о£у /1984/ с использованием монографий Горленко с соавт. /1977/, Нестеренко с соавт. /1985/, Смирнова с соавт. /1990/, краткого определителя бактерий Берги /1980/, определителя Гаузе с соавт. /1983/, справочных пособий Скворцовой /1981, 1983, 1984/ ; микрошцеты по определителям С.И-юы /1945/, Пидошшчко /1953/, Пидошпгчко, Милько /1971/, С.йа-и1гег /1983/, Билай с соавт. /1990/, пособиям Егоровой /1986/, Коваль с соавт. /1989/, каталогу Лугаускаса с соавт. /1987/.

Биохимический анализ цианобактериального сообщества проводили по методикам, описанным в руководстве Белозерского с соавт. /1951/.

Для математической обработки результатов исследова-

ний использозали-методы непараметряческого дисперсионного анализа /Благовещенский с соавт., 1587/.

Экологическая характеристика техногенной системы в условиях повышенного содержания соединений серы и токсикантов

С целью изучения возможностей утилизации негнищих отходов в процессе биогидрохямяческого круговорота нами была исследована техногенная водная экосистема более 30 лет принимающая сточные вода комплексного состава, содержащие трудноразлагаемые органические соединения и токсиканты /табл. 1/. Техногенная водная экосистема представляет собой цепь озер, образовавшихся на месте очистных сооружений Астраханского целлюлозно-картонного комбината в виде полей орошения.

Интенсивное промышленное освоение района, прилегающего к комбинату, привело к тому, что на вышеуказанные поля стали поступать сточные воды других предприятий, общий сток которых составляет в год 19 млн. 802 тыс. м3. Из них. Астраханский целлюлозно-картонный комбинат - 65%, Астраханский гидроллзно-дронжевой завод /АГДЗ/ - 155S, заводы резиновой обуви /ЗРО/ и силикатных изделий - 17%, завод по производству сборного железобетона и бытовые стоки - 3%. В озеро-смеситель поступают со сточными водами АЦКК частицы коры, целлюлозные волокна, продукты деструкции углеводного и лигнин-ного комплексов древесины /фенол, крезол, ксиленол, гвая -кол, ацетогваякол, пирокатехин, прошшшрогаллол, гидрохинон, ванилин, ванилиновая, гликолевая, молочная, оксимасля-кая, щавелевая, муравьиная, уксусная, пропионовая, изомас-ляная, валериановая, диоксимасляная, сахариновая, глгокоса-

Таблица 1

Трудноразлагаемые органические вещества и токсиканты исследуемых сточных вод

Ингредиенты, ж/л Сточные воды

КС цкк гкз ЗРИ РК из которых выделено ци-анобактери-альное сообщество

Сульфатный лигнин

Латекс

ПАВ

Нефтепродукты

Фенолы

Фурфурол

Сульфиды

Сероводород

Меркаптаны

Инсектициды

Другие соединения

150,0-400,0 50,0-110,0 ОД- 1,0 32,0- 64,0 1,58- 2,4 0,9 - 1,7 3,2 - 4,3 20,0 -30,0 10,0 -13,4

144,0-218,0 не обнар. следы 23,0- 49,0 0,26-0,32 0,5 - 1,0 4,8 - 7,0 1,0 - 10,0 1,5 - 1,6

не обнар. не обнар. не обнар. 32,0-36,0 не обнар. 2000,0-7000,0 не обнар. не обнар.

0,1-0,7 следы 0,1-1,0 0,04-0,05 0,04-0,74 0,03-0,04 не обнар. не обнар.

тиурам /следы/ не обнар.

воска, смолы, диметил-полиакриламид, сульфат. |>талат, кани- ЦО^ШО^

чюль, креатин, „г_т„„ креатинин, гу- ЭТ миновые ве - т'2'1

формальдегид, гуми-новые в-ва

следы 0,1-250,0

0,01-950,0 0,001-0,01

0,01-1500,0 0,7- 0,8

не обнар. не обнар.

следи следи

40,0-3000,0 следи

1,3-1,7 не обнар.

не обнар. не обнар.

гликоли,

гуминовие

вещества

следи 34,0-41,0 следы не обнар.

1,6-2,0 не обнар. не обнар. не обнар.

гуминовые вещества

миновые ве щества

го I

гсариновая кислоты, метанол, формальдегид, фурспурол/, минеральные вещества, используемые при выработке белого щелока /соли натрия - сульфат, карбоЕат, сульфит, сульфид, силикат, тиосульфат, едкий натр, сера и ее окислы, соединения железа и марганца/, токсические и резко пахнущие восстановленные сернистые соединения /сероводород, метнлмеркаптан, диметилсульфяд, диметилдисулъфид/ и одно из самых трудно-разлагаемых органических веществ - сульфатный лигнин. Последний состоит из структурных единиц иротолигнина, различных ароматических веществ и Фрагментов биохимической деструкции, включающих меркапты, сероводород, органические сульфиды, фенолы, карболовые кислоты, хиноны, гуминовые соединения. Сточные воды АГДЗ вносят з озеро фенолы, шурфу -рол, органические кислоты, гуминовые вещества, легкоразла-гаемые сахара, соединения азота и фосфора, а сточные воды ЗРО - кислоты, ПАЗ, латекс, фенолы, углеводороды, меркаптаны, тиурам, сажи и красящие вещества. Бытовые сточные воды повышают содержание в общем стоке легкоразлагаемых органических веществ, жиров, гуминовых соединений и ПАВов.

Гидрохимические исследования каскада техногенных озер проводились нагш, ЦГ22 комбината, Областной СЗС в течение 1980-1990 годов. Анализ полученных данных дает возможность разделить каскад на несколько условных зон, протяженностью по 5 километров.

Вода первой зоны характеризуется отсутствием кислорода, резким сероводородным запахом, коричневато-бурым цветом /2000-2500 0пл.к.пк./ я пеной на поверхности при БПКд 240-480 мг О2/Л, перманганатной окисляемости 434-1308 мг О2/Л, бихроматной окисляемости 960-1930 мг О2/Л. Грунты озера представляют собой черный ил с целлюлозными остатками, в

kotoponj определены нефтепродукты з количестве 0,53-0,53 мг/л, фонолы - 0,32-0,42 :лг/л, соли ртути - 3,2-6,4 мг/л.

Представителями жизни в литорали озера являются факультативно-анаэробные бактерии --.о. iazillas ,?ззааолсп-лз , серного цикла, микромицеты, актаномадетоподобные формы, стрептомицеты, целлюлозоразрушатацие и углеводородокисляю-щие, бактерии сальмонеллы, патогенный стафилококк, протей, кишечные палочки /коли-индекс 2300-238000/. По берегам озера в связи с образованием зарослей тростника обыкновенного / Hiragaites australis/Cav./Tria.ex Steud / ЗИЗНЬ более разнообразна. Здесь, при наличия кислорода в воде в количестве 3-4 мг О2/Л, встречаются коловратки /Brachioaus urceus.Lecane lunaris /, ветэистоусые ракообразные /Daph-nia atkinsoni /, гетеротрофные бактерии /Cytophaga, Asrobacterium,Cellulomonas,3eioerinckia/, а в грунтах личинки комаров /culicoia.es obsoletas/. В следующей, зоне особых изменений в ввдовом и количественном составе гидрэбионгоз тростникозых зарослей, не наблюдается за исключением бактерий, биомасса которых резко скитается с 9,7-9,9 до 1,1-1,2 мг/м3 и из ценоза выпадают несерные и серные пурпурные бактерии, сальмонеллы, представители родов Beijerinckia, Cytophaga, Agrobacterium 2 другие. Коли-индекс 900-9400.

Пруды второй зоны характеризуются меньшей интенсивностью сероводородного запаха /3-4 балла/ и увеличением растворенного кислорода к конпу зоны до 5,0 мг О2/Л. Веллчи-■ ны перманганатной и бихроматной окисляемости по сравнению с первой зоной снизились до 344-1190 мг 02/л и до 512-768 мг OgA соответственно. Цветность воды осталась практически на прежнем уровне - 1714-2464 0 пл.к.шк. Грунт представлен се-

роводородным черным илом, с песком в конце зоны.

