Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Окислительная ветвь круговорота азота в нефтезагрязненных почвах Апшерона

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Окислительная ветвь круговорота азота в нефтезагрязненных почвах Апшерона"

, ! ■ . (

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ -! г ЛПМ РЕСПУБЛИКИ

1 и

АЗЕРБАЙДЖАНСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. НАРИМАНОВА

На правах рукописи

УДК 576 8.553.982

АХУНДОВА ЭЛЬМИРА ЗАРАБ кызы

ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ ВЕТВЬ КРУГОВОЕ*_____

В НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВАХ АПШЕРОНА

Специальность 03.00.07 — Микробиологи-

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

БАКУ — 1998

Работа выполнена в лаборатории нефтяной микробиологии Института Микробиологии Академии Наук Азербайджанской республики (директор-чл.-корр. АН Азерб. республики, проф. Мамедьярсв М. А).

Научный руководитель:

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ИСМАЙЛОВ Н. М.

доктор медицинских наук, профессор БАИРАМОВА Р. А., кандидат биологических паук, доцент БАБАЕВА Т. А.

Ведущее учреждение: Национальный научно-исследовательский институт мед. профилактики имени Вели Ахундова.

па заседании специализированного совета Н 076.01.07 в Азербайджанском медицинском университете им. Н. Нариманова (370022, Баку, ул. Бакн-ханоза, 23).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АМУ им. Н. Нариманова.

Официальные оппоненты:

Защита состоится «¿-/»

1996 г. в /3 ~ час.

Автореферат разослан »

1996 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат медицинских наук, доцент

БАГИРОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕР! ТИКА РАБ »ТЫ

Актуальность проблемы. Биохимический круговорот азота является важнейшим этапом в общем каскаде процессов, регулирующих экологическое равновесие и восстанавливающих плодородие почпв, подвергающихся длительному техногенному воздействию. Механизмы этих процессов в почвах, загрязненных нефтепролуктамн, далеко не ясны. Одним из важнейших 'звеньев в круговороте азота является нитрификация - процесс окисления восстановленных форм азога в NO2"" и N03'. В этом окислении принимают участие группа специфических литоавтотрофных нитрифицирующих бактерий. В ненарушенных почвенных экосистемах численность их вполне достаточна для обогащений почв окисленными соединениями азота и обеспечения жизнедеятельности остальных звеньев цикла. Однако в ряде работ последних лет показано, что в условиях, атипичных для аптотрофных тарификаторов, главенствующее значение в процессе могут приобретать гетеротрофные микроорганизмы (Р.Тейт III, 1991).

Нефтяное загрязнение, как известно, обусловливает, долговременный отрицательный экологический эффект, и до сих пор остается нерешенным вопрос влияния его на процессы цикла азота, в частности, на автотрофную нитрификацию. Атипичностъ же нарушенных почв Аишерона позйолила предположить наличие в них гетеротрофных микроорганизмов - окислителей восстановленных форм азота.В этом случае огромный интерес представляли относительные размеры гетеротрофной тарификации, ее роль в общем балансе нитрифика-ционных процессов и экологическое значение.

Цели и задачи исследований. Цель настоящей работы - исследовать особенности биогеохимического круговорота азота в почвах Апшерона с различной степенью нефтезагрязнения, определить относительные размеры автотрофной и гетеротрофной нитрификаций в них, изучить воздействие ряда зтлеводородных составляющих нефти на эти процессы в природных условиях и в культуре с целью поиска среди них соединений, избирательно подавляющих автотрофную петрификацию.

Исходя из этого, на разрешение были поставлены следующие задачи:

1. Изучить процессы микробиологического круговорота азота в различных нсфтсзагрязнснных районах Апшсронского полуострова, дать оценку их экологического состояния и возможности рекультивации.

2. Выделить литоавтотрофиых нитрифицирующих бактерий из нсфтсзагрязнснных почв Апшсрона, изучить воздействие углеводородов нефти на них в природных условиях и в культуре.

3. Подобрать специфические углеводородные соединения из числа нефтепродуктов, оказывающих устойчивое ингибирующес действие на литоавтотрофную нитрификацию в минимальных концентрациях.

4.' В случае обнаружения в нсфтсзагрязнснных почвах гетеротрофных микроорганизмов, способных к иитрифшеацин, изучить условия и дать оценку эффективности этого процесса в почвах Апшсрона.

Научная новизна. Впервые проведены комплексные лабораторные и полевые исследования особенностей баланса микробиологического цикла азота в различных районах, нсфтсзагрязнснных почи Апшсрона.

