sevinПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛPovolzhskiy Journal of Ecology1684-73182541-8963Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН; Товарищество научных изданий КМК.10.35885/1684-7318-2021-4-447-457sevin-323Research ArticleСтатьиОценка бактериального загрязнения систем замкнутого водоснабжения гальванических производствAssessment of bacterial pollution of closed water supply systems of galvanized productionshttps://orcid.org/0000-0002-0383-3820ВеденееваН. В.VedeneevaN. V.

Веденеева Наталия Владимировна - кафедра экологии и техносферной безопасности.

410054, Саратов, ул. Политехническая, д. 77.

Nataliia V. Vedeneeva - Department Ecology and Technosphere safety, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov.

77 Politekhnicheskaya St., Saratov 410054.

vedeneevanv@sstu.ruСкидановЕ. В.SkidanovE. V.

Скиданов Евгений Викторович.

410071, Саратов, ул. Шелковичная, д. 186.

Eugeny V. Skidanov.

186 Shelkovichnaya St., Saratov 410071.

mail@lisskon.ruМатвеевЮ. А.MatveevYu. A.

Матвеев Юрий Александрович.

410054, Саратов, ул. Политехническая, д. 77.

Yuri A. Matveev.

77 Politekhnicheskaya St., Saratov 410054.

ecology@sstu.ruСаратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.РоссияYuri Gagarin State Technical University of SaratovRussian FederationООО НПП «ЛИССКОН»РоссияResearch and Production Enterprise “LISSKON”Russian Federation20211106202204447457Copyright © Веденеева Н.В., Скиданов Е.В., Матвеев Ю.А., 20222022Веденеева Н.В., Скиданов Е.В., Матвеев Ю.А.Vedeneeva N.V., Skidanov E.V., Matveev Y.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sevin.elpub.ru/jour/article/view/323

Данная работа посвящена оценке бактериального загрязнения систем водоотведения гальванического производства. В процессе исследования из проб воды и промывного осадка, отобранных в системе технического водоснабжения предприятия, были выделены и идентифицированы два штамма микроорганизмов, вызывающих микробное загрязнение и приводящих к снижению эффективности работы технологического оборудования. Изучение морфологических и культуральных свойств выделенных штаммов бактерий позволило отнести их к роду Bacillus. В результате метагеномного анализа состава микробных сообществ по гену 16S рРНК (вариабельных участков 16S rDNA) по базе данных GenBank на автоматическом секвенаторе ABI Prism 3730 установлена гомология первого штамма с типовыми штаммами подгруппы В. velezensis и В. amyloliquefaciens в пределах 99.4 – 99.9%. При идентификации второго выделенного штамма результаты гомологии с B. altitudinis составили 99.7%. Изучение свойств выделенных штаммов показало, что они не являются патогенными и токсигенными. Для снижения микробной загрузки в системе технического водоснабжения провели серию экспериментов по подбору биоцида. Исследовали несколько вариантов дезинфектантов разных групп: окисляющие (хлорамин (хлорпроизводное аммиака), перекись водорода) и неокисляющие (полимерные производные полигексаметиