Біосорбція комплексу іонів важких металів біоплівкою
Розглядається можливiсть використання адсорбцiйної здатностi бiоплiвки водної рослини Zannichellia palustris щодо важких металiв (Cr^3+, Cd^2+, Pb^2+, Zn^2+, Ni^2+, Co^2+) та їх застосування для бiологiчного очищення природних та стiчних вод. The possibility of using the adsorbing capacity of biofil...
Saved in:
| Date: | 2009 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8016 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Біосорбція комплексу іонів важких металів біоплівкою Zannichellia palustris / О.Ф. Рильський, К.О. Домбровський, П. I. Гвоздяк, О.О. Капiтан // Доп. НАН України. — 2009. — № 3. — С. 188-191 — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859903581006594048 |
|---|---|
| author | Рильський, О.Ф. Домбровський, К.О. Гвоздяк, П.І. Капітан, О.О. |
| author_facet | Рильський, О.Ф. Домбровський, К.О. Гвоздяк, П.І. Капітан, О.О. |
| citation_txt | Біосорбція комплексу іонів важких металів біоплівкою Zannichellia palustris / О.Ф. Рильський, К.О. Домбровський, П. I. Гвоздяк, О.О. Капiтан // Доп. НАН України. — 2009. — № 3. — С. 188-191 — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| description | Розглядається можливiсть використання адсорбцiйної здатностi бiоплiвки водної рослини Zannichellia palustris щодо важких металiв (Cr^3+, Cd^2+, Pb^2+, Zn^2+, Ni^2+, Co^2+) та їх застосування для бiологiчного очищення природних та стiчних вод.
The possibility of using the adsorbing capacity of biofilms of the aquatic immersed plant Zannichellia palustris with respect to heavy metals (Cr^3+, Cd^2+, Pb^2+, Zn^2+, Ni^2+, Co^2+) is studied and their application in the biological purification of natural waters and sewage is considered.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:58:37Z |
| format | Article |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
3 • 2009
ЕКОЛОГIЯ
УДК 634/7:581.524.1
© 2009
О.Ф. Рильський, К.О. Домбровський, П. I. Гвоздяк, О. О. Капiтан
Бiосорбцiя комплексу iонiв важких металiв бiоплiвкою
Zannichellia palustris
(Представлено членом-кореспондентом НАН України О.Ю. Митропольським)
Розглядається можливiсть використання адсорбцiйної здатностi бiоплiвки водної рос-
лини Zannichellia palustris щодо важких металiв (Cr
3+, Cd
2+, Pb
2+, Zn
2+, Ni
2+, Co
2+)
та їх застосування для бiологiчного очищення природних та стiчних вод.
Бiльшiсть малих рiчок басейну Днiпра, що протiкають урбанiзованими територiями, в те-
перiшнiй час зазнають iнтенсивного впливу антропогенних факторiв. Їх гирла зневодненi,
русла спрямленi, берега забудованi, а вони самi є фактично вiдстiйниками численних про-
мислових, сiльськогосподарських i комунальних стокiв.
Прикладом таких рiчок є р. Мокра Московка, яка опинилася майже в центрi м. Запорiж-
жя i слугує, по сутi, колектором, до якого потрапляють зливовi та деякi стiчнi води мiста.
Внаслiдок замулення рiчки утворюються значнi мiлководнi дiлянки, що iнтенсивно зароста-
ють вищою водною рослиннiстю, на зануренiй поверхнi якої розмножуються бактерiальнi
асоцiацiї та розвиваються рiзнi представники перифiтонного угруповання, утворюючи по-
тужну бiоплiвку.