Изучено воздействие нефти и нефтепродуктов на окислительную ветвь круговорота азота как в полевых условиях.так и в накопительных культурах нитрифицирующих бактерий. Из нисла нефтепродуктов подобраны ингибиторы, избирательно подавляющие I фазу автотрофной нитрификации и позволяющих разделить в почве процессы автотрофной и гетеротрофной тарификации. Среда выделенных из асф'тсаагрязненных почв гетеротрофных микроорганизмов способность к окислению аммонийного азота до нитритов и нитратов выявлена у мшеромицетов p.p. Peaiciffiass и Aspergllliua и бактерий p.p. Arihrebsctcr, ВасШзз, PseudoEsooas, причем для PsessiloEaonas fisiorcscess Ер. - обитателя нсфтсзагрязнснных почв - впервые. Показано, что Pcssdesaosas Пиогеьссал ср. активно осуществляет нитрификацию в средах и в почве в присутствии источника N и нефтяных углеводородов.

Впервые изучены условия и размеры гетеротрофной нитрификации в серо-бурых почвах с различной степенью нефтезагрязнения. Установлено, что эффективность этого процесса выше в почвенных образцах с высоким содержанием органического вещества и резко

возрастаст при дополнительном внесении восстановленных форм а-ота, что имеет большое значение д. л оценки рт.л этого процесса в общем круговороте азота. •

Практическая ценность, Методические подходы, примененные в диссертации, могут быть использованы в разработке биотехпологи-чееккх основ рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами.

Культуры микроорганизмов, выделенные из нефтезагрязпеннш; почв Апхпсрояа и хранящиеся в Коллекции Культур Институте Мик-робиолопш АН Азербайджана, могут найти применение з качестве индикаторов способности нефтезагрязистшх почв к самоочищению и самовосстановлению.

Рабога проводилась в рамках начатых в Азербайджанской Республике масштабных исследований нарушенных почв Апшерона, вследствие сильного загрязнения исключенных из сельскохозяйственного использования. Эти исследования включают геологические, геохимические и микробиологические анализы почв различных районов полуострова, установление степени парушеппосш и экологического состояния. Результаты научных исследований и составленные карты ИЗП приняты экологическим отделом концерна Азнефть в качестве практических рекомендаций в разработке био-технологическнх методов рекультивирования нефтезагрязпешшх почв Аишерона,

Апробация работы. Основные положения диссертации долокеан на Республиканской конференции молодых учейых "Биология клетки" (Баку, 1989), Республиканской конференции аспирантов (Баку, 1990), Республиканской научной конференции по вопросам ежоло-пш и охраны окружающей среды (Баку,1992), на семинарах Института микробиологии АЛ АзербиДц^кпла.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано б научных трудов.

Структура я объем писсертации. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, включающих обзор литературы, экспериментальную часть и обсуждение результатов, выводов и списка цитируемой литературы из 180 наименований,в том числе 125 иностранных авторов. Полный объем 160 страниц машинописного текста. В диссертации 56 таблиц и 23 рисунка.

Исследования проводили на серо-бурых почвах б основных нефте-загрязнснных районов Лпшеронского полуострова, различающихся по генезису, физико-химическим свойствам п степенью иарушепно-сгп. Почвенные образцы отбирались из разных горизонтов (до 50 см). Опыты проводились как в полевых условиях, так и в лабораторных моделях.

ММШ^ШЖШЗ ЫМ;

й процессе исследования попользовали чистке и накошггелъные культуры К! И!С р о ор га I!!; ■» м о и:

а) накопительные культуры автогрофных нитрифицирующих бактерий I и II фаз;

б) штаммы Niirosomonas earopaea NM 203 АТСС 32776, М.*го!>ас-Ut Wiuogradskyi NK АТСС 25385;

в) культуры глсротрофиих микроорганизмов родов Aribrob^ctcr,' Pseudo.iaonas. BacHIas, вымоленных in нефтезагрязнешшх ссро-бурьск почв Апшсрона;

г) аэробные спорообразующие микроорганизмы m нефтезагряз-иенных почв,

д) сообщество денитрифицирующих микроорганизмов;

е) культуры азотфикспрутощпх Захпернй родов Arli.iw.icicv и

. Пг,

ж) культура грибо» p.p. AspsTglB.'», РешгКШ.'А'

. з) .штаммы РкшсЕдига notation ВКМ-227, P.tw.,v-frJ«nч i'M.Vi-S'Z., Р. скЬц-ьпаю IJILM-757, iuzz? Г.КГЛ-Ш?, А. fiuvi;:

¿ЖМ-25, A. tuTt«5-65, A.vcfsiroSor Ы1М-70, Fi\>»a.iw ШГЛ'~Ш, Р. 1.>з1оЫсЫй11л СШ\МСГ/0,Г. iil^t-i: 12,

полученные in отдела 1»новых культур Писшгут шп;ро5;:о-лопт РАН.

Культуры а, е, г, д. е и ж были выделены шш;* из cepo-Gypux почв Лпшероиа. Шгаммы о были предоставлены к.б.и Е.ВЛсбсдо&ой (Ин Ми РАП) mличной коллех;ции.