В следующей третьей зоне грунты песчанные с вкраплениями черного ила. Сероводородный запах сменяется землистым. Весной, летом и осенью содераание растворенного кислорода составляет от 7,5 до 15,0 мг/л. Полуанаэробные условия обнаружены только в зимний период подо льдом. Прозрачность воды возрастает в 9 раз, значения перманганатной окисляе-мости уменьшаются на 292-318 № О2/Л и бяхроматной на 64-112 мг О2/Л, БПК в 2-2,7 раз. Вперзые в этой зоне происходят значительные сникения цветности с 2500 0 до 1464 0 пл.к.шк, содерзания сульфатного лигнина с 218 /1 зона/ до 86 мг/л, фенолов с 0,32 до 0,08 мг/л, нефтепродуктов с 49,0 до 0,08 мг/л, сульфидов с 4,8 до 3,2 мг/л.

В этой же зоне выявлены и значительные изменения в структуре техногенного ценоза, заключающегося в появлении представителей фитопланктона - цианобактерий p.Oscillato-ria , дг2Т0М03ЫХ p.;.Marieula, ^elosira, Cyeloüslla, Suri-relia , зеленых водорослей p.Scenedesmiis и ихтиофауны /линя и красноперки/. Зоопланктон в этом районе представлен коловратками В. uiceus, Keratslla quadxata , ветвистоуснми D.atklnsoni и веслоногими ракообразными Calanoida, Cyclo-poida , а донная фауна поденками Cloeon siaile , личинками ХИРОНОМИД Polypedilua milemlosuni,Gb.iroaotaus plumosus и комаров С. obsoletus , клопами Glaenocorisa propinaua, Siga-га gebleri . Исследуемые гидробионты как и выше по каскаду приурочены к зароехчм тростника и скоплениям ряски / Leona ainor L./.

Особенностью последующих озер каскада является переход на засоленные территории, в результате чего постепенно повышается общая минерализация воды. 3 четвертой зоне соле-

кость воды возрастает с 0,4 до 1,3количество сульхатов с £0,5 до 220 мг/л, хлоридов с 75 до 32G0 мг/л. Вода становится щелочной. /рН 3,0-5,2/, кислородные условия стабилизируются на уровне 3,3-15,0 мг/л. Грунты зоны представлены красной глиной с вкраплением песка. На границе перехода от пресной к солоноватой воде /20 километр каскада/ вновь наблюдается увеличение видового разнообразия техногенного сообщества. Так в Фитопланктоне возрастает количество видов цианобакте-рий :* зеленых водорослей с 1 до 6, появляются эвгленовые. 3 составе донкой фауны увеличивается количество видов хироко-мид /с 2 до б/, выявляются личинки жуков Berosus spinosus и моллюски Bhysella Integra.

3 дальнейшем процесс минерализации и осолоненяя сточной воды /до 9,15? / в 5-ой зоне продолжается. Зто приводит к полному исчезновению тростниковых зарослей, уменьшению видового разнообразия техногенного сообщества, к остановке или замедлению процессов самоочищения. Так по сравнению с 4-ой зоной БПК^, бихроматная окисляемость, содержание сульфатного лигнина, цветность в 5-й зоне скитается на 3,1 ; 4,6 ; 37,5 ; 15,555, а в 3-ей зоне по сравнению с 4-й на 27,3 ; 25,6 ; 55,6 ; 25,1% соответственно.

В целом при прохождении каскада озер происходит самоочищение сточной воды. В конце каскада не обнаруживаются сероводород, фурйурол, метанол, токсические дурнопахнущие сернистые соединения ; по БПК^, значениям бихрсматной и перман-гакатной окисляемостя самоочищение происходит на 87,4 ; 81,9 ; 50,4 %, а обесцвечивание воды на 45,2 %. Но мере протекания сточной воды по каскаду озер содержание сульфатного лигнина снижается на 85,3%, Фенолов на 88л, нес&тепродукт0в на 90«, сульфидов на 66%. Но конечные значения вышеуказан -

ных ингредиентов констатируют факт неполной утилизации как легко- так и трудноразлагаемых соединений. Сточная вода последнего озера характеризуется следующими, подтверждающими этот факт значениями: НЕК5 - 112-124 мг С^/л, бихро-матная окисляемость - 450-500 мг 0£/л, перманганатная окисляемость - 376-540 мг 02/л, цветность - 920-1370 °пл.к.шк., лзгник воднорастворимый - 53-132 мг/л, фенолы - 0,03-0,04 да/л, нефтепродукты - 0,01-0,65 от/л, сульфиды - 1,6 мг/л. В грунтах, а они представлены в основеом песком, обнаружены нефтепродукты в количестве 0,0006 мг/л, фенолы - 0,2 мг/л, соли ртути - 0,002 мг/л. 3 тоже время в районе 7-15 км каскада озер, характеризующегося включением в техногенное сообщество микроводорослей, обнаружено снижение в сточной воде концентраций сульфатного лигнина, относящегося к "негниющим отходам", и токсикантов - фенолов, нефтепродуктов, сероводорода и других, что предполагает существование в исследуемой, техногенной водной экосистеме деструкторов вышеназванных соединений /рис. 1/.

Статистическая обработка результатов многочисленных гидрохимических анализов сточной воды в этом районе показала, что активные зоны деструкции локализуются в зарослях тростника обыкновенного. Частичная утилизация вышеназванных веществ предполагает слабую активность дестртгкторов, что, по нашему мнению, связано с хронической, стрессовой ситуацией в каскаде озер, существующей в результате нестабиль -ности гидрохимического состава сточной воды. Этому способствует непрерывное ее поступление и зторичное загрязнение от иловых отложений, что подтверждается широким диапазоном колебаний в содержании химических ингредиентов в воде, общей численности в ней микроорганизмов /10-45 млн. кл/мл/ и гете-

о и о и н

СО

>9>

О

о р

о

й р<

о

д

Е<

О

га л о »1

а и

рг\

ОЁ

«

-

О СО О) к и

ь «

И о Ы

300

250

200

150

100 80

л - максимальные значения ; О - минимальные значения.

ш

10 15 20

Протяженность сбросной системы, км

Рис. 1. Область встречающихся значений водпорастворимого сульфатного лигнина в воде техногенных озер

ротросов /0,1-16,0 млн. кл/мл /.

Поиск сообществ и микроорганизмов деструкторов, трудноразлагаемых органических и токсических веществ сточных зод

Для создания условий, в которых микроорганизмы могли проявить деструктирующие способности з эксперименте, были созданы микроэкосистемы, ямитшэузздие бесстресовую ситуацию в экосистеме техногенных озер. Сточная вода отбиралась на всем их протяжении из 5-ти точек в'тростниковых зарослях, соответствующих 1,5,10,15,20 километрам каскада от начала сброса и без предварительной фильтрации разливалась в 1-4-х литровые сосуды, открвтые для световой энергии и закрытые для газообмена и потока зещества. Жизнеспособными оказались микрокосмы на основе сточной воды, отобранной на 15-том километре каскада /табл. 1/.

Микробиологический и гидробиологический, анализ выявил присутствие в ней микромицетов, единичных клеток фото-синтезируших бактерий и водорослей, среди которых были идентифицированы представители пурпурных серных и зеленых серных бактерий, гормогониевые цианобактерии, пенантные ди-атомеи, хлорококковые и хлорсарциновые зеленые и евгленовые водоросли, жгутиковые формы. Из зоопланктона были обнаружены коловратки, ветвистоусые и веслоногие ракообразные. Среди гетеротрофных бактерий преобладали бациллярные и кокковые формы, псевдомонады, актиномицеты я стрептомицеты.

В результате длительного отстаивания /30-ти месяцев/ в микроэкосистемах образовались слизистые ерш-зеленые тяжи. Наблюдения за микрокосмами дали возможность выделить в их развитии несколько фаз.

