Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изучение особенностей биоценоза активного ила при различных технологических режимах работы аэротенков свинокомплексов

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Изучение особенностей биоценоза активного ила при различных технологических режимах работы аэротенков свинокомплексов"



ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ МИКРОБИОЛОГИИ РАСХН

На правах рукописи

НАУМЕНКО Зинаида Степановна

ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ БИОЦЕНОЗА

АКТИВНОГО ИЛА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ АЭРОТЕНКОВ СВИНОКОМПЛЕКСОВ

Специальность 03.00.07 — микробиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1994

Работа выполнена в лаборатории микробной экотехнологии Всероссийского научно—исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии РАСХН.

Научный руководитель — доктор биологических наук И. А. Ар-хипченко.

Официальные оппоненты — доктор биологических наук, профессор Н, С. Паников, кандидат биологических наук Е. Ю. Дмитриева.

Ведущее учреждение — кафедра технологии микробиологического синтеза Санкт-Петербургского государственного технологического института (Технического университета).

Защита состоится « ^ » 1994 г в 10 часов на

заседании Специализированного совета К 020.26.01 по присуждению ученой степени кандидата биологических наук во Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной микробиологии.

Адрсс: 189620, Санкт-Петербург, Пушкин-8, шоссе Подбельского, д. 3.

Автореферат разослан » 1994 г.

Ученый секретарь Специализированного совета

кандидат биологических наук А. Н. Зарецкая

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Интенсивное развитие сельскохозяйственного производства обусловило появление технологий по очистке и утилизации нового вида органических отходов - навозсодержа-щих сточных вод. Необработанные животноводческие стоки при поступлении в почву и природные водоемы представляют опасность для окружающей среды. Как показывает практика, для таких стоков наиболее эффективна биологическая очистка, осуществляемая активным илом - сообществом микроорганизмов, развивающимся в азротенках очистных сооружений. Этот метод не только исключает загрязнение окружающей среды отходами животноводства, но и позволяет использовать биомассу активного ила для повышения плодородия почв.

В настоящее время мы являемся свидетелями того, как в результате хозяйственной деятельности человека не только изменяются и разрушаются природные экосистемы, но и возникают новые, антропогенные сообщества живых-организмов. Биоценоз .активного ила очистных сооружений - пример такого сообщества. Закономерности роста и развития микробиоценоза как в естественной среде обитания, так и на искусственных субстратах отличаются от простой суммы чистых культур микроорганизмов физиологическими, биохимическими и кинетическими особенностями. При этом микробные сообщества очистных сооружений должны обладать высокой активностью при деструкции органических отходов.

Учитывая специфику ' стоков свинооткормочных комплсксоп (СОК), наибольшее значение при их очистке тлеет бзктериальиоо сообщество, првдетврлояиое популяциями различиях т\яоц х'-м^ор ганотрофов. Высокий уровень гетерогенности ^рспо:иг^ог '•<>>¡>.1

нение стабильного состояния смешанной микробной популяции. К сожалению, инженерно-технологические сооружения для очистки стоков СОК планируются, строятся и модернизируются, как правило, без учета сути биологических процессов, происходящих в них.

В связи с этим актуальной представляется задача комплексного исследования микрофлоры активных илов СОК для более полного выявления доминирующих групп микроорганизмов, участвующих в разложении субстрата и описания биоценоза активного ила как экологической системы. На практике изучение состава и структуры активного ила необходимо для обоснования стандартных характеристик сырья, используемого в производстве биоудобрений.

Цель работы. Выявление и идентификация основных организмов активного ила аэротенков СОК, изучение закономерностей формирования биоценоза в двух типах промышленных систем аэробной очистки.

Задачи исследования. I.Количественная и качественная оценка микроорганизмов, формирующих биоценоз активного ила. 2.Прдбор условий для выделения и культивирования микроорганизмов активного ила. 3.Выделение чистых культур микроорганизмов активного ила и создание коллекции доминирующих видов бактерий. 4.Идентификация доминирующих культур на основе изучения культуральных, морфологических и физиолого-биохимических свойств бактерий. 5.Эколого-физиологическая оценка микрофауны и альгофлоры активного ила при различных биотехнологичоских режимах. 6.Анализ закономерностей формирования биоценоза активного ила СОК в открытых промышленных системах биологической очистки.