Уело пи я к упь ги р иропем ш ям( уфооргауи оп.

Сапрофитных микроорганизмов учитывала путем пи сева почвенных суспензий на мяео-пептонном агаре (МПЛ), аммонифицирующих - на мясо-пептошюм бульоне (МПБ), споровых - на КША+СЛ (сусяо-агнр, 1:1). Дсни грификатороп выращивали на жидкой среде Гильтея, аэробных ачотфикелторол - на среде Эгиби с почвенными комочками, анаэробных клосгрпдий - на жидкой среде Випоградского. Углеаодо-родокисляющих. бактерий выделяли на среде Раймонда.

Накопительные культуры автотрофных шприфнхаторов получали общепринятым методом посева почвенной суспензии па элективные среды Хармса (для яммонийокисляющпх бактерии) и Бока (для нитрит окисляющих). С целью очищения от сопутствующей микрофлоры накопительные культуры автотрофных тарификаторов многократно пересеивались, а на чистоту проверялись путем высева на среду следующего состава пептон - 0,5; дрожжевой экстракт -0,5; мясной экстракт - 0,5; 1ЧаС1 - 0,584.

Культуры грибов родов Аярег^Иая и РемсП&оз» выращивали на сусло-агаре (СА) и картофельно-дскстрозном агаре (КДА).

Мстщта изхчщия ещо^

ШЩ^ФмгЩЩЦ? культудд.х_ми!фоор_г.аниэ мов ■

Определение активности нитрификации в отобранных образцах проводата в колбах объемом 0,5 л со 100 мл почвенной суспензии. В ходе инкубации пробы перемешивали на качалхс в течение 1 и 2 часов в вариантах без внесения и с внесением органических веществ соответственно.

Ддл подавления лнтоавтотрофной тарификации I фазы использовали спиртовый раствор нитрагшршт б конечной концентрации 20 мг/л (в контроль добавляли равную аллквоту этанола). II фазу китри-фикации лоцаалшт хлоратом калия в конечной концентрации 5-10~2 М/л. Длительность инкубации - от 50 суток и дольше. В ходе инкубации а пробах определяли содержании гидрокспламика, нитритов, нитратов.

_ 8 -Влияние нефти и нефтепродуктов на вес группы микроорганизмов участнихо» трансформации азота,изучали в лабораторных, модельных и полсвих опытах. Из основных классов углеводородов нефти были отобраны, помимо собственно сырой нефти, гсксадекан O/-C4Q) Mctiirihjici: (1,5,5-тримстилбензол), циклогсксан (СбН^г)- аромитичс сг-пя фракция с длиной боковой цери С5-С14, пальмитиновая и бен зоииая кислоты. В модельном лабораторном опыте углеводородные добавки вносились совместно с дополшп сльным источником азота в коицентрациях 0,5-3% от N/NH4CI. В полевом спьггс на стационарных площадках, заливаемых разными количествами сырой нефти, в течение 2 лет щучилась динамика почвенных микробиологических процессов трансформации азогсодержшцих веществ.

Гетеротрофная («прификация изучалась в культурах Piscudoaso roa Ййогсксгяз sp, и Aspcrgillas fbvis sp.

Известно, что при длительном культивировании на искусстьсн гик rurrfnсльшах. средах грибы геряют способность окислять во»-стнноилснные соединения азота (Doxiader et а/., 1966). У'иггывая чго. культуры грибов содержали в стерильной увлажненной серо-бурой почве. Перед постановкой опыта культуры пересеивали на КДА.

Содержание аммония о пробах определяли ищюфсно,1овым мси> дсм (Solorzano, 1969); нитраты - салицилоьым методом, либо в форме mrrpinoB после восстановления гидразином, нитриты - спсктрофсло-метрически по методу Грисси ('.fuHin.Riley, 1965), гидроксиламии епсктроф^помстрически с 8-оксихинолином (Magee.Btirris, 1954), свягащвдс формы гидрохеилныина — после кислотного гидролиза до свободного гидроксидамнна (Vcrsuaeie.Alexander,1')72).

Идентификацию активных штаммов проводили на основе опреде летсля Берги (Bergey's manual, 1984).

Полевые опыты проводились на участках txpo-Ciypu:-, пичи К»р-лагского района Апшеронского полуосфсг.н t1990 по 19'Э'2 им

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Процессы щетлз зютя в почвах Апшерокз с ра ицгшсй

СГСШ'ЯЫО 11.1 руш-лпгоспа

1е--!Ш-ижн: .амоочшцснис почв ш нефтяного »яряикнч. • -г ■ я .unni-.il.ним процессом, продолжающимся 01 одна и до нссн. . .КИХ .|СГЯ|1Л!-;ИЙ, I! зависимости от природных условий региона, 'менно роп.ефн характера почвенного покрытия, размеров ночпеи шч комочков !акже от степени загрязнения, длительности " меирерьимюстн его

Сыли исследованы почин 6 основных нефтедобывающих районов Чпшсрона. Проведенные в них анализы показали, что нефть, попадая и почву, вызыпас! долговременный отрицательный экологический эффект, существенным образом изменяя се физические, химические и агрохимические свойства.

