mesЭкстремальная биомедицинаExtreme Medicine3033-89643033-8972Centre for Strategic Planning of the Federal Medical and Biological Agency10.47183/mes.2022.031mes-145Research ArticleОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕORIGINAL RESEARCHРазработка микробиологического препарата для биоремедиации почв, загрязненных компонентами ракетных топливDevelopment of microbial preparation for bioremediation of soils contaminated with rocket fuel componentsЖариковГ. А.ZharikovG. A.

Геннадий Алексеевич Жариков

ул. Ленина, д. 102А, п. Большевик, Серпуховский городской округ, Московская область, 142253

Gennady A. Zharikov

Lenina, 102А, Bolshevik, Serpukhov city district, Moscow region, 142253

Zharikov@toxicbio.ruКрайноваО. А.KrainovaO. A.

п. Большевик, Московская область

Bolshevik, Moscow region

ХаитовМ. Р.KhaitovM. R

Москва

Moscow

МарченкоА. И.MarchenkoA. I.

п. Большевик, Московская область

Bolshevik, Moscow region

Научно-исследовательский центр токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов Федерального медико-биологического агентстваРоссияResearch Center for Toxicology and Hygienic Regulation of Biopreparations of the Federal Medical Biological AgencyRussian FederationГосударственный научный центр «Институт иммунологии» Федерального медико-биологического агентстваРоссияNational Research Center Institute of Immunology of the Federal Medical Biological AgencyRussian Federation2022261020242432738Copyright © Жариков Г.А., Крайнова О.А., Хаитов М.Р., Марченко А.И., 20242024Жариков Г.А., Крайнова О.А., Хаитов М.Р., Марченко А.И.Zharikov G.A., Krainova O.A., Khaitov M.R., Marchenko A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.extrememedicine.ru/jour/article/view/145

Ракетное топливо, гептил и авиационный керосин, широко используют в двигательных установках космических кораблей «Протон» и «Союз». При падении отделяющихся первых ступеней ракет и в случае аварийных ситуаций компоненты ракетных топлив (КРТ) попадают в окружающую среду, вызывая сильные токсические эффекты. Целью исследования было выделить штаммы микроорганизмов-деструкторов КРТ и изучить их безопасность для биоремедиации загрязненных почв. Из природных почв выделены микроорганизмы, способные разлагать гептил, формалин и авиационный керосин. Получена ассоциация из двух штаммов бактерий Pseudomonas putida 5Г и Rhodococcus erythropolis 62М/3, отработана методика их применения для рекультивации загрязненной КРТ почвы. Результаты лабораторных и полевых испытаний показали высокую эффективность микробной деструкции загрязнителей, снижение интегральной токсичности и фитотоксичности очищаемой почвы до безопасных уровней, повышение ее биологической активности. Так, было отмечено повышение дегидрогеназной активности в 2,4 раза, гидролазной — в 2,1 раза, целлюлазной — в 5,1 раза. Ассоциацию микроорганизмов можно рекомендовать для рекультивации почв, загрязненных КРТ.

Heptyl rocket fuel and aviation kerosene are widely used in the propulsion systems of the Proton and Soyuz spacecraft. The propellant components (RFC) enter the environment, causing strong toxic effects, when the separating first stages of rockets fall away or in case of emergencies. The study was aimed to isolate strains of microorganisms-destructors of RFC, as well as to assess their safety for bioremediation of contaminated soils. Microorganisms capable of decomposing heptyl, formalin, and aviation kerosene were isolated from natural soils. An association of two strains of bacterial destructors Pseudomonas putida 5G and Rhodococcus erythropolis 62М/3 was obtained, and a method of their use in recultivation of soil contaminated with RFC was developed. The results of laboratory and field tests showed high efficiency of the microbial destruction of pollutants, the decrease in integral toxicity and phytotoxicity of the cleaned soil to safe levels, and an increase in the soil biological activity. Thus, dehydrogenase activity increased by 2.4 times, hydrolase activity by 2.1 times, and cellulase activity by 5.1 times. Microbial association can be recommended for recultivation of soil contaminated with RFC.