Фаза начала обрастания. По урезу зоды з сосудах поязляется

/

зеленая полоска, а на стенках зеленые и коричневые обрастания. Продолжительность фазы 12-18 месяцев. За это время масса обрастаний достигает 3-4 г/л.

Фаза появления хлопьев. Особенностью этой фазы является отделение от стенок сосудов обрастаний в виде хлопьев, оседание их на дно и появление новых обрастаний. За 6 месяцев этого периода масса обрастаний увеличилась до 8-10 г/л. Фаза интенсивного хлопьеобразовзкия. Продолжительность фазы 3 месяца. Б связи с появлением все новых хлопьев и обрастаний на стенках сосудов масса обрастаний, удваивается и составляет 16-20 г/л. Хлопья, оседающие на дно, обвалакивая осадок, образуют комок.

Фаза появления тяжей. В этой фазе новообразование обрастаний происходит за счет формирования тяжей, растущих от комка к стенкам сосуда.

Фаза увеличения количества тяжей. Масса обрастаний к концу этой фазы, продолжительностью 1 месяц, достигает 40-44 г/л, новообразование ее происходит за счет увеличения количества тяжей.

Визуальные наблюдения за процессом образования тяней показали, что ему сопутствует обесцвечивание сточной воды, подтверждающееся гидрохимическими анализами. Так цветность воды за время наблюдения снизилась с 1800 0пл.к.як. /темно-коричневый цвет/ до 280 °пл.к.шк. /светло-желтый оттенок/, количество сульшатного лигнина на 83-84%. Кроме того в воде уменьшилось содержание фенолов на 55-97:5, не обнаружены сероводород и сулкЬяды. Следовательно, в процессе формирования тяжей и наращивания биомассы происходит деструкция вышеназванных веществ /рис. 2/.

Рис. 2. Утилизация воднорастворимого сульфатного лигнина в процессе формирования цианобак-териального сообщества

1 - фаза начала обрастания ;

2 - фаза появления хлопьев;

3 - фаза интенсивного хлопьеобразования ;

4 - фаза появления и увеличения количества

тяжей.

1-44 - биомасса сообщества в г.

— —

Микроскопический и микробиологический анализ тяаей показал, что их основу составляют осциллаторзевые цпанобак-терпи. Среди их нитей обнаружены зеленые и диатомовые водоросли, зхутиковые формы, простейпле, коловратки, циклопы, а такзсе микроорганизмы различных физиологических груш. Таким образом, образовавшееся в микроэкосистемах сообщество по внешнему виду и качественному составу похоке на природные цианобактериальные ассоциации, а именно цианобактериальные маты. Зти сообщества как и их структурообразователл - цла-нобактерпи полутали название "экологических феноменов XX века" в связи с необычными свойствами. Цианобактериальные сообщества типа матов в природе характерны только для экстремальных условий и встречаются в высокотемпературных и холодных минеральных серных источниках разного типа и соленых мелководных водоемах.

Работами Cohen /l977/,i'j?uur.bein et al. ,/l97S/,3auld, /1981/, Awraaik /1984/, Заварзина /1984/ показано, что цианобактериальные маты являются высокопродуктивными бентосными биологическими системами. Она были распространены на Земле в древнейшие геологические эпохи, где существовали в анаэробных восстановительных условиях, характерных для периода начала развития аизни. Сохранение механизма ассимиляции экзогенных органических соединений наряду с более поздним развитием фотосинтеза позволили цианобактериальным сообществам и отдельным видам приобрести способность к фото-, гете-ро- и мнксотрофии. Эти свойства, а такзсе возможность симбиоза с другими микроорганизмами и объясняют удивительную приспособляемость цианобактерий к экстремальным условиям.

Цианобактериальные маты были изучены Заварзикым, Горленко, Бильдушкиновыы, Герасименко, Компанцевой и други-

ми сотрудниками института микробиологии /1S84-1S93 г.г./, которые обнаружили, что основу матов в виде плотно прилегающих и налагающихся друг на друга клеток создают осциллато-риевые цианобактерии /осциллатория л /или/ формидиум/ и нитчатые зеленые бактерии p.p. chlorofiexus и Oscillo-chiori^. В зависимости от условий с ними могут ассоциироваться Mastigooladus 1aminosus , образующий рыхлую ткань, другие цианобактерии, диатомеи, серные бесцветные, пурпурные и зеленые бактерии, несерные пурпурные, сульфатредуци-рующие и зодородные бактерии, флексибактерпи, клостридии и метаногены, которые располагаются дисперсно. Ассоцианты в результате сло;ншх тропических связей занимают специфические микрозоны с микроаэрофилъными, аэробными и анаэробными условиями, где наблюдается оксигенный и аноксигенный фотосинтез, сульФатредукция, сероредукция и метаногенез. Более подробно состав ассоциантов этими исследователями не изучался.Gone s /1930/, Штина и др. /1960/, Смирнов и др. /1965/, Цееб и др. /1965/, Юнг /1967/floors /1969/, Перми-нова /1974/, Штина и др. /1974/, Кондратьева /1988/, Андре-юк и др. /1990/ показали, что среди бактерий-спутников,входящих в другие цианобактериальные ассоциации, идентифицированы азотФиксаторы, псевдомонады, бациллы, микрококки, ш-кобактерии, сарцины, вибрионы, аэро- и агробактерии, стреп-томипеты, микромицеты, физиологические группы круговорота азота. 3 ассоциациях с цианобактериями обнаружены также диатомовые и зеленые водоросли, коловратки, личинки хироно-мид, жуков и клещей.

Изучение структуры, выделенного нами из техногенной экосистемы цианобактериального сообщества, показало наличие в нем 4-х тропических звеньев: фотосинтетиков, гетеротрофов

и хищников 1 л 2 уровней. Основой структуры как в морфологическом, так и в Физиологическом аспекте являются цианобак-терии p. Gscillatoria Vauchar 1803 / Oscillatoria for-

¡aosn 3ory,Schiz othrix calcicola/Ag./Gom./, которые формируют тяаи из плотных коаисто-слизистых дерновинок в виде хлопьев, образованных переплетением их трихомов. На поверхности и в прослойках тякей дисперсно располагаются трихомы, нити, слизистые колонии, единичные клетки других цианобак-терий, диатомовых и зеленых микроводорослей, а также рес -ничные инлузоршх, коловратки, нематоды, циклопы, жгутико -вые Форш /табл. 2/. Бактериальные ассоцианты сообщества и микромицеты представлены следующими родами iîhodopseudono-nas, Azotobacter, Azoaoaas, ïMocapsa, ïhiocystis, Chloro-biuni, Cytophaga, Pseudomonas, Beijerinckia, Agrobacteriun, Plavobactarium, Acinetobacter, xîitroaomonas, Llicrococcus, Staphylococcus, Streptococcus, Bacillus, Arthrobacter, Cal-lulononas, Actinomyces, Bactex-ionena, Bhodococcus, Hyco -bacterium, ITocardia, Pseudonocardia, Micrononospora, Strep-tooyces, Pénicillium, Aspergillus, lu'ucor, Acladium, Alternarla, Cladosporium, Acremonium, Trichoderma.

Изучение вертикального распределения микроорганизмов в тяге показало, что верхний слой состоит из мицелия микрош-цетов, представителей родов Pénicillium, Acladium, Ciado -sporium и стрептомицетов, во втором слое обнаружены фото -трофные бактерии, скрепленные слизью Bhodopseudomonas ge -latinosa,Thiocapca roseopersicina . Третий слой включает остальные бактерии,црикрепляадиеся вместе со слизистыми образованиями Cytophaga sp.,Beijerinckia sp., В. subtilis ко второму слою и цианобактериями. Резкой границы мезду слоями не обнаружено, отмечена лишь разница в плотности

Таблица 2

Основные группы, количество клеток и биомасса микроорганизмов цланобактериалыюго сообщества

Цианобактерии микроводоросли : Коли- : : чество : : клеток : Еио- : масса, : мг/г : Микрофауна Бактерии, микромицеты : Коли-: чество ; особей : Еио-! масса, : мг/г

Oscillatoria formosa Вогу 4 x 10ь 106 398,74 Hotaгia е1оп£аЪа йаЬсг 420 0,11020

Scliizothrix calcicola/Ag./Goia. 6 X 598,10 СЬаепеа зр. 10 0,00020

Lyngbya bipunctata Lemm. 8 x 106 2,82 Chilodonella зр. 40 0,00520

ITostoc sp. ед. кл. Cyclidium ер. 10 0,00002

Anabaena sp. ед. кл. ТасЬуэота эр. 40 0,00090

Synechocystis sp. ед. кл. Агр1й1гка эр. 10 0,00080

Gloeocapsa sp. ед. кл. КетаЪойа эр. ед.кл.

Synechococcus sp. ед. кл. Рагатаес1ит caudatum ЕЬ. ед.кл.

Oocystis Novae-Semlae '.Villo 2 х 105 0,02 Ьасгутаг1а Уегт1си1аг1з ед.кл.

Chlorella vulgaris Beyer 7 х 106 (Г 0,06 Те1;гасЬущепа риг1Гогт1з ед.кл.

Coccomyxa sp'. 8 х 10й 0,04 АсапЫюсус1орз атег1сапиз И ед.кл.

Scenedesmus sp. S.quadricauda/Turp./Breb. Ankistrodesmus sp. ед. ед. ед. кл. кл. кл. Фототрофные и гетеротрофные бактерии, в том числе 1, ix 109 £* 0,12532

Pinnularia sp. Hitzschia sp. ед. ед. кл. кл. актиномицеты и родственные 1 организмы ,0x10 ГУ 0,00250

Gelionella sp. ед. кл. микромицеты 1 ,1х10ь

Cymbella sp. ед. кл. "599778"

слизевой массы. Среди физиологических групп из сообщества были выделены аммонификаторы, уробактерии, олигокарбслилы, нитрификаторы 1 и 2-ой фаз, азотйиксаторы, денитрийикаторы, лило-, углеводо-, крахмалолитические, ссеноло-, углеводоро-доокисляющие, целлюлозopaзрушающие, сулъфатредуцирующие, сероредукторы. Основная биомасса сообщества принадлежит цианобактериям- 999,78 мг/г, биомасса остальных групп ассо-циантов крайне незначительна: микроводоросли - 0,1200 мг/г, микросауна - 0Д166 мг/г, бактерии и микромицеты - 0,0025 мг/г /табл. 2/.

Выделенное сообщество сформировалось в процессе сукцессии из микроорганизмов природных солоноватых прудов, предшественников техногенных озер, и сточных вод под влиянием изменений химического состава среды обитания /рис. 3/. При смешении сточеой воды с природной и резком изменении среды обитания в сообществе, взвешенных в толще воды микро-организмоз, численность микромицетов и цианобактерий снижается, а бактерий серного цикла, псевдомонад, азотфиксато-ров, актиномицетоподобных я бациллярных форм незначительно возрастает при обеднении видового состава. Значительное увеличение численности отмечено только у стрептомицетов. В этой ситуации из сообщества выпадают флаво- и хромобакте-рни, кокковые оюрмы, а включаются пурпурные несерные и флексибактерии, вибрионы, ацинетобактерии, дрожжи, Факторами, особо влияющими на сукцессию в данному случае, являются такие компоненты сточных вод как сероводород, фенолы, целлюлозные волокна, сульфатный лигнин, тиурам, снижение содержания растворенного кислорода до 0-1 ыг/л.

В процессе самоочищения сточной воды повышается содержание растворенного кислорода до 4-7 мг/л, снижается

- природное озеро

ч-

количества клеток

^^ " {¡¡^ прнпшлаю-

- озеро, в коще очистной систош

- лаоораторная среда

го

Рис. 3. Сукцессия микроорганизмов в процессе образования сообщества

1 - пурпурные несерные ; 2 - пурпурные серные ; 3 - зеленые серные ; 4 - псевдомонады ; 5 - азот-фиксаторы ; 6 - цитофаги ; 7 - флавобактерии ; 0 - хромобактерип ; 9 - вибрионы ; 10 - ацинетобак-тер ; 11 - кокковые Форш ; 12 - нитрозомонадц ; 13 - споровые ; 14 - актиног.итцети ; 15 - стреп-томицеты ; 16 - дрожшг; 17 - микромицеты ; 16 - цианобактерии

концентрация сероводорода, сульфатного дигнина. При этой из ценоза выпадают пурпурные несерные и серные бактерия, цитофаги, вибрионы, ацинетобакгерии, уменьшается количество зеленых серных бактерий, азотфиксаторов, актиномицетоподоб-ных и споровых форм, стрептомицетов, дрожжей, возрастает численность и число видов псевдомонад и цианобактерий, вновь появляются кокковые формы.

В микрокосмах при длительном отстаивании и в отсутствии поступления химических веществ извне происходит увеличение численности и биомассы цланобактерий, которые образуют слизистые скопления в виде тяжей. В симбиотические отношения с ними вступает большинство микроорганизмов, находящихся в толще воды, кроме дрожжей, вибрионов, условно-патогенных и патогенных форм. При выращивании сообщества на минеральной лабораторной, среде для цианобактерий основной видовой его состав сохраняется, причем численность большинства ассоциантов значительно возрастает за исключением бациллярных форм и стрептомицетов. В целом, несмотря на широкие колебания численности и видового разнообразия в процессе сукцессии, почти все ассоцианты сообщества являются природными видами и только пурпурные несерные бактерии, цитофаги и ацинетобактерии техногенными /рис. 3/. В основе формирования сообщества, по нашему мнению, лежат следующие принципы: симбиоза и антагонизма, способности ассоциантов морфологически или с помощью экзаыетаболитов к созданию замкнутой в пространстве структуры. Таким экзаметоболитом является полисахаридная слизь, которую выделяют не только основные структурообрэзователи - цианобактерии, но и псевдомонады, азотаиксаторы, агробактерии, цитофаги, пурпурные серные и несерные бактерии, бациллы, нитрозомонады, родококки.

Закреплению в сообществе микобактерий, артробактерий, аци-нетобактерий способствует выделение ими бноПАВов, а актино-мипетов, стрептомицетов и микромицетов - мицелиальная структура. Наличие в исследуемом цианобактериальном сообществе большого разнообразия видов и физиологических групп свидетельствует о завершенности в нем круговоротов азота, серы, ФосФора, углерода и возможности включения в эти процессы некоторых трудноразлагаемых органических соединений и токсикантов. Многолетнее культивирование выделенного цианобак-териального сообщества на "маточной" сточной воде /табл.1/ показало, что при вселении 1-5 г слизистых образований в воду, каждый, раз происходит формирование нового тяжа /мата/, длина которого зависит от высоты экспериментальных сосудов. Вселенное сообщество проходит все вышеописанные фазы развития за 30-40 суток и при этом ингредиентный состав сточной воды изменяется в сторону улучшения ее качества. Так, в фазе начала обрастания /8-10 дней/ в воде отмечается уменьшение количества взвешенных веществ с 250 до 20,5 мг/л за счет осаждения на вселенную часть тяжа, находящегося на дне экспериментальных сосудов. Количество сульфатного лигнина за это время снижается на 4,1-13,2$, а вода обесцвечивается на 32,4-41,4». Фаза появления хлопьев самая длительная по времени /10-20 дней/. В ней цветность воды снижается на 27,7-35,9$, количество лигнина на 43,0-59,8$, в тс£ке время увеличивается содержание в воде Фенолов до 0,1 мг/л, тиосульФатов на 80$, сульфидов на 25$, появляются сульфиты и следы сероводорода. В связи с подкислением среды рН сдвигается с 9,0 до 8,2. Следующая фаза интенсивного хлопье-образования протекает в течении 5-10 дней. Из-за массового появления хлопьев вода приобретает зеленоватый оттенок.