Почвы имеют очень слабый гумусовый горизонт, но содержание общего и водорастворимого С в нефтезагрязненных образцах заметно выше за слст углерода самой нефти, это приводит к возрастанию соотношения С/М во много раз.

Исследования микробиологических процессов цикли азота демонстрируют довольно противоречивый характер: з первую очередь, образцы оказались неоднородными по своему микробиологическому составу. Основным лимитирующим фактором в численности и распределении микроорганизмов по почвенному профилю явилась степень нефтезагрязненля, его длительность и интенсивность. Участки с сильным, до 10-20%, нефтсзягризнснием отличались чрезвычай-уо низкой биологической ак1 явностью. Почти полное отсутст вие микроорганизмов-участников круговорота азота объясняется острым токсическим действием пизкомслскуляркых соединений нефти, плохой аэрацией, низким содержанием необходимых для жизни микроорганизмов ор! нничсских всщссгп (Табл. ]).

Небольшие концентрации нефти оказывали стимулирующее воздействие на почвенную 6йоту: во всех исследованных образцах наблюдалось бурное развитие углеводородокисляющей и сапрофитной микрофлоры. Из микроорганизмов М-цикла резко возрастало чисто аммонифицирующих, денитрифицирующих и азотфиксируклцих бак-| ерий, видовой состав их не отличался от контроля.

Таблица 1. Численность микроорганизмов N-цикла и серо-бурых

Апшеронских почвах с различной степенью нефтюагрятнекия

1 Гори- Содер Дегагг- Аашо- Наггри-

1 Район зонт, жащгс Азот- рифи- 1ШфН- фихаторь!, |

нефтн, фиксаторы каторы каторы титр 1

I см % аэроб. анаэр. титр титр 1ф И Ф

1 '0

| 0-15 15 - - - - - ]

§ 15-30 19 - 102 _ - - |

| Азизбс-

8совскин 0-15 4,3 100 №-> 106 102 - -

| 15-35 100 Ю5 107 - - -

3 0-15 0.4 39 106 10У 10' - 102

| Карадаг 15-50 0.7 45 106 10е- 106 - -

| -еккй 30-60 0,2 90 10» 105 105 - -

1 Сабуп- 0-20 2.7 30 105 108 10ь — 102

| чинский 20-40 0,9 60 105 106 106 - 10'

| сУРа" 0-15 10,6 - - - - -

| ханский 15-50 12,4 - - - - - -

На этом фоне в нефтезагрязнешгых почвах наблюдалось сильное ингибирование окислительной ветви круговорота азота - нитриф:: -кации. В зависимости ог степени нефтезагрязнения почвенных образцов литотрофные нитрифицирующие бактерии либо вооб1це не обнаруживались, либо выявлялись в незначительных количествах. Для выяснения закономерностей микробного превращения азотсодержащих веществ под влиянием нефти был разработан и проведен полевой опыт в биодинамике. На целинных землях Карадагского района Апшерона были заложены стационарные площадки. После предварительного рыхления их заливали нефтью из расчетов 2; 10 и 20 п/м2- Контрольная площадка оставалось незагрязненной. На 5-14 день разлитая нефть пропитала почвенный слой до глубины 9-5 см, захватив первые 2 (дерновый и гумусовый; горизонта и по трещинам просачивалась на глубину до 28-50 см.

Результаты, снимаемые в течение 22-25 месяцев, показали, что уже на ранней стадии техногенного воздействия в серо-бурых апше-ронских почвах повышается численность сапрофитной и утлеводо-родокисляющей микрофлоры. Пропорционально содержанию нефти воз-раствло число азотфиксируютцих микроорганизмов. Мнкроско-

тирование показало наличие как клеток Ако(оЬ;1с(ег, так и микроор-~атпмоп родов МусоЬас1ег§шп и Рясибогооллч. Адекватно повысились шеленность анаэробных азотфиксирующих микроорганизмов рода □ог}гк1шт.

Интенсификации процессов денитрификации в нефтезагрязнен-зых почвах способствуют повышение содержания органического углерода и низкий окпслтсльпо-восстяповтслъиий потенциал почв. Утилизируя продукты частичного разложения углеводородов при сопряженном восстановлении нитратов, денитрифицирующие микроорганизмы косвенно принимают участие в процессах биодегрядации.