Научная новизна. Впервые описан антропогенный по проис-сождешсо, естественно эволюционирующий биоценоз активного ила )чистных сооружений СОК. Установлено, что в его формировании трияимэгат участие бактерии, жгутиконосцы (назИдорЬога) и инфузории (сШорЬога). Преобладающей группой бактерий в ценозе, являются нокардиоподобные и коринеподобные бактерии. Впервые зыделены и идентифицированы бактерии, доминирующие в активном те зэротенков СОК. Установлены закономерности формирования структуры микробиоценоза' в зависимости от технологического ре-тола работы аэротенков.

. Практическая значимость. Создана коллекция культур микро-эрганизмов активного ила - активных деструкторов органических зеществ. Коллекционные культуры рекомендованы к использованию цля разложения трудноокисляемых субстратов. Установлен ста-Зильный состав микрофлоры в активном иле, что позволяет обосновать целесообразность использования его в качестве биоудобрения и стандартность его характеристик. Практическая значимость работ подтверждена актом о внедрении научных результатов в практику очистных сооружений СОК совхоза "Восточный" Ленинградской области.

Материалы, представленные в диссертационной работе используются в учебном процессе в Курганском педагогическом институте и учтены при составлении программы спецкурса.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались в Курганском пединституте (1993, 1994 гг.); на IV Всесоюзной научной конференции "Микроорганизмы в сельском хозяйстве" (Пущи-но, 1992); международном семинаре "Наша общая окружающая среда" (Санкт-Петербург, 1992); [¡а I международном совещании "Биоудобрения из отходов животноводства" (Санкт-ПеторОург, 1993).

Публикации- По диссертационной теме опубликовано 3 работы.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав,. заключения, выводов, списка литературы (178 названий, из них 73 на иностранных языках) и приложений. Работа изложена на 157 страницах машинописного текста, содержит 14 таблиц и II рисунков.

ЭКСГЁРИМЕИТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Глава 2. Объекты и методы исследования

Материалом исследования служил активный ил аэротенков очистных сооружений СОК "Восточный" Ленинградской области, работающих в режимах, различающихся условиями аэрации. Первый азротенк-проектный, в котором аэрация осуществляется с помощью рототурбин с поддувом воздуха через щелевые трубы, что обеспечивает содержание растворенного кислорода - I мг/л. Вто- рой, экспериментальный аэротенк, обеспечен эрлифтными аэрато-рами, он разделен на две зоны: зону с ограниченным доступом кислорода, с содержанием растворенного кислорода около О мг/л и аэробную зону с содержанием кислорода 4-5 мг/л.

Пробу активного ила для посева готовили следующим образом: 10 мл взвеси активного ила центрифугировали при 3 тыс.оборотов/мин, дважды промывали стерильной водой, полученную бляшку суспендировали в 20 мл воды и измельчали в поршневом гомогенизаторе (3,5 тыс.оборотов/мин) в течение одной минуты так, чтобы тщательно диспергировать зооглейные скопления.

VИ^ полученной указанным способом суспензии готовили серию разведений общепринятым методом.

При подборе питательных сред для выделения и культивирования микроорганизмов активного ила использовали: агаризо-занный МПА различной концентрации (2,5; 25; 50; 100 %) с до-5авлением 0,05 % дрожжевого экстракта; агаризованную сточную кидкость; агаризованную синтетическую среду; хлебный агар; •срахмало-аммиачный агар (КАА); среду "rich" (Добровольская и цр.,1989); среду № 19 ( Возняковская, Попова, 1985). Четыре зреды из перечисленных, использовали при выращивании чистых культур: среда № 19, среда "rich", КАА,.МПА 50% + 0,05 % дрожжевого экстракта.