ракетное топливогептилдиметилгидразинформальдегидавиационный керосинкомпоненты ракетных топливмикроорганизмы- деструкторыбиоремедиация почвrocket fuelheptyldimethylhydrazineformaldehydeaviation kerosenerocket fuel componentsdegrading microorganismssoil bioremediationИсследования проводили в рамках государственных заказов Федерального медико-биологического агентства России (№ 26.008.02.0, № 22.009.21.800).ReferencesРоссийский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ. 1,1-диметилгидразин. Регистрационный номер ВТ-002431. Available from: https://www.rpohv.ru/online/detail.html?id=2431.Rossijskij registr potencial'no opasnyh himicheskih i biologicheskih veshhestv. 1,1-dimetilgidrazin. Registracionnyj nomer VT- 002431. Available from: https://www.rpohv.ru/online/detail.html?id=2431. Russian.Петрова З. М., Остапенко Н. С., Бойцова Л. В. Миграция несимметричного диметилгидразина и его производных при рекультивации загрязненных почв. Почвоведение. 1999; 12: 1502–8.Petrova ZM, Ostapenko NS, Bojcova LV. Migracija nesimmetrichnogo dimetilgidrazina i ego proizvodnyh pri rekul'tivacii zagrjaznennyh pochv. Pochvovedenie. 1999; 12: 1502–8. Russian.Пимкин В. Г., Качин В. Г. Методы и средства локализации и обезвреживания КРТ в окружающей среде. СПб.: Изд-во РНЦ прикладной химии, 1992; 184 с.Pimkin VG, Kachin VG. Metody i sredstva lokalizacii i obezvrezhivanija KRT v okruzhajushhej srede. SPb.: Izd. RNC prikladnoj himii, 1992; 184 p. Russian.Емельянова Е. К., Алексеев А. Ю., Мокеева А. В. Биорекультивация загрязненных нефтью объектов в Тюменской области. Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Биология, клиническая медицина. 2010; 8 (4): 155–61.Emeljanova EK, Alekseev AJu, Mokeeva AV. Biorekul'tivacija zagrjaznennyh neftju objektov v Tjumenskoj oblasti. Vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo universiteta. Serija: Biologija, klinicheskaja medicina. 2010; 8 (4): 155–61. Russian.Малыхина Л. В., Шайдуллина И. А., Антонов Н. А. Применение биопрепарата «Гумакс» и аборигенных штаммов микроорганизмов-деструкторов нефти в сочетании с нанобентонитом для рекультивации типичных и выщелоченных черноземов со смешанным типом нефтезагрязнения. Сборник научных трудов ТатНИПИнефть ПАО «Татнефть». М., 2016; с. 298–307.Malyhina LV, Shajdullina IA, Antonov NA. Primenenie biopreparata “Gumaks” i aborigennyh shtammov mikroorganizmov– destruktorov nefti v sochetanii s nanobentonitom dlja rekul'tivacii tipichnyh i vyshhelochennyh chernozemov so smeshannym tipom neftezagrjaznenija. Sbornik nauchnyh trudov TatNIPIneft' PAO «Tatneft'». M., 2016; p 298–307. Russian.Олискевич В. В., Талаловская Н. М., Третьякова С. Э. Оптимизация технологии биоремедиации сельскохозяйственных земель, загрязненных гербицидом «Гезагард». Известия Саратовского университета. Серия: Химия. Биология. Экология. 2013; 13 (2): 101–7.Oliskevich VV, Talalovskaja NM, Tretjakova SJ. Optimizacija tehnologii bioremediacii sel'skohozjajstvennyh zemel', zagrjaznennyh gerbicidom “Gezagard”. Izvestija Saratovskogo universiteta. Serija: Himija. Biologija. Jekologija. 2013; 13 (2): 101–7. Russian.Четвериков С. П. Микробиологические методы рекультивации нефтезагрязненных земель. Уральский экологический вестник. 