Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Компостирование органической фракции твердых бытовых отходов с использованием бактериальных добавок

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Компостирование органической фракции твердых бытовых отходов с использованием бактериальных добавок"

На правах р\ кошки

ЯРЛЫЧЕНКО СВЕТЛАНА АЛЕКСАНДРОВНА

КОМПОСТИРОВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКОЙ ФРАКЦИИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ДОБАВОК

03 00 07-03 - Микробиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

□ОЭ163414

КАЗАНЬ - 2008

003163414

Работа выполнена на кафедре прикладной экологии факультета экологии и географии Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Казанский государственный университет им В И Ульянова-Ленина»

Научный руководитель

доктор биологических наук, профессор Селивановская Светлана Юрьевна

Официальные оппоненты

доктор биологических наук, профессор Наумова Римма Павтовна (Казанский государственный университет им В И Ульянова-Ленина, г Казань)

доктор биологических наук, зав лаборатории гидрологии

Ратушняк Анна Александровна

(Институт экологии природных систем АН РТ,

г Казань)

Ведущая организация

Казанский институт биохимии и биофизики КНЦ РАН, г Казань

Защита диссертации состоится 28 февраля 2008 г в fáVO часов на заседании Диссертационного совета Д 212 081 08 при Казанском государственном университете им В И Ульянова-Ленина по адресу 420008. г Казань, ул Кремлевская д 18, главное здание ауд 211

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им НИ Лобачевского Казанского государственного университета

Автореферат разослан_2008 г

Ученый секретарь Диссертационного совета, доктор биологических наук

Абрамова 3 И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Классическая схема превращения органического вещества в природе включает в себя продукцию этого вещества автотрофными организмами трансформацию и последующую деструкцию микроорганизмами с выделением соединений используемых продуцентами В настоящее время наблюдается нарушение этого цикла в связи с размещением в окружающей среде огромно! о количества отходов общий объем образования которых в мировом масштабе составляет окото 5 млрд м' в год В г Казани, в частности, ежегодно образуется около 300-400 тыс т твердых бытовых отходов (ТБО) (Государственный доклад, 2001-2006 Альшайях, 2003) Современная стратегия обращения с отходами, принятая в РФ, а также Директивы стран Европейского союза диктуют необходимость снижения поступления на полигоны органических отходов которые составляют до 80% от массы ТБО, и недопустимость ич поступления в необработанном виде (Концепция , 2000, Komer et al 2007) Предлагаемые пути переработки органической фракции ТБО так или иначе зависят от местных условий однако предпочтение отдается биотехнологическим процессам в частности, компостированию с последующим использованием компостов в качестве мелиорантов нарушенных почв, в зеленом строительстве в сельском и лесном хозяйстве (Витковская, 2000 2005, Recycling , 2003 Ros et al, 2003, Hargreaves et al. 2007) Основным компонентом органической фракции ТБО является целлюлоза, поэтому искусственная интродукция микроорганизмов, обладающих целлюлазным комплексом, может способствовать более полному и быстрому протеканию процесса компостирования Традиционно для инокуляции компостных смесей использ)юлся микромицеты Известны также и технологии, основанные на использовании чистых ферментов целлюлазного комплекса микромицетов (Биотехнология , 1988, Экологическая биотехнология 1991, Никольский Соколов, 1993, Xi et al 2005) Однако большая часть целлкпозоразрушающих грибов может вызывать развитие микоаллергозов, кишечных и респираторных инфекций инфекций наружных покровов, а также способна стать причиной увеличения фитотоксичности компостов (Кураков, Попов, 1995, Киреева с соавт, 2003, Свистова с соавт. 2004) Альтернативой могут служить биологические добавки, в состав которых входят только бактерии Такие добавки представляют интерес еше и потому что бактерии в частности бациллы известны своей супрессивной способностью по отношению к микромицетам (Studv of three fertilizers , 2005)

Цель настоящей работы - разработка способа интенсификации процесса компостирования органической фракции ТБО с использованием бактериальных добавок и оценка эффективности применения компостов в качестве нетрадиционного удобрения

Основные задачи исследования 1 Выделить из почвы и охарактеризовать сообщества микроорганизмов содержащие микромицеты и бактерии и только бактерии обладающие цел но шзной активностью (ЦА)

2 Среди ряда ииаммов бацил i oioGpaib штамм обладающий высокой ЦЛ и супрессивной способностью по отношению к микромицетам Методами молекулярной микробиотогии идентифицировать видовую принадлежность отобранного штамма,

3 Осуществить процесс компостирования органической фракции ТБО с применением различных биологических добавок сообщества бактерий и микромицетов. сообщества бактерий, индивидуального штамма бацилл и коммерческой добавки «Тамир» Проанализировать изменение ряда показателей температуры, pH, втажности содержания органического вещества (OB), растворимого органического углерода (РОУ) аммонийного азота, численности бактерий и микромицетов ЦА, респираторной активности и фитотоксичности в зависимости от используемой схемы компостирования

4 Выявить влияние биологических добавок на сообщества микроорганизмов компостов,

5 Установить показатели процесса компостирования, явтяющиеся наиболее достоверными предикторами степени фитотоксичности компоста

6 С использованием математического моделирования экспериментальных данных определить оптимальною схему компостирования,

7 Оценить удобритетьные свойства компостов и их втияние на почвенное микробное сообщество

Научная новизна Впервые показано, что два выделенных из одного почвенного образца сообщества микроорганизмов (бактериальное и смешанное) обладают соизмеримой ЦА Установлено, что отобранный и идентифицированный методами молекулярной биологии штамм Bacillus pumilus KM-4F обладает высокой ЦА и способен проявлять антагонистические свойства в отношении микромицетов Показано, что при компостировании органической фракции ТБО интродукция бактериального сообщества или штамма В pumilus KM-4F увеличивает ЦА и респираторную активность компостов, а также ускоряет их стабилизацию Впервые установлено, что бактериальная добавка на основе В pumilus KM-4F изменяет структуру микробного сообщества, что выражается в уменьшении численности микромицетов, а также снижает уровень фитотоксичности компостов Впервые для определения оптимальной биотехнологии компостирования предложен подход, основанный на испо шзовании методов математического моделирования

Практическая значимость работы. Полученные в работе результаты являются основой биотехнологии переработки органической фракции ТБО Применение данной биотехнологии, во-первых позволит снизить объем отходов поступающих на полигоны и тем самым увеличить срок эксплуатации последних, во-вторых, за счет ускорения процесса позволит более эффективно использовать территорию отведенную под площадки для компостирования Компосты, получаемые с использованием предлагаемой биотехнологии, могут применяться как для рекультивации нарушенных

почв idh и в качеств нетрадиционною удобрения в сельском хозяйстве Полученные в диссертационной работе результаты переданы для использования в Министерство экологии и природных ресурсов РТ, а также в ООО «Элит Сервис»

Результаты исследований используются при проведении практических работ по курс\ «Управтение в обращении с отходами» на кафедре прикладной экологии Казанского государственного университета (КГУ)

Полученные результаты могут быть использованы при разработке мер по минимизации негативного втияния промышленных отходов на окружающую среду и совершенствованию отдельных аспектов экологического нормирования хозяйственной деятетьности человека

Связь работы с научными программами и собственный вклад автора в исследования Работа проведена в соответствии с тематическим планом НИР КГУ по теме «Биогеохимические исследования фундаментальных закономерностей переноса вещества и энергии в экосистемах при дестабилизирующем воздействии внешних возмущений (№ гос per 01 200609676) Исследование поддержано грантом Программы развития приоритетных направлений науки в РТ «Повышение степени экологической безопасности при обращении с органическими отходами региональное нормирование» (№ 09-9 3-184/2004-2006) и индивидуальным грантом «Инновационные технологии дня человека» Научные положения диссертации и выводы базируются на результатах собственных исследований автора Идентификация штамма Bacillus pumiliis KM-4F проводилась на базе университета им Юстуса-Либиха (Гиссен Германия) Математическое моделирование результатов выпо шено на кафедре моделирования экосистем КГУ

Положения, выносимые на защиту

1 Выделенное из почвы бактериальное сообщество и индивидуальный штамм Bacillus pumilus KM-4F обладают ЦА и могут быть использованы в качестве биологических добавок при компостировании ТБО

2 Внесение бактериальных добавок на основе индивидуального штамма Bacillus pumilus KM-4F приводит к изменению структуры сообщества компостных смесей, выраженному в уменьшении численности микромицетов, и снижению уровня фитотоксичности получаемых компослов

3 Предложенный подход, включающий рейтинговую оценку средневзвешенною времени достижения кочпостами стабильного состояния позволяет установить наиболее эффективную схему компостирования отходов

Апробация работы. Материалы работы изложены на итоговых научных конференциях Казанского государственного университета (Казань, 2004-2006), межрегиональной конференции молодых ученых «Пищевые технологии» (Казань 2004), международных молодежных конференциях «Туполевские чтения» (Казань 2004, 2005) всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы аграрной науки и пути их решения» (Ижевск, 2005), всероссийской научной

конференции ('Современные аспекты j колен и и и экологическою образования» (Казань 2005), международной конференции «Пробтемы биодеструкции техногенных загрязнителем окружающей среды» (Саратов 2005) международной научной конференции «Проб темы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем» (Ростов-на-Дону 2006), I Экотогическом форуме экотогов Прикамья «Экология Прикамья» (Набережные Четны, 2007)

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 4 статьях и 9 тезисах докладов

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 152 страницах содержит 12 табтиц и 26 рисунков, состоит из введения обзора титературы описания материалов и методов исстедования, резутьтатов и обсуждения, выводов, списка литературы, включающего 327 источников, из которых 205 на иностранном языке и приложения

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы и методы исследования

Объектами исследования служили индивидуальные штаммы бактерий рода Bacillus (Bacillus sp КМ-21, Bacillus sp KM-5, Bacillus sp KM-34, Bacillus sp KM-3F Bacillus sp KM-16, Bacillus sp KM-22, Bacillus sp KM-4F, Bacillus sp KM-13 и Bacillus sp KM-6), полученные на кафедре микробиологии КГУ а также сообщества микроорганизмов, разрушающих целлюлозу