При выделении чистых культур анализировались и просчитывались практически все морфотипы выросших колоний. Для получения чистых культур отбирали ■ по одной колонии каждого типа. Цикл клонирования проводили не менее 4-5 раз. Чистоту выделенных штаммов оценивали в при жизненных препаратах в фазовом контрасте светового микроскопа МБИ-15 и по характеру макроскопического 'роста колоний на пластинках питательных сред.

Идентификацию выделенных культур проводили ' по Bergeysmanuai ... (1984-1989), при определении отдельных таксонов были использованы монографии (Квасников, Нестеренко, 1975; Нестеренко и др.,1985; Рубан, 1986; Смирнов, Киприанова, 1990; Прист, 1992). Использовали также ряд методических указаний по идентификации бактерий (rrocaryotes, 1981; Возняковская, Попова, 1985; Добровольская и др., 1989; и др.).,

В качестве контроля при проведении идентификационных тестов использовали культуры лаборатории типовых культур ВШШ сельскохозяйственной микробиологии и коллекции культур кафодр шкробиологии СПбГУ и биологии почв МГУ. При изучении хямопк-сономических признаков бактерий использовали гидролизат кол-

лекционных культур С IV ТИПОМ клеточной стенки: lihodococcus lonqus Ас-952 ВКМ, Rh.rhodochrous Лс-1227 ВКМ, Mycobacterium phiei Ac-269 ВКМ и III типом клеточной стенки

Geodermatophilus obscurus Лс-944 ВКМ.

Фауна простейших активного ила изучалась по методикам, описанным в литературе (Николюк, 1963; Банина, 1984). Микрофауна исследовалась синхронно с пробами на микрофлору и сопутствующими химическими анализами.

Альгофлора исследовалась методом прямого микроскопиро-вания.

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили, используя общепринятые методы (Глотов и др., 1982). "Нумерическая таксономия" применена согласно руководству "Классификация и кластер" (1980). Кластерный анализ проводили по программам, составленным Н.И.Воробьевым.

Глава 3. Подбор условий для выделения и культивирования

микроорганизмов активного ила В изученной литературе нами не обнаружено сведений о способе отбора проб при исследовании микрофлоры активного ила. В ходе эксперимента установлено, что при изучении микрофлоры активного ила в аэротенке достаточен отбор пробы из одной точки. Пробу при этом следует считать характерной и репрезентативной для всего аэротенка. Исходя из природы субстрата для общего анализа микрофлоры активного ила аэротенков очистных сооружений СОК были выбраны две среды МПА 50% +0,05% ДЭ и КАА.

Определено, что оптимальное количество КОЕ на чашках

к

Петри развивается при высеве из разведения активного ила 10 при дозе внесения посевного материала 0,1мл.

Глава 4. Выделение и идентификация культур микроорганиз- , мов из активного ила свинооткормочных комбинатов Гетеротрофные бактерии занимают ведущее положение в биоценозе активного ила, ответственного за биологическую очистку сточных вод в аэротенке. Эффективная работа очистных сооружений невозможна без знания биологии бактерий, ответственных за активность окислительных процессов в аэротенке и их связи с другими компонентами биоценоза активного ила. И в отечественной, и в зарубежной литература этот вопрос освещен недостаточ-» но. Рассматривая состояние изученности механизмов биологического разложения органических стоков. Г.А.Заварзин (1981) отмечал, что знание микроорганизмов, развивающихся в искусственных сооружениях, представляет самую запущенную область микробиологии.

В процессе наших исследований из активного ила аэротенков выделено 176 чкстнх культур микроорганизмов. Анализ изолированных культур по типу метаболизма показал, что в проектном аэротенке в микробном сообществе преобладают бактерии с окислительным типом метаболизма. Во второй системе очистки - экс- • периментальном аэротенке - ситуация иная. В зоне с ограниченным доступом кислорода доля микроорганизмов, проявляющих бродильный и окислительный тип метаболизма, примерно равна, существенно также участие микроорганизмов со смешанным типом метаболизма. В аэробной зоне этого аэротенка количество микроорганизмов с бродильным типом метаболизма резко снижается, доля "окислителей" закономерно возрастает. Повышается и значение бактерий со смешанным типом метаболизма. Очевидно, что микробиоценоз активного ила экспериментального аэротенка адаптирован к смене режима аэрации, в результате рециркуляции активно-

го ила.

