Коллоидно-химические аспекты биоагрегации почвенных коллоидов

Изучено изменение поверхностных свойств (ζ-потенциала и гидрофобности) коллоидов трех типов почв в процессе их биоагрегации под воздействием метаболизирующих микроорганизмов активного ила. Для всех типов почв отмечено повышение гидрофобности и снижение отрицательного заряда агрегатов коллоидов, осо...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2008
Автори:	Борисова, Е.Н., Никовская, Г.Н., Ульберг, З.Р., Марочко, Л.Г., Стрижак, Н.П.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2008
Назва видання:	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/76027
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Коллоидно-химические аспекты биоагрегации почвенных коллоидов / Е.Н. Борисова, Г.Н. Никовская, З.Р. Ульберг, Л.Г. Марочко, Н.П. Стрижак // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 2. — С. 379-384. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-76027
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-760272015-10-28T17:17:21Z Коллоидно-химические аспекты биоагрегации почвенных коллоидов Борисова, Е.Н. Никовская, Г.Н. Ульберг, З.Р. Марочко, Л.Г. Стрижак, Н.П. Изучено изменение поверхностных свойств (ζ-потенциала и гидрофобности) коллоидов трех типов почв в процессе их биоагрегации под воздействием метаболизирующих микроорганизмов активного ила. Для всех типов почв отмечено повышение гидрофобности и снижение отрицательного заряда агрегатов коллоидов, особенно отчетливо выраженное в условиях культивирования микробоценоза на субстратах, обеспечивающих алкалигенную направленность метаболизма (полипептиды, ацетат). Вивчено зміну поверхневих властивостей (ζ-потенціялу і гідрофобности) кольоїдів трьох типів ґрунтів у процесі їх біоаґреґації під дією метаболізуючих мікроорганізмів активного мулу. Для всіх типів ґрунтів відмічено підвищення гідрофобности та зниження неґативного заряду аґреґатів кольоїдів ґрунту, особливо виражене в умовах культивування мікробоценозу на субстратах, що забезпечують алкалігенну спрямованість метаболізму (поліпептиди, ацетат). Changes in surface properties (zeta potential and hydrophobicity) of three types of soil colloids during activated sludge cultivation are studied. In the course of all types of soil-colloids’ bioaggregation, a lowering of negative charge values and an increase of hydrophobicity indexes are observed. Changes in surface properties of soil aggregates are mostly expressed in the case of the soil with alkaligenous metabolism trend provided by polypeptides or acetate substrates. 2008 Article Коллоидно-химические аспекты биоагрегации почвенных коллоидов / Е.Н. Борисова, Г.Н. Никовская, З.Р. Ульберг, Л.Г. Марочко, Н.П. Стрижак // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 2. — С. 379-384. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1816-5230 PACS numbers: 81.16.Fg,82.45.Tv,82.70.Dd,82.70.Uv,83.80.Hj,87.15.Nn,87.18.Ed http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/76027 ru Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Изучено изменение поверхностных свойств (ζ-потенциала и гидрофобности) коллоидов трех типов почв в процессе их биоагрегации под воздействием метаболизирующих микроорганизмов активного ила. Для всех типов почв отмечено повышение гидрофобности и снижение отрицательного заряда агрегатов коллоидов, особенно отчетливо выраженное в условиях культивирования микробоценоза на субстратах, обеспечивающих алкалигенную направленность метаболизма (полипептиды, ацетат).
format	Article
author	Борисова, Е.Н. Никовская, Г.Н. Ульберг, З.Р. Марочко, Л.Г. Стрижак, Н.П.
spellingShingle	Борисова, Е.Н. Никовская, Г.Н. Ульберг, З.Р. Марочко, Л.Г. Стрижак, Н.П. Коллоидно-химические аспекты биоагрегации почвенных коллоидов Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
author_facet	Борисова, Е.Н. Никовская, Г.Н. Ульберг, З.Р. Марочко, Л.Г. Стрижак, Н.П.
author_sort	Борисова, Е.Н.
