Оценка потенциала нитчатой бурой микроводоросли Streblonema sp. для биоремедиации воды при выращивании молоди трепанга
|
Даты проведения с 2018-01-01 по 2018-12-01 |
ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛА НИТЧАТОЙ БУРОЙ МИКРОВОДОРОСЛИ
STREBLONEMA SP. ДЛЯ БИОРЕМЕДИАЦИИ ВОДЫ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ МОЛОДИ ТРЕПАНГА
При культивировании молоди трепанга основной проблемой является высокая энегрозатратность. Учитывая, что выращивание молоди трепанга ведется при постоянном протоке воды в системе (Инструкция…, 2012)., подогрев холодной воды до требуемых температур является энергозатратным процессом, что увеличивает стоимость конечного продукта. Решением данной проблемы может быть использование установок с замкнутым водопользованием (УЗВ). Однако в процессе жизнедеятельности гидробионтов в
окружающую среду выделяются различные органические вещества, которые постепенно трансформируются в биогенные элементы (растворенные неорганические соединения азота и фосфора). Одним из способов очистки воды от биогенов является использование биофильтров на основе водорослей (Жигин, Дементьев, 2016). Перспективным объектом для биоремедиации может стать нитчатая бурая водоросль Streblonema sp. (пор.
Ectocarpales).
Цель – оценить перспективность использования нитчатой бурой микроводоросли Streblonema sp. для биоремедиации воды при выращивании молоди трепанга
Задачи: 1) Выяснить динамику накопления биогенов в среде при культивировании молоди трепангов; 2) Узнать предпочтения Streblonema sp. в потреблении растворенных неорганических соединений азота (аммония и нитратов); 3) Определить эффективность
биремедиации воды от трепанга с помощью Streblonema sp. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Объектом нашего исследования стала микроводоросль Streblonema sp. Она обладает высокой скоростью роста, а благодаря своим небольшим размерам, она может выращиваться в контролируемых условиях в фотобиореакторах (Скрипцова, 2018).
Исследования проводились в июне-августе 2018 г. в лаборатории автотрофных организмов и на экспериментальном участке по выращиванию гидробинтов ННЦМБ ДВО РАН. Было проведено 3 эксперимента: определение динамики накопления биогенных элементов при выращивании трепанга, выявление предпочтений Streblonema sp. в поглощении аммония и нитратов, определения динамики удаления биогенных элементов из воды Streblonema sp. Концентрацию аммония определяли по методуСэджи- Солорзано, нитратов – методом восстановления нитрата до нитрита в кадмиевых колонках с последующим определением нитритов; фосфаты – метод Морфи-Райли (Руководство…, 2003).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Показано, что при выращивании трепанга превышение допустимых концентраций нитратов, нитритов и фосфатов не наблюдалось. Концентрация этих элементов в течение 6 дней оставалась на постоянном уровне – менее 10 и 2 мкМ/л, соответственно. Основным загрязняющим биогенном является аммоний. Его концентрация на 3 день содержания
трепанга в воде превысила допустимую (11-16 мкМ/л, Инструкция…, 2012), а на 5-й день достигла 40 мкМ/л.
Экспериментально выявлено, что Streblonema sp. более активно поглощает аммоний, чем нитраты. При наличии обоих биогенов в среде водоросль сначала поглощает аммоний, а при его недостатке – нитраты.
Оценена эффективность удаления биогенов водорослью из среды, в которой
предварительно содержался трепанг. За 5 часов водоросли удалили около 60% аммония, а за 24 ч – 76%. Однако эффективность удаления нитратов была невысокой (около 20%).
Рассчитано, что 1 г Streblonema sp. (в расчете на сырую массу) поглощает 0,85 мг аммония и 0.2 мг нитратов за сутки. Учитывая, что при культивировании трепанга в среду ежесуточно выделяется в среднем 4 мг аммония, 0.3 мг фосфатов и 2.1 мг нитратов на 100 г животных, мы определили, что для очистки от аммония (который токсичен для молоди трепанга) воды, в которой содержится 100 г трепанга необходимо около 5 г водорослей.
Т.о. оптимальным является соотношением трепангов к водорослям 20:1 (в пересчете на сырую массу водорослей). Т.о. стреблонему выгоднее использовать, чем макроводоросли, которых требуется около 800 г на 100 г животных (Жигин, Дементьев, 2016)
ВЫВОДЫ
1. Выявлено, что при выращивание молоди трепанга в УЗВ в пересчёте на 100 г веса трепанга в среду ежесуточно выделяется в среднем 4 мг аммония, 0.3 мг фосфатов и 2.1 мг нитратов. Основным загрязняющим соединением является аммоний. Уже через 4 дня его концентрация выходит за рамки допустимой.
2.Выявлено, что Streblonema sp. в качестве источника азота предпочитает использовать аммоний, а при его недостатке в среде начинает поглощать нитраты.
3.Показана перспективность использования Streblonema sp. для биоремедиации воды при заводском выращивании молоди трепанга. Установлено, что за 24 ч водоросль удаляет из среды до 76% аммония и около 20% нитратов. Рассчитано, что 1 г Streblonema sp. (в расчете на сухую массу) поглощает 3.4 мг аммония и 0.8 мг нитратов за сутки.
4.По нашим оценкам оптимальным является соотношением трепангов к водорослям
20:1 (в расчете на сырую массу водорослей). ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Для разработки технологии использования Streblonema sp. для биоремедиации воды при выращивании молоди трепанга требуются дальнейшие исследования, в первую очередь направленные на выявление оптимальной плотности посадки и способности водоросли жить в данных условиях, сохраняя высокую скорость поглощения биогенов и обеспечивая эффективную очистку вод длительное время. В дальнейшем мы собираемся провести апробацию биофильтра со Streblonema sp. в условиях, наиболее близких к заводскому выращиванию трепанга.
ЛИТЕРАТУРА
1.Жигин А.В., Дементьев Д.В. Очистка морской воды водорослями при содержании рыб в циркуляционной установке // Природообустройство, 2016. № 4. С. 110-117.
2.Инструкция по технологии получения жизнестойкой молоди трепанга в заводских условиях / сост. Н.Д. Мокрецова, Г.И. Викторовская, И.Ю. Сухин, В.Д. Дзизюров, Г.Н. Курганский, О.Б. Гостюхина ; ТИНРО-центр. Владивосток : ТИНРО-Центр, 2012. — 81 с.
3.Руководство по химическому анализу морских и пресных вод при экологическом мониторинге рытбохозяйственных водоемов и перспективных для промысла районов Мирового океана. Изд-во ВНИРО, 2003.- 202 с.
4.Скрипцова А.В. Микроводоросль Streblonema sp. в качестве сырья для получения ламинарана и способ повышения его содержания в микроводоросли Streblonema sp. Патент RU 2645965 // Бюл. ФИПС. 2018. № 7.
Проект опубликовал