Полевой опыт подтвердил, -что из всех физиологических групп михроорганизмов, участвующих в круговороте азота, нефтяное загрязнение снижает активность только литотрофных нитрифицирующих бактерий. Помимо ухудшения аэрации почвенного биоценоза, этому способствует, то, что в процессе самоочищения серо-бурой нефтезягрязненной почвы происходит ее обогащение легкодоступными органическими веществами, то есть создаются условия, лимитирующие рост и развитие автотрофных тарификаторов.

Литоавтотрофиыс нитрифицирующие бактерии очень чувствительны к целому ряду химических соединений, подавляющих их цито-хромную систему и лишающих их способности к окислению, поэтому мы не исключали, что среди интермедиятов разложения нефти также могут быть специфические ингибиторы нитрификации.

В' модельном лабораторном, опыте в качестве ингибиторов нами были опробованы сырая апшеронская нефть,мсзитилен.циклогсксан, гексадекан, ароматическая фракция с длиной боковой цепи С5-С14, пальмитиновая ;г бензойная кислоты. Почвенный материал отбирался из незагрязненных участков Сабаильского района Апшерона. Изучалось 2 варианта: 1) с нативными почвенными образцами без дополнительного источника азота; и 2) с аналогичными пробами, куда был внесен ЫМ^С! из расчета 100 мг ШЫН4С1 на 100 г почвы. Нефтепродукты вносились в ковдентрации0,5; I; 2% от N/NN^01.

Образцы почв, не обогащенные аммонийным азотом, проявили крайне невысокую активность по многим показателям ¡Ч-цихла. Только численность вммонификаторов была достаточно высокой как в контроле, так и с нефтепродуктами.

jz

('uc. J. Влияние различных комлопстпоп чефш на 1штрнфшшп,,>,и>'< бактерий 1 фтм (лабораторная mo¿¡c:li.)

--(ottmpo.ib А - сырая urtßmh í uia тс ¡h

-í- 0.5% ЦП Ь n-Û14 ;¡ -нальишн кг

-Л— 1% НП il - w#'îltfnwit// Г. пептппт

-о- ÄH1I

При дополнительном внесении минерального азота в.почвенных образцах резко активизировались процессы процессы :М-цикла и возросла абсолютная численность микроорганизмов, их осущсствллю-щих. Данныс.снимвемыс через каждые 15 дней.покнзали пеоднозннч-ность характера и степени влияния отдельных компонентов нефти на изучаемые процессы. Все испытанные соединения в той или иней степени ингибиропяли процесс автотрофной нитрификации, не изменяя, а подчас усиливая активность других звеньев цикла. Наиболее активными ингибиторами яитоавтотрофной нитрификации проявили себя сырая нефть, гексадекан и пальмитиновая кислота. На 10-15-й день при 2% концентрации пальмитиновой кислоты в почве осталось всего 5-6% аммонийокислянмцих бактерий {Рис. I). При аналогичных закономерностях китритокнеляющие бактерии проявили большую толерантность к нефтепродуктам.

Литойвто грофна* ггмтр;:ф;ксаш£Я б кефтезагрязкавдох кочяах Агпиерояа

Из нефтезагрязненных почв Апшерона были выл слепы литоавто-трофные тарифицирующие бактерии I и П фазы, отнесенные по результатам идентификации к родам *Чяго8огаопа«, КЬгодамрма и N¡4-гоЬас4ег. Наиболее активные ипаммы были отобраны для изучения хода нитрификации в культуре.

Изучение Мйговоетоваз кр. А-1 показало, что температурный оптимум его лежит в пределах 50-31°С, т.е. несколько выше, чем у типовых штаммов. Снижение температуры до 20°С удлиняло 1ад-фазу до '50 дней, подавляя и шггратонакоштенне. Оптимальные значения рН тахже были выше - 7,6-7,9; причем даже при рН 9,6-9,8 рост и жизнедеятельность штамма не :грекраща!шсь. Адекватно вел себя и штамм №(го5окр;га яр. Изучение хода нитрификации показало, что выделенные нами нитрифицирующие '««¡КрСОрГдШиМЫ ЗДЙ1П ировяны к микроэкаюгическим условиям существования. При наиболее благоприятных условиях штаммы ¡Чйгожогаопа-) и №1го9С8{нга наканлива-ли до 20-25 мг N/N02" в ш среды, ¡Ч;<гоЬас{ег - до 20 мг N/N03".

Рис. Диаамнкя окислсннл аммонийного N культурами Nitroscmoiias яц Al (1) п Nitro,nspira t>¡>. AI (2), обрпСюгшштлми гсксллскппом (Л), iiaiiJ.Mtrmiiormii кислотой (Б) и емрои нефтью (В).

i,У. мнпрель; \'.'¿'■ обработка Htí

:>ыло изучено плиянис нефги и ряда продуктов се переработки на процесс ввтотрофной питрификащш в накопительной культуре нит рнфшшруютих бактерии. Все испытанные соединения (гл. 3) обладали специфическим механизмом действия, подавляя ] фазу китрифи-кацни и не оказывая существенного влияния на вторую <7'«с. 2).