Мокра Московка — лiва притока Днiпра, бере початок у с. Московка. Довжина рiчки
62 км, площа водозбору 457 км2. По територiї м. Запорiжжя протiкає впродовж 7 км i впадає
в р. Днiпро бiля Дубового Гаю. З 2000 р. русло р. Мокра Московка в межах м. Запорiжжя
почало iнтенсивно заростати вищою водною рослиннiстю, серед якої переважала Zannichel-
lia palustris L. Пiсля розчищення русла в межах мiста в 2005–2006 рр. водна рослина Zanni-
chellia palustris L. вiдновила свою бiомасу в рiчцi протягом 2007 р. майже до рiвня 2005 р.
Загальновiдомо, що вища водна рослиннiсть є природним субстратом для розвитку бiо-
плiвки та органiзмiв перифiтону, що здатнi очищати забрудненi води вiд сполук важких
металiв i бiогенних речовин [1, 2]. Механiзми взаємодiї металу зi сполуками клiтин бактерiй
добре вивчено та, отже, запропоновано рiзнi моделi їх взаємодiї [3–6]. Розроблено низку
методiв очищення води з урахуванням особливостей складу i структури клiтинної стiнки
бактерiї, найпростiших, дрiжджiв, водної рослинностi [7]. Однак у доступнiй нам науко-
во-технiчнiй лiтературi немає згадки про бiоплiвку Zannichellia palustris, а тим бiльше про
її роль в очищеннi води вiд iонiв важких металiв.
188 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №3
Наша мета — вивчити адсорбцiйнi можливостi бiоплiвки Z. palustris вiдносно комплек-
су iонiв важких металiв (Cr
3+, Cd
2+, Pb
2+, Zn
2+, Ni
2+, Co
2+) та охарактеризувати воднi
угруповання, якi розвиваються на поверхнi цiєї рослини в товщi води, що протiкає iнду-
стрiальним мiстом.
Для визначення рiвня нагромадження iонiв важких металiв бiоплiвкою Z. palustris рос-
лину вiдбирали з р. Мокра Московка в межах м. Запорiжжя в серпнi мiсяцi, коли сама
рослина й бiоплiвка, що її оточує, досягають найбiльшого розвитку. Адсорбцiйну здатнiсть
бiоплiвки Z. palustris порiвнювали з можливостями бiоплiвки, що розвивалася на поверхнi
вiдомого iнертного носiя “ВIЯ” (далi “ВIЯ”) для iммобiлiзацiї бактерiй [8, 9], який розмiстили
в р. Мокра Московка як тiльки почався вегетацiйний перiод — на початку квiтня.
Безпосередньо перед лабораторними експериментами бiоплiвку Z. palustris перевiряли
на наявнiсть у нiй iонiв важких металiв. Виявилося, що концентрацiя iонiв металiв у бiо-
плiвцi Z. palustris становила, мг/г: Zn 0,14, Pb 0,11, Cr 0,12, Ni 0,06, а iонiв Co, Cd взагалi
не було виявлено. Фрагменти оброслої впродовж 120 дiб у р. Мокра Московка бiоплiвки
Z. palustris й “ВIЯ” масою по 400 г занурювали в 4-лiтровi ємностi з модельними розчинами
iонiв металiв. Пiсля витримування в розчинах впродовж 10, 30, 60, 120 хв та через 24 год
вiдбирали проби води i аналiзували концентрацiю важкiв металiв за допомогою атомно-ад-
сорбцiйної спектрофотометрiї. Результати дослiду наведено в табл. 1.
Контроль адсорбцiї iонiв важких металiв проводили на свiжих (без витримування у рiч-
цi) “ВIЯ”. Носiї бактерiй (400 г) занурювали в розчини важких металiв в 4-лiтровiй ємностi.
Концентрацiї важких металiв у водi в ємностi були тi самi, що й у дослiдi, — 20 мг/л.