Индивидуальные штаммы бацилл культивировали на L-бульоне Для определения ЦА и при подготовке биологических добавок культивирование осуществляли на среде Гетчинсона Целлюлозоразрушающие сообщества выдетяти из почвы методом посева на жидкую среду Гетчинсона Для получения сообщества содержащего только бактерии в среду Гетчинсона добавляли нистатин в концентрации 400-1000 мг л '

Видовую идентификацию осуществили методами мотекутярной биологии на основе анализа нуклеотидной последовательности 16S рДНК Идентификации подвергали штамм Bacillus sp KM-4F Экстрагирование ДНК проводили с использованием буфера ТЕ* SDS*. протеиназы К ацетата аммония, чизоцима изопропанола и этанота Для проведения полимеразной цепной реакции (ПЦР) нспотьзовали раствор Masler Mix, праймеры MRfor MRrev и таьпотамеразу ПЦР проводили в аппарате Biometra® T-Gradient Секвенирование продукта Г1ЦР проводили согласно процедуре ABI PS1SM Big Dye1 с использованием флоуресцентных меток для нуктеотидных оснований Big Dye* и AmpliTag Polymerase FS* согласно Cycle Sequencing Kit ABI PRISM* в аппарате ABI PRISM* Genetic Analyser 310 тип геля POP-6™

Обработку потученных хроматограмч проводили в программе Mega 3 1 Для идентификации нуктеотидных последовательностей использовали базы данных nibi nlm ruh sos 'blast

Микробиоло! и чес кис мы оды. Чис 1снноыь микроорганизмов опре te шли методом посева на птотные питательные среды МПА дтя гетеротрофных бактерий и среда Чапека для микромицетов Численность нет полозоразрушаюших микроорганизмов определяти методом предельных разведений (Теппер с соавт , 2004)

Для определения антагонистических свойств бацилл использовали метод дисков и метод изменения биомассы (Руководство 1983, Chang et al, 2006)

ЦА определяли колориметрическим методом (Колешко 1981 Нетрусов 2005) Содержание белка определяли по Бредфорду (Нетрусов 2005)

Респираторную активность определяти титриметрическим методом (Methods 1995)

Определение фитотоксичности компостов осуществляли с использованием в качестве тест-объекта семян редиса Raphanus sativus (сорт «Красный с белым кончиком») (Селивановская Латыпова 2001)

Аналитические методы Влажность определяли как потерю веса после высушивания образца при 105°С в течение 24 ч (ГОСТ 25713-85, 1985) Значения рН определяли потенциометрическим методом в водном (1 10) экстракте Содержание РОУ определяли после экстракции K2S04 в течение 1 ч мокрым окислением 0 167М К2Сг207 с последующим титрованием 0 1М (NH4)2Fe(S04)2 6Н20 (ISO 14240-2 1997) Содержание ОВ определяли как потерю веса после прокаливания образца при температуре 550°С в течение 5 часов (ГОСТ 26714-85 1985) Содержание аммония определяли в водном экстракте (1 10) компостов ионоселективным методом с помощью аммонийселективного электрода ХС-КН4-001 на анализаторе ЭКСПЕРТ-001

Приготовление компостных смесей проведение процесса компостирования и отбор проб Процесс компостирования осуществляли в емкостях объемом 20 л накрытых теплоизоляционным материалом Для компостирования использовали 15 ki органической фракции ТЬО содержащей смесь садовых отходов в виде опавшей листвы пищевых отходов. б\ маги и текстиля в соотношении по массе 68 20 11 1 Биологическую добавку представляющую собой кульлуральную жидкость вместе с клетками индивидуального штамма или сообщества микроорганизмов выращенных на синтетической солевой среде с использованием целлюлозы в качестве единственного источника углерода, вносили в компостируемую смесь в соотношении объем добавки/масса отходов 1/10-2/10 В контрольном варианте вносили аналогичное количество водопроводной воды Компостируемые смеси перемешивали один раз в неделю в первый месяц компостирования а затем один раз в две недели В работе анализировали шесть вариантов компостных смесей К - контрольный вариант без биологической добавки, Т - вариант с добавлением коммерческой добавки «Тамир» СБГ - вариант с добавлением 15% биодобавки в виде смешанного сообщества микроорганизмов, СБ - вариант с добавлением 15% бактериального сообщества БацЮ Бац15 и Бац 20 - варианты с добавлением 10% 15% и 20% чистой культуры бактерий Bacillus pumilus KM-4F соответственно

Пробы отбирали в пяти точках компостных смесей в количестве 100 г каждая, затем пробы усредняли методом конверта Отбор проб производили на 1 14 21, 36 43, 50, 57 71 83, 106 и 124 сутки компостирования

Для оценки влияния компостов на растения и почвенное сообщество 100 г серой лесной почвы помещали в инкубационный сосуд и добавляли компост в количестве 1% В качестве контроля использовали почву без добавления компоста Почву увлажняли, инкубировали в течение 5 суток отбирали пробы для определения респираторной активности, а затем засевали 5 семенами пшеницы (Tuticum dicocum сорт Т> лейковская-10) Через 14 суток измеряли высоту проростка и его биомассу

Математическое моделирование применяли для выявления показателей-предикторов уровня фитотоксичности компостов и определения оптимальной схемы компостирования В работе использовали GAM модели выбор сложности которых проводили с помощью перекрестной проверки Все вычисления были проведены в среде R (R Development Core Team, 2006) GAM модели были построены с помощью пакета mgcv в среде R (Wood, 2000, 2003 2004)

Статистическую обработку результатов проводили с помощью программ Microsoft Office Excel 2003 и Origin 7 5 Достоверность различий средних значений оценивали с использованием коэффициента Стьюдента (Р<0 05) Взаимосвязь ряда данных устанавливали с помощью коэффициента корреляции Табличные и графические данные содержат средние значения и стандартную ошибку

Результаты и обсуждение Получение микробных добавок для компостирования и анализ их свойств В качестве добавок для компостирования предполагалось использовать сообщество микроорганизмов состоящее только из бактерий, и индивидуальный штамм бактерий, обладающие высокими ЦА Эта посылка базировалась на информации об известном негативном влиянии спор и мицелия микромицетов на здоровье персонала, имеющего контакт с кочпостами способности микромицетов подавлять развитие растений, вызывать их болезни, а также увеличивать фитотоксичные свойства получаемого продукта (Кураков Попов, 1995 Hamilton Holdom 1997 Киреева с соавт 2000, Лебедева, 2004) Бактериальное сообщество выделили из почвы на среде Гетчинсона с нистатином (1000 мг л"1) для подавления микромицелов Концентрация нистатина была определена экспериментально (табл 1) Параллельно из этого же образца было получено смешанное сообщество

На следующем этапе было установлено, какую долю от общего числа гетеротрофов составляют целлюлолитические микроорганизмы, поскольку именно целлюлоза является основным компонентом органических отходов (Hogland 1996) Чистенность целлюлозоразрушающих микроорганизмов была оценена с использованием метода предельных разведений и выявлено что в смешанном и бактериальном сообществах максимальное количество целлюлозоразр)шающих микроорганизмов наб подалось на 7 сутки кульливирования и составило соответслвенно

88 и 82% от общей численности микроорганизмов. Относительное содержание цедлюлозоразрушающих микроорганизмов в полученных нами сообществах оказалось в 10-30 раз выше по сравнению с таковым, представленным в литературе для различных типов почв (Сорокина. Сорокин. 2007). Подобное явление, на наш взгляд, связано с со зданием определенных селективных условий.

Таблица 1

Изменение численности бактерий и микромицетов в составе цедлюлозоразрушающего

сообщества микроорганизмов при внесении различных доз нистатина

Время выращиван ия Концентрация нистатина, мгл"'

0 [ 100 1 500 1 750 1 1000 1250 ! 1500 i !

Численность бактерий. IgKOE мл"'

0 сутки 3,1±0.3 * * * * * *

3 сутки 4,2л:0.2 4,0±0.3 5,2±0.3 6.8±0,3 7,3±0.4 7,2±0,4 6,9±0.3

8 сутки 6,5±0.4 6.8±0.3 7.2±0,3 7,9±0.3 8.6±0.4 8.8±0.5 8.5±0.5

15 сутки 4,8±0.2 5,0±0.2 5.2±0,3 5,9±0.3 7,1±0,4 7,0±0,3 7,2x0.4

28 сутки 3.6±0.3 3,7±0,2 3.9±0.3 4,3x0,2 4.5±0,3 4.7±0.4 4,5±0,3

Численность грибов. IgKOE мл"1

0 сутки 0,6± 0,3 * * I * * * *

3 сутки 0.7±0,2 - - - - -

8 сутки 2,2±0,3 0,7±0,3 0,7±0.2 - - - -

15 сутки 2,8±0,2 2,6±0,3 1.5±0.3 0,2±0.1 - - -

28 сутки 3,2±0,3 i 3,1±0,3 1,8±0,2 0,6±0.3 - - -

* - определения не проводились; - - отсутствие роста

Чтобы рекомендовать полученное бактериальное сообщество в качестве

биологической добавки, были проанализированы изменения уровней ЦА в динамике роста смешанного и бактериального сообществ (рис. 1). Установлено, что на 3 сутки культивирования ЦА бактериального сообщества была выше в 1.6 раза по сравнению с ЦА смешанного сообщества. Более того, нами отмечено, что бактерии демонстрируют максимальную активность на 3-9 сутки выращивания, в то время как ЦА смешанного сообщества достигает максимума на 6-12 сутки. Такое смещение максимума активности может быть связано с тем. что микромицеты. численность которых в смешанном сообществе существенна, являются более медленнорастущими организмами по сравнению с бактериями.

При выборе

индивидуального штамма-

целлюлолитика рассматривали

бактерии, относящиеся к роду

Bacillus, так как известно, что

они обладают высокой ЦА и

представители этого рода

доминируют в составе Рис. I Изменение ЦА бактериального и смешанного

1 сообщества, разлагающего

сооошеств микооорганизмов

время, сутки —*— смешанное сообщество —в— бактериальное сообщество

цетлюлозу (Study . 2005 Mayende et al, 2006) Исходя из этого, на следующем этапе работы был проведен Скрининг среди 8 штаммов бактерий рода Bacillus на наличие ЦА Бактерии выращивали в течение 15 суток на среде Гетчинсона На 0, 3 8, и 15 сутки в культуральной жидкости определяли ЦА (рис 2) Максимальная ЦА обнаружена у штамма Вас¡llus sp KM-4F которая составила 0,64 мг глюкозы мл"'24 ч 1 что оказалось в 3 0-8,1 раз выше по сравнению со всеми остальными изучаемыми штаммами Таким образом, несмотря на то что в настоящее время большинство целлюлаз используемых в промышленности, имеют грибное происхождение (Ферментативный гидролиз , 1980, Клесов 1988 Новые сведения 2003) полученные результаты свидетельствуют о том что бактериальные целчюлазы, продуцируемые бациллами, также имеют перспективу практического использования На следующем этапе исследований была определена способность изучаемых штаммов бактерий рода Bacillus проявлять антагонистический эффект в отношении четырех штаммов чикромицетов Alternaría sp, Fusarmm sp, Penicillium sp и Trichodei та sp

Предварительно была

проверена фитотоксичность этих штаммов и установлено что культу ральные жидкости

Alternaría sp, Fusarium sp, Pemcillium sp и Trichoderma sp вызывают ингибирование

развития семян тест-объекта Raphanus sativus на 90 85 68 и 65% соответственно

Установлено что наиболее активно подавляют рост микромицетов четыре штамма -Bacillus sp КМ-34. Bacillits sp KM-3F Вас,llus sp KM-4F и Bacillus sp KM-13

Исходя нз того что из четырех отобранных штаммов штамл Bacilhu sp KM-4F обладал максимальной ЦА, на следующем этапе были получены количественные характеристики степени его негативного воздействия на микромицеты Выявлено что наибольшее ингибирование накопления грибной биомассы штамм Bacillus sp KM-4F проявляет в отношении Alternaría sp (88%), тогда как Penicillium sp оказался нечувствителен к действию культуральной жидкости изучаемого штамма Полученные нами данные об антагонистическом действии бацилл в отношении микромицетов согласуются с данными, представленными в литературе, упоминается ыкже и о возможности их избирательного воздействия (Микробы-антагонисты , 2004 Chang et al, 2007)

„ 09 -i

б

— "г 0,6 •

^>

2 к 0,3 -

< 5

0 1

0

3

12

15

время сутки -*- Bacillus sp КМ-21 -в- Bacillus sp КМ-5 —а— Bacillus sp КМ-34 —Bacillus sp КМ-22 Bacillus sp KM-3F -©— Bacillus sp KM-16 -»-Bacillus sp KM-4F -e- Bacillus sp KM-13

Рис 2 Изменение ЦА индивидуальных штаммов бактерий рода Bacillus в процессе роста на среде Гетчинсона

76

51

Полученные результаты о высокой ЦА штамма Bacillus sp KM-4F в совокупности с проявленной им супрессивной способностью позволили нам рекомендовать использование указанного штамма в качестве биологической добавки при компостировании Основанием для этого явилось предположение о том, что антагонистическая способность штамма позволила бы снизить численность микромииетов в компосте и как следствие уменьшить его фитотоксичность тогда как высокая ЦА способствовала бы поддержанию необходимой скорости превращения органических соединений компоста

Для видовой идентификации выбранного штамма методами молекулярной биологии была установлена нуклеотидная последовательность 16S рДНК Результаты сравнения установленной последовательности с таковыми содержащимися в базе данных www nebí nlm nih gov/blast позволили идентифицировать изучаемый штамм как Bacillus pumilus (рис 3)

SOO0129774 Bacillus sp NCIMB12780 (Г S000390972 Bacillus sonorensis (T) NR gg i Вас Kaz gedreht (Summe)

I S000378387 Bacillus pumilus 01 DSMZ2 S000003473 Bacillus subtilis (T) DSM1 SQ00119044 Bacillus subtilis (T) IAM Рис 3 Результаты сравнения нуклеотидных последовательностей штамма Bacillus sp KM-4F и штаммов из базы данных www nebí nlm nih gov Компостирование органической фракции ТБО Эффективность применения биологических добавок в процессе компостирования оценивали в условиях лабораторного эксперимента Для этого бьпн подготовлены компостные смеси из отсортированных вручную органических отходов Характеристика компостируемой смеси представлена в табл 2

При подготовке добавок опирались на результаты полученные в предыдущих экспериментах Время выращивания добавок соответствовало времени максимального проявления ЦА и составляло для Bacillus pumilus KM-4F - 3 суток, бактериального сообщества - 5 суток, смешанного сообщества - 7 суток Помимо указанных добавок для сравнения была использована коммерческая добавка «Тамир» подготовленная и вносимая в соответствии с инструкцией Характеристики полученных добавок приведены в табл 3

Реализуемый нами подход заключающийся в интенсификации процесса компостирования за счет использования микроорганизмов или их ферментов не является принципиально новым Однако необходимо отметить что основой всех известных нам добавок являются либо микромицеты либо смесь микромицетов и бактерий (Aerobic composting , 1996 Влияние компостной закваски 2004, Composting of lead-contaminated 2007)

Таб шца 2

Характеристика компостной смеси _

Показатель Характеристика Показатель Характеристика

ОВ % 87,2^6.4 N„6,,, % 1 2±0,2

Собщ 46 2±4 1 С N 40 2±10 1

Таблица 3

Характеристики биологических добавок, используемых в процессе компостирования

Шифр добавки „ , , Удельная ЦА, Добавка 1 .i ед г Численность бактерий lgKOE мл Численность микромицетов lgKOE мл'1

Бац Bacillus pumilus KM-4F 65,8±1,3 6,4±0 3 -

СБГ Сообщество бактерий и грибов 4,5±0 2 6,1±0,3 2 4±0 2

СБ Сообщество бактерий 13,7±0,5 8,2±0,4 -

Т «Тамир» - 2,2±0,1 2,7±0,1

Оценка эффективности применения биологических добавок при проведении

) процесса компостирования органической фракции ТБО В литературе достаточно полно представлена информация о биохимических микробиологических и других аспектах процесса компостирования органических отходов, образующихся в сельском и коммунальном хозяйстве, пищевой промышленности и тп (Carbon , 1996, Maturity indices , 2004 Norbu et al 2005) Поэтому в дальнейшем необходимо было оценить, влияет ли инокуляция компостных смесей биологическими добавками на процесс компостирования ТБО В целом, завершенность процесса компостирования характеризуется двумя понятиями - «стабильность» и «зрелость» компоста которые, несмотря на свои концептуальные различия одновременно используются для определения степени разложения ОВ во время процесса компостирования Нами были выбраны парамелры, позволяющие оценить как интенсивность разложения ОВ (температура содержание ОВ, РОУ и аммонийного азота), так и его стабильность (респиртгорна? активность и ЦА, численность бактерий и микромицетов) и зрелость (рН фитотоксичность)

Изменение физических и химических показателей в процессе компостирования ТБО Температура определяет интенсивность протекания биологических процессов, происходящих внутри компостируемой смеси (Composting process , 1981.Manios 2004) В процессе компостирования наблюдали все характерные стадии процесса мезофильная стадия длилась с 1 по 4 сутки термофильная - до 23 суток фаза остывания - с 23 по 83 сутки и фаза созревания компоста начиналась примерно с 83 суток и продолжалась до конца эксперимента

Влажность компосжых смесей, измеренная на начальный момеш. составляла 60%. К 50-57 суткам содержание влаги увеличилось до 67-76%, что связано с активным разложением ОВ и выделением воды в процессе метаболизма легкоокисляемых соединений. В результате шестого перемешивания произошло снижение содержания влаги до 52-57%. В дальнейшем для предотвращения пересыхания компостных смесей влажность искусственно поддерживали на уровне 53-58%, поскольку именно этот диапазон указывается как оптимальный для активной деструкции органических соединений (Norbu et а!.. 2005).

Изменение содержания ОВ представлено на рис. 4 на примере компостирования с добавками БацЮ, Бац15 и Бац20. При компостировании наблюдалось снижение ОВ за

счет улетучивания С02, обусловленного действием микроорганизмов. Так. если начальное содержание ОВ составляло 87%, то к концу эксперимента это значение снизилось до 46, 45. 38. 36. 46, 35 и 37% для вариантов К. Т. СБГ. СБ, БацЮ. Бац 15 и Бац20 соответственно. Снижение содержания ОВ до 20-40% отмечалось и другими авторами при компостировании органической

фракции ТБО. сельскохозяйственных и пищевых отходов, отходов садоводства 2003: Iyengar. Bhave, 2006). Впрочем.

-К

- Бац i 0

- Бац 15

- Бац20

50 100 время, сутки

150

Рис.4 Изменение содержания ОВ в вариантах

компостирования ТБО без биологической добавки (К) и с добавлением БацЮ, Бац15 и Бац20

(Chemical and microbiological parameters., необходимо отмстить, что слишком низкое содержание ОВ в готовых компостах (менее 30%) не приветствуется, поскольку компост при этом теряет свои удобрительные свойства (Касатиков. 1989).

Несмотря па то. что в литературе представлены данные о возможности использования при компостировании добавок в виде отдельных видов или смесей микроорганизмов, представляется крайне затруднительным сравнить эффективность этих добавок ввиду разрозненности данных. Так. например, имеются сведения, что при компостировании коры и ветвей хвойных пород внесение закваски, содержащей Aspergillus niger. A. oryzae. Glyocladium sp., Trichoderma sp., Streplomyces griseus, S. globisporius, S. viridosporus. Bacillus cereus, B. subtilis. оказывало положительный эффект (Влияние компостной закваски... 2004). Китайские авторы сообщают, что применение добавок, включающих Bacillus azotofixams. В. megaterium В. mucilaginosus, Trichoderma koningii, Streplomyces cellulosae и микромицета - возбудителя белой гнили, эффективно для ускорения скорости деградации и стабилизации компостируемых продуктов (Xi et al.. 2005). В то же время представлены данные и об отсутствии положительного эффекта от внесения добавки на основе Cephalosporium sp. на интенсивность протекания процесса компостирования (Aerobic composting... 1996).

Очевидно, что интродуцируемые микробные популяции находятся в условиях жесткой конкуренции с аборигенным сообществом. Именно поэтому до настоящего времени вопрос о механизме их взаимодействия остается открытым.

Изменение содержания РОУ предлагается многими авторами в качестве показателя, отражающего стабильность компоста (Dissolved organic carbon... 2005: Tognetti et al.. 2007). В процессе компостирования наблюдалось снижение содержания РОУ, при этом выявлено, что скорость изменения параметра максимальна в течение первых двух недель и демонстрирует тенденцию к снижению в последующий период (рис. 5). После 4 месяцев компостирования содержание РОУ варьировало на уровне 3.88,0 мг г"1. Принимая во внимание, что индикатором зрелости компоста является содержание РОУ менее 10 мг г'1 (Hue. Liu. 1995). такое содержание свидетельствует о высокой зрелости компостов.

Внесение биологических добавок не оказало влияния на уменьшение периода деградации доступной части органического вещества. Скорее всего, отсутствие эффекта связано с тем. что в состав добавок входили

микроорганизмы, которые были направленно селекционированы по признаку высокой ЦЛ. Окисление легкодоступных органических

соединений осуществляли аборигенные сообщества. одинаковые как в контрольном, так и в опытных вариантах.

Изменение содержания NH/-N характеризует динамику минерализации азотсодержащих веществ (Maturity indices... 2004). Как видно из данных, представленных на рис. 6. начальное содержание NH/-N в компостных смесях составляло 0,9 г кг"1, что соответствует 5,9% от общего азота (табл. 2). На протяжении двух месяцев компостирования отмечал!? колебания уровня NH4+-N в интервале 0,641,17 г кг"1, что не противоречит данным, представленным в литературе (Влияние компостной закваски... 2004). К концу компостирования все варианты в нашем исследовании демонстрировали содержание NH4 -N ниже уровня, предъявляемого к зрелым компостам (1.0-2,5 г кг'1) (Самойлов. 1984; Tognetti et al.. 2007).

Изменение значений рН компоста связано с превращением органических соединений (рис. 7), Обнаружено, что исходные компосты имели слабо кислую реакцию среды (рН 6,2). Изменение рН на начальных стадиях компостирования определяется балансом органических кислот, NH.T-N и С02. образующихся в процессе микробного метаболизма. В течение процесса дважды наблюдалось увеличение

0 40 80 120 Время, сутки

-»— К -в—Бац 10 —а— Бац15 -^Бац20

Рис.5 Изменение содержания РОУ в вариантах компостирования ТБО без биологической добавки (К) и с добавлением БацЮ, Бац15 и Бац20

значений рН в конечном итоге до 7 9-8 2 Слабощеточные значения рН компостов обусловлены выделением 1ЧН4Т-М при аммонификации белков В по шзу этого утверждения свидетельствует и динамика изменения МН^-Ы представленная на рис 6 Стабилизация и даже некоторое снижение значений рН к концу эксперимента возможно, является результатом образования гу мусоподобных веществ, о чем косвенно свидететьствуег стабилизация уровней содержания ОВ и РОУ (рис 4 5) Все варианты опыта демонстрировали идентичное изменение рН не имеющее достоверных раз тичий

9 л

•К

Время, сутки - Бац10 -й-Бац)5 -

150

-Баи20

-К

Время, сутки - Бац 10 —Бац15 -*-Бац20

Рис 6 Изменение содержания аммония в вариантах компостирования ТБО без

биологической добавки (К) и с использованием БацЮ, Бац15 и Бац20

Рис 7 Изменение рН в вариантах компостирования ТБО без биологической добавки (К) и с использованием БацЮ, Бац15 иБац20

Изменение компостов

микробиологических характеристик и биохимических свойств

К числу крайне важных ферментов, вовлеченных в процесс компостирования относится наряду с глюкозидазои амидогидролазой протеазой уреазон фосфатазой и фермент целлюлаза Важность последнего обус ювлена тем, что, несмотря на совершаемые усилия по извлечению бумаги из потока ТБО, целлюлоза и целлюлозо-содержащие продукты все еще составляют их значительную часть (Characterization 1994) Поэтому измерение скорости деструкции це i полозы микрофлорой компостов является необходимым для характеристики процесса в целом (рис 8)

40

80

120

Время с\тки -•— К —а— БацЮ —л—Бац 15 —*— Бац20

Рис 8 Изменение ЦА в процессе компостирования ТБО без добавления биодобавки (К) и с добавлением БацЮ, Бац15 Бац20

При определении ЦА в процессе компостирования установлено что тенденция ее изменения в вариантах с использованием био югических добавок идентична таковой в

контрольном варианте. Уровень ЦА на начальных этапах флуктуировал, достигая максимума на 57-83 сутки компостирования. Низкая активность целлюлазы на начальном этапе компостирования обусловлена преимущественной деструкцией микроорганизмами простых соединений. По мере их истощения, о чем свидетельствует снижение содержания РОУ (рис. 5). возникает необходимость использовать в качестве источника питания и энергии более сложные, полимерные соединения. Высокая метаболическая активность микроорганизмов в целом и ЦА в частности приводит к деструкции сложных органических соединений. Результатом этого является снижение ЦА в конце компостирования, которое по времени совпадает со стабилизацией содержания ОВ в компостах (рис. 4). Применение биологических добавок приводило в большей части к стимулированию ЦА компостов. Максимальное превышение ЦА (в 1,9 раз) над ЦА контрольного варианта выявлено в случае добавки Бац20.

Скорость деструкции ОВ

а)

10 -

124

О 14 21 43 71 Время, сутки

ЭК ИТ ШСБГ В СБ И Бац 10 ®Бац!5 ■ Бац20 б)

5 = Н

о г

о о. • — в

0

124

ПК ИТ ВСБГ ЩСБ

14 21 43 71

Время, сутки

■ Баи 10 В Бац 15 ИБац20

напрямую зависит от численности микроорганизмов

и состава микробных сообществ. Поэтому нами была проведена оценка численности

гетеротрофных бактерий и грибов в динамике процесса компостирования (рис. 9 а, б). Начальная численность бактерий находилась на уровне 4.3 1§КОЕ г"1. В течение первых недель компостирования происходило увеличение численности

бактерий до 6.2-7.8 ^КОЕ г" . а после 71 суток снижалась, составляя к концу

компостирования 4.0-4.8 1§КОЕ

Полученные нами данные об изменении численности

гетеротрофных бактерий хорошо коррелируют с изменением содержания ОВ и РОУ (Рис. 4, 5). тем самым подтверждая ведущую роль гетеротрофных бактерий в процессе компостирования. Все добавки способствовали увеличению численности бактерий в компостных смесях. Максимальная численность отмечалась в случае использования добавок СБ и Бац15 -

Рис. 9 Изменение численности бактерий (а) и микромииетов (б) в компостируемых смесях при внесении различных биологических добавок

7 7 и 7 8 lgKOE г 1 соответственно Кроме юю, внесение добавок уменьшаю период достижения максимальной численности бактерий Полученные данные о численности гетеротрофных бактерий мог\т объяснить эффект ускорения разложения OB в компостных смесях с добавками На начальных этапах в компостных смесях присутствует большое количеслво OB, тогда как численность микроорганизмов достаточно низкая (рис 4) Внесение же микробной добавки за счет увеличения численности микроорганизмов способствует ускорению процесса раз южения OB Еше одним возможным объяснением положительного влияния добавок на численность бактерий может служить тот факт, что внесение микроорганизмов обладающих высокой ЦА, способствует более активной деструкции сложных биополимеров, продукты разложения колорых служат субстратом для развития большего числа бактерий В пользу этого говорит наиболее выраженный эффект при использовании добавок на основе бацилл (Бац15) или СБ, у которых была обнаружена максимальная ЦА (табл 3) Иная зависимость обнаружена в отношении численности микромицетов (рис 9 б) Наиболее быстро максимальной численности достигали микромицеты в вариантах К и 1 На 14 сутки компостирования их численность составила 4 5 и 4 7 lgKOE г ' соответственно Во всех остальных вариантах пик численности микромицетов приходился на более поздние сроки

Найденный ингибирующий эффект в отношении микромицетов вполне закономерен, если принять во внимание установленную ранее способность Bacillus pumilus KM-4F подавлять рост микромицетов а также данные литературы об антагонистических свойствах бацилл в целом (Применение

бацилл-антагонистов 2006 Chang et а!, 2007) На наш взгляд установленное снижение численности микромицетов является скорее по южительным, чем отрицательным фактом Действительно, во-первых уменьшение численности грибов не повлекло за собой снижение скорости деструкции OB (рис 4) а во-вторых снизило риск образования в компостах фитотоксичных соединений

Широко используемым параметром для оценки стабильности компоста является респираторная активность (Maturity indices , 2004 Said-Pulhtino et al 2007) При ее анализе в процессе компостирования установлено что в течение первых двух недель происходило увеличение в 1,4-3 6 раз уровня респирации во всех вариантах опыт,) Последующие три недели характеризовались снилчепием респираюрной акшвности до исходного уровня начиная же с 50 суток наблюдался второй пик респиралорнои активности а с 80 суток уровень респирации не подвергался флуктуациям Согласно данным литературы компост считается стабильным в том случае если уровень респираторной активности находится в интервале 2 0-5 0 мг С02-С г 1 24 ч 1 и очень стабильным при уровне менее 2 мг С02-С г 1 24 ч 1 (Maturity mdeces 2004 Tognetti et al 2007) Таким образом можно заключить, что начиная с 71 суток компостирования компосты с добавлением Бац15 и Бац20 приобретают свойства стабильности а к 124

суткам компосты СБГ. СБ. Бац15 и Бац20 могут быть классифицированы как очень стабильные (рис. 10).