Отобранные нами в лабораторном модельном опыте вещества -пальмитиновая кислота, п-Сч е и сырая нефть - полностью пода в ляли процессы окисления МИ.', до N02" ПР" концентрациях менее 5 мг/л.

Для оценки ингибирующего действия углеводородных соединений использовали тест с накопительной культурой тпрификатороя ШуравипЛЪЪЪ).

Характер действия нефтепродуктов - ингибиторов па микроорганизмы в условиях накопительных культур определялся прежде всего концентрацией активного ингредиента. В концентрат;!!!; ниже 0,1 ак/п нефтепродукты обладнли бактерпостатическим дсйствием.Повы-шение концентрации ингибиторов приводило к тому, что резко снижалось число жизнеспособных клеток нитрифицирующих бактерий.

Опыты с накопительными культурами выявили неодинаковую устойчивочть разных штаммов нитрифицирующих бактерий к ингл-бирующему действию нефтяных углеводородов, причем различия в большей степени зависели от рода бактерий. Поэтому не исключено, что в рхфтезагрязненных почвах при систематическом воздействии одних и тех же нефтепродуктов мог произойти селективный отбор устойчивых штаммов нитрифицирующих бактерий. Коллекционные культуры лнтотрефных шггрификяторов оказались более чувствительны к воздействию нефтепродуктов, чем местные штаммы.

Роль гетеротрофных микроорганизмов а юттртфпзепцки в пефтезагркжешзых почвах Лшиеронэ

Обширные микробиологические исследования почв ряда нефтеза-•рязненных районов Апшерона показали, что в условиях нефтеза-фязпения, не превышающего совместимый с жи знью мпкрооргаЕтз-¿ов уровень, происходит значительное ингибированис литоавютроф-гых нитрифицирующих бактерий. Однако нитрификация в почвах не трекращается, а остается на невысоком уровне достаточно постоян-ю. Несоответствие между наблюдаемой скоростью нитрификации и шеленностьго [¡тарифицирующих бактсрш1 само по себе является

косвенным доказатсльст в ом того, что в нсфтсзагрязиснных апшсрои ских почвах существует группа гетеротрофных микроорганизмои. которые » условиях, лимитирующих рост и развитие литоннтотрсф них тарификаторов берут на себя роль окислителен восстановлен пых форм азота.

Исследования показали, чго среди "скоторых родов гстсрслроф aux микроорганизмов, доминирующих и 'ефтезагрязненных почвах обнаруживается штаммы, способные к .'.¡грнфикацни. Наибольшую активность проявили представители родок Arfbrobacier, l'seudoaionas, Baciilas. микрошщеш AsptrgiSius, Pénicillium. Fusariura.

Большая часть выделенных нами штаммов активно проводила ; фазу тарификации, и тагько у нескольких кулыур (Aspcrgilias fiavus гр.) накапливалось в среде некгл орое количество NO3".

Для бактерии Pseadoamaas Sîuoresceas sp. К-4 способность к i ci с ротрофной нитрификации показана впервые, г, мы подробно изучили ход нитрификации в культуре этого микроорганизма. Опиты показа ли, чго окисление гидроксиламина в кулъгуралмюй жидкости пронс ходит химически. т.е. энергетического значения процесс окисления аммония у FsEi;di>ffi<>aas Паоге&с<ж® sp. К-4 не имеет. Наиболее интенсивно процесс накопления пюрокашамина в культуре изучаемо!" штамма протекал на среде, содержащей в качестве источника N аммоний, а источника С - этанол, в соотношении 10:1, при рН 7-8.

Окисление интрига в нитрат, осуществляемое культурой A.'.;>cniiî-1йа iîavas s^., происходило ферменттивным iiyicm.

Сравн.чтслх>нын анализ охиотнтслыюй способности изученных нами штаммов гетеротрофных нитрифицирующих микроорганизмов показал, что скорость окисления и количество образуюилкся окие-лешшх продуктов примерно на порядок ниже, чем у шггоавторофных нитрификаюров, но число ил ъ нефгезагрязненпых почвах Аншсронн достаточно велико, чтобы он к в функциональном отношении могли заменить Niiroscnsotias.

В серии лабораторных опытов было установлено, чго ингнбируго-щий эффект сырой нефти и нефтепродуктов но процессы гетеротрофной нитрификации в 10-100 раз ниже, чем автотрофной. На основании полученных данных мы провели полевые исследования, в которых попытались дать оценку размеров гетеротрофной нитрификации в почвах различных нефтезагрязненных районов Апшеронского полуострова. Определяли "актуальную* (с ведой) и "потенциальную"

(с аммонием и глюкозой) способность почв к гетеротрофной нитрификации (Табл. 2). Отностслъныс размеры гетеротрофной нитрификации были выше в почвах с высоким содержанием органических веществ. Кроме того, необходимо отметить, 'по при дополнительном внесении источника аммонийного азота доля гетеротрофной нитрификации в валовом окислении восстановленного азота значительно возрастает.