title	Коллоидно-химические аспекты биоагрегации почвенных коллоидов
title_short	Коллоидно-химические аспекты биоагрегации почвенных коллоидов
title_full	Коллоидно-химические аспекты биоагрегации почвенных коллоидов
title_fullStr	Коллоидно-химические аспекты биоагрегации почвенных коллоидов
title_full_unstemmed	Коллоидно-химические аспекты биоагрегации почвенных коллоидов
title_sort	коллоидно-химические аспекты биоагрегации почвенных коллоидов
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
publishDate	2008
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/76027
citation_txt	Коллоидно-химические аспекты биоагрегации почвенных коллоидов / Е.Н. Борисова, Г.Н. Никовская, З.Р. Ульберг, Л.Г. Марочко, Н.П. Стрижак // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 2. — С. 379-384. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
series	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
work_keys_str_mv	AT borisovaen kolloidnohimičeskieaspektybioagregaciipočvennyhkolloidov AT nikovskaâgn kolloidnohimičeskieaspektybioagregaciipočvennyhkolloidov AT ulʹbergzr kolloidnohimičeskieaspektybioagregaciipočvennyhkolloidov AT maročkolg kolloidnohimičeskieaspektybioagregaciipočvennyhkolloidov AT strižaknp kolloidnohimičeskieaspektybioagregaciipočvennyhkolloidov
first_indexed	2025-07-06T00:30:42Z
last_indexed	2025-07-06T00:30:42Z
_version_	1836855426337996800
fulltext	379 PACS numbers: 81.16.Fg, 82.45.Tv, 82.70.Dd, 82.70.Uv, 83.80.Hj, 87.15.Nn, 87.18.Ed Коллоидно-химические аспекты биоагрегации почвенных коллоидов Е. Н. Борисова, Г. Н. Никовская, З. Р. Ульберг, Л. Г. Марочко, Н. П. Стрижак Институт биоколлоидной химии им. Ф. Д. Овчаренко НАН Украины, бульв. Акад. Вернадского, 42, 03680, ГСП, Киев-142, Украина Изучено изменение поверхностных свойств (ζ-потенциала и гидрофобно- сти) коллоидов трех типов почв в процессе их биоагрегации под воздейст- вием метаболизирующих микроорганизмов активного ила. Для всех ти- пов почв отмечено повышение гидрофобности и снижение отрицательного заряда агрегатов коллоидов, особенно отчетливо выраженное в условиях культивирования микробоценоза на субстратах, обеспечивающих алка- лигенную направленность метаболизма (полипептиды, ацетат). Вивчено зміну поверхневих властивостей (ζ-потенціялу і гідрофобности) кольоїдів трьох типів ґрунтів у процесі їх біоаґреґації під дією метаболі- зуючих мікроорганізмів активного мулу. Для всіх типів ґрунтів відмічено підвищення гідрофобности та зниження неґативного заряду аґреґатів ко- льоїдів ґрунту, особливо виражене в умовах культивування мікробоцено- зу на субстратах, що забезпечують алкалігенну спрямованість метаболіз- му (поліпептиди, ацетат). Changes in surface properties (zeta potential and hydrophobicity) of three types of soil colloids during activated sludge cultivation are studied. In the course of all types of soil-colloids’ bioaggregation, a lowering of nega- tive charge values and an increase of hydrophobicity indexes are observed. Changes in surface properties of soil aggregates are mostly expressed in the case of the soil with alkaligenous metabolism trend provided by poly- peptides or acetate substrates. Ключевые слова: почвенные коллоиды, активный ил, гидрофобность, ζ- потенциал. (Получено 28 августа 2006 г.) Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies 2008, т. 6, № 2, сс. 379–384  2008 ІМÔ (Інститут металофізики ім. Г. В. Êурдюмова НÀН України) Надруковано в Україні. Ôотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 380 Е. Н. БОРИСОВÀ, Г. Н. НИÊОВСÊÀЯ, З. Р. УЛЬБЕРГ и др. 1. ВВЕДЕНИЕ Интенсификация гидрофобности землепользования и техногенные катастрофы приводят к разрушению водоустойчивых агрегатов почвы, формирующих ее структуру, вымыванию богатых биоген- ными субстратами коллоидов и снижению почвенного плодородия. В эволюции и ремедиации почвенных экосистем выдающуюся роль играют микроорганизмы, которые в процессе развития могут син- тезировать экзополисахариды, обусловливающие коагуляцию поч- венных коллоидов. Нами показано [1], что агрегаты, образованные в процессе развития микроорганизмов на ацетате либо полипепти- дах (алкалигенный метаболизм) оказались более прочными (менее пептизируемые водой), чем на глюкозе (ацидогенный метаболизм). Цель данной работы — изучить электроповерхностные и гидро- фильно-гидрофобные свойства почвенных коллоидов и агрегатов, образовавшихся при развитии микробоценоза активного ила (ÀИ) на глюкозе либо ацетате/полипептидах. В опытах использованы дисперсии почвенных коллоидов, полу- ченные методом отмучивания из образцов лугово-черноземной, се- рой лесной и дерново-подзолистой почв, которые имели рН 5.4, 6.2, 6.7 и содержание органического углерода 1,7, 2,44, 4,24% соответ- ственно. Установлено, что после двух суток выращивания микро- боценоза ÀИ в почвенных дисперсиях, содержащих биогенные до- бавки, значительная часть коллоидов объединялась в агрегаты с диаметром 5 мкм. Перед изучением поверхностных свойств кол- лоидов и агрегатов, полученных в различных условиях, их отмыва- ли центрифугированием в дистиллированной воде и ресуспендиро- вали в 0,01 н. растворе NaCI. Величину рН суспензий устанавлива- ли растворами 0,1 н. HCI и NaOH. -потенциал коллоидов и микро- агрегатов определяли методом микроэлектрофореза [2], гидро- фильность–гидрофобность анализировали методами определения контактного угла смачивания коллоидных пленок дистиллирован- ной водой и адгезии коллоидов к капелькам углеводорода n- гексадекана (метод Розенберга) [3]. Сопоставлены электроповерхностные свойства коллоидов и биоаг- регатов, синтезированных при альтернативных векторах метабо- лизма — алкалигенном (на полипептидах/ацетате натрия) и ацидо- генном (на углеводах). Отметим, в процессе развития микроорганиз- мов в 2%-х почвенных суспензиях концентрация общего органиче- ского углерода (по данным бихроматной окисляемости — ХПÊ) по- высилась в 3–4 раза. На трех примерах с почвами разных типов установлено (рис. 1), что в процессе биоагрегации происходит снижение отрицательного заряда почвенных коллоидов, наиболее выраженное в случае агре- гатов, образовавшихся при метаболизме полипептидов/ацетата. БИОÀГРЕГÀЦИЯ ПОЧВЕННЫХ ÊОЛЛОИДОВ 381 Заряд исследованных коллоидов, вероятно, тесно связан с при- сутствием органического вещества в их составе, и поэтому наиболее высокие отрицательные заряды обнаруживают коллоиды и агрега- ты лугово-черноземной почвы, наиболее гумусированной из испы- танных. Это предположение подтверждается результатами иссле- дования [4], продемонстрировавшего повышение заряда коллоидов каолинита при взаимодействии с гуминовой кислотой. Заряд изученных коллоидных частиц обусловлен ионизацией многочисленных поверхностных групп. В процессе агрегации про- исходит их частичное взаимное блокирование, приводящее к зако- номерному снижению количества заряженных групп и, соответст- венно, поверхностного заряда агрегатов. Изучено также изменение показателей гидрофобности коллоидов трех типов почв в процессе биоагрегации. Методами анализа кон- тактных углов/смачивания и Розенберга установлено, что в процес- се биоагрегации происходит повышение показателей гидрофобно- сти и контактного угла смачивания, особенно заметное в условиях алкалигенного метаболизма в лугово-черноземной почве (рис. 2). В Рис. 1. -потенциал коллоидов лугово-черноземной почвы (а), серой лес- ной (б) и дерново-подзолистой (в) — кривая 1, а также их агрегатов, полу- ченных при метаболизме глюкозы (2) или полипептидов (3). 382 Е. Н. БОРИСОВÀ, Г. Н. НИÊОВСÊÀЯ, З. Р. УЛЬБЕРГ и др. литературе имеются косвенные указания на возможную повышен- ную гидрофобность фракции агрегатов по сравнению с иловой фракцией, которые были выделены из природной почвы методом ситового анализа в столбе жидкости [5]. Если заряд поверхности коллоидов связан с наличием и иониза- цией ионогенных химических групп, то гидрофобность — напро- тив, с их отсутствием и локализацией на поверхности коллоидов участков гидрофобной природы (липополисахариды, полипептиды и т.