40 80

Время, сутки

-К -Т

-СБГ -СБ

- Бац10

- Бац 15 -Бац20

Рис. 10 Изменение респираторной активности в процессе компостирования ТБО при внесении различных биологических добавок

Время, сутки

■К

- Бац 10

-СБ

Изменение фитотоксичности компостов при внесении различных биологических добавок. Изменение степени зрелости компоста в динамике компостирования определяли, анализируя эффект водного экстракта компостов на рост семян тест-растения - ИарИапия ¡аНуш (сорт «Редис красный с былым кончиком»).

На протяжении первых двух недель

компостирования наблюдалось увеличение уровня фитотоксичности. наиболее выраженное в вариантах К и "Г (рис. 11). К 50 суткам было обнаружено второе повышение уровня фитотоксичности. максимальное в случае вариантов К. Т и СБГ. Скорее всего. вклад в увеличение уровня

фитотоксичности в большей мере вносят токсины.

образующиеся микромицетами. поскольку именно на период увеличения фитотоксичности приходится их максимальное развитие. Подтверждением этому служит и максимальная численность микромицетов в компостах, обладающих максимальной фитотоксичностью (варианты К и Т). Не исключено, что и органические кислоты, образующиеся при деструкции компонентов отходов, также обусловливают увеличение фитотоксичности компостов, поскольку наиболее активное снижение РОУ и ОВ наблюдалось на начальных этапах компостирования (рис. 4. 5). Менее вероятна обусловленность возрастания фитотоксичности высокой концентрацией МН4-Тчг. Во-первых, мы не обнаружили корреляции между уровнем фитотоксичности и содержанием ТчтН4-Ы\ во-вторых, содержание НН4-ЫТ. которое ингибирует рост

-Т

-Бац15

-СБГ -Бац20

Рис. 11 Изменение фитотоксичности компостов при проведении процесса компостирования традиционным способом (К) и при использовании биологических добавок Т. СБГ. СБ. БацЮ. Бац15 и Бац20

растений должно бьпь много больше, чем установлено в наших исследованиях. На заключительных этапах уровень фитотоксичности компостов снижался, а в случае вариантов Бац 15 и Бац20 был выявлен достоверный стимулирующий эффект. Это свидетельствует о том, что компост свободен от фитотоксичных соединений и его применение не нанесет вреда растениям. В целом можно заключить, что внесение биологических добавок на основе сообщества бактерий или индивидуального штамма бацилл оказывает существенный положительный эффект, выраженный в снижении уровня фитотоксичности компостов, по сравнению с компостированием, осуществляемым по традиционной технологии или с добавками, содержащими наряду с бактериями и микромицеты. Вероятно, такой эффект связан с изменением структуры сообщества, в частности, с элиминацией из сообщества или подавлением численности микромицетов - продуцентов фитотоксинов интродутхированными бактериями, обладающими антагонистическими свойствами.

Определения показателей-предикторов фитотоксичности компоста. Поскольку в процессе компостирования нами было определено большое количество показателей процесса, представляло интерес выявить, какие из них будут наиболее точными предикторами уровня фитотоксичности.

Для этого были построены и сравнены GAM модели зависимости фитотоксичности от всех измеренных показателей. Сложность GAM моделей от каждого показателя была определена с помощью перекрестной проверки. Для оценки точности полученной модели и адекватности прогноза были использованы две характеристики

• ' [ модели: корреляция прогнозных и _____,____1_____,__измеренных значений

°° 10 "" '2~ фитотоксичности и ошибка прогноза

Наблюдаемый уровень фитотоксичности фитотоксичности. На основании

Рис. 12 Прогнозные качества модели указанных характеристик

фитотоксичности

ч,*. untn-muvm установлено, что наилучшее

качество прогноза фитотоксичности дает модель, совокупно учитывающая два показателя - содержание ОВ и численность микромицетов (рис. 12). Основанием для такого утверждения является то, что. во-первых, оба показателя в модели значимы (р-value<0,001); во-вторых, при одновременном учете этих показателей возрастает корреляция прогнозированных и измеренных значений фитотоксичности до 0.86 по сравнению с корреляциями, полученными для моделей, связывающих фитотоксичность с каждым показателем в отдельности (0.61 и 0.76). и. в-третьих, в модели, учитывающей

о. С

совместный вклад показателей ошибка прогноза уровня фитотоксичности снижается до 12 по сравнению с ошибками, полученными для моделей учитывающих каждый показатеть в отдельности (18 и 15)

Определение наиболее эффективной биологической добавки при компостировании органической фракции ТБО Представленные выше результаты свидетельствуют о том, что при анализе каждого из показателей процесса компостирования в отдельности можно выделить наиболее эффективный вариант биологической добавки Однако д ш итогового заключения необходимо учитывать результаты всех показатетей процесса в совокупности Для этого нами предложено применить рейтинговую систему, базирующуюся на средневзвешенном времени достижения показателями компоста стабильного состояния

Для получения средневзвешенного времени стабилизации для каждого варианта компостирования по каждому показателю определяли точность потучения времени, необходимого для достижения показателем значения, соответствующего качеству стабильного компоста Точность оценки времени для каждого показателя и каждой схемы компостирования была получена как дисперсия ошибки прогноза с помощью выбранных САМ моде гей Затем в предположении нормального закона распреде тения значений показателя в точке, соответствующей качеству стабильного компоста, быта вычислена оценка плотности распреде тения вероятности необходимого значения показателя Оценки плотности распределения вероятности значений были использованы в качестве весов В итоге было установлено, что наиболее эффективной схемой протекания процесса является компостирование органической фракции ТБО с использованием биологических добавок Бац 15 и Бац20 для которых средневзвешенное время составило соответственно 79 и 80 суток Однако, поскотьку эффекты двух добавок соизмеримы, с экономической точки зрения добавка Бац15 наиботее целесообразна

Втияние компостов, приготовленных с использованием разтичных биотогических добавок, на микробные сообщества почвы и растения Основной целью получения компостов из различных органических отходов является их использование в качестве почвенного мелиоранта при выращивании сельскохозяйственных культур ити восстановтении нарушенных почв Поэтому на следующем этапе необходимо было оценить удобрительные свойства потученных компостов Установтено, что внесение компостов приводило к изменению уровня респираторной активности серой тесной почвы причем наиботьший стимулирующий эффект (в 3,3 раза) отмечен для свежеприготовленной компостной смеси и практически для всех вариантов компостов, отобранных на 14 и 21 сутки Принимая во внимание тот факт, что в пробах компостов, отобранных на 0, 14 и 21 сутки, наблюдается наиботыиее содержание РОУ (рис 5) именно с его содержанием могут быть связаны обнаруженные нами эффекты Чем выше уровень стабитьности ОВ в компосте тем меньший эффект компост оказывает на респираторную активность почв

Несмотря на снижение уровня респираторной активности в результате внесения компостов отобранных на более поздних сроках, по сравнению с респираторной активностью почвы без компостов она остается в среднем на 28% выше

В отношении пшеницы внесение проб, отобранных в процессе компостирования, оказывало как ингибирующий, так и стимулирующий эффекты проявление которых зависело от сроков компостирования и вида биологической добавки При обработке почвы компостами, приготовленными с использованием штамма Bacillus pumilus КМ-4F, ни одна из проб не демонстрировала ингибирующего эффекта в отношении высоты и биомассы тестовых растений Ботее того, внесение в почву проб отобранных на 71 сутки компостирования и позднее, вызывало стимулирующий эффект В случае остальных компостов выявлено, что незрелые компосты могут проявлять и негативный эффект в отношении тестовых растений Таким образом, исходя из разнонаправленных эффектов, оказываемых внесением незрелых компостов в почвы на микробные сообщества и растения, можно рекомендовать для восстановления микрофлоры нарушенных почв использование незрелых компостов, приготовленных из целлюлозосодержащих отходов а для увеличения урожайности растительных культур -применение зрелых компостов

ВЫВОДЫ

1 Установлено, что выделенное из почвы бактериальное сообщество проявляет целлюлазную активность уровень которой сопоставим с таковым смешанного сообщества в состав которого входят микрочицеты и бактерии

2 Предложенный в качестве биологической добавки штамм, идентифицированный как Bacillus pumilus KM-4F, обладает целлюлазной активностью на уровне 64 567 1 ед г ' и избирательно ингибирует рост микромицетов

3 При компостировании органической фракции ТБО с применением добавок, приготовленных на основе бактериального сообщества микроорганизмов и индивидуального штамма Bacillus pumilus KM-4F выявлены большие уровни респираторной и целлюлазной активностей компостов приводящие к сокращению сроков стабилизации органического вещества в 1,3 и 1 6 раза соответственно по сравнению с компостированием осушествтяемым по традиционной технологии

4 Компосты, приготовленные с использованием бактериальных добавок, отличаются меньшей фитотоксичностью по сравнению с компосгами, полученными по традиционной схеме или с добавками содержащими наряду с бактериями и микрочицеты Этот эффект связан со снижением численности микромицетов в составе микробного сообщества компостов

5 Оценка свойств математических моделей, связывающих фитотоксичнос гь компостов с показатетями-предикторами, выявила, что лучшими прогнозными способностями обладает нелинейная GAM модель учитывающая совокупность

значимых (Р<0,001) показа!елей - содержание ор1аническою вещества и численность микромицетов

6 Для определения наиболее эффективной схемы компостирования предложен подход, включающий сравнение средневзвешенного времени, необходимого для достижения компостом стабильного состояния Наиболее эффективной является схема компостирования с интродукцией биологической добавки на основе Bacillus pumilus KM-4F в количестве 15%

7 Установлено, что внесение компостов в серую лесную почву приводит к увеличению ее респираторной активности, что свидетельствует об активизации почвенной микрофлоры Наибольший стимулирующий эффект за счет доступного органического вещества оказывают образцы компостов. отобранные в течение первых недель компостирования Максимальный положительный эффект в отношении размеров и биомассы проростков пшеницы выявлен в случае применения зрелых компостов Удобрительная ценность компостов одного возраста выше в случае их получения с добавкой на основе индивидуального штамма Bacillus pumilus KM-4F

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Селивановская С Ю Влияние биологических добавок на процесс компостирования органической фракции твердых бытовых отходов и удобрительные свойства компостов [Текст] /СЮ Селивановская, С А. Ярлыченко, В 3 Латыпова // Агрохимия - 2007 - № 8 - С 58-63

2 Ярлыченко, CA Влияние биодобавки на начальный этап процесса компостирования твердых бытовых отходов на основе сообщества бактерий рода Bacillus [Текст] / С А Ярлыченко С Ю Селивановская // Ученые записки Казанского государственного университета -2007 -Т 149 -кн 1 -С 123-131

3 Васильева (Ярлыченко), С.А Сравнительная характеристика целлюлазной активности бактерий и микромицетов, входящих в состав почвенного сообщества [Текст] / С А Васильева С Ю Селивановская В 3 Латыпова Янг-Тсе Ханг // Вестник ТОРЭА - 2003 •№4 -С 19-23

4 Ярлыченко, С.А Переработка органической фракции муницчпальных отходор микроорганизмами [Текст] / CA Ярлыченко, Б Гумурбатор, А Г Бикмухамегова // Вестник ТОРЭА - 2006 - № 3 - С 57-58

5 Васильева (Ярлыченко), С.А Деструкция органического вещества отходов микроорганизмами [Текст] / С А Васильева//Тез докл итоговой научн конф Каз гос ун-та - Казань Изд-во Каз гос ун-та, 2003 - С 134-135

6 Ярлыченко, CA. Микробные добавки - стимуляторы биоконверсии отходов [Текст] / С А Ярлыченко // Тез докл межрегион конф Молодых ученых «Пищевые технологии» -Казань Изд-во КГТУ, 2004 -С 122-123

7 Ярлыченко, С А. Целлюлозоразрушаюише микроорганизмы как интенсификаюры процесса компостирования [Текст] / С А Ярлыченко // Матер междунар молодежной конф '<ХН Туполевские чтения» - Казань Изд-во КГТУ 2004 - Т 2 - С 102-103 В Ярлыченко, С А. Компостирование органической фракции твердых бытовых отходов с использованием биологической добавки [Текст] / С А Ярлыченко '/ Матер всероссийск научно-практической конф «Современные проблемы аграрной науки и пути их решения» - Ижевск Изд-во ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА 2005 -Т2 -С 307-312

9 Ярлыченко, С А Определения условий искусственного создания биологических добавок для переработки органической фракции твердых бытовых отходов [Текст] / С А Ярлыченко, С Ю Селивановская, Б Тумурбатор, В 3 Латыпова // Матер Всероссийской науч конф «Современные аспекты эколопш и экологического образования» - Казань Изд-во каз roc ун-та 2005 - С 501-503

10 Сетивановская, С Ю Создаиие бактериальных сообществ для превращения целлюлозосояержащеи фракции компоста [Текст] / СЮ Сетивановская, С А Ярлыченко // Матер междунар конф «Проблемы биодеструкции техногенных загрязнителей окружающей среды» - Саратов Изд-во «Научная книга» 2005 - С 88-89

11 Ярлыченко, С А Интенсификация процесса деструкции органического вещества как одно из решений проблемы твердых бытовых отходов [Текст] / С А Ярлыченко Б Тумурбатор // Матер междунар молодежной конф, посвящ 1000-летию г Казани «Туполевские чтения» - Казань Изд-во КГТУ, 2005 -1 1 -С 250-251

12 Ярлыченко, CA Биотехнология переработки муниципальных отходов как составная часть системы их управления [Текст] / С А Ярлыченко, С Ю Селивановская // Матер междунар науч конф «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем» - Ростов-на-Дону Изд-во КОПИЦЕНТР 2006 - С 496-497

13 Ярлыченко, CA. Изучение экологических особенностей представителей бактерий рода Bacillus как интенсификаторов процесса компостирования ТБО [Текст] / С А Ярлыченко '/ Материалы I Экологического форума экологов Прикамья «Экология Прикамья» Наб Челны, 2007 - С 211-212

Автор выражает огромную признатечьность научному руководители - дбн проф С Ю Сечивановской за поддержку и внииатечыюе отношение к работе, Л т н , проф, зав каф прикладной экочогии факупыпета географии и экологии КГУ ВЗ Латыпоеой и сотрудникам кафедры за помощь и теплую рабочую атмосферу дбн, проф, зав каф микробиочогии биочогического факультета КГУ О H Ичьинской за предоставление штаммов бацилч, директору института прикладной микробиочогии университета им Юстуса-Либиха (Гиесен, Германия), проф С Шнечь, к б н П Ю Гачицкой за помощь в проведении идентификации бактериального штамма к ф -м н , дбн, проф каф математического моделирования факультета географии и экочогии КГУ А А Савечьеву и асс H Чижиковой за помощь в проведении математической обработки резучътатов

Отпечатано в ООО «Печатный двор», г. Казань, у т Журналистов, 1/16, оф 207

Тел 272-74-59, 541-76-41, 541-76-51 Лицензия ПД№7-0215 от 01 И 2001 г Выдана Пово чжским межрегиональным территориальным управлением МПТР РФ Подписано в печать 2512 2007г. Уел я.л 1,4 Заказ МК-6490 Тираж 120экз Формат 60x841/16 Бумага офсетная Печать - ризография

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Ярлыченко, Светлана Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА Т. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Харак теристика твердых бытовых отходов (ТБО).

1.2 Современная стратегия в области обращения с ТБО.

1.3 Биологическая обработка ТБО методом компостирования.

1.3.1 Основные этапы процесса компостирования.

1.3.2 Условия проведения процесса компостирования.

1.3.3 Основные показатели, используемые для контроля проведения процесса компостирования.

1.3.3.1 Температура.

1.3.3.2 Изменение рН.

1.3.3.3 Общий и органический углерод, органическое вещество (ОВ)

1.3.3.4 Содержание азота.

1.3.3.5 Соотношение углерода и азота.

1.3.3.6 Содержание растворимого органического углерода (РОУ).

1.3.3.7 Цсллюлазная активность (ЦА).

1.3.3.8 Респираторная активность.

1.3.3.9 Общая численность бактерий и грибов.

1.3.3.10 Численность патогенных микроорганизмов.

1.3.3.11 Содержание тяжелых металлов.

1.3.3.12 Фитотоксичность.

1.4 Ферментативное расщепление целлюлозы как основного компонента органической фракции ТБО.

1.5 Источники целлюлаз в природе.

1.5.1 Основные представители целлюлозоразрушающих бактерий и актиномицетов.

1.5.1.1 Бациллы-целлюлолитики и их свойства.

1.5.2 Основные представители целлюлозоразрушающих грибов.

1.5.2.1 Влияние микромицетов-целлюлолитиков на здоровье человека.

1.6 Интенсификация процесса компостирования.

1.7 Особенности применения компоста в сельском хозяйстве.

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Объекты исследования, культивирование, идентификация.

2.1.1 Объекты исследования.

2.1.2 Культивирование организмов.

2.1.3 Идентификация организмов.

2.1.3.1 Экстрагирование ДНК.

2.1.3.2 Проведение полимеразпой цепной реакции (ПЦР).

2.1.3.3 Секвенирование продукта ПЦР.

2.2 Микробиологические методы.

2.2.1 Определение численности бактерий и микромицетов.

2.2.2 Определение количества целлюлозоразрушающих микроорганизмов

2.2.3 Определение антагонистических свойств бактериальных штаммов по отношению к микромицетам.

2.3 Определение ЦА.

2.4 Определение концентрации белка.

2.5 Приготовление компостных смесей, проведение процесса компостирования, отбор проб.

2.5.1 Определение влажности компостируемых смесей.

2.5.2 Определение рН.

2.5.3 Определение содержания общего углерода и общего азота.

2.5.4 Определение содержания ОВ.

2.5.5 Определение содержания РОУ.

2.5.6 Определение содержания аммония.

2.5.7 Определение респираторной активности.

2.5.8 Определение фитотоксичности компостов с использованием в качестве тест-объекта семян редиса Raphanus sativus (сорт «Красный с белым кончиком»).

2.6 Оценка влияния компостов на растения и микробное сообщество почвы

2.7 Математическое моделирование и статистическая обработка результатов

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1 Получение микробных добавок для компостирования и анализ их свойств.

3.1.1 Выделение целлюлозоразрушающих сообществ микроорганизмов.

3.1.2 Получение биологической добавки на основе бактериального целлюлолитического сообщества микроорганизмов.

3.1.3 Получение биологической добавки на основе индивидуального штамма бацилл.

3.1.3.1 Изучение ЦА представителей бактерий рода Bacillus.

3.1.3.2 Изучение антагонистических свойств индивидуальных штаммов бактерий рода Bacillus.

3.1.3.3 Идентификация штамма Bacillus, sp. KM-4F.

3.2 Компостирование органической фракции ТБО.

3.2.1 Подготовка компостируемых смесей.

3.2.2 Подготовка биологических добавок.

3.3 Оценка эффективности применения биологических добавок при проведении процесса компостирования органической фракции ТБО.

3.3.1 Изменение температуры в процессе компостирования ТБО.

3.3.2 Изменение влажности в процессе компостирования ТБО.

3.3.3 Изменение содержания OB в процессе компостирования ТБО.

3.3.4 Изменение содержания РОУ в процессе компостирования ТБО.

3.3.5 Влияние биологических добавок на изменение содержания аммонийного азота в процессе компостирования ТБО.

3.3.6 Влияние биологических добавок на изменение рН компостных смесей.

3.3.7 Изменение ЦА в процессе компостирования ТБО.

3.3.8 Влияние биологических добавок на изменение численности микроорганизмов в компосте.

3.3.9 Изменение респираторной активности в процессе компостирования

3.3.10 Изменение фитотоксичности компостов при внесении различных биологических добавок.

3.3.10.1 Определение показателей-предикторов фитотоксичности компостов.

3.3.11 Определение наиболее эффективной биологической добавки при компостировании органической фракции ТБО.