ВЫВОДЫ

1: i 1сслсдо:жны почвенные образцы 6 основных районов Апшеро-на, связанных с нефтедобычей; в них выявлены значительные нарушения естественного равновесия б комплексе микроорганизмов -учасгшисов цикла азота. Обнаружено, что резкое увеличение численности аммонифицирующих,азотфиксирующих и денитрифицирующих микроорганизмов в микробноценозе НЗП сопровождается почти полным икгибированнсм литонвтотрофн.их нитрифицирующих бактерий.

2. На основании 2-х летнего полевого опыта в биодинамике доказано, что степень этих изменений обусловлена длительностью и интенсивностью воздействия нефтепродуктов на микробиоцепоз серо-бурых почв.

■ 5. Изучено действие сырой нефти и ряда сс производных на процесс автотрофной нитрификации в накопительной культуре нитрифицирующих бактерий, выделенных из НЗП Апшерона. Доказано, что все испытанные соединения в гой или иной степени ингибирукт 1 и II стадии нитрификации. На основании полученных данных отобраны 3 ьсщесгваг л-Cie, пальмитиновая хислота и сырая нефть, которые Полностью блокируют процесс окисления к'Щ до NO2" в концентрации < 5 мг/п.

■4. Методом лабораторного моделирования установлено, что при совместном внесении в почву с источником аммонийного азота в соотношении 1:100 и менее эти вещества активно подавляют процесс шпряфикации в серо-бурой почве в 1счение 10-15 суток, ингсксифи цируя при ом остальные звенья цикла N.

5. Показано, что процесс нитрификации аммонийного азо( ü широко распространен среда гетеротрофных бактерий, выделенных из НЗП Апшерона и относящихся к родям Рммдошоззз, Mycobacieriuai, BaciSss и грибов рр. Aspcrgiíltis и Pefcieffiiuta. На основании обширного

пытного материала показано, что гетеротрофные микроорганизмы, ¡сноляющис аммошш до нитритов, в функциональном отношении огут заменить ГЧ'йгояоикят.

6, Из НЗП Апщерона выделена бактерия Рвгкйоиопяч Пкогевгепз» первые обнаружившая способность к гетеротрофной нитрификации.

7. Установлено, что ¡шгибиругонуш эффект пальмитиновой кисло-я, сырой нефти и »-Сю на процессы гетеротрофной нитрификации с 0-100 раз ниже, чем антотрофной. На основании этого дана оценка 'рфехтитюеш этих процессов в различных районах НЗП Апшерона. оказано; тго относительные размеры гетеротрофной нитрификации яшс в почвах с высоким содержанием легкодоступной органики и та'штеттько возрастают при дополнительном внесении псточиц/ч лмонийного азота.

По магералам диссертации опубликованы следующие работы:

1, Ахущога ЭЛ. Микробиология нсфтезагрязнсиних почп./Д1ате-

риалы республиканской научной конференции молодых ученых -Баку, 1989.-С. 12.

2. Ахундов» ЭЛ. Воздействие некоторых углеводородов нефти па автотрофиую нитрификацию в серо-бурых почг-ях Алшерсна. //Материалы республиканской научной конференции аспирап-топ.-Баку, 1990.

•5. Иегпйлов Н.М.. А'куядозд Э.З. Воздействие углеводородных соединений на активность почвенных ферчегпоо. /Д1зя. АН Лзерб. ССР. Сер.бкол., 199] 5-6.-С. 92-99.

л, Дхугг,да>пя ЭЛ., I!еу.лЗхая ЮГ. Вогдсйсшм нефти и ряда нсф-гепредуг:топ п;т процессы Ц'П'ла азстя в'усяоянйх аабор«>ор-цого мо;гстфовнш{,г.-Дси. л А^НИИНТИ.-ВакуДОЗЗ. Л.ЭЛ. ГСчракгсристика процессоп, со-л'ярляичц.гч хру-гоперот азота, а пефчезагрязпентгл почуй:: Лптсрон «.-Мат г-рмит пгц'<;пс-!фл:гП1!гееко;; прс'О-

/;сг г/лпу г;нр1!городо1«х 1ерр5ггс?нй^>ш:у,1Р93.-С.£б-л7.

и. !М.Л.» "Гет-гпл"-*. Лг.уврт' ЭЛ. Оогск:«.'".

!;.':прач'гегп;.г( релг-лльтиггипш исфгс •'".гр.-пнег"'^: иут \nivc-Г»>:»стссго 1:отуи;лро^л.-'.Сглерплли Ш1\м»го-нрпкг1те'.г,ч'.|1 нон-.;.'сре!П':.'л*Э:сою:-!:'гссгагс проблема Птгу и пр!торо,:ниг. терра-тор1:м".-Г1.'>!.у, 199Э.-С. 108-109.