По морфологии как в экспериментальном, так и в проектном аэротенках преобладают неподвижные бактерии палочковидной формы.

С целью идентификации и для более детального изучения биологических особенностей микрофлоры активного ила были отобраны культуры из числа доминирующих микроорганизмов - всего 53 штамма. При этом в качестве доминирующих признавались культуры, представленные 102 и более от всех выросших колоний на чашке Петри. Изученные доминирующие штаммы составили 40-44% от общего числа выросших колоний на пластинке питательной среды, выделенных из активного ила I системы очистки. Процент изученных доминирующих штаммов, выделенных из 2 системы очистки более высок: для зоны с ограниченным доступом кислорода 55-90%, и для аэробной зоны 60-69%.

Основными свойствами, определяющими активность бактериальных культур при деструкции органических веществ стока, являются их трофические потребности (ферментативные возможности) и отношение к лимитирующим факторам. В основном, именно эти две группы признаков (физиологические и экологические) были использованы нами для составления таблицы признаков и последующего кластерного анализа выделенных штаммов бактерий. На основании результатов анализа была построена дендрограмма, отражающая уровень сходства изученных штаммов по комплексу указанных признаков (рис.1). На уровне 0,37 граф сходства распадаются на четыре плеяды. Три из них объединили, в.основном, штаммы, идентифицированные как нокардио- и коринеподсбныэ бак-

>Т^рии (НКПБ): роды Agromyces, Arthrobacter, ¿ureobacterium, Mycobacterium, Bifidobacterium.

Уровень сходства

Риг;.

I . Дендрограмма сходства штаммов бактерий, выделенных иэ актирного ила СОК. Стрелками отмочены центральные га там'/".

Четвертая плеяда включает 19 штаммов грамотрицательных бактерий, отнесенных к родам Alcaligenes. Pseudomonas, Caulobacter, Spirillum.

Каждый из°кластеров и плеяд объединяет организмы, сходные по свойствам'. Результатом этого стало распределение культур в дендрограмме вне зависимости от конкретных условий, складываю- • щихся в том или другом аэротенке. Центральные положения в кластерах занимают штаммы НКПБ, а в плеяде, объединяющей грамот-рицательные бактерии - роды Alcaligenes, Pseudomonas, характе-резуя признаки выделенных штаммов бактерий названных групп.

Распределение кластеров в дендрограмме в значительной море отражает систематическое положение анализируемых штаммов. Вместе с тем, таксономическая пестрота некоторых кластеров, объединяющих неродственные организмы (штаммы), свидетельствует о конвергентном сходстве их эколого-физиологических свойств, что определяется жесткими условиями отбора. Действительно, режим азротенков обусловил выживание преадаптированных к данным условиям микроорганизмов из разных таксономических групп.

. На основании изучения морфологических, физиолого-биохимических и ряда хемотаксокомических признаков, выделенные штаммы доминирующих микроорганизмов были отнесены к 16 родам бактерий (табл.1). В таксономическом отношении выделенные штаммы разделены нами на четыре условные группы. В первую включены НКПБ, вторую - составили грамотрицательные аэробные бактерии, к третьей группе отнесены стебельковые бактерии. Четвертая группа сборная. Она представлена родами Bacillus (аэробные спорообразукхцие палочки) И Hfithanosarcina (метаноб-разукхциа кокки), выделенные из биоценоза активного ила проектного азротенка.

Таблица I

Бактерии актидаого ила оэротенков о посевах на КАЛ и МПА.

I оиотема очиоткм / Og ■ I мг/л /

Опыт I Опыт 2

Пит. Номер % Таксономическая среда шт. принадлежность Пит. Номер ft Таксономическая среди шт. принадлежность

22. 20 Miorooocoua КАА 24 13 Rhodococcus 23 10 Pseudomonas 119 30 палочки + 1ШБ КАА, 118 6 Arthrobacter 124 9 Rhodococcus

2 ^ Geodermatophilus 3 Bacillus МПА 6 25 Aureobacterium 7 Renobacter о 8 Caulobacter 100 12 Bifidobacterium 102 ^ PBeudomonaa МПА 103 Alcaligenes 106 8 Spirillum 109 в Methanosarcina

2 система очистки: Зона без поддува воздуха.

90 50 Rhodococcus 91 21 Pseudomonas КАА 93 12 Rhodococcus 94 10 Rhodococcus 169 41 Rhodococcus 170 23 Pseudomonas КАА 172 10 Arthrobacter 177 ß Rhodococcus 171 5 Cellulomonas

59 14- Alcaligenes 64 4 Pseudomonas МПА 67 10 Arthrobacter 68 16 Alcaligenes 71 5 Alcaligenes 153 11 КПБ 161 13 Mycobacterium МПА 162 16 Alcaligenes 164 8 Alcaligenes 159 11 Alcaligenes

Аэробная зона: содержание растворенного кислорода 4-5 мг/л

51 39 Caulobacter ^дд 54- 29 Arthrobacter 58 9 Rhodococcus 53 13 Rhodococcus 141 36 Caulobacter „. . 143 29 Arthrobacter KAA 142 11 Caulobacter 150 12 Rhodococcus

30 26 Bifidobacterium 31 12 Aureobacterium МПА 33 6 Mycobacterium 39 12 Alcaligenes 40 8 Alcaligenoa 129 6 Pseudomonas 134 9 Alcaligenes IMA 135 13 Alcaligenes 136 10 Agromyces 130 17 Ilycobacterium

Примечание. % - в Н% от общего числа B>jpccranx колоний на чашке

Петри. МПА - МПА 50% + 0, 05% ДЭ

При этом в активном ил-з аэротенка проектной системы очистки отмечены бактерий из 13 родов. Ис активного ила экспериментальной системы очистки выделено 10 родов бактприй (в зоне с ограниченным доступом кислорода отмочены представители 6 родов, в аэробной зоне - Э). В целом среди изолированных штаммов заметно преобладают грамположительные (фирмакутные) бактерии.

Доминирующие культуры, выделенные из активного ила проектного аэротенка, в основном представлены НКПБ: роды

jlrthrobacter, Aureobactcrium. Bifidobacterium. Rhodocaccus,

(рис.2) Из грэмотрицательных бактерий отмечены представители

РОДОВ Alcaligenes, Pseudomonas, Renobacter, Spirillum. В OTHO-сительно небольшом количестве зарегистрированы стебельковые бактерии рода cauiobacter и грамположительныо бактерии родов Bacillus, Hethatosarcina. Для биоценоза рассматриваемого аэротенка характерен более высокий (по сравнению с экспериментальным аэротенхом) уровень разнообразия, что придает данной биологической системе устойчивость и стабильность функционирования. Из-за постоянного перемешивания и рециркуляции активного ила в проектном аэротенке происходит смешивание организмов, характерных для начальных и конечных этапов разложения органического вещества стока.

Доминирующие культуры, выделенные из активного ила экспериментального аэротенка, в целом характеризуются меньшим таксономическим разнообразием. Микробпоценоз активною ила зоны с ограниченным доступом кислорода представлен двумя группами бактерий: НКПБ и грамотрицательшми бактериями. НКПБ представ пена родами Arthrobneter, Cel iuiomonas-, Mycobacterium,

rhodococcus. Последний род при этом составляет до 72Z от числа всех выросших в данном посеве колоний. Группа грамотрицзт^ль-

I опыт

I система очистки

2 система очистки зона без под- 0 _ д_г. /

дува воздуха ~ 4 '' мг/л

2 опыт

I система очистки

<, система очистки зона без под-. л -

дува воздуха и'-> ~ 4 ° мр/л

I

- нокардиоподобные и корииеподойше иактерии

- грамотрм'цатеяьные аэробные бактерии

- стебелькоше бактерии

- бинарная культура: нокардиоподобные и корнпеподомшс* бактерии + грамотрицатсльные аэробные оактерии

- -Ме1;1:1ап08агс1па

- ВасШиа

- культуры, представленные единичными колониями

Рис, 2 Соотношения различных групп микрооргаишмоп активного ила,

НЫХ Сакторкй ооъвдиняет роды Alcaligenes И Pseudomonas. Рас сматриваемый ценоз наименее разнообразен в таксономическом отношении. При этом преобладающими в ценозе оказываются представители родов rthodococcus И Alcaligenes. ОчвВИДНО, ЧТО На формирование данного ценоза существенное влияние оказывают такие факторы как недостаток растворенного кислорода и высокая концентрация ила. Перечисленные факторы являются ограничивающими экологическими факторами среды обитания и обуславливают жесткий отбор и малую видовую насыщенность микробиоценоза. Аэробная зона в этой системе также характеризуется преобладанием в аКТИВНОМ ИЛе НКПБ, ПраДСТавЛОННЫХ родами: Arthrobacter, Aurebacterium, Bifidobacterium, Agromyces, Mycobacterium, Bhodococcus. В значительных количествах обнаруживаются стебельковые бактерии рода cauiobacter. Удельный вес грамотрнца-ТвЛЬНЫХ бактерий (роды Alcaligenes, Pseudomonas) Сравнительно невысок. В целом для первой секции экспериментального аэротен-ка (зона с ограниченным доступом кислорода) характерна ассоциация НКПБ (в основном, p. Rhodococcus) с организмами - гидро-литиками, представлешшми родами Alcaligenes И Pseudomonas. Для аэробной зоны указанного аэротенка также выявлено преобладание НКПБ, но в отличие от первой ступени на первый план выходит род Arthrobacter, количество гидролитических организмов заметно снижается и в большом числе .появляются стебельковые бактерии рода cauiobacter. В экологическом аспекте как артро-бзктеры, так и каулобактеры относятся к группе олкготрофов. Подобная структура микробиоценоза, когда количество гидролитических микроорганизмов падает с одновременным возрасташюм олиготрофных бактерий, свидетельствует о завершающей стадии разложения органического вещества.

-15 -

Итак, разделение экспериментального аэротенка на две сок цш обусловило закономерную смену сообщества.

Таким образом, как в проектном, так и в экспериментальном аэротенках процесс деструкции органических загрязнителей ведут одни и те же группы бактерий, но их соотношение в двух технологических системах различно. В условиях среды обитания, складывающейся в аэротенках, а именно, при наличии высококонцентрированного субстрата, присутствия в сточной жидкости ксено-, биотиков в сочетании со специфическими условиями аэрации наиболее конкурентноспособными оказались НКПБ, а таксономический состав и структура микробиоценоза достаточно постоянны. По всей видимости, исходя из соответствия типа сообщества ланшаф-ту (Заварзин, 1994), сходный микробиоценоз следует ожидать в активных илах СОК не только на территории' Северо-Запада России, но, возможно, в пределах всего умеренного пояса. Косвенно это подтверждается данными литературы по микрофауне: при исследовании фауны активных илов, очищающих бытовые и смешанные стоки, была показана специфичность состава фауны простейших, при этом состав фауны практически не изменялся от Великобритании до Дальнего Востока (Банина, 1984).

Глава 5. Микрофауна активного ила свинооткормочных комбинатов.