Хлопья, осевшие в предыдущей Фазе, обволакивают осадок и заключают его внутрь образовавшегося комка. В этой фазе и обесцвечивание и содержание лигнина изменяется незначительно на 3,0-6,01) и 5,1-14,0% соответственно, но продолжает расти количество фенолов, достигающее 0,2 мг/л. В последующие 5-10 дней хлопья Формируются в тяни, растущие от комка к поверхности сосудов. Фаза появления тяжей характеризуется небольшим снижением количества сульфатного лигнина на 6,5-9,2>, цветности - 4,7-9,0;?, резким падением содержания Фенолов - 0,01 мг/л, следовыми количествами сульфитов, тиосульфата, сульфидов и сероводорода. Количество растворенного кислорода во всех фазах не превышало 3-4 мг/л.

Таким образом об утилизации сульфатного лигнина свидетельствует не только снижение его концентрации и обесцвечивание сточной воды, но и появление продуктов деструкции: фенолов, сероводорода, сульфидов и органических кислот, которые способствовали шдкислению среды. Увеличение содержания тиосульфата и сульфита связано с повышением в среде концентрации сероводорода, который не только связывается химически, но и утилизируется цианобактериями и бактериями серного цикла. Особенно активны процессы деструкции сульфатного лигнина, сероводорода, сульфидов, фенолов, нефтепродуктов в Фазе появления хлопьев, т.е. в процессе накопления биомассы для формирования тяжей /рис. 4/.

В последних фазах развития сообщества процессы деструкции и детоксикации приостанавливаются. Количество лигнина /41-56 мг/л / и цветность /149-228 °пл.к.шк./ стабилизируются на уровне значений, свойственных гумифицированным водоемам, а количество оставшихся токсикантов не превышает ЦЩ /например, Фенолов - 0,0001 мг/л /.

о р-1

о

Щ

5, о

я

Е* О

Я

с,

о «

о

<4

СП

е-> к

о я

Ен о

»174

V о

я

со

я

о . & >>

и о

100. 90. 80 70.

60 50 40 30 20 10

1 П

Рис. 4. Лигнолптическая активность цианобак-

териального сообщества в фазах развития микоокосмов

3 - фаза начала обрастания

- спаза появления хлопьев У//////Л - фаза интенсивного хлопъеобразования I - фаза появления тяяей. ЯННИ - фаза увеличения количества тязсей

- остаточное количество воднораство-римого сульфатного лигнина

1, П - варианты микрокосмов

Анализ данных вышеописанного эксперимента еще раз подтверждает, что в процессе формирования цианобактериаль-ного сообщества /мата/ происходит деструкция трудноразлага-емого органического вещества - сульфатного лигнина, адсорбция •. и утилизация взвешенных веществ , детоксикация продуктов деструкции.

Техногенные цианобактериальные сообщества

Способность выделенного наш сообщества к утилизации сульфатного лигнина обуславливается как свойствами структу-рообразователя - осциллаториевнх цнанобактерий, так и микроорганизмов - ассоциантов. Практически все они обладают полиферментной активностью и могут менять тип питания в зависимости от ингредиентов среды обитания. Среди выявленных ассоциантов обнаружены микроорганизмы, которые в чистых культурах зли ассоциациях способны к деструкции многих ксенобиотиков и токсикантов. Это прежде всего группа нокардий и родококков, псевдомонады, стрептомицеты, микромицеты -технофилы /Розанова с соавт., 1964 ; Роговская, 1967 ; Рой, 1975 ; Зарембо и др., 1979 ; Катарьян с соавт., 1979 ; Слизень с др., 1980, 1990 ; Лугаускас с соавт., 1987 ; Бердичевская, 1988 ; Григорьева с соавт., 1988 ; Ермилова с соавт., 1988 ; Зайцева с соавт., 1988 ; Куликов с соавт., 1988 ; Михайлюк с соавт., 1988 ; Могилевич, 1988 ; Наумова, 1988 ; Нуйкина, 1988 ; Ставская с соавт., 1988 ; Коваль с соавт., 1989 ; Гвоз-дяк с соавт., 1990; Higson et al.,1990; Grund, et al. , 1990; a.c. СССР .'s 4688S7, 499227, 529210, 531843, 531893, 550347, 612958 , 943291, 1117316. 1131901, 1376647, 1430366 ; заявки ФРГ ,'ft 03370053, 3411278 ; заявки Франции Ii 2311759, 2612915 ; заявки Япония £ 56-53432, 59-48678 ; заявки Великобритании

"и 2068927, 1602459 ; патенты США Я 4199444, 4288545,

I

4350770, 4444888, 4482632/. Таких микроорганизмов-гидроли-тиков в составе сообщества более 70?. Кроме того среди метаболитов сообщества обнаружены сильные окислители: перекись водорода, нитрит и нитрат-ионы, органические кислоты, углекислота и т.п., что предполагает неограниченные возможности сообщества з утилизации трудноразлагаемых соединений, их фрагментов и продуктов деструкции.

Зти возможности сообщества были изучены при его вселении э сточные зоды, обладающие общими свойствами: щелочкой реакцией среды, отсутствием растворенного кислорода, присутствием сульсЬатов, меркаптанов, сульфидов, фенолов, сероводорода, нефтепродуктов, органических кислот, но содержащие различного рода "негниющие отходы" /табл. 1/.

Вселенное в эти сточные воды сообщество в виде небольших частей тяжа /5 г/, проходя уже известные стадии развития, деструктировало вышеназванные загрязнения, примером чему могут служить данные, представленные в табл. 3. При этом в каждой сточной воде происходила перестройка сообщества за счет изменения химических условий среды и взаимоотношений с аборигенными микроорганизмами /рис. 5/.

В числе аесоциантов, полученных нами 5 техногенных цианобактериальных сообществ, были обнаружены фототрофные и гетеротрошные бактерии 27 родов, в том числе 10 родов ак-тиномицетов и родственных им организмов, микромицеты 8 родов, всего 72 вида, включающие как известные ранее спутники цианобактерий, так и неизвестные роды и виды. К последним относятся актинобациллы, ацинетобактерии, нитрозомонады, стафилококки, стрептококки, артробактерии, целлюломонады, актяномпцеты, бактерионема, родококки, нокардии, мукор, ак-

Таблица 3

Деструкция трудноразлагаемых веществ и токсикантов при формировании цнанобактернального сообщества на сточных водах завода резиновых игрушек

Химические ингредиен- ™'мг/л Исходная сточная вода Фазы развития сообщества

начала об- I появления ! ™еобт-° растания : хлопьев : * появления тяжей увеличения количества тякей

рН 8,8 - 9,0

Сульфаты 20,0 - 70,0

Киры 0,9 - 1,0

Латекс 2000,0-7000,0

Фенолы 0,7 - 0,8

Нефтепродукты 0,001-0,01

Взвешенные

вещества 2700,0-3500,0 Окись

цинка 164,0-175,0

8,8 - 9,0 8,6 - 8,8 8,0 - 8,4 7,8 - 8,0 7,4 - 7,8

20,0 -68,0 30,4- 62,0 40,4 -60,8 42,0 -70,0 46,0 -72,0

1,0 - 1,2 0,1 - 0,2 0,1 - 0,2 не обнар. не обнар.

2000,0-7000,0 2000,0-7000,0 2000,0-7000,0 не обнар. не обнар.

0,5 - 0,3 0,4 - 0,3 0,03- 0,04 следы следи

следы следи не обнар. не обнар. не обнар.

2000,0-2400,0 1500,0-1700,0 1430,0-1540,0 не обнар. не обнар.

160,0-Ш,0 115,0-140,0 51,7- 56,8 не обнар. не обнар.