3.4 Влияние компостов, приготовленных с использованием различных биологических добавок, на растения и микробное сообщество почвы.

3.4.1 Влияние внесения в почвы компостов на изменение уровня почвенной респирации.

3.4.2 Влияние компостов на биометрические характеристики пшеницы.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Компостирование органической фракции твердых бытовых отходов с использованием бактериальных добавок"

Актуальность работы. Классическая схема превращения органического вещества в природе включает в себя продукцию этого вещества автотрофиыми организмами, трансформацию и последующую деструкцию микроорганизмами с выделением соединений, используемых продуцентами. В настоящее время наблюдается нарушение этого цикла в связи с размещением в окружающей среде огромного количества отходов, общий объем образования которых в мировом масштабе составляет около 5 млрд. м3 в год. В г. Казани, в частности, ежегодно образуется около 300-400 тыс. т твердых бытовых отходов (ТБО) (Государственный доклад, 2001-2006; Алынайях, 2003). Современная стратегия обращения с отходами, принятая в РФ, а также Директивы стран Европейского союза диктуют необходимость снижения поступления на полигоны органических отходов, которые составляют до 80% от массы ТБО, и недопустимость их поступления в необработанном виде (Концепция., 2000; Korner et al., 2007). Предлагаемые пути переработки органической фракции ТБО так или иначе зависят от местных условий, однако предпочтение отдается биотехпологическим процессам, в частности, компостированию с последующим использованием компостов в качестве мелиорантов нарушенных почв, в зеленом строительстве, в сельском и лесном хозяйстве (Витковская, 2000, 2005; Recycling., 2003; Ros et al., 2003; Hargreaves et al., 2007). Основным компонентом органической фракции ТБО является целлюлоза, поэтому искусственная интродукция микроорганизмов, обладающих целлюлазным комплексом, может способствовать более полному и быстрому протеканию процесса компостирования. Традиционно для инокуляции компостных смесей используются микромицеты. Известны также и технологии, основанные на использовании чистых ферментов целлюлазпого комплекса микромицетов (Биотехнология., 1988; Экологическая биотехнология., 1991; Никольский, Соколов, 1993; Xi et al., 2005). Однако большая часть целлюлозоразрушающих грибов может вызывать развитие микоаллергозов, кишечных и респираторных инфекций, инфекций наружных покровов, а также способна стать причиной увеличения фитотоксичности компостов (Кураков, Попов, 1995; Киреева с соавт., 2003; Свистова с соавт., 2004). Альтернативой могут служить биологические добавки, в состав которых входят только бактерии. Такие добавки представляют интерес еще и потому, что бактерии, в частности бациллы, известны своей супрессивной способностью по отношению к микромицетам (Study of three fertilizers., 2005).

Исходя из всего вышесказанного, целью данной работы явилась разработка способа интенсификации процесса компостирования органической фракции ТБО с использованием бактериальных добавок и оценка эффективности применения компостов в качестве нетрадиционного удобрения.

В задачи исследования входило:

1. Выделить из почвы и охарактеризовать сообщества микроорганизмов, содержащие микромицеты и бактерии и только бактерии, обладающие целлюлазной активностью (ЦА);

2. Среди ряда штаммов бацилл отобрать штамм, обладающий высокой ЦА и супрессивной способностью по отношению к микромицетам. Методами молекулярной микробиологии идентифицировать видовую принадлежность отобранного штамма;

3. Осуществить процесс компостирования органической фракции ТБО с применением различных биологических добавок: сообщества бактерий и микромицетов, сообщества бактерий, индивидуального штамма бацилл и коммерческой добавки «Тамир». Проанализировать изменение ряда показателей: температуры, рН, влажности, содержания органического вещества (ОВ), растворимого органического углерода (РОУ), аммонийного азота, численности бактерий и микромицетов, ЦА, респираторной активности и фитотоксичности в зависимости от используемой схемы компостирования;

4. Выявить влияние биологических добавок на сообщества микроорганизмов компостов;

5. Установить показатели процесса компостирования, являющиеся наиболее достоверными предикторами степени фитотоксичности компоста;

6. С использованием математического моделирования экспериментальных данных определить оптимальную схему компостирования;

7. Оценить удобрительные свойства компостов и их влияние на почвенное микробное сообщество.

Научная новизна. Впервые показано, что два выделенных из одного почвенного образца сообщества микроорганизмов (бактериальное и смешанное) обладают соизмеримой ЦА. Установлено, что отобранный и идентифицированный методами молекулярной биологии штамм Bacillus pumilus KM-4F обладает высокой ЦА и способен проявлять антагонистические свойства в отношении микромицетов. Показано, что при компостировании органической фракции ТБО интродукция бактериального сообщества или штамма В. pumilus KM-4F увеличивает ЦА и респираторную активность компостов, а также ускоряет их стабилизацию. Впервые установлено, что бактериальная добавка на основе В. pumilus KM-4F изменяет структуру микробного сообщества, что выражается в уменьшении численности микромицетов, а также снижает уровень фитотоксичности компостов. Впервые для определения оптимальной биотехнологии компостирования предложен подход, основанный на использовании методов математического моделирования.

Практическая значимость работы. Полученные в работе результаты являются основой биотехнологии переработки органической фракции ТБО. Применение данной биотехнологии, во-первых, позволит снизить объемы отходов, поступающих на полигоны, и тем самым увеличить срок эксплуатации последних; во-вторых, за счет ускорения процесса позволит более эффективно использовать территорию, отведенную под площадки для компостирования. Компосты, получаемые с использованием предлагаемой биотехнологии, могут применяться как для рекультивации нарушенных почв, так и в качестве нетрадиционного удобрения в сельском хозяйстве. Полученные в диссертационной работе результаты переданы для использования в Министерство экологии и природных ресурсов РТ, а также в ООО «Элит Сервис».

Результаты исследований используются при проведении практических работ по курсу «Управление в обращении с отходами» на кафедре прикладной экологии Казанского государственного университета (КГУ).

Полученные результаты могут быть использованы при разработке мер по минимизации негативного влияния промышленных отходов на окружающую среду и совершенствованию отдельных аспектов экологического нормирования хозяйственной деятельности человека.

Связь работы с научными программами и собственный вклад автора в исследования. Работа проведена в соответствии с тематическим планом НИР КГУ по теме: «Биогеохимические исследования фундаментальных закономерностей переноса вещества и энергии в экосистемах при дестабилизирующем воздействии внешних возмущений (№ гос. per. 01.200609676). Исследование поддержано грантом Программы развития приоритетных направлений науки в РТ «Повышение степени экологической безопасности при обращении с органическими отходами: региональное нормирование» (№ 09-9.3-184/2004-2006) и индивидуальным грантом «Инновационные технологии для человека». Научные положения диссертации и выводы базируются на результатах собственных исследований автора. Идентификация штамма Bacillus pumilus KM-4F проводилась на базе университета им. Юстуса-Либиха (Гисссн, Германия).

Математическое моделирование результатов выполнено на кафедре моделирования экосистем КГУ.

Положения, выносимые на защиту:

1. Выделенное из почвы бактериальное сообщество и индивидуальный штамм Bacillus pumilus KM-4F обладают ЦА и могут быть использованы в качестве биологических добавок при компостировании ТБО.

2. Внесение бактериальных добавок на основе индивидуального штамма Bacillus pumilus KM-4F приводит к изменению структуры сообщества компостных смесей, выраженному в уменьшении численности микромицетов, и снижению уровня фитотоксичпости получаемых компостов.

3. Предложенный подход, включающий рейтинговую оценку средневзвешенного времени достижения компостами стабильного состояния, позволяет, установить наиболее эффективную схему компостирования отходов.

Апробация работы. Материалы работы изложены на итоговых научных конференциях Казанского государственного университета (Казань, 2003-2006); межрегиональной конференции молодых ученых «Пищевые технологии» (Казань,

2004); международных молодежных конференциях «Туполевские чтения» (Казань, 2004, 2005); всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы аграрной науки и пути их решения» (Ижевск, 2005); всероссийской научной конференции «Современные аспекты экологии и экологического образования» (Казань,

2005); международной конференции «Проблемы биодеструкции техногенных загрязнителей окружающей среды» (Саратов, 2005); международной научной конференции «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем» (Ростов-на-Допу, 2006), I Экологическом форуме экологов Прикамья «Экология Прикамья» (Набережные Челны, 2007).

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 4 статьях и 9 тезисах докладов.

Структура и объём диссертации. Работа изложена на 152 страницах, содержит 12 таблиц и 26 рисунков, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов и обсуждения, выводов, списка литературы, включающего 327 источников (205 из которых на иностранном языке), и приложения.

Заключение Диссертация по теме "Микробиология", Ярлыченко, Светлана Александровна

122 ВЫВОДЫ

1. Установлено, что выделенное из почвы бактериальное сообщество проявляет целлюлазную активность, уровень которой сопоставим с таковым смешанного сообщества, в состав которого входят микромицеты и бактерии.

2. Предложенный в качестве биологической добавки штамм, идентифицированный как Bacillus pumilus KM-4F, обладает целлюлазной активностью на уровне 64,567,1 ед. г"1 и избирательно ингибирует рост микромицетов.

3. При компостировании органической фракции ТБО с применением добавок, приготовленных па основе бактериального сообщества микроорганизмов и индивидуального штамма Bacillus pumilus KM-4F, выявлены большие уровни респираторной и целлюлазной активностей компостов, приводящие к сокращению сроков стабилизации органического вещества в 1,3 и 1,6 раза соответственно, по сравнению с компостированием, осуществляемым по традиционной технологии.

4. Компосты, приготовленные с использованием бактериальных добавок, отличаются меньшей фитотоксичностью по сравнению с компостами, полученными по традиционной схеме или с добавками, содержащими наряду с бактериями и микромицеты. Этот эффект связан со снижением численности микромицетов в составе микробного сообщества компостов.

5. Оценка свойств математических моделей, связывающих фитотоксичность компостов с показателями-предикторами, выявила, что лучшими прогнозными возможностями обладает нелинейная GAM модель, учитывающая совокупность значимых (Р<0,001) показателей — содержание органического вещества и численность микромицетов.