Найбiльш динамiчно зменшувалася концентрацiя Pb
2+ як при контактi з “ВIЯ”, так
i при контактi з бiоплiвкою Z. palustris (див. табл. 1). Вже через 10 хв вона дорiвнювала
близько 93% початкової концентрацiї в обох випадках, а через 60 хв Pb
2+ був вiдсутнiм
у дослiджуваних розчинах. Найповiльнiше проходить процес адсорбцiї iонiв Ni
2+ порiвняно
з iншими металами. За результатами дослiдiв, через 120 хв, наприклад, залишкова концент-
рацiя Ni
2+ становила 33,5% в обох випадках, тодi як через 24 год у розчинi з “ВIЯ” вона
дорiвнювала 5%, у розчинi з бiоплiвкою Z. palustris — 22%.
Концентрацiя Cr
3+ зменшується в розчинi через 10 хв контакту з бiоплiвкою Z. palustris
й “ВIЯ” на 47 й 46 % вiдповiдно. А через 120 хв Cr
3+ не виявлено нi в першому, нi в другому
Таблиця 1
Концентрацiя важких
металiв (ВМ), мг/л
Тривалiсть контакту, хв
ВМ Бiоплiвка 0 10 30 60 120 1440
Cr
3+ I 20 9,48 2,10 1,16 0,00 0,00
II∗ 20 9,28 1,08 0,26 0,00 0,00
Cd
2+ I 20 14,46 7,64 6,13 3,94 2,03
II∗ 20 14,33 9,24 6,61 2,07 0,54
Pb
2+ I 20 18,92 0,00 0,00 0,00 0,00
II∗ 20 19,55 0,18 0,00 0,00 0,00
Zn
2+ I 20 15,79 6,23 3,99 2,00 1,09
II∗ 20 16,40 6,40 3,52 1,08 0,12
Ni
2+ I 20 19,28 10,42 8,74 6,70 4,43
II∗ 20 18,70 12,24 10,29 6,64 0,99
Co
2+ I 20 16,72 9,72 7,17 5,64 3,22
II∗ 20 16,84 10,96 8,25 6,16 1,11
∗ Носiй бактерiй “ВIЯ”
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №3 189
випадках. Майже така сама залежнiсть зниження концентрацiї в розчинi спостерiгається
з Cd
2+. При контактi Cd
2+ з бiоплiвкою Z. palustris й “ВIЯ” через 10 хв концентрацiя змен-
шувалась до 72% в обох випадках. Через 60 хв у першому й другому випадках концентрацiя
Cd
2+ дорiвнювала 31 й 33% вiдповiдно. Для Co
2+ й Zn
2+ спостерiгається аналогiчна дина-
мiка зменшення концентрацiї в розчинах при зануреннi в них бiоплiвки Z. palustris й “ВIЯ”,
що обросли бiоплiвкою.
Дослiдження складу бiоплiвки Z. palustris показало, що загальне мiкробне число 1 г
бiомаси Zannichellia palustris становило 7,5 ·10
6–12 ·106 клiтин. Серед мiкроорганiзмiв грам-
позитивнi бактерiї домiнують над грамнегативними. Грамнегативнi бактерiї представленi
переважно родом Pseudomonas. Виявленi також споротвiрнi термофiли та невелика кiль-
кiсть кокiв i спiрил. У бiоплiвцi зустрiчаються численнi стрептобацили, що вiдносяться
в основному до родiв Bacillus та Clostridium [10].
За перiод дослiдження в мiкроперифiтонi було виявлено шiсть видiв епiфiтонних iн-
фузорiй, що належать до трьох пiдкласiв: до Holotricha — Plagiopyla nasuta S t e i n; до
Peritricha — Vorticella convallaria L., Zoothamnium arbuscula E h r e nb e r g, Paramecium
caudatum E., P. aurelia E.; до Suctoria — Podophrya fixa M u l l e r. Усi виявленi види епi-
фiтонних iнфузорiй водотоку належать до сапробних форм, вони характеризують фоновий
стан забруднення води дослiджуваної рiчки, що вiдповiдає альфа-мезосапробному рiвню.
Згiдно з результатами дослiджень, нами запропоновано використання зануреної вищої
водної рослини Zannichellia palustris як природного субстрату для бiологiчного очищення
природних та стiчних вод, де за рахунок бiоплiвки та органiзмiв перифiтону вiдбувається
вилучення важких металiв з водного середовища.
