Дипломдық жұмыс: Биология | Ағын судан бөлініп алынған гетеротрофты микроорганизмдерді идентификациялау

Мазмұны

КІРІСПЕ 3

1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.1 Ағын сулар, құрамы және классификациясы 4
1.2 Ағын сулардың жалпы микрофлорасының сипаттамасы және өкілдері. 6
1.3 Ағын суларды биоремедиациялауда микроорганизмдердің рөлі. 7

2 ЗЕРТТЕУ МАТЕРИАЛДАРЫ МЕН ӘДІСТЕР
2.1 Материалдар 11
2.2 Зерттеу әдістері 11
2.2.1 Гетеротрофты бактериялардың морфологиялық және культуралдық қасиеттерін зерттеу әдістері 12
2.2.2 Гетеротрофты бактерилардың физиология және биохимиялық қасиеттерін зерттеу әдістері 15
2.2.3 Гетеротрофты бактерияларды генетикалық идентификациялау әдісі 17
2.2.4 Гетеротрофты бактериялардың фенол қатысында деструкциялаушы қасиетін зерттеу әдісі 18
2.2.5 Гетеротрфты микроорганизмдерді әртүрлі тасмалдағыштарға иммобилиздеу әдісі 18

3 ЗЕРТТЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ТАЛДАУ
3.1 Гетеротрофты бактериялардың морфологиялық және культуралдық қасиеттері 21
3.2 Гетеротрофты бактериялардың физиология және биохимиялық қасиеттері 23
3.3 Гетеротрофты бактериялардың генетикалық идентификациясы 24
3.4 Гетеротрофты бактериялардың фенол қатысында деструкциялаушы қасиеті 26
3.5 Гетеротрфты микроорганизмдерді әртүрлі тасушыларға иммобилиздену белсенділігі 28

ҚОРЫТЫНДЫ 31

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 32
КІРІСПЕ

Экологиялық биотехнологияның маңызды мәселелерінің бірі судың қорын сақтау, су қоймаларының әртүрлі ластағыштармен ластануының алдын алу және ағынды суларды тазарту болып табылады. Қалалардың және өндіріс орындарының өсуі, ауылшаруашылық интенсификацияның ауқымдылығы көп мөлшерде суды қажет етеді. Жер бетіндегі күнделікті барлық судың шығымы 3300-3500 км, оның ауыл шаруашылықта- 70% пайдаланады. Химиялық, целлюлозды-қағаз, энергетикалық өндірісте, қара және түсті металлургияда және тұрмыстық қажеттіліктерде судың көп мөлшері қолданылып, ағын суға айналады. Осы сулардың көп мөлшері қолданғаннан кейін өзендерге, теңіздерге, суқоймаларға ағын су ретінде құйылады [1].
Қазақстанның барлық территориясында қазіргі таңда көптеген тұрғылықты жерлермен өндіріс орындарының ағынды сулары табиғи және жасанды су қоймаларды ластауы бірден - бір кең таралған өзекті мәселе болып отыр. Бұл мәселені шешу үшін ең алдымен су құбыр жолдарымен және жоғары тиімді тазалау құрылғылары қолданыла отырып, биологиялық әдіспен тазалаудың маңызы жоғары [2].
Қалдық суларды тазалау құрылымдарында органикалық қосылыстарды толығымен биологиялық ыдырату микроорганимдер, балдырлар және саңырауқұлақтар көмегімен жүзеге асырылады. Бұл микробиоценоз өкілдері бір-бірімен күрделі қарым-қатынастар (метабиоз, симбиоз, антогонизм, т.с.с) арқылы біртұтас кешен түзеді. Мұнда бастапқы орынды бактериялар алады, яғни бактериялардың түрлік құрамы ағын судағы органикалық заттарға байланысты. Тазалау құрылымдарының микробиоценозында автотрофты топтарға қарағанда гетеротрофты бактериялар доминантты болады [3].
Ағынды сулардың құрамы орналасу орнына, шығу тегіне байланысты әртүрлі. Құрамындағы ластағыш органикалық заттарды деструкциялау үшін микроорганизмдер қауымдастықтары пайдаланылады. Ағын сулардың ластануы бүгінгі таңда өзекті мәселе болып отыр [4].
Сондықтан, жұмыстың мақсаты ағынды судан бөлініп алынған гетеротрофты микроорганизмдерді идентификациялау және ағын суларды фенол, фенол қосылыстарынан тазарту мақсатында бос және иммобилизденген клеткаларын пайдалану мүмкіндігін зерттеу.


1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ

1.1 Ағын сулар құрамы және классификациясы
Ағынды суларға адам баласының іс - әрекеті нәтижесінде қасиеті бұзылған, өнеркәсіп орындарының маңайынан және тұрғылықты жерлерден су құбыры арқылы шығарылатын сулар мен атмосфералық тұнбалар жатады. Ағынды сулар тұрмыстық және өндірістік қалдықтармен ластанған болады. Ағын су құрамындағы органикалық заттар су қоймаларына және топыраққа түсіп, жиналып, су қоймалардың және атмосфераның санитарлық жағдайын төмендетумен қоса түрлі аурулардың пайда болуына әкеледі. Сондықтан қоршаған ортаның тазалығы мен жаңаруын жүзеге асыруда ағынды суларды тазарту өзекті мәселелердің бірі болып отыр [4].
Ағынды сулар тұрғылықты жерден және өнеркәсіп орындарынан шығуына байланысты келесі белгілер бойынша классификацияланады:
1. Шығу көзіне байланысты:
Тұрмыстық ағынды сулар тұрмыстық құбыр жүйесі немесе жалпы канализация арқылы шығарылатын ағынды сулар. Оларға шаруашылық - фекальды ағынды сулар, тұрғын үйлер мен тұрмыстық ғимараттардан, моншалардан шығарылатын сулар жатады. Тұрмыстық ағынды сулар көбнесе көшелердегі қалдық қоқыс жуғыш заттармен және экскременттермен ластанады. Олар суда суспензияланған қатты заттардың көп бөлігі целлюлозалық қосылыстар болып келеді, ластағыш органикалық компоненттерге май қышқылдары, көмірсулар және белоктар жатады.
Өнеркәсіптік ағынды сулар пайдалы қазбаларды өндіруде қолданылатын технологиялық процесс нәтижесінде пайда болатын, өндірістік жүйе немесе жалпы су құбыры арқылы шығарылатын ағынды сулар.
Атмосфералық ағынды сулар жаңбырлы және қар, мұз еруінен пайда болатын ағынды суларды ерігіш деп бөлінеді. Атмосфералық ағынды сулар жалпы су құбыр жүйесімен ағады. Өндірістік ағынды сулардың құрамы атмосфералық және тұрмыстық ағынды судың құрамына қарағанда тұрақты болмайды. Эпидемиялық жағынан қауіпті ағынды суларды келесі топтарға жіктейміз: ауылшауашылық – тұрмыстық ағынды сулар; қалалық аралас немесе өнеркәсіптік-тұрмыстық ағынды сулар; инфекциялық ауруханалардың ағынды сулары; жануарлар мен құстарды баптайтын фермалардың ағынды сулары [5].
Ағын сулардың құрамындағы ластағыштар әр деңгейде болады. Сондықтан ағынды сулар құрамындағы ластағыштарға байланысты келесі топтарға жіктелінеді. Ағынды сулар құрамындағы ластағыш заттарға байланысты екі топқа бөлінеді: консервативті және консервативті емес. Кронсервативті ластағыштар химиялық реакцияларға ақырын түседі. Кейде биологиялық ыдырау жүрмейді де, мысалыға ауыр металдардың тұздары, фенолдар, пестицидтер жатады. Ал консервативті емес ластағыштарға тәулік ішінде өзгерске ұшырайтын қосылыстар жатады [6].
2. Ағын су құрамындағы ластағыш заттарға байланысты:
1. Минералды қосылыстармен ластанған ағын сулар.
2. Органикалық қосылыстармен ластанған ағын сулар.
3. Органикалық және минералды қосылыстармен аралас ластанған ағынды сулар.
Ағынды сулар ластағыштардың түріне байланысты төмендегідей жіктелінеді:
Минералды ластану ағынды судың құрамында құм, шірінді бөлшектер, руда бөлшектері, ерігіш бейорганикалық тұздар болған жағдайда пайда болады.
Биологиялық ластану ағынды сулардың микроорганизмдердің әртүрлі топтарымен зақымдануы. Ағынды суларды бактериялар, саңырауқұлақтар, вирустар, гельминттердің жұмыртқалары және патогенді микроорганимдер ластайды.
Органикалық ластану ағынды судың өсімдік және жануар қалдықтарының ластағыштарымен ластанған жағдайында туындайды. Өсімдік қалдықтары көміртегіне, ал жануар қалдықтары азот элементіне бай тірі тіндерді қалдықтарынан тұрады. Органикалық ластану микроорганизм өсіп дамуы үшін қолайлы орта болып табылады [7].
Өнеркәсіптік ағынды сулар ластағыштардың концентрациясы бойынша жоғары концентрациялы және төмен концентрациялы болып, ал рН – қа байланысты аз агрессивті және жоғары агрессивті болып топтастырылады. Тұрмыстық ағынды сулардың құрамы бір типті. Қазіргі таңда тұрмыстық ағынды сулардың ішінде құрамы тазалау түрлеріне шипажайлардың, демалыс аймақтарның, кейбір екі қабат үйлердің су құбырларында байқалады [6]. Тұрмыстық ағынды суларды ластайтын заттардың концентрациясының кең таралған көрсеткіштерінің бірі – оттегіне биохимиялық қажеттілік және оттегіне химиялық қажеттілік болып саналады. Оттегіне биохимиялық қажеттілік 20 - та, белгілі уақыт ішінде, ағын судың белгілі көлемі сіңіретін еріген оттегі мөлшеріне тең. Оттегіне химиялық қажеттілік – қышқылданған ыстық бихроматты калий ерітіндісінен, ағынды су үлгісінің 1 литрі сіңіретін, оттегінің миллиграмм санына тең. Суды сипаттау үшін мынадай көрсеткіштер: фосфорлы (жалпы фосфордың), азотты (жалпы азоттың) және суспензияланған ерімейтін заттардың концентрациясын анықтау қолданылады. Өнеркәсіптік ағынды сулардың құрамын, олардың шығу тегі арқылы анықтайды.
Ағынды сулардың құрамы шығу көзіне байланысты әртүрлі болып келеді. Органикалық қосылыстардан мұнай және мұнай өнімдері, органикалық қышқылдар кездессе, бейорганикалық заттардан топырақ бөлшектері, руда бөлшектері, бейорганикалық тұздар, шлактар, сонымен қатар ағынды судың құрамында ауыр металдардың тұздары, фенолдар, пестицидтер, беттік активті заттардың, азот пен фосфор қосылыстарының әртүрлі деңгейде кездесетінін көруге болады. Азот формалары жалпы азот, аммоний, нитритті, нитратты формалары кездеседі. Қалалық ағынды сулардың құрамында азот және аммоний түрі кездеседі. Ағынды сулардың құрамы күрделі гетерогенді жүйені құрайды. Гетерогенді жүйе ластағыш заттардың еріген, ерімеген және коллойды формаларынан тұрады. Су қоймалардың ластануының негізгі көздері – коммуналды тұрғын үйлердің, ірі мал шаруашылық орындарының, кен өндіруде, темір жол транспорттарының, пестицидтердің көп мөлшерде түсуі. Өндірістік сулардың құрамында негізігі ластаушының біріне химиялық қосылыс фенол және оның туындылары жатады. Тұрмыста, өндірісте қолданылатын синтетикалық жуғыш заттар су қоймаларды ластайды да, кейбір тірі организмдер тіршілігіне зиянын тигізеді. Пестицидтерге келетін болсақ, олар су қоймаларға ағын сулармен түсе отырып, планктондарда, бентостарда, балықтарда жиналып, қоректену тізбегі арқылы адам организміне түседі де, кері әсерін тигізеді. Тері және целлюлозды – қағаз өндірісінің, сүт, ет, консерві және кондитер өндірісінің ағынды сулары органикалық заттармен ластанған [8]. Тұрмыстық ағын сулардағы органикалық қосылыстар белок, көмірсу, майлар физиологиялық өңдеуден өткен өнімдер түрінде кездеседі. Сонымен қатар тұрмыстық ағынды сулардың құрамында үлкен қосылыстар – қағаз, материал, өсімдік тектес қалдықтар және синтетикалық беттік активті заттар кездеседі. Бейорганикалық қосылыстар тұрмыстық ағын суларда ион күйінде К, Са, Сl, Na, Mg карбонаттары, сульфаттары кездеседі. Тұрмыстық ағын сулардың барлығыныда органогенді С, N, P, S, K элементтері әрдайым болады [9]. Көптеген зерттеулер нәтижесінде синтетикалық беттік активті заттар (СБАЗ) ластағыш заттардың негізін құрап, әртүрлі үрдістердің жүзеге асуына кедергі жасайды. Ағын суларда беттік активті заттардың кездесуі ағын суларды өңдеуде кері әсерін тигізеді. Ағын судағы БАЗ седиминтация процесін төмендеті, биохимиялық процестерді тежеп, біріншілік су тұндыру процесінің эффективтілігін төмендетіп, көбіктің пайда болуын туғызады. Биологиялық тотығуға байланысты: «жұмсақ» СБАЗ биотазалау кезінде 75-85 % жойлатын және тотығатын, «аралық» СБАЗ 60 % және «қатты» СБАЗ 60 % аспайды. Ағын сулардың құрамын сипаттау үшін үлкен көлемде әртипті химиялық, санитарлы - бактериологиялық анализдер қажет [10].
Сонымен ағынды сулар деп адам баласының іс – әрекеті нәтижесінде пайда болып, құрамы, қасиеті бұзылып, пайдалануға жарамайтын суларды айтамыз. Ағынды сулардың құрамы шығу тегіне, орналасу аймағына байланысты әр типті. Ағынды сулардың құрамында бейорганикалық қосылыстарға қарағанда органикалық қосылыстардың мөлшері көп кездеседі.

1.2 Ағын сулардың жалпы микрофлорасының сипаттамасы және өкілдері
Ағынды сулар микроорганизмдердің тіршілігі етуі үшін қолайлы орта болып табылады. Қоршаған орта объектілерінің әрбір субстратында, сонымен қатар су және су қоймаларының, ағын сулардың өзіндік бір биологиялық және микробиологиялық қауымы болады [10]. Мұндай қауымдастықтың құрамы көптеген факторлардың салдарынан тұрақта болмайды. Ағын сулардың жалпы микрофлорасының құрамында бактериялардың, саңырауқұлақтардың, ашытқылардың, балдырлардың және қарапайымдылардың барлық токсономиялық топтары кездеседі. Су және суқоймаларында, сулы орталарда микроорганизмдер бірігіп микропланктон құрып, бір - бірімен метабиоз, симбиоз, антогонизм және коменсализм сияқты күрделі қарым – қатынастар құрып, тіршілік етеді [11]. Ағын сулардың негізігі микрофлорасын автотрофты және гетеротрофты микроорганизмдер, аэробты, анаэробты бактериялар құрайды. Ағын сулардың құрамында көп жағдайда төмендегі туыстардың бактериялары: Pseudomonas, Micrococcus, Bacillus, Sarcina, Bacterium, Proteus, Leptospirillium, Chromobacterium, Clostridium, Mycobacterium, Flavobacterium, Streptomyces және ашытқы саңырауқұлақтардың Candida туыстарының өкілдері кездеседі. Bacillus туысының өкілдерінен Bacillus cereus, Bacillus mycoides, Bacillus subtillis кездессе, Micrococcus candicansu, Micrococcus roseus сонымен қатар Bacterium aquatilis, Chromobacterium violaceum де тіршілік етеді [12]. Ағын судың микробиологиялық құрамы әртүрлілігімен ерекшеленеді. Ағын сулардың құрамына адамның асқазан – ішек жолының қалыпты микрофлорасының және қалыпты микрофлорамен қатар патогенді микроорганизмдердің өкілдері де кездеседі. Патогенді микроорганизмдер ауруханалар мен емханалардың және ветеринарлық мекемелерлің ағынды суының құрамында көптеп болады [13]. Патогeнді микроорганизмдерден холера қоздырғышы, тиф қоздырғыштары, сальманеллез, дизентерия, энтеровирустар, туляремиялар, туберкулез, бруцеллез қоздырғыштары, гельминттер, колибактериялар, энтерококктар, стафилакокктар, нейссерилалар, пигмент түзуші бактериялар жиі кездеседі. Ауылшаруашылық ағынды сулар өсімдіктер мен жануарлардың қалдықтарына бай келеді. Сонымен қатар оңай ыдырататын органикалық заттардың өте көп болумен ерешелінеді. Бұл микробиоценозды анаэробты бактериялар, саңырауқұлақтар, актиномицеттер құрайды. Судың құрамында белок, еріген қанттар, пектин заттары, клечатка және басқа да органикалық қосылыстар көп болады да анаэробты шіру процесі жүреді. Органикалық заттардан бөлінетін көмірқышқыл газына, метанға, көмірсутегіне бактериялар төзімділік көрсетіп, оларды ыдыратып, өзінің тіршілік барысына жұмсайды. Ағын суда тіршілік ететін бактериялардың көпшілігі деструкциялаушы қабілетке ие. Ағын судың негізігі микрофлорасына нитифицирлеуші, аэробты облигатты бактериялар кіреді. Негізінен табиғатта кездесетін суқоймаларының микрофлорасы аутохтонды және аллахтонды деп екі топқа топтастырылады [14]. Аутохтонды – тұрақты сол жерде тіршілік ететіндер, ал аллахтонды – ластану нәтижесінде түсіп, аз уақыт тіршілік ететін микрофлораны айтамыз [15].

1.3 Ағын суларды биоремедиациялауда микроорганизмдердің рөлі
Ағын суларды тазалау – құрамындағы ластаушы заттарды жою және бұзу, патогенді организмдерді жою және залалсыздандыруды айтамыз. Ірі.....