6. Для определения наиболее эффективной схемы компостирования предложен подход, включающий сравнение средневзвешенного времени, необходимого для достижения компостами стабильного состояния. Наиболее эффективной является схема компостирования с интродукцией биологической добавки на основе Bacillus pumilus KM-4F в количестве 15%.

7. Установлено, что внесение компостов в серую лесную почву приводит к увеличению ее респираторной активности, что свидетельствует об активизации почвенной микрофлоры. Наибольший стимулирующий эффект за счет доступного органического вещества оказывают образцы компостов, отобранные в течение первых недель компостирования. Максимальный положительный эффект в отношении размеров и биомассы проростков пшеницы выявлен в случае применения зрелых компостов. Удобрительная ценность компостов одного возраста выше в случае их получения с добавкой на основе индивидуального штамма Bacillus pumilus KM-4F.

124

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Ярлыченко, Светлана Александровна, Казань

1. Алимова Ф.К. Trichoderma / Нуросгеа (Fungi, Ascomycetes, Hypocreales): таксономия и распространение Текст. / Ф.К. Алимова. - Казань: Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова-Ленина, 2005. - 264 с.

2. Алыиайях А.Р. Пути утилизации твердых бытовых отходов в условиях Сирийской Арабской Республики Текст. / А.Р. Альшайях // Экология и промышленность. — 2003. -№ 12.-С. 15-16.

3. Амбулос Н. Бациллы. Генетика и биотехнология Текст. / Н. Амбулос; под ред. К. Харвуда,- М.: Мир, 1992. 531 с.

4. Аникиев В.В. Руководство к практическим занятиям по микробиологии Текст. / В.В.Аникиев, К.А. Лукомская. -М.: Просвещение, 1977. -128 с.

5. Бабаянц P.A. Почвенная минерализация городских отбросов и их сельскохозяйственное использование Текст. / P.A. Бабаянц. Л.: Медгиз. Ленингр. отд-ние, 1958.-231 с.

6. Бабьева И.П. Биология почв Текст. / И.П. Бабьева, Г.М. Зенова.- М.: Изд-во МГУ, 1989.-336 с.

7. Бактерии гидролитического комплекса в лесных гидроморфных почвах Текст. / Т.Г. Добровольская с соавт. // Почвоведение. — 2000. № 10. - С. 1242-1246.

8. Балыкин А. В. .Микроорганизмы в загрязненной среде Текст. / А. В. Балыкин. — Фрунзе: Илим, 1990. 189 с.

9. Баран С. Биохимический индекс почвенного плодородия как показатель состояния почв после внесения сточного ила Текст. / С. Баран, П. Олежчук, Т. Милчарек // Почвоведение. 2005. - № 4. - С. 486-493.

10. Беловежец Л.А. Ростостимулирующая активность фракций компоста на основе гидролизного лигнина Текст. / Л.А. Беловежец, И.В. Волчатова, С.А. Медведева // Агрохимия. 2005. - № 7. - С. 29-35.

11. Беловежец Л.А. Эффективность лигиокомпоста в зависимости от его агрохимических и биологических показателей при выращивании зерновых культур Текст. / Л.А. Беловежец, И.В. Волчатова, С.А. Медведева // Агрохимия. -2005. -№ 1.-С. 38-43.

12. Биологические и экологические оценки результатов размещения на почве осадков сточных вод Текст. / С.Н. Калимуллина с соавт. // Проблемы био- и медэкологии республики Татарстан. Казань: «Экоцентр», 1998. - Вып. 1. - С. 189-217.

13. Биотехнология ферментативного превращения целлюлозы Текст. / А. А. Клесов с соавт. М.: Изд-во АН СССР, 1988. - 178 с.

14. Бордунов В.В. Вариант комплексной переработки твердых бытовых отходов Текст. / В.В. Бордуиов, C.B. Бордунов, В.В. Леоненко // Экология и промышленность России. — 2004. № 10. - С. 32-33.

15. Витковская С.Е. Влияние компоста из твердых бытовых отходов на урожай зерновых культур и агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы Текст. / С.Е. Витковская, В.Ф. Дричко // Агрохимия. 2004. - № 6. - С. 35-41.

16. Витковская С.Е. Динамика кислотности почв и содержания подвижных форм кальция, калия и фосфора при использовании компоста из твердых бытовых отходов Текст. / С.Е. Витковская, В.Ф. Дричко // Почвоведение. 2004. - № 5. -С. 596-603.

17. Витковская С.Е. Изменение содержания подвижных форм химических элементов в процессе трансформации органического вещества компоста из твердых бытовых отходов Текст. / С.Е. Витковская // Агрохимия. 2005. - № 4. - С. 27-31.

18. Витковская С.Е. Поступление тяжелых металлов в растения при использовании компоста из твердых бытовых отходов в качестве органического удобрения Текст. / С.Е. Витковская // Агрохимия. 2000. - № 5. - С. 78-82.

19. Влияние гидрофизических свойств почв на структуру микробных комплексов Текст. / Л.К. Алехина с соавт. // Почвоведение. 2002. - № 8. - С. 1002-1009.

20. Влияние компостной закваски на ускорение компостирования органических веществ Текст. / Т.Х. Мун с соавт. // Агрохимия. — 2004. № 2. - С. 63-66.

21. Волчек Ю.К. Способ обработки осадков сточных вод Текст.: А. с. 1662953 (РФ) / Ю.К. Волчек, Л.И. Зуева, И.С. Туровский // Б.И. 1991. - № 26. - С. 12-15.

22. ГОСТ 26713-85. Метод определения влаги и сухого остатка Текст. — М.: Изд-во стандартов, 1985. 3 с.

23. ГОСТ 26714-85 Удобрения органические. Метод определения золы Текст. — М.: Изд — во стандартов, 1997. 37 с.

24. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Республики Татарстан в 2000 г. Текст. / гл. ред. А.И. Щеповских. Казань: Изд-во «Матбугат йорты», 2001.-298 с.

25. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан в 2002 г. Текст. / гл. ред. Б.Г.Петров. — Казань: Изд-во «Скай-С», 2003. — 356 с.

26. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан в 2003 г. Текст. / гл. ред. Б.Г. Петров.' Казань: Изд-во «Мир без границ», 2004. - 472 с.

27. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан в 2004 г. Текст. / гл. ред. Б.Г. Петров. -Казань: Изд-во «Экоцентр», 2005. 480 с.

28. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан в 2005 г. Текст. / гл. ред. И.А. Ларочкина. Казань: Изд-во «ПИК «Идел-Пресс», 2006. - 496 с.

29. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и охраны окружающей природной среды Республики Татарстан в 2001 г. Текст. / гл. ред. Б.Г. Петров. — Казань: Изд-во «Бумажный двор», 2002. 390 с.

30. Гринин A.C. Промышленные и бытовые отходы. Хранение, утилизация, переработка Текст. / A.C. Гринин, В.Н. Новиков.- М.: Фаир-Пресс, 2002. 336 с.

31. Дифференцированный учет грибной и бактериальной биомассы в почве при разложении растительных остатков Текст. / А.Ш. Мамилов с соавт. // Почвоведение. -2000. № 12.-С. 1457-1462.

32. Дмитриев А. Рециклинг отходов в Сан-Франциско Текст. / А. Дмитриев, И. Бабанин // Рециклинг отходов. 2006. - № 2. - С. 16-18.

33. Добровольский В.В. Основы биогеохимии Текст.: учебник для студ. высш. учеб. заведений / В.В. Добровольский. М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 400 с.

34. Егоров Н.С. Практикум по микробиологии Текст. / Н.С. Егоров. — М.:Изд-во Моск. ун-та, 1976. 307 с.

35. Емцев В.Т. Микробиология Текст.: учебник для вузов / В.Т. Емцев, E.H. Мишустин. М.: Колос, 1978. - 398 с.

36. Емцев В.Т. Микробиология Текст.: учебник для вузов / В.Т. Емцев, E.H. Мишустин. — 5-е изд., перерад. и доп. М.: Дрофа, 2005. - 446 с.

37. Жуковский П.М. Ботаника Текст. / П.М. Жуковский. М.: Колос, 1982. - 626 с.

38. Зубарев C.B. Утилизация компонентов бытовых отходов в Санкт — Петербурге Текст. / C.B. Зубарев // Рециклинг отходов. 2006. - № 1. - С. 15-17.

39. Зуева Е.В. Антигенно-активные компоненты Candida albicans для выявления повышенной чувствительности немедленного типа Текст.: автореф. дисс. канд. биол. наук / Зуева Елена Викторовна. — JL, 1990. — 18 с.

40. Касатиков В.А. Использование ОСВ и компостов из твердых бытовых отходов Текст. / В.А. Касатиков // Охрана окружающей среды: химизация сельского хозяйства, 1989. -№ 11.-С. 39-41.

41. Киреева H.A. Биологическая активность нефтезагрязненных почв Текст. / H.A. Киреева, В.В. Водопьянов, A.M. Мифтахова. — Уфа: «Гилем», 2001. 376 с.

42. Киреева H.A. Влияние нефтяного загрязнения на целлюлазную активность почв почв Текст. / H.A. Киреева, В.В. Водопьянов, A.M. Мифтахова // Почвоведение. — 2000. № 6. - С. 748-753.

43. Киреева H.A. Литическая активность микромицетов нефтезагрзнеппых почв как один из факторов фитотоксичности почв Текст. / H.A. Киреева, М.Д. Бакаева, A.M. Мифтахова // Агрохимия. 2006. - № 9. - С. 75-81.

44. Киселёва И.В. Компост из бытовых отходов Текст. / И.В.Киселёва // Земледелие. 1975. -№ 11.-С. 67.

45. Клесов A.A. Биотехнология: целлюлолитические микроорганизмы Текст. / A.A. Клесов. -М.: Агропромиздательство, 1988. 220 с.

46. Колешко О.И. Экология микроорганизмов почвы Текст.: лабораторный практикум / О.И. Колешко. Минск.: Вышейшая школа, 1981. - 176 с.51.