Простейшие,населяющие активный ил, играют важную роль в процессе очистки жидких отходов. Они поддерживают стабильность и высокую активность бактериального ■ состава активного ила, способствуют осветлению и обеззараживанию очищенной води, образованию зр мюйных скоплоттй. Основу микрофауны активного ила очистных сооружмшК СОК составляют инфузории (си ¡пры» ,11

И жгутиконосцы (Hastigophora). Фауна МНОГОКЛеТОЧНЫХ В ЭКТИВНОМ иле СОК наш не обнаружена. Для проектной системы очистки отмечено 15 видов инфузорий и 4 вида жгутиконосцев. Простейшие делятся на две группы: постоянные члены биоценоза, встречающиеся более или менее регулярно круглый • год, и сопутствующие виды, которые появляются спорадически и не задерживаются в аэротенке. К группе постоянно присутствующих в активном иле ОТНОСЯТСЯ инфузории Opercularia coarctata, Pseudoglaucoma muscorum, Aspidisca costata, Spathidiitlb И

жгутиконосцы Bodo sp., Monas sp. Встречающиеся спорадически виды инфузорий появляются в пробах в весенние месяцы. К ним

ОТНОСЯТСЯ: Anophrys sarcophaga, О. curricaula, Epistyltjs bimarginata, A. turrita И Др.

В активном иле экспериментальной системы очистки зарегистрировано 13 видов инфузорий и 3 вида жгутиконосцев. Наиболее ПОСТОЯННЫМИ Членами биоценоза ЯВЛЯЮТСЯ ИНфуЗОрИИ 0. coarctata, ps.muscorum и жгутиконосцы рода Bodo. Разделение экспериментального аэротенка на 2 секции - зону с ограниченным доступом кислорода и аэробную .зону.отразилось на составе фауны простейших незначительно. Разница выявилась в основном за счет инфузорий: в зоне с ограниченным доступом кислорода присутствовали виды, специфичные для мест . с высокой загрязненностью: Vorticella microstoma И V. nutans, Spathidium, В аэробной Зоне ЭТИ ВИДЫ не выявлены, НО отмечены V.convallaria И Epistylis sp. - виды, живущие в более чистой воде. Изменение характера взаимоотношений между компонентами биоценоза в экспериментальном аэротенке показал корреляционный анализ численности микрофлоры и микрофауны. Высокая сапробность и недостаток кислорода г • -ь ■ с ограниченным доступом тсл'Ч'Ода обусловили слабую

корреляцию (г = 0,48 ) между численностями жгутиконосцев и ба ктерий,^ а также инфузорий и бактерий. В аэробной зоне данного аэротенка ситуация изменяется: прослеживается достоверная зависимость между количествами бактерий и жгутиконосцев (г =. 0,82 ), и жгутиконосцев и инфузорий (г = 0,87 ). Как в зоне с ограниченным доступом кислорода, так и.в аэробной зоне не выявлена зависимость между количеством инфузорий и бактерий (г = 0,47; 0,48 )..

Сравнивая в целом фауну простейших двух исследованных аэротенков, можем констатировать, что общий состав фауны почти идентичен в обоих аэротенках. Отчетливо выделяются три основных вида: инфузории O.coarctata, P.muscorum и жгутиконосец Bodo sp. Наряду с этим следует отметить чуткую реакцию биоценоза простейших на условия обитания в среде аэротенка: I) более стабильное поведение фауны в проектном аэротенке по сравнению с экспериментальным; 2) различия в поведении микрофауны в "анаэробной" и аэробной частях экспериментального аэротенка. Принципиальное отличие изученных аэротенков заключается в большем влиянии технологического режима. самих аэротенков на структуру фауны активного ила, чем это имеет место в аэротенках, очищающих бытовые и смешанные стоки. В последних отчетливо проявляется наличие качественные и количественных пиков в микрофауне в весенний и осенний сеьоны, связанных с природным оживление фауны в эти периоды. В исследованных аэротенках обогащение фауны в осешше месяцы на наблюдается вообще, а весенний ник значительно сглажен, что обусловлено более жестким технологическим режимом, оказывающим элиминирующий отбор на микрофауну .

