Тема: СУЛЬФАТРЕДУКЦИЯ В ОТХОДАХ ЖИВОТНОВОДСТВА
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
📋 Содержание
Аннотация
ОГЛАВЛЕНИЕ СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ. 5
1 Обзор литературы 7
1.1 Микробная сульфатредукция 7
1.2 Сульфатредуцирующие прокариоты 9
1.3 Эмиссия H2S в местах хранения отходов животноводства 11
2 Материалы и методы исследования 15
2.1 Место отбора проб 15
2.2 Измерение pH, температуры, окислительно-восстановительного потенциала и концентрации H2S в воздухе 17
2.3 Другие аналитические методы 18
2.4 Создание микрокосмов 18
2.5 Измерение скорости сульфатредукции 19
2.6 Выделение и культивирование СРБ 20
2.6.1 Подготовка питательной среды и добавок 20
2.6.2 Выделение и культивирование анаэробных бактерий 24
2.7 Постановка эксперимента с малорастворимыми акцепторами электронов 26
2.8 Микроскопирование 29
2.9 Молекулярно-биологические методы 32
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 37
3.1 Физико-химическая характеристика мест отбора проб 37
3.2 Скорость сульфатредукции в пробе из лагуны-навозохранилища 41
3.3 Целевое выделение чистой культуры Desulfovibrio из седиментационного пруда 43
3.3.1 Профилирование микробного сообщества на основе 16S рРНК.. 43
3.3.2 Получение чистых культур СРБ 46
3 3.4 Изучение роста штамма L4 на малорастворимых акцепторах электронов 50
ВЫВОДЫ 53
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 55
📖 Введение
привлекал большого внимания исследователей до тех пор, пока во многих
странах образование и выброс пахучих соединений в результате
интенсификации животноводства не вызвали серьезных неприятностей и не
повлияли на проблемы со здоровьем людей, живущих вблизи
животноводческих предприятий и мест складирования их отходов. С
воздействием запахов от сельскохозяйственных предприятий связывают
ускоренное снижение лёгочной функции, бронхит, синусит, воспаление
слизистой оболочки носа, раздражение горла, головные боли и ряд других
заболеваний [Phung et al., 2005].
В качестве побочных продуктов животноводческих производств,
образуется более 150 различных газов [Donham et al., 2006]. Одним из
наиболее опасных среди них считается сероводород. Значительная часть H2S
животноводческих предприятий образуется в процессе микробной
сульфатредукции.
Крупномасштабное предприятие по производству свиней «Томский»
мощностью 176 000 свиней в год, расположено в непосредственной близости
от г. Томска. Сильный запах от этого объекта летом достигает жилых районов
города и вызывает серьезную озабоченность общественности [РИА Новости,
2020]. Несколько предыдущих косвенных наблюдений за активностью СРБ в
навозе свиней подтверждают значимость СРБ в производстве H2S. Например,
сообщалось о связи между начальной концентрацией сульфата в навозе
свиного навоза и количеством производимого сульфида [Arogo, 2000].
Целью данной работы является изучение сульфатредукции в отходах
свинокомплекса «Томский».
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Определить физико-химические характеристики очистных лагун
предприятия, важные для протекания микробных процессов;
6
2. Установить диапазон концентраций сероводорода в воздухе рядом с
седиментационной лагуной;
3. Измерить скорость сульфатредукции в отходах свинокомплекса;
4. С помощью профилирования гена 16S рРНК микробного сообщества
лагун методом высокопроизводительного секвенирования выявить
таксономические группы, способные к сульфатредукции;
5. Выделить чистые культуры сульфатредуцирующих бактерий из
лагун свинокомплекса;
6. Определить способность сульфатредуцирующих бактерий из лагун
использовать малорастворимые сульфатсодержащие соединения в
качестве акцепторов электронов.
Автор выражает благодарность научному руководителю О.В. Карначук
за предоставление возможности проведения исследований, помощь в
планировании экспериментов; М.К. Кадырбаеву за помощь в отборе проб;
И.А. Пановой за помощь в проведении экспериментов; Е.В. Груздьеву,
А.В Марданову за секвенирование 16S рРНК и генома Desulfovibrio;
И.И. Русанову; А.В. Белецкому за биоинформатический анализ данных
секвенирования.
Работа была поддержана грантом РФФИ № 18-29-25041
Результаты исследований были опубликованы в онлайн-журнале
Scientific Reports [Karnachuk et al., 2021]
✅ Заключение
акцептором электронов для сульфатредуцирующих бактерий.
2. Концентрация сероводорода в воздухе в непосредственной близости от
очистной лагуны и навозохранилища отходов свинокомплекса «Томский» изменялась в пределах от 0.05 мг/м3 (в марте 2020 года) до 0.69 мг/м3 (в сентябре 2019), значительно превышая максимальную
разовую ПДК сероводорода (0.008 мг/м3
), установленную для жилых зон. Изменение концентрации H2S положительно коррелировала с температурой воздуха.
3. Скорость процесса сульфатредукции, измеренная в отходах свинокомплекса 18 октября 2019 года, составляла 7.25 нмоль Sвосст см3 сут-1 Внесение дополнительного сульфата и сульфата с лактатом увеличивало скорость процесса до 427 и 674 нмоль Sвосст см-3 сут-1
.
4. Путем профилирования гена 16S рРНК методом
высокопроизводительного секвенирования в отходах свинокомлекса
«Томский» показано, что основной филогенетической группой СРБ,
ответственной за образование сероводорода являются бактерии рода
Desulfovibrio.
5. Выделены в чистую культуру два изолята сульфатредуцирующих
бактерий. Анализ последовательности гена 16S рРНК показал, что
культуры относились к известным видам рода Desulfovibrio. Штамм,
обозначенный L2, относится к виду D. vulgaris, и штамм L4 – к виду D.
desulfuricans. Секвенирование полных геномов штаммов L2 и L4
продемонстрировало, что изолят L2 представляет бинарную культуру
двух близкородственных штаммов, отличающихся присутствием
54
плазмиды, кодирующей азотфикасацию. Оба генома содержали также
плазмиду, кодирующую кассету генов множественной лекарственной
устойчивости.
6. Desulfovibrio desulfuricans L4, способен использовать гипс и гипсокартон в качестве единственного акцептора электронов для роста. При температуре 28 о
С штамм образует 11 г H2S / л в течение 2 суток с гипсом и 93 г H2S / л в течении 3 суток с гипсокартоном.