Axuwlova Blmira Zorab qizi

Ai^e.mnun neftb <,irklaTimi§ torpaqlarmm aaot dovranmda okKifib^rto yollan

X U i a s s

Toqsrtqk.iin nciib ciikbnmosi ekoloji t'lzitgm kaskiu pozuimasma v.-» forpagin Mi;>iiKiildAr!iginni aijngt (lU^msRiii. sabab oiur. Torpagm nwli-stildarlifjiiiin bJipHSi proscsimta nzorun biogr. •tj'imyovi dbvranmda isjiirnk ed.m mikroorqanizmbi xllsnsi rol oytiayir. Lnkin ucftb cirkbnmi§ corpaq-l«fdn bag v«on l)ii pro&csbriti niexRnixnu hob da tarn aydinla§diri!ma-fllXjdll

T.iqdi/o oilman Abfjcronuii mllxofif mycntaumn neftb ciiklsnmig toipf'l'iinii'lH Hzoum (Nj^ miktobiolnji isikli bnlwismtti xUsusiyyatbrinin koniplnks laboijit' iiya Vi stit rixjqiqnrlnrim ilniutnibsdirir.

Abpi-foniin ncfib c'fklantius torpaqlnriiidan mllttalif mikroorqaiiizm-br avnlmis, onlariti nitriiiknsiya ptusesinda i§r.iraki dywnilmig, nirrifika-siy« qnbiliywii ftijknt edilmiij'fii. \iti">yy,>n cdiimisdir ki, nitrifikasiya pioscsi Abserouij" ncfib ci'kbnnii^ torpaqlarindo moskunlagan hetero-irot ii)ikt(i'ui|/>ni?.ml;»f — Arthfohuctcr. Pscudomonas, Bacillus cinsbrins h'kI c-ditan buki.eiiyalni vj Aspergillus va I'enicilliiiin cinsbrin^ maxsus mikiomirscilar arasnid« dalia genifj ynydctusdir. Psoudomwins fhnwcsrex-, nius.inm niirifikiiSi'ya piosesincta igciraki ilk d,ib«§kar edilrnisdir.

hNTttf'ifik.asiyanin bctciouof orqani^tulor ¡jt.-lirid.iri neitb cirklsnna^ rorpaqlaida Imnsi ¡praud.i vj cffe.krb getdiyi oyr.)nihni.idii. Neft va neft niithsultan run Ab§eroiiUii neftb cirklannus iorpaq!aundan aynlmi§ lito-nvr.otrof nittiiikator bakterivalara w'siri oyranilrai§, mti-syyan edilmi§dii ki, Miiaqdan kegiiibn neft iitslisiillari sirasinda /¡-heksadckan »-C-ie. palmiun tuiijusu vaxam neft kicik qanhqlarda lkoavtotiof iiir.rifikatorlara davamh inhibitor w'siri tjdswrir.

A!man natic,>br ar-asmda Abseronun neftb ciikbnmi§ .gah-ssi olan rnyonlarin ekdoji vaziyyoda.» q'tynur- verilmi^dir. Eyni zamanda tuniin (oipaqiann barpasi liaqqmda mU!al)iz.>tar iwli sUrUlmUijclllr.

Dissertasiyada alliums n-xicabr ssasinda i^bnib hazidaninig lisullar neftb girkbmni^ rorpaqlaida avto- Ijeterotrof nitrifikasiya proses-kirinin (¡yiariilmasinda catbiq ediia bibr.

Akhundova Elmira Zohrab gizi

The oxidizing branch of nitrogen's cycle in Absheron's oil-muded soil

Summary

There are many strong breakages of ecologic balance in oil-muded soil. The dissertation Is'about analysis of nitrogen's microbiological cycles in that kind of soil.

Also is searched oil and oil-good's influence on nitrifying bacteriums, picked ouc from, oil-muded soil. Specific, carbohydiogen combinations (palmitic acid and «-hexadecan) that we selected have stable inhibitio-nal influence on lithoaucotrophic nitrification.

The heterotrophic nitrifying microorganisms in Absheron's oil-inuded soil are discovered. These microorganisms belong to baccerium of Arthrobacier, Psetidomnnas, Bacillus and to rnicromycctes of Aspergillus, PeBsctllHsm. This capasity of bacterium Pseuflomonai! OaorescciK picket! out from, is shown for the first time.

We studied nitrification's conditions and efficience in the oil-muaed «oil. Having got results we give apprasial of ecologic conditions in Absheron's oil-muded soil and restore possibilities.

The methods of appi6ach elaborated in the dissertation can be used for the separate search of auto- and heterotrophic nitrification in the oil-muded soil.