- 18 -

Глава 6. Водоросли в системах очистки животноводческих стоков

Водоросли являются одним из наиболее существенных компонентов природных микробиоценозов, способных к биодеградации загрязняющих веществ, в том числе - животноводческих стоков (Малышева, 1992), Прямое микроскопическое наблюдение проб активного ила в наших опытах с целью обнаружения альгофлоры дало отрицательный результат. Дефицит освещенности вследствие постоянного перемешивания, чрезвычайно высокие концентрации органических веществ обуславливают отсутствие водорослей в активном иле аэротенков данного типа.

ВЫВОДЫ

1. Из активного ила СОК выделено 176 чистых бактериальных культур, которые в основном представлены хемоорганотрофными сапротрофными организмами. На основании изученных' культураль-ных, морфологических, физиолого-биохимических и хемотаксономи-ческих признаков выделенные штаммы были отнесены к 16 родам бактерий. ■ .

2. Создан музей доминирующих микроорганизмов активного ила, который перспективно использовать для селекции и практического применения бактериальных.культур в качестве активных деструкторов сложных органических субстратов.

3. Составлены компьютерные•программы и дендрограмма сходства штаммов бактерий, выделенных из активного ила. Их целесообразно попользовать для соствления идентификационных таблиц, прпдпазначешшх для определения активности вновь выделенных штаммов при разложении сложных органических субстратов.

1. В таксономическом отношении бактериоценоз двух систем

очистки, работающих в различных технологических режимах не имеет существешых различий и представлен нокардио - и Корине-ПОДОбНЫМИ бактериями (p. Rhodococcus, p. Artfrrobacter, p. Aureobacterium, p. Mycobacterium ), ГрЗМОТрИЦатеЛЬНЫШ ПЭЛОЧ-ками (р.Alcaligenes, р.Pseudomonas ) И СТебвЛЬКОВЫМИ бЭКТвриЯ-ми (p.cauiobacter ). Выявленный бактериальный цекоз отличается постоянством, причем дошпшрующее положение стабильно занимают НКПБ. Это обуславливает стабильность агрохимического состава, поэтому активный ил является перспективным для получения микробной биомассы, которую целесообразно использовать для'создания экологически чистых биоудобрений.

5. Микрофауна активного ила СОК представлена ресничными

ИНФУЗОРИЯМИ класса Ciliata ( ДОМИНИРУЮТ p. Opercularia, p.Pseudoqlaucoma) И ЖГуТИКОНОСЦаМИ КЛЭССа Hastiqophora (ДОМИ-Шфуют р. Bodo, р. Monas ) .

6. Сравнительный анализ биоценоза двух различных типов аэротенков показал большую устойчивость и стабильность Функционирования микробиоценоза проектного азротенка.

7. Биоценоз активного ила СОК характеризуется наличием диух основных трофических звеньев. Первое представлено бэкто-риями и жгутиконосцами. Второе составляют инфузории, как свободноплавающие, так и прикрепленные. Биоценоз исследованных активных илов принципиально отличается от экосистем природных водоемов и илов, очищающих промышленные и бытовые стоки, отсутствием как хищников, так и организмов первого трофического

Jptw.

- 20 -

Список работ , опубликованных по теме диссертации

1. Павленко Г.В., Науменко З.С. Формы, близкие к Frateuria, на пчелах в северо-западном регионе РСФСР //Вест.ЛГУ.- 1987.- Сер.З.- Вып.4- J6 24.- С. 55-GI. '

2. Науменко- З.С. Микрофлора • активного ила аэротенков свинооткормочных комбинатов как основа биоорганического удобрения // Тез.докл.iv Всесоюзной конференции "Микроорганизмы в сельском хозяйстве ". Пущино на Оке. 20-24 января 1992.- Пущино, 1992.- С.145-146.

3. Naumenco Z.S., Arkhipchenko I. A. Biocenosis■ of activated sludge from pig farms as a substrate for

biofertilizers production // Proceedings of the International

Conference "Biofertilizers for Animal Farm Wastes".

St-Petersburg, 21-23 June 1993.

х'ТПЛ-*ii.ЗИ!9.3.зх.241.Тяр, IOC. 20.05.94.