Таким чином, бiоплiвка Z. palustris за короткий термiн (2 год) здатна адсорбувати з вод-
ного розчину 70–90% комплексу iонiв металiв Cr
3+, Cd
2+, Pb
2+, Zn
2+, Ni
2+, Co
2+ вiд за-
гальної початкової концентрацiї 120 мг/л. Найбiльш динамiчно бiоплiвка адсорбує хром
(III) й свинець. Через 2 год iони цих металiв у розчинi не визначаються. Метали бiоплiвки
Z. palustris й “ВIЯ” адсорбуються майже з однаковою швидкiстю. В бiоплiвцi домiнують
бактерiї родiв Bacillus й Pseudomonas. Серед перифiтону переважають iнфузорiї пiдкла-
су Peritricha (Vorticella convallaria, Paramecium caudatum, Paramecium aurelia); серед мак-
роперифiтону — личинки волохокрильцiв (Hydropsyche angustipennis). Занiке́лiю болотну
можна рекомендувати як природний субстрат для бiологiчного очищення природних та
стiчних вод.
Автори висловлюють щиру подяку канд. бiол. наук В.М. Багнюку за визначення водної рослини
Zannichellia palustris L.
1. Пасичная Е.А. Токсичность меди для гидрофитов: аккумуляция, влияние на фотосинтез, дыхание,
пигментную систему // Гидробиол. журн. – 2001. – 37, № 3. – С. 93–107.
2. Таширев А.Б. Теоретические аспекты взаимодействия микроорганизмов с металлами // Мiкробiол.
журн. – 1994. – 56, № 6. – С. 76–100 : Восстановительная трансформация металлов. – С. 76–88; Мик-
робная аккумуляция металлов, обусловленная их стереохимической аналогией с макроэлементами. –
С. 89–100.
3. Пасiчна О.О. Порiвняльна характеристика дiї iонiв важких металiв на вищi водянi та нитчастi водо-
ростi // Наук. зап. Тернопiль. пед. ун-ту iм. В. Гнатюка. Сер. Бiологiя. Спец. вип.: гiдроекологiя. –
2001. – № 3. – (14). – С. 222–224.
4. Пат. 59098 Україна, № 7 СО 293/34, 3/10. Спосiб очищення води вiд радiонуклiдiв / Б. Ю. Корнiло-
вич, П. I. Гвоздяк, Л.М. Спасьонова та iн. – Заявл. 13.11.02; Опубл. 15.08.03; Бюл. № 8.
5. Пирог Т.П. Роль экзополисахаридов Acinetobacter sp. в защите клеток продуцента от действия тя-
желых токсичных металлов // Микробиология. – 1997. – 66, № 3. – С. 341–346.
190 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №3
6. Подгорский В.С., Касаткина Т.П., Лозовая О. Г. Дрожжи – биосорбенты тяжелых металлов // Мiк-
робiол. журн. – 2004. – 66, № 1. – С. 91–103.
7. Никовская Г.Н., Ульберг З.Р., Стрижак Н.П. Коллоидно-химические закономерности взаимодей-
ствия урана (VI) с клетками металлорезистентной культуры бактерий Bacillus cereus BKM 4368 //
Коллоид. журн. – 2002. – 64, № 2. – С. 194–200.
8. А. с. 1566675 СССР, А15 С 02 Ф/30. Способ очистки воды / П.И. Гвоздяк, Н.Ф. Могилевич, А.Д. Де́-
нис. – Опубл. 23.05.90; Бюл. № 19. – Пат. 21 Україна С 02. – Опубл. 30.11.92.
9. Гончарук В. В., Чернявская А.П., Жукинский В.Н. Экологические аспекты современных технологий
охраны водной среды. – Киев: Наук. думка, 2005. – 400 с.
10. Таширев А. Б. Теоретические аспекты взаимодействия микроорганизмов с металлами // Микробиол.