со

количества клеток

3,0

2,0

1.0

-1.0

-2,0

-3,0

количество видов

1 - пурпурине несернне

2 - пурпурине серные

3 - зеленые серные

4 - псевдомонади

5 - азотфиксатори

6 - цитофаги

7 - флавобактерин

8 - актинобациллн

9 - ацинетобактер

10 - кокковые формы

11 - нитрозомонады

12 - сиорообраэующие

13 - актиномицетопо-

добние

14 - стрептомицеты

15 - мнкромицети

I II Hill II I II I

1 2 34 5 Ш1Ш2 13 14 15 Рис. 5. Сукцессия ассоциантов цианобактериалыюго сообщества при вселешш в сточные води различного химического состава

ы сл

[ лабораторная среда ; ЦЦ- комплексный сток ; gjgj - ЦКК ; ¡221- ГКЗ ; (ЖЗ - ЗРИ Е^ч]-РК

ладиутл, альтернария, кладоспоряум, акремониум.

Среди ассоциантов сообщества нами выявлены бактерии • -спутники, сопутствующие и подвижные виды. Еактерии-спутни-ки /16 зидов/ выделяются только из слизи тякей и вдентифпш:-рованы как T.violaceae, Cytophaga sp., Bacilliis puailus, Arthrocacter sp. /ат. -5 1/, Cellulomonas sp„, Bacterio-neaa sp., Ilocardia sp. /ит. J5 1/, хТ.ашагае, Pseudonocardia sp., Sfcreptociyces flavofungini, S. серии Chromogenss /□Г. 2/, Penicilliua lilacinua, P. verricosun Diercla: var Samson,P.citrinua,Aspergillus clavatus,Acrsnioniuiii charticola.

л сопутствующим видам мы отнесли микроорганизмы, полученные из посевов окрузающей сообщество /тяж/ водной, среды -Aspergillus sp. /щт. ja 2/, A. ochraceus,Artkrobacter sp.

/пгг. '5 3/, Ehodococcus arythropolis, S. серии Chxoaogenes /шт. 3 1/, iiitrozomonas sp. • Подвизные вцды высеваются как из тяжей, так и из окружающей водной среды. К ним относится большинство /49 видов/ ассоциантов.

Общая численность бактерий к микромицетов, включая все вышеназванные формы, достигает 100 млн /г+шг/ к примеру, бактерии-спутники природных цианобактериальных сообществ составляют около 1 млн/мл, а численность микроорганизмов в активных плах от 100 до 2-3 тыс. в 1 г/ /табл. 4/.

Во вселяемом в сточные воды цианобактериальном сообществе, выращенном на лабораторной среде в тяже преобладали зеленые серные бактерии и цитофаги, вне его кокковые формы /рис. 6/. Всего в сообществе выделено 49 ассоциантов. При вселении его в КС число ассоциантов снижается до 41 вида. Присутствие в этой сточной жидкости бытовых стоков, древесных / остатков,сульфатного лигнина способствует доминированию в сформировавшемся тяже питофаг, а вне его - стрептоми -

Таблица 4

Общее количество и численность основных групп микроорганизмов-ассоциантов осциллаторпи в исследуемых циаиобактериалышх сообществах в фазе образования т/шей

Микроорганизмы

Условия формирования сообществ

лабора- : 0 т очная вод а

торная среда : КС : цкк гкз : ЗРИ ! РК

7,9х106 3,8x10® 4,1x10е 1,4х107 5,7x10е 1,6x1О6 6,3х106 2,3х106 6,2х106 2,7x1О7 1,9x10е 7,5x10®

7,2x10е 3,7x10® 3,7x10е 1,3x10е 4,0х106 1,5x10е 3,4х106 1,2x10е 3,2x10е* 2,6х107 1,4х106 3,9x1О5

5,5х105 4,6х105 ЗДхЮ5 1,3х107 1,3x10е 1,0х105 2,8x10е 1,2х105 2,9х106 4,4х104 5,1х105 3,4x1О5

5,5х104 5,2x1О5 3,7х104 2,5x1О5 2,8хЮ5 1,5х104 6,5x104 1,0x10е 3,9x1О4 9,6х105 1,8x1О4 2,0x1О4

Общее количество микроорганизмов

Фототрофние и гетеротрофные бактерии в том числе

актиномицеты и родственные микроорганизмы

в тяже на 1 г вне тяжа на 1 мл

в тяже на 1 г вне тяжа на 1 мл

в тяже на 1 г вне тяжа на 1 мл

Мшсромццоты х - только фототрофы

в тяже на 1 г вне тяжа на 1 мл

<3

пе:

нокардии артробактер:

башшшшые Фот поевдомонадн сгретс.'.лщегы

Рис. 6. Процентное соотношение основных груш

микроорганизмов в цианобактериалъном сообществе, сформировавшемся на лабораторной. среде

^ - в тяже ;

[ | - в окружающей водной среде

цетов /рис. 7/. Более минеральный состав сточных вод ЦКК приводит к значительным изменениям состава ассоциантов только в окружающей тяз водной среде. Здесь значение в численности тлеют пурпурные несерные бактерии и кокковые Форш, всего выделено 30 видов бактерий и микроыицетов. В следующих, исследованных нами техногенных сообществах, в тяжах преобладают несколько групп микроорганизмов. Так в тяже, сформировавшемся на сточных водах РК, отличающихся высоким содержанием легкоразлагаемых органических веществ и жировых компонентов, доминируют кокковые формы, зеленые серные бактерии, артробактерии и нокардии. Еа сточных водах ЗРИ с основным загрязнителем латексом преобладают бактерионема, азотфиксаторы, адинетобактерии, а на фенольном стоке ПО, содержащем амины и гликоли - стрептомидеты, кокковые и бациллярные формы, зеленые серные бактерии и родококки. Такое распределение наблюдается и в окружающей тяг водной среде на сточной воде Hi, здесь доминируют родококки, псевдомонады и кокковые формы, а в стоках ЗРИ и ГКЗ, как и на КС и ЦКК, преобладают одна, две группы микроорганизмов: это псевдомонада /ЗРИ/, кокковые формы ж аспергиллы /ГКЗ/. Общее число ассоциантов в сообществах на РК - 31, ЗРИ - 27, ГКЗ -- 23 вида.

Постоянно выделяются из всех исследованных сообществ бациллярные формы, родококки, стрептомицеты, аспергиллы, редко встречаются актинобацяллы, нигрозо- и целлюло — монады, актиномицеты, бактерионема, микобактерии и микромо-носпоры. Часто обнаруживаются фототрофные бактерии серного цикла, микрококки /кроме ЗРЯ/, псевдомонады, нокардии, пенициллин /кроме ГКЗ/, азотфиксаторы, кладоспориум /кроме ЦКК/.

Среди аборигенных видов сточных вод с сообществом

нокардага

ГТННИПИЛЛ'ИИл

псевдомонады микобактерии

ЯНОИ

чэ (ч з а о лЭ>&

Р.Ш <13 Еч Е-> В Ц О Р,0 05 СО аз аз со со

зеленые путшурные сейные бациллярные фоЬмы

ацинетобактерии

Рис. 7. Процентное соотношение основных групп микроорганизмов в цианобактериальном сообществе, сфор миновавшемся, на комплексном сто:

О □

- в тяге ;

— в окружающей, водной среде

ассоциируется ï. ircseopsrcisina, Azotooacter sp., Azoao -nas sp., Jlavobactsriua sp., Actincbacillus sp., Staphy -lococcus sp., Streptococcus sp., Arihrobactar sp. /белый И бледноаелтый штаммы/, Hhodococcus luteus.H.ruber /розовый штамм/,Mycobacterium smegnatis, ITocardia sp. /персиковый ятаым/, N. asteroides S. серии Chroaogenes / атагяд В 1/, pénicillium sp. /лтаыгл .'я 2/, ?. verrucosus var cyclopium, Aspergillus sp./шташ 11 2/, A.fuaigatus, A. fla-vus, A.ustus.

Как jze отмечалось, активная деятельность ассоциантов сообщества в биогидрохлшческом круговороте мпкроэко-сястем наблюдалась наш в начале формирования замкнутой структуры в Фазе появления хлопьев, в которой деструктиру-ются растворенные и взвешенные в воде загрязнения и в Фазе появления тяжей, где утилизируются различного рода осадки. Например, наблюдения, за процессом деструкции латекса, представляющего в воде аморфную структуру, показали, что при интенсивном хлопьеобразования он вместе с хлопьями оседает на вселенную часть тяза и заключается в комок. При расчленении комка, после окончания формирования тяжей, латекса и каких-либо микроорганизмов, кроме цианобактерий не обнаружено. Таким лее образом в наших экспериментах утилизировались осадки других исследуемых сточных вод, в том числе гу-минового происхоадения.