д.). Известно [3], что даже химически идентичные коллоиды могут отличаться по показателю гидрофобности. Так, полисахари- ды с жесткой, плотной конформацией являются гидрофобными в отличие от рыхлых аналогов. Бактерии одного и того же вида с ше- роховатой поверхностью имеют более высокие показатели гидро- фобности и заряда, чем клетки с гладкой поверхностью. Природные биоколлоиды могут быть гетерогенны по показателю гидрофобно- сти и величине -потенциала. Например, в популяции дрожжей наибольшую гидрофобность обнаруживают слабозаряженные клет- ки [6]. У большинства микробных клеток наблюдается тенденция к возрастанию степени гидрофобности при старении [6]. Приведенная информация свидетельствует о сложном характере феномена гид- рофобности и его связи с электроповерхностными свойствами в природных коллоидных системах. Использование экспериментальных величин -потенциалов поч- Рис. 2. Показатели гидрофобности (Г, %) и контактные углы смачива- ния (θ) коллоидов дерново-подзолистой (а), серой лесной (б) и лугово- черноземной почв (в) — 1, а также их агрегатов, синтезированных в условиях ацидогенного (2) или алкалигенного (3) метаболизма. БИОÀГРЕГÀЦИЯ ПОЧВЕННЫХ ÊОЛЛОИДОВ 383 венных коллоидов, клеток Bacillus cereus ВÊМ 4368 и активного ила для расчета энергии ионно-электростатического взаимодействия в многокомпонентных дисперсиях с помощью уравнения Hogg R., Healy N., Fuerstenau D. [7] показало (рис. 3), что наиболее эффектив- но гетерокоагуляция будет происходить в системе активный ил– почвенные коллоиды, где компоненты существенно различаются по размерам, величине поверхностного заряда, гидрофобности. При этом потенциалопределяющими являются частички мень- ших размеров — почвенные, которые при формировании агрегатов могут покрывать достаточно равномерным слоем более крупные коллоидные ассоциаты активного ила. Данный механизм определяет начальную стадию — преимущественно необратимую коагуляцию — процесса образования биоминеральных агрегатов. Таким образом, установлена корреляция между повышенным содержанием органического вещества в почвах, увеличением гид- рофобности и ослаблением поверхностного заряда почвенных кол- лоидов. В процессе биоагрегации коллоидов в почвенных системах, синтезируется значительное количество биоматериала, и для всех типов почв отмечено повышение гидрофобности и снижение отри- цательного заряда почвенных агрегатов, особенно отчетливо выра- женное в случае наиболее гумусированной лугово-черноземной почвы в условиях алкалигенного вектора метаболизма. ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Г. Н. Никовская, З. Р. Ульберг, Е. Н. Борисова, À. Г. Савкин, Коллоидн. журн., 68, № 3: 345 (2006). Рис. 3. Энергия ионно-электростатического взаимодействия частиц почвы и клеток/ассоциатов активного ила: 1) 147 мВ, 235 мВ (B.cereus ВÊМ 4368–почва); 2) 147 мВ, 212 мВ (активный ил–почва, рН6); 3) 132 мВ, 25 мВ (активный ил–почва, рН4). 384 Е. Н. БОРИСОВÀ, Г. Н. НИÊОВСÊÀЯ, З. Р. УЛЬБЕРГ и др. 2. В. С. Гузев, Г. Г. Жарикова, Д. Г. Звягинцев, Микробиология, 41, № 4: 723 (1972). 3. R. J. Neufeld, J. E. Zajic, and D. F. Gerson, Applied and Environmental Micro- biology, 39, № 5: 511 (1980). 4. R. Kretzschmar, D. Hesterberg, and H. Sticher, Soil Science Society of Ameri- can Journal, 61, № 1: 101 (1997). 5. C. Chenu, Y. L. Bissonnais, and D. Arrouays, Soil Science Society of American Journal, 64, № 6: 1474 (2000). 6. Е. В. Стабникова, À. С. Гордиенко, Б. С. Êсенофонтов, Взаимодействие кле- ток с поверхностью раздела жидкость–газ (Êиев: Наукова думка: 1999). 7. R. Hogg, N. Healy, and D. Fuerstenau, Trans. Farad. Soc., 18: 85 (1954).

Коллоидно-химические аспекты биоагрегации почвенных коллоидов

Репозитарії

Схожі ресурси