2012; 4 (33): 34–5.Chetverikov SP. Mikrobiologicheskie metody rekul'tivacii neftezagrjaznennyh zemel'. Ural'skij jekologicheskij vestnik. 2012; 4 (33): 34–35. Russian.Пимкин В. Г., Сулима Т. А., Софьин А. П. Дезактивация почв после аварийных и технологических проливов НДМГ. В сборнике: Экологические аспекты воздействия компонентов жидких ракетных топлив на окружающую среду. Материалы научно-практической конференции. СПб.: Изд-во РНЦ прикладной химии, 1996; с. 91–104.Pimkin VG, Sulima TA, Sofin AP. Dezaktivacija pochv posle avarijnyh i tehnologicheskih prolivov NDMG V sbornike: Jekologicheskie aspekty vozdejstvija komponentov zhidkih raketnyh topliv na okruzhajushhuju sredu. Materialy nauchno- prakticheskoj konferencii. SPb.: Izd-vo RNC prikladnoj himii, 1996; p. 91–104.Технологический регламент на детоксикацию почв, загрязненных несимметричным диметилгидразином и продуктами его химической трансформации комбинированным методом. Национальное космическое агентство республики Казахстан. Алматы, 2012; 18 с.Tehnologicheskij reglament na detoksikaciju pochv, zagrjaznennyh nesimmetrichnym dimetilgidrazinom i produktami ego himicheskoj transformacii kombinirovannym metodom. Nacional'noe kosmicheskoe agentstvo respubliki Kazahstan. Almaty, 2012; 18 p.Способ биодеструкции гептила. Патент РФ № 98102248A. 11.02.1998.Sposob biodestrukcii geptila. Patent RF № 98102248A. 11.02.1998.Забокрицкий А. А., Савиных Д. Ю., Тарабара А. В., Зорин А. Д., Забокрицкий Н. А., Занозина В. Ф. и др. Биологический деструктор несимметричного диметилгидразина. Патент РФ № 2650864. 17.04.2018.Zabokrickij AA, Savinyh DJu, Tarabara AV, Zorin AD, Zabokrickij NA, Zanozina VF i dr. Biologicheskij destruktor nesimmetrichnogo dimetilgidrazina. Patent RF № 2650864. 17.04.2018.Звягинцев Д. Г., редактор. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М.: Изд-во МГУ, 1991; 304 с.Zvjagincev DG, editor. Metody pochvennoj mikrobiologii i biohimii. M.: Izd-vo MGU, 1991; 304 p. Russian.Жариков Г. А., Крайнова О. А., Капранов В. В., Дядищева В. П., Киселева Н. И. Штамм бактерий Rhodococcus globerulus 19Ф, разлагающий 1,1-диметилгидразин (гептил). Патент РФ № 2236453. 18.09.2002.Zharikov GA, Krajnova OA, Kapranov VV, Djadishheva VP, Kiseleva NI. Shtamm bakterij Rhodococcus globerulus 19F, razlagajushhij 1,1-dimetilgidrazin (geptil). Patent RF № 2236453. 18.09.2002.Методика определения токсичности водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов, питьевой, сточной и природной воды по смертности тест-объекта Daphnia magna Straus. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.12-06. Издание 2021 г. 16.1:2:2.2:2.3:3.9-06 ФР.1.39.2021.40207; 15 с.Metodika opredelenija toksichnosti vodnyh vytjazhek iz pochv, osadkov stochnyh vod i othodov, pit'evoj, stochnoj i prirodnoj vody po smertnosti test-objekta Daphnia magna Straus. PND F T 14.1:2:3:4.12-06. Izdanie 2021 g. 16.1:2:2.2:2.3:3.9-06 FR.1.39.2021.40207; 15 p. Russian.Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости дафний ФР.1.39.2001.00283; 34 с.Metodika opredelenija toksichnosti vody i vodnyh vytjazhek iz pochv, osadkov stochnyh vod, othodov po smertnosti i izmeneniju plodovitosti dafnij. FR.1.39.2001.00283; 34 p. Russian.Методика определения интегральной токсичности поверхностных, в том числе морских, грунтовых, питьевых, сточных вод водных экстрактов почв, отходов, осадков сточных вод по изменению интенсивности бактериальной биолюминесценции тест-системой «Эколюм». ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.11-04 Т 16.1:2.3:3.8-04. М.: Министерство природных ресурсов Российской Федерации, 2010; 22 с.Metodika opredelenija integral'noj toksichnosti poverhnostnyh, v tom chisle morskih, gruntovyh, pit'evyh, stochnyh vod vodnyh jekstraktov pochv, othodov, osadkov stochnyh vod po izmeneniju intensivnosti bakterial'noj bioljuminescencii test-sistemoj “Jekoljum”. PND F T 14.1:2:3:4.11-04 T 16.1:2.3:3.8-04. M.: Ministerstvo prirodnyh resursov Rossijskoj Federacii, 2010; 22 p. Russian.Методика определения токсичности химических веществ, полимеров, материалов и изделий с помощью биотеста «Эколюм». Методические рекомендации N 01.018-07. М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2014; 14 с.Metodika opredelenija toksichnosti himicheskih veshhestv, polimerov, materialov i izdelij s pomoshh'ju biotesta “Jekoljum”. Metodicheskie rekomendacii N 01.018-07. M.: Federal'nyj centr Gossanjepidnadzora Minzdrava Rossii, 2014; 14 p. Russian.Минеев В. Г., редактор. Практикум по агрохимии. 2 изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГУ, 2001; 689 с.Mineev VG, editor. Praktikum po agrohimii. 2 izd., pererab. i dop. M.: Izd-vo MGU, 2001; 689 p. Russian.Берестецкий О. А. Методы определения токсичности почвы. Микробиологические и биохимические исследования почв. Киев: Изд-во «Урожай», 1971; 208 с.Beresteckij OA. Metody opredelenija toksichnosti pochvy. Mikrobiologicheskie i biohimicheskie issledovanija pochv. Kiev: Izd-vo “Urozhaj”, 1971; 208 p. Russian.Методика измерений массовой концентрации нефтепродуктов в питьевых, поверхностных и сточных водах методом ИК-спектрометрии. ПНД Ф 14.1:2:4.5-95. М.: Министерство природных ресурсов Российской Федерации; 2011; 18 с.Metodika izmerenij massovoj koncentracii nefteproduktov v pit'evyh, poverhnostnyh i stochnyh vodah metodom IK- spektrometrii. PND F 14.1:2:4.5-95. M.: Ministerstvo prirodnyh resursov Rossijskoj Federacii; 2011. 18 p. Russian.Методические указания по гигиенической оценке микробиологических средств защиты растений от насекомых и болезней на основе неспорообразующих микроорганизмов (МУ № 2620-82).1982; 24 с.Metodicheskie ukazanija po gigienicheskoj ocenke mikrobiologicheskih sredstv zashhity rastenij ot nasekomyh i boleznej na osnove nesporoobrazujushhih mikroorganizmov (MU № 2620-82).1982; 24 p. Russian.Методические указания по экспериментальному обоснованию ПДК микроорганизмов-продуцентов и содержащих их готовых форм препаратов в объектах производственной и окружающей среды (МУ № 5789/1-91). 1991; 23 с.Metodicheskie ukazanija po jeksperimental'nomu obosnovaniju PDK mikroorganizmov-producentov i soderzhashhih ih gotovyh form preparatov v ob#ektah proizvodstvennoj i okruzhajushhej sredy (MU № 5789/1-91). 1991; 23 p. Russian.Шеина Н. И. Критерии оценки патогенных свойств штаммов-продуцентов, предлагаемых для использования в промышленности микробиологического синтеза. Вестник ОГУ. 2012; 6 (142): 165–9.Sheina NI. Kriterii ocenki patogennyh svojstv shtammov- producentov, predlagaemyh dlja ispol'zovanija v promyshlennosti mikrobiologicheskogo sinteza. Vestnik OGU. 2012; 6 (142): 165–9.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.