Бактерии в геохимических круговоротах

диссимиляторное восстановления сульфата. Заморные явления в водоемах и сероводородное заражение

Черного моря.

 окисление.
Сульфат (S 6+) + 8 электронов 
сульфид

(S 2-).

По оси абцисс - годы, по оси ординат количество валидных

родов (Genera) и видов (Species).

– капитан Миронов и его инвалиды.
Кто такие инвалиды?
Вопрос

1.
Что означает «валидный род / вид»?

Вопрос 2.
Где в природе много доступных бактериям сульфатов?

осадков. Масштабная линейка представлена на рисунке.
Индийский океан. Числа -

номера станций.

осадков. Масштабная линейка - на рисунке. Балтийское море.

и Индийского океана от глубины станции. По оси абцисс -

глубина водоема, км; по оси ординат - интенсивность сульфатредукции, мкг S/кг ила.

На оси абцисс указаны номера станций, приведенные в порядке увеличения

глубины.

1 – исходное содержание органического вещества, кг с/м2;
2 – расчетное потребление органического вещества на сульфатредукцию, кг с/м2;
3 – расчетное потребление органического вещества на сульфатредукцию, %.

до карбонатов
(«полное
окисление»).



Вайнштейн М.Б.
Вопрос:
Что такое «полное» и

«неполное» окисления?
И почему Джон Постгейт обиделся, когда Фридрих Виддель назвал бактерию в его честь?

видов СВБ.

моря

эксперименте

вроде устричных плантаций, - однако, случился сероводородный замор, и всё

хозяйство погибло. Тогда это трактовалось как подъем глубинных сероводородных вод Черного моря и вызвало ряд журналистских статей о том, что сероводород начал подниматься из глубин Черного моря и скоро достигнет поверхности и отравит все живое!

Вопрос:
Каковы основные причины этого замора?

по разломам.

Методы проверки:
расчетный химический по балансу,

расчетный химический по соотношению «сульфат : хлорид»,
изотопный,
подтверждение современного процесса,
подтверждение присутствия бактерий.

различных субстратах

сред для бактерий

после обработки ВЧ (600 МГц, 10 мин): нанноклетка имеет сферическую

форму.

круговороте серы

выплавка при высокой температуре. Этот метод непригоден, если содержание металла

не более 1%.
При низких содержаниях металлов их добывают растворением из руд – гидрометаллургия. Минеральное сырье практически нерастворимо в воде, поэтому требуется разрушение основной структуры минералов или хелатирование металлов.
Первый в мире патент на биовыщелачивание (выщелачивание растворами с использованием бактерий) был выдан в США в 1958 г.
Наиболее востребованными оказались тионовые бактерии, используемые для добычи ценных металлов из сульфидных руд.
Классические виды тионовых бактерий автотрофны, то есть не нуждаются в добавлении дополнительных ростовых субстратов в руду, и используют энергию окисления сульфидов – компонентов минерального сырья руды.

- минеральные кислоты, из которых предпочтение обычно отдается серной как

сильной и нелетучей даже при разогреве. Например, по патенту США 4,098,870 (1978) для выщелачивания железо-никелевой руды вносят серную кислоту из расчета 0,8 на 1 часть сухой руды.
Внесение кислоты
разрушает/растворяет некоторые минералы,
способствует окислению минеральных сульфидов,
создает благоприятные условия для строгих ацидофилов.
Вместе с этим внесение серной кислоты экономически невыгодно:
увеличивает себестоимость металла за счет цены кислоты,
требует затрат на последующую ремедиацию закисленного участка.

По заказу CANMET-Mining and Mineral Sciences Laboratories, Канада, мы получили грант МНТЦ на выполнение проекта «Выщелачивание никелевых руд умеренными ацидофилами».

(хвостов) канадской никелевой руды c нейтральными значениями рН. Все варианты

схожи по составу бактериальных сообществ: в них преобладали неизвестные и некультивируемые на стандартных средах виды Acidithiobacillus.

с определенной величиной сходства ≥97% найденных бактериальных последовательностей с известными

в базе данных GenBank 39 полученных нами клонов были идентифицированы как представители Acidithiobacillus, Leptospirillum, Halothiobacillus и Pseudomonas. Наиболее широко был представлен род Aciditiobacillus.
В целом доминирование в бактериальном разнообразии микробиот может быть представлено по следующей схеме в порядке убывания: Acidithiobacillus > Leptospirillum > Halothiobacillus > Thiomonas > Pseudomonas > Delftia.

выщелачиванию накопительные культуры, засеянные образцами инкубировали при различных условиях: A1

– pH 2, 28 оC; A2 – pH 4, 28 оC; A3 – pH 2, 45 оC; A4 – pH 4, 45 оC; B1 – рH 2, 28 оC; B2 – pH 4, 28 оC; B3 – pH 2, 45 оC; B4 – pH 4, 45 оC; C1 – pH 2, 28 оC; C2 – pH 4, 28 оC; C3 – pH 2, 45 оC; C4 – pH 4, 45 оC.

A0 A1 A2 A3 A4 B0 B1 B2 B3 B4 C0 C1 C2 C3 C4

Буквами А, В и С обозначены образцы отвалов, A0, B0 и С0 – исходный состав микрофлоры образцов.

результатам, что и анализ исходных отвалов руд: в культурах были

обнаружены многочисленные «некультивируемые» штаммы бактерий родов Acidithiobacillus, Leptospirillum и Halothiobacillus.

рудных
отвалов.

на протяжении 10 лет (более 10 миллион дол. США)

Acidithiobacillus thiooxidans NCIMB 8342,
Thiobacillus concretivorus (A. thiooxidans) NCIMB

8345,
Acidithiobacillus albertensis DSM 14366,
Thiobacillus denitrificans DSM 12475,
Halothiobacillus halophilus DSM 6132

природной микрофлорой

руды C

позволит отказаться от применения серной кислоты, уменьшить себестоимость и расходы

на восстановление закисленного грунта.
Применение умеренно кислотолюбивых штаммов на первом этапе позволяет использовать более кислотолюбивые на втором без дополнительного внесения серной кислоты и без образования мешающих выходу ценных металлов окислов железа.

Van Dijken, P. Bos, and J. G. Kuenen Growth of

Thiobacillus ferrooxidans on Formic Acid Applied аnd Environmental Microbiology 1991, V. 57, № 7, pр. 2057-2062

«… Thiobacillus ferrooxidans ATCC 21834, which, however, could not grow on formate in normal batch cultures. However, the organism could be grown on formate when the substrate supply was growth limiting, e.g., in formate-limited chemostat cultures. The cell densities achieved by the use of the latter cultivation method were higher than cell densities reported for growth of T. ferrooxidans on ferrous iron or reduced sulfur compounds. Inhibition of formate oxidation by cell suspensions, but not cell extracts, of formate-grown T. ferrooxidans occurred at formate concentrations above 100 mM. This observation explains the inability of the organism to grow on formate in batch cultures. Cells grown in formate-limited chemostat cultures retained the ability to oxidize ferrous iron at high rates. Ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase activities in cell extracts indicated that T. ferrooxidans employs the Calvin cycle for carbon assimilation during growth on formate. Oxidation of formate by cell extracts was NAD(P) independent.»

рудой С, ее микроорганизмами и культурой H. halophilus

другие соединения серы. На рисунке: продукты окисления тиосульфата Thiobacillus concretivorus

в присутствии корродируемой трубной стали

бетон  гипс ) бактериями Т. concretivorus
Контроль
С бактериями,
срез корочки гипса
С бактериями