Вступ. Проблема мінімізації органічних забруднень від сільськогосподарських підприємств, в тому числі аквакультурних господарств, є стимулом для розвитку біоремедіаційних досліджень. Серед різних методів очищення стічних вод, поряд з традиційними фізико-хімічними методами, активно використовуються технології біологічного очищення, здебільшого із застосуванням аеротенків з активним мулом (Саблій, 2013). Поряд з цим, при вирішенні задач очищення води, в тому числі для потреб індустріального рибництва, особливої уваги заслуговують методи біофільтрації за участі планктонних організмів, зокрема гіллястовусих ракоподібних.
Специфічний фільтраційний апарат живлення дафній може забезпечити високоефективне очищення стічних вод від завислих дрібнодисперсних частинок, які мають низьку швидкість осідання та погано затримуються на механічних фільтрах (Pau et al., 2013; Serra et al., 2022). Важливою перевагою даного способу очищення водойм є можливість використання отриманої біомаси зоопланктону як живого корму для вирощування риб (Khudyi et al., 2016; Hyman et al., 2021). Підвищити фільтраційні властивості зоопланктону можна шляхом його вирощування у присутності біосурфактантів – поверхнево-активних речовин біологічного походження. Біосурфактанти синтезуються мікроорганізмами, вони є малотоксичними у порівнянні з хімічними ПАР та біодеградабельними (Mir et al., 2017). Окрім того, застосування біоПАР дозволяє підвищити засвоюваність кладоцерами нутрієнтів та інтенсифікувати нарощення їх біомаси.
Перспективним продуцентом ПАР є Rhodococcus erythropolis, який здатний до синтезу трегалозоліпідних поверхнево-активних сполук (Корецька та ін., 2018). Дані мікроорганізми використовуються в біоремедіаційних технологіях, оскільки забезпечують біодеградацію толуолу, нафталену, біфенілу та інших циклічних органічних сполук (Dockyu et al., 2018). Проте, застосування таких речовин вимагає попереднього проведення процедури біотестування.
Отже, метою даного дослідження було оцінити можливість застосування трегалозоліпідних біоПАР для інтенсивного нарощення культури Daphnia magna з метою здійснення біологічної очистки водойм.
Утримання лабораторної культури Daphnia magna проводили в умовах кліматичної кімнати із стабільним терморежимом +20±1°С та тривалістю світлового дня 16 годин. Проводили визначення показників рівня гострої токсичності для різних концентрацій препарату трегалозоліпідних біоПАР, отриманого з культуральної рідини Rhodococcus erythropolis AU-1 у відділенні фізико-хімії горючих копалин Інституту фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М. Литвиненка НАН України.
Початкова щільність культури дафній складала 100 особин/л. Мертвих та живих особин підраховували протягом першої години дослідження, надалі через 24 та 48 годин експерименту за допомогою лічильної камери Богорова під бінокулярним мікроскопом МБС-9.
Визначення ЛК50 на 24 та 48 години проводили з використанням пробіт-аналізу (ДСТУ 4173:2003, 2004). Протягом експерименту тварин не годували.
Для інтенсифікації нарощення біомаси D. magna готували культиваційні середовища з концентрацією трегалозоліпідного препарату 1 мг/л, 2 мг/л та 3 мг/л. Як контроль використовували культури дафній, у середовищі вирощування яких біоПАР не було. Як скидну воду використовували воду з механічного фільтра рециркуляційної системи для вирощування риби, в яку поміщали дафній. Дослідження проводили протягом 4 діб.
Для оцінки ефективності очищення визначали оптичну густину скидної води на фотоелектроколориметрі КФК-2 (530 нм), рН, електропровідність, загальну мінералізацію та вміст розчинного кисню у воді – приладом для визначення фізико-хімічних показників води ІР67 Combo. Отримані результати обраховували статистично з використанням критерію Стьюдента.
Результати проведеного аналізу з визначення гострої токсичності трегалозоліпідів з використанням тестових культур Daphnia magna засвідчив доволі низький рівень токсичності досліджуваних речовин. Так, мінімальна концентрація трегалозоліпідів, при якій спостерігалась загибель дафній протягом 24 годин впливу склала близько 300 мг/л, а концентрація, при якій гинула половина особин тестової культури протягом 24 годин – 479 мг/л (рис. 1).
Рис. 1. Залежність величини смертності Daphnia magna протягом 24 год при дії різних концентрацій трегалозоліпідів (А) та їх ЛК50 (Б)
При збільшенні інкубації до 48 годин ЛК50 знизилась всього на 27%, порівняно з ЛК50 для 24 год та склала 347 мг/л (рис. 2). При концентраціях трегалозоліпідів до 250 мг/л загибелі дафній протягом 48 годин не спостерігалось.
Надвисоку токсичність, за якої гине 100% тест- особин протягом 24 годин, трегалозоліпідні біоПАР проявляють при досить високих концентраціях – 600 мг/л та вище. Очевидно, такі концентрації використовувати в аквакультурній практиці не варто.
Рис. 2. Залежність величини смертності Daphnia magna протягом 48 год при дії різних концентрацій трегалозоліпідів (А) та їх ЛК50 (Б)
Враховуючи ці результати, для ефективного нарощення біомаси дафній нами були обрані концентрації трегалозоліпідних біоПАР 1 мг/л, 2 мг/л та 3 мг/л. Встановлено, що застосування усіх трьох досліджуваних концентрацій трегалозоліпідів позитивно впливало на кількість особин Daphnia magna. Так, найбільша щільність культур дафній у дослідних групах була у 1,3-1,7 разів вищою у порівнянні з контрольною групою (рис. 3).
Максимальна кількість особин була відмічена для культури дафній, які зазнавали впливу трегалозоліпідів у найменшій з досліджуваних концентрацій – 1 мг/л. Проте, вищі концентрації препарату забезпечували швидше наростання кількості особин. Зокрема, при концентраціях 2 та 3 мг/л щільність культур Daphnia magna вже на 6-ту добу експерименту була в 1,5 рази більшою, ніж в першій та контрольній групах.
Після підбору оптимальних концентрацій біоПАР на наступному етапі досліджень для оцінки ефективності біофільтрації Daphnia magna була використана вода з механічного фільтру експериментальної рециркуляційної системи ЧНУ імені Юрія Федьковича. Ця вода насичується органікою внаслідок життєдіяльності риб та за рахунок вимивання її з кормів. Відповідно, її також можна використовувати як альтернативне середовище для культивування кормового зоопланктону.
Максимальна кількість особин була відмічена для культури дафній, які зазнавали впливу трегалозоліпідів у найменшій з досліджуваних концентрацій – 1 мг/л. Проте, вищі концентрації препарату забезпечували швидше наростання кількості особин. Зокрема, при концентраціях 2 та 3 мг/л щільність культур Daphnia magna вже на 6-ту добу експерименту була в 1,5 рази більшою, ніж в першій та контрольній групах.
Після підбору оптимальних концентрацій біоПАР на наступному етапі досліджень для оцінки ефективності біофільтрації Daphnia magna була використана вода з механічного фільтру експериментальної рециркуляційної системи ЧНУ імені Юрія Федьковича. Ця вода насичується органікою внаслідок життєдіяльності риб та за рахунок вимивання її з кормів. Відповідно, її також можна використовувати як альтернативне середовище для культивування кормового зоопланктону.
Встановлено, що особини дафній активно знижують величину оптичної густини скидної води протягом 4-денного перебування в ній без додаткового підгодовування, що вказує на ефективність їх використання як фільтраторів (рис. 4).
Так, величина оптичної щільності скидної води вже через одну добу перебування в ній дафній зменшується більше як удвічі, а через 4 доби – у 7 разів. Додавання біоПАР призводить до більш ефективного процесу фільтрації, при цьому найкращі показники встановлено при використанні препарату з концентрацією 1 мг/л. Результати дослідження рівня загальної мінералізації та електропровідності (рис. 5) оборотної води з рециркуляційної системи
вказують на зниження цих показників за умов застосування усіх досліджуваних концентрацій біоПАР, що вказує на активацію фільтраційних властивостей дафній за умов їх застосування. Натомість, практично не зазнають змін у порівнянні з контролем показники рН та вмісту
розчинного кисню.
Впродовж культивування дафній спостерігається поступове зростання величини рН скидної води, яке сягає максимальних значень (7,7 для контролю, 7,5-7,6 – для дослідних груп) на 2-гу добу експерименту. Вміст розчинного кисню поступово знижується як в контролі, так і в досліді від 6,9 мг/л до 5,3 мг/л.
Отже, показана можливість інтенсифікації нарощення біомаси дафній за умов застосування препарату трегалозоліпідних біоПАР в діапазоні концентрацій 1-3 мг/л. Відмічено посилення фільтраційної активності культури Daphnia magna при використанні препарату з концентрацією 1 мг/л.
Максимальна нетоксична концентрація препарату трегалозоліпідних біоПАР складає 200 мг/л. Концентрації трегалозоліпідів в діапазоні 1-3 мг/л забезпечують зростання щільності культури дафній у 1,3-1,7 рази у порівнянні з контролем. Величина оптичної щільності скидної води вже через одну добу перебування в ній дафній зменшується більше як удвічі, а через 4 доби – у 7 разів. Додавання біоПАР призводить до більш ефективного процесу фільтрації, при цьому найкращі показники встановлено при використанні препарату з концентрацією 1 мг/л. Застосування біоПАР в концентрації 1, 2 та 3 мг/л призводить до зниження величини електропровідності та загальної мінералізації у порівнянні з контролем. При цьому показники рН та вмісту розчинного кисню у порівнянні з контролем змін не зазнають.
а платформі avelife.pro ми вже презентували високоефективне рішення, розроблене українськими вченими спільно з інженерами галузі — розчинник “Сурфікс”
14 травня у Вінниці відбулася масштабна подія New Makers, організована за підтримки Вінницької міської ради, Business People Club та Alterra Group.
Сурфікс — не просто «ще одна хімія». Це технологічний інструмент, що працює на стратегію сталого видобутку.