журн. – 1995. – 57, № 2. – С. 95–104.
Надiйшло до редакцiї 07.08.2008Запорiзький нацiональний унiверситет
Запорiзький нацiональний технiчний унiверситет
Iнститут колоїдної хiмiї та хiмiї води
iм. А.В. Думанського НАН України, Київ
O.F. Rylskyi, K.O. Dombrovskyi, P. I. Gvozdyak, O.O. Kapitan
Biosorption of a complex of heavy-metal ions by a biofilm of
Zannichellia palustris
The possibility of using the adsorbing capacity of biofilms of the aquatic immersed plant Zannichellia
palustris with respect to heavy metals (Cr
3+, Cd
2+, Pb
2+, Zn
2+, Ni
2+, Co
2+) is studied and their
application in the biological purification of natural waters and sewage is considered.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №3 191
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-8016 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:58:37Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Рильський, О.Ф. Домбровський, К.О. Гвоздяк, П.І. Капітан, О.О. 2010-04-26T15:23:15Z 2010-04-26T15:23:15Z 2009 Біосорбція комплексу іонів важких металів біоплівкою Zannichellia palustris / О.Ф. Рильський, К.О. Домбровський, П. I. Гвоздяк, О.О. Капiтан // Доп. НАН України. — 2009. — № 3. — С. 188-191 — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8016 634/7:581.524.1 Розглядається можливiсть використання адсорбцiйної здатностi бiоплiвки водної рослини Zannichellia palustris щодо важких металiв (Cr^3+, Cd^2+, Pb^2+, Zn^2+, Ni^2+, Co^2+) та їх застосування для бiологiчного очищення природних та стiчних вод. The possibility of using the adsorbing capacity of biofilms of the aquatic immersed plant Zannichellia palustris with respect to heavy metals (Cr^3+, Cd^2+, Pb^2+, Zn^2+, Ni^2+, Co^2+) is studied and their application in the biological purification of natural waters and sewage is considered. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Екологія Біосорбція комплексу іонів важких металів біоплівкою Biosorption of a complex of heavy-metal ions by a biofilm of Zannichellia palustris Article published earlier |
| spellingShingle | Біосорбція комплексу іонів важких металів біоплівкою Рильський, О.Ф. Домбровський, К.О. Гвоздяк, П.І. Капітан, О.О. Екологія |
| title | Біосорбція комплексу іонів важких металів біоплівкою |
| title_alt | Biosorption of a complex of heavy-metal ions by a biofilm of Zannichellia palustris |
| title_full | Біосорбція комплексу іонів важких металів біоплівкою |
| title_fullStr | Біосорбція комплексу іонів важких металів біоплівкою |
| title_full_unstemmed | Біосорбція комплексу іонів важких металів біоплівкою |
| title_short | Біосорбція комплексу іонів важких металів біоплівкою |
| title_sort | біосорбція комплексу іонів важких металів біоплівкою |
| topic | Екологія |
| topic_facet | Екологія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8016 |
| work_keys_str_mv | AT rilʹsʹkiiof bíosorbcíâkompleksuíonívvažkihmetalívbíoplívkoû AT dombrovsʹkiiko bíosorbcíâkompleksuíonívvažkihmetalívbíoplívkoû AT gvozdâkpí bíosorbcíâkompleksuíonívvažkihmetalívbíoplívkoû AT kapítanoo bíosorbcíâkompleksuíonívvažkihmetalívbíoplívkoû AT rilʹsʹkiiof biosorptionofacomplexofheavymetalionsbyabiofilmofzannichelliapalustris AT dombrovsʹkiiko biosorptionofacomplexofheavymetalionsbyabiofilmofzannichelliapalustris AT gvozdâkpí biosorptionofacomplexofheavymetalionsbyabiofilmofzannichelliapalustris AT kapítanoo biosorptionofacomplexofheavymetalionsbyabiofilmofzannichelliapalustris |