ОПТИКО-РЕДУКТАЗНЫЙ МЕТОД ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ АКТИВНОГО ИЛА И АНАЛИЗ ВЛИЯЮЩИХ ФАКТОРОВ

УДК 628.356+574.64

  • Игнатенко Аркадий Васильевич – кандидат биологических наук, доцент, доцент кафедры биотехнологии. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: ignatenko_av@tut.by

DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2023-265-1-8

Ключевые слова: активный ил, биохимическая активность, оптико-редуктазный метод, метиленовый синий, влияющие факторы, седиментация частиц, сорбция красителя, светорассеивание.

Для цитирования: Игнатенко А. В. Оптико-редуктазный метод оценки состояния активного ила и анализ влияющих факторов // Труды БГТУ. Сер. 2, Химические технологии, биотехнологии, геоэкология. 2023. № 1 (265). С. 71–79. DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2023-265-1-8.

Аннотация

В работе рассмотрена проблема контроля биохимической активности микроорганизмов активного ила при очистке городских сточных вод, загрязненных ингибирующими и токсичными веществами. Анализ биохимического потребления кислорода (БПК) для оценки состояния ила является длительной и трудоемкой процедурой, результаты которой становятся известны по завершении процесса очистки сточных вод. Эффективной альтернативой методов БПК может быть оптико-редуктазная проба (ОРП), основанная на суммарной активности ферментов-дегидрогеназ клеток, чувствительных к присутствию ингибирующих и токсичных веществ в сточных водах. Метод ОРП устраняет субъективность контроля редуктазной активности ила и снижает длительность анализа до 10–15 мин. В работе на примере ОРП с метиленовым синим (МС) изучено влияние процессов седиментации частиц, сорбции красителя и светорассеивания среды на показания ОРП. Показано, что все воздействующие факторы, как и обесцвечивание красителя, снижают оптическую плотность среды, что ведет к завышению редуктазной активности клеток. Наибольшее влияние на скорость изменения оптической плотности в системе ил – краситель оказывают процессы седиментации крупных частиц и сорбции красителя. Для устранения их влияния на показания ОРП рекомендовано проводить измерение редуктазной активности клеток после завершения основных стадий осаждения частиц и процессов сорбции красителя в течение 10 мин. Остаточное влияние указанных факторов и светорассеивания на скорость обесцвечивания МС в анаэробных условиях становится незначительным и ими можно пренебречь.

Скачать

Список литературы

  1. Кузнецов А. Е. Прикладная экобиотехнология: в 2 т. М.: БИНОМ: Лаборатория знаний, 2012. Т. 1. 629 с.; Т. 2. 485 с.
  2. Игнатенко А. В. Анализ биологической очистки сточных вод и детоксикации активного ила очистных сооружений // Химическая безопасность. 2022. № 6 (1). С. 21–46. DOI: 10.25514/CHS.2022.1.21002.
  3. Жмур Н. С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. М.: АКВАРОС, 2003. 512 с.
  4. Lenhard G. Dehydrogenase activity as criterion on the determination of toxic effects on biological purification systems // Hydrobioligie. 1965. № 25 (1). Р. 1–8. DOI:10.1007/BF00189852.
  5. Северин Е. С. Биохимия. М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004. 779 с.
  6. Инструкция по лабораторному контролю очистных сооружений на животноводческих комплексах. Ч. 3: Анализ осадков и ила. Методические рекомендации по определению дегидрогеназной активности ила при технологическом контроле работы аэротенков. М.: Колос, 1984. 57 с.
  7. Индикаторы: в 2 т. / под ред. Э. Бишопа. М.: Мир, 1976. Т. 2. 446 с.
  8. Шелковский В. С. Использование окислительно-восстановительных и агрегационных свойств красителя метиленового синего в нанобиофизических исследованиях // Бiофiзичний Вiсник. 2015. Вып. 33 (1). С. 5–29.
  9. Теренин А. Н. Фотоника молекул красителей и родственных органических соединений. Л.: Наука, 1967. 616 с.
  10. Ершовa Ю. А., Хачатурян М. А., Слонская Т. К. Кинетическая модель ферментативного катализа окислительно-восстановительных реакций // Журнал физической химии. 2019. Т. 93, № 2. С. 195–198.
  11. Влияние низкочастотных колебаний на процесс восстановления метиленового синего / А. Н. Морозов [и др.] // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2022. № 1. С. 141–156. DOI:10.18698/1812-3368-2022-1-141-156.
  12. Редокс-свойства метиленового голубого как перспективного фотометрического реагента для определения галогенных окислителей / Е. В. Наянова [и др.] // Аналитика и контроль. 2015. Т. 19, № 2. С. 154–160. DOI: 10.15826/analitika.2015.19.2.005.
  13. Теппер Е. З., Шильникова В. К., Переверзева Г. И. Практикум по микробиологии. М.: Колос, 1979. 216 с.
  14. Оценка интегральной токсичности объектов окружающей среды методами биотестирования. Инструкция по применению / Н. В. Дудчик [и др.]. Минск: ГУ РНПЦ гигиены, 2012. 46 с.
  15. Молоко и молочные продукты. Методы микробиологического анализа: ГОСТ 9225–84. М.: Стандартинформ, 2009. 15 с.
  16. Quantification of metabolically active biomass using Methylene Blue dye Reduction Test (MBRT): Measurement of CFU in about 200 s. / P. Bapat [et al.] // J. Microbiol. Methods. 2006. Vol. 65, no. 1. P. 107–116. DOI:10.1016/j.mimet.2005.06.010.
  17. Nandy S. K., Venkatesh K. V. Application of methylene blue dye reduction test (MBRT) to determine growth and death rates of microorganisms // African. J. of Microbiol. Research. 2010. Vol. 4, no. 1. P. 61–70.
  18. Игнатенко А. В. Биотестирование токсичности водных сред методом редуктазной пробы // Труды БГТУ. Сер. 2, Химические технологии, биотехнологии, геоэкология. 2018. № 2 (211). С. 155–160.
  19. Электрохимические методы анализа / А. Н. Козицина [и др.]. Екатеринбург: Урал. ун-т, 2017. 128 с.
Поступила 26.10.2022