Следовательно, цианобактериз выполняют не только роль структурообразователя и биохимического концентратора, но и непосредственно участвуют в деструкционных процессах. Зго свойство осциллаторли было отмечено Gaur et al. /1960/, Uan Baalen /1964/, Строгановым /1964/, M. Телптченко /1964/, JT. Телитчекко /1969/, Belyanin at al. /1974/. Кроме того,

наши исследования подтверждают сообщения strughoidet al. /1959/ и ctili /1960/ о том, что осциллатория является активным биологическим регенератором кислорода и Dodogson. /1961/, высказавшего мнение, что органическое вещество циа-нобактериальных сообществ подвергается деструкции собственными ассоциантами, т.е. может использоваться в качестве ко-субстрата.

Микрофауна сообщества избирательно влияет на сукцессию микроорганизмов-деструкторов, непосредственно участвует в трансформации органического вещества, может служить пхцэй для структурообразователя сообщества - осциллатория, известной по данным Горгоновой /1955/, хищническими способностями.

При исследовании деструкционных свойств чистых культур ассоциантов сообщества было установлено, что их комплексы с осциллаторней и в присутствии косубстрата более активны, чем монокультуры. Из 43 апробированных чистых культур лигнолитяческая активность выявлена у стрептомицета серии Chromogenes, а высокие адсорбционные свойства у микромицета Alternaria aiternata . Способность к деструкции жировых компонентов Обнаружена у Aspergillus aiser , тиурамолитичес-кие возможности у Arthrobacter sp. штамм 2, а латексоли-тические у Oscillatoria sp. И Penicillium lilacinum.

Для изучения возможности интенсификации процессов деструкции загрязнений цианобактериальныыи сообществами были использованы такие методические приемы как люминостатиро-вание, аэрация, носители в виде гравия, полосок полиэтилена, резины и вселение в сточные воды отрезков тяжа с разной биомассой /5, 10, 30, 20, 40, 50 г/.

Статистическая обработка экспериментальных данных с помощью непараметрического дисперсионного анализа показала,

что аэрация не только тормозят формирование тяжей, но способствует гибели вселенных отрезков. При люмистатировании и носителях время формирования тяжа и утилизация, к примеру, сульфатного лигнина сокращалась с 30 до 20-15 дней. Наблюдаемое при этом увеличение биомассы тяжей в 3-7 раз не оказывало влияние на процесс деструкции. Интенсификация процесса деструкции достигается при увеличении количества внесенных отрезков за счет образования нескольких тяжей. Носителями для них могут служить только гравий, т.к. полоски полиэтилена и резины разрушаются сообществом.

Основные перспективы и практическое использование техногенных цианобактериальных сообществ

В плане практического применения мы предлагаем использовать сообщества в качестве биореагентного звена в очистке серосодержащих сточных вод: как активного ила в предочистке от трудноразлагаемых загрязнений и токсикантов; в качестве фильтра для обесцвечивания и осветления сточных вод; детоксикатора сероводорода, а также как утилизатора осадков.

Вселение сообщества в очистные сооружения Астраханского ЦКК и Херсонского ЦБК подтвердили его лигнолитические, адсорбционные и детоксические свойства.

Эксперименты с техногенным цианобактериальными сообществами показали, что в перспективе их можно использовать в качестве индикатора прогнозирующего:

- истощение почвы;

- возможность восстановления водных и почвенных техногенных

систем и сточных вод; *

- эффективность Функционирования активного ила и биопленкл.

Исследование нами отработанной, биомассы сообщества и сравнение ее по химическому составу с известными биотехнологическими объектами позволяет рекомендовать ее в качестве удобрения /табл. 5/.

Таблица 5

Химический состав техногенного цианобактериального сообщества и микроорганизмов, применяемых в качестве кормов и удобрений /в % на 1 г /

Углеводы

Белок I моно-.дя-? клети полиса-: чатка харида ; : Жиры : Фос- : Сера фор

Техногенное пианобакте-риальное сообщество 52,24-56,34 34,48- 0,20-36,36 -0,24 1,80-1,93 3,10- 2,04-3,12 -2,10

p.Spirulina 46,88- 7,89- не обнар. 4,20- не исслед.

(platsnsis) -62,06 -10,28 -8,85

p.ChioreIIa 22,18- 33,85 2,29 11,0 2,50 не ис-

■V7 Л/1 ( , 13,51 -23,00 -5,47 след.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выяснение механизмов деструкции трудноразлагаемых соединений в биогидрохимическом круговороте вызывает интерес с позиций решения задач, связанных с проблемой "негниющих отходов", включающих вопросы прогнозирования степени загрязненности ими воды и почвы и возможности восстановления последних. Наши исследования подтверждают, что основой биогидрохимического круговорота трудноразлагаемых соединений являются сообщества микроорганизмов. Применяемые в настоящее время в очистке сточных вод сообщества формируются спонтан-

но /активный ил, биопленка/ или вводятся искусственно /бактериальные, грибные, актиномицетные, дрожжевые, микроводорослевые ассоциации или их смеси, ценозы на основе физиологических групп/. Все они требуют для своей жизнедеятельности в сточных водах многочисленных мероприятий типа разбавления сточных вод, удаления токсикантов и металлов, аэрации, внесения биогенов, микроэлементов, соокислителей, иммобилизации, стабильности рН и температуры. Создать все эти условия одновременно и поддерживать на постоянном уровне практически невозможно, что отрицательно отражается на етзнедеятельности сообществ. Являясь искусственными, они всецело зависят от внешних условий и связи магду их ассоци-антами не приводят к биохимической специализации, как у природных сообществ, которые вследстзии этого относительно независимы от внешней среды и устойчивы к неблагоприятны;.! воздействиям.

Искусственность сообществ, используемых в очистных сооружениях, определяется и их видовым составом.

В хлопках активных илов обнаруживаются в основном гетеротрофные бактерии и микрофауна, тогда как в естественные водные микроценозы, являющиеся основой биогидрохимического круговорота в водоеме, кроме перечисленных выше, входят фототройные бактерии, мицелиальные формы гетеротрофных бактерий, микромицеты, микроводоросли. Именно эти ассоцианты обеспечивают важнейшие звенья процесса очистки - регенерацию кислорода и деструкцию трудноразлагаемых,токсических веществ. Попытка подселить такого рода микроорганизмы в искусственные сообщества и в сильно загрязненные водоемы не увенчалась успехом. Микроводоросля и другие вселенцы через некоторое вреда погибали из-за антогонизма я конкуренции с аборигенными

видами или, разрушая сообщество, оставались в виде монокультуры, гиперфункция которой привод:1Ла к вторичному загрязнению узе очищенной воды.

Отсутствие этих микроорганизмов или их незначительные концентрации и являются причиной неспособности, к примеру, активных илов к деструкции "негниющих отходов", тем более, что высокое содержание кислорода в очистном аппарате препятствует активности этих процессов.

Таким образом, только природные сообщества, прошедшие определенные этапы эволюции и являющиеся автономными биологическими системами способны противостоять стрессовым ситуациям, возникающим при очистке современных токсических сточных вод комплексного состава, зступать во взаимодействие со специфичными для них микроорганизмами и включать трудноразлагаемые вещества и токсиканты в свой обмен ве -ществ.

Такие системы выявлены нами из техногенных водоемов и апробированы на серосодержащих сточных водах. Они представляют собой г "дества типа природных цианобактериальных матов и характеризуются определенными свойствами. Техногенные цианобактериальные сообщества имеют замкнутую в пространстве структуру, обладают относительной субстратной и энергетической независимостью от ингредиентов сточной воды за счет биохимических связей ассоциантов. Способность сообщества к фото-, гетеро- и миксотролии, устойчивость к колебаниям влажности, температуры, рН, высокая жизнеспособность определяется структурообразователями цианобактериями, составляющими не менее 90# биомассы. Б структуре сообщества реализованы принципы инженерии: иммобилизация гетеротроФов ; наличие аэробных я анаэробных зон ; пространственная сукцес-

спя ¡япсрэорганизмов ; слоистость с определенным набором ас-социантов ; защитная слизистая оболочка ; регенерация кпсло-рода ; наличие косубстрата з виде легкоразлагающихся органических веществ сточных вод, Фрагментов редукции, экзомета-болитов. Сообщество, вступая во взаимодействие с микроорганизмами сточных вод, на основе симбиоза и антагонизма формирует определенный состав ассоциантов с полиФерментной активностью, что способствует более полной утилизации трудно-разлагаемых и токсичных компонентов.

3 Ы В О Д Ы

1. При изучения биогидрохимического круговорота в техногенных экосистемах выявлены специфические зоны активной деструкция трудноразлагаемых органических веществ и токсикантов.

2. Методом мякроэкосястем и моделирования из активных зон выделено жизнеспособное, замкнутое в пространстве, сообщество.

3. Установлено, что выделенное сообщество имеет характер природных цианобактериальннх матов. Их основу образуют осциллаториевые цианобактерия, с которыми ассоциируются другие цианобактеряи, микроводоросли, простейшие, фото-трофные и гетеротрофные бактерии, в том числе стрептомя-цеты, актиномицеты и родственные им организш, микромице-ты, всего 103 вида.

4. При вселении техногенного цианобакгериального сообщества в сточные воды различных производств на основе симбиоза

и антагонизма с микроорганизмами специфичными для каждого типа, формируется новый состав ассоциантов, способный включать в свой метаболизм ингредиенты этих стоков.

5. Установлено, что техногенные цланобактераальные сооб -цества разлагают сульфатный литник, латекс, жировые компоненты, Фенолы, тиурам и другие соединения, осветляют

и обесцвечивают сточные еоды, утилизируют их осадки.

6. Деструкционные способности цианобактериальных сообществ проявляются на определенных стадиях их развития: начала обрастания, появления хлопьев, интенсивного хлопьеобра-зования, появления тяжей. Деструкция приостанавливается на стадии увеличения количества тяжей.

7. Выявлено, что чистые культуры ассоциантов, за исключением нескольких штаммов, проявляют слабую биохимическую активность в отношении трудноразлагаемых органических веществ и токсикантов, которую стимулируют цианобактерии я косубстраты.

8. Показано, что деструкцию загрязнителей можно усилить внесением в техногенную экосистему нескольких осциллаторие-вых тяжей. При этом биохимическая активность вселяемого отрезка тяжа не зависит от его размера.

9. Установлено, что в структуре выделенного впервые альго-бактер'лальио*. сообщества, утилизирующего трудноразлага-емые органические вещества и токсиканты, опосредованы принципы Функционирования самых современных очистных сооружений.

10. Показано, что цианобактериальные сообщества можно применить в качестве биореагентного звена для очистки и доо-чисткя сточных вод и биоиндикатора, позволяющего прогнозировать способность водных техногенных систем и загрязненных почв регенерироваться после отравления сточными водами. Отработанную микробную биомассу можно использовать в качестве эффективного органического удобрения.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Харжазина Л.А., Овчинников Ю.Б., Гордеева Е.Г., Дзержинская ¿I.C. Способ очистки сточных вод.- A.c. .'г 953800 /ДСП/, 1976.

2. Каржавина I.A., Толкачева Н.М., Дзержинская И.С. Роль высших водных растений в самоочищении водоемов.- В Сб. "Депонированные рукописи" .'S 6 /104/, 1980, ВЕИИПИ.

3. Дзержинская И.С. Интенсификация процессов редукции в специфических экосистемах. Автореферат диссертации.- М.: 1987.

4. Дзержинская И.С., Горбунов К.В. Способ биологической очистки сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности.-A.c. !5 1471492 /ДСП/, 1988.

5. Дзершнская PI. С., Попова Г.М., Долганова Н.В. Использование "голодных" агаров в практике санитарно-микробиологи-ческих исследований..- Сб. "Интенсификация процессов добычи и обработки рыбы". Библ. указатель ВИНИТИ. Деп. научные работы /Естест. и точные науки, техника/, 3 /197/, М.: 1988.

6. Дзержинская Й.С. Микробиологическая редукция лигнинов,-Библиографический указатель ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1S89, Га 5, с. 118. НПО "Медбиоэкономика".

7. Дзержинская И.С. Сульфатредуциругощие микроорганизмы как индикаторы вторичного загрязнения воды.- Тезисы докладов. Всесоюзная конференция "Методология экологического нормирования". Харьков, 16-20 апреля 1990. Часть П, секция 3. "Проблемы оценки антропогенного влияния на экосистемы", с. 29-30.

8. Дзержинская И.С., Киселева I.A., Сопрунова О.Б., Воробье-

за В.А. Оценка экологического состояния техногенной системы и прогнозирование возможности ее восстановления. - Тезисы Всесоюзной конференции "Экологические проблемы охраны живой природы", часть 2, ГЛ.: 1990, с. 8.

9. Дзержинская И.О., Долганова Н.В., Сопрунова О.Б., Воробьева В.А. Получение азотных удобрений на основе использования промышленных сточных вод.- Сб. Краткие результаты научной деятельности института, Астрахань, 1990, с. 158-159.

10. Дзержинская -Т.С. Особенности деструкции некоторых форм лигнина в условиях повышенной микробиологической активности.- S-л Биологические науки, 1991, 10, с. 37-43.

11. Дзержинская И.С., Бабурин Л.М., Хромов В.А. Использование инвариантных состояний техногенной системы для прогнозирования возможности ее самоочищения.- Тр. Международного симпозиума "Экологические модификации и критерии экологического нормирования", СССР, Нальчик, 1-2 июня 1990, JE.: Гидроыетеоиздат, 1991, с. 339-348.

12. Дзержинская U.C. Об экологической нецелесообразности использования полей испарения в аридной зоне,- Водные ресурсы - в печати.

13. Дзержинская И.С. Особенности формирования цианобактери-ального мата в сточной воде.- Ж-л Биологические науки, II 10, 1992, с. 138-143.

14. Дзержинская И.С. Гидробиологические аспекты совершенствования современной биологической очистки сточных вод.-Бюллетень МОИП, отд. Биол. - в печати.

15. Дзержинская И.С. Морфофизиологические особенности циано-бактеряальных сообществ в природных и спец:шльных водных экосистемах.- Бюллетень М0:1П, отд. Биол. - в печати.

16. Адисса А.P., Дзержинская 'i.G. Структура и свойства аль-гоценоза на основе Chlorella icssslari С-112.- Биологические науки JS 11-12, 1992, с. 52-55.

17. Дзержинская И.С., Сопрунова О.Б., Воробьева В.А., Адис-са А.Р. Способ очистки сточных вод рыбообрабатывающих предприятий.- Заявка на выдачу патента на изобретение

.'» 5058291, приоритет от 10 августа 1992.

18. Дзержинская И.С. Состав для микробиологических удобрений,- Заявка на выдачу патента на изобретение .'3 5050438, приоритет от 1 ¡тля 1992.

19. Дзержинская И.С., Харгошш B.C. Способ получения биомассы,- Заявка на выдачу патента на изобретение й 5045511, приоритет от 2 июня 1992.

20. Дзержинская U.C., Воробьева З.А., Адисса А.Р., Киселева I.A. Способ осветления и обсцвечивания серосодержащих сточных вод.- Заявка на выдачу патента на изобретение )а 5058290, приоритет от 10 августа 1992.

21. Дзержинская И.О., Телитченко '.<!.'.". Свойство микроорганизмов образовывать замкнутое в пространстве сообщество.-Заявка на выдачу диплома на открытие -

Тира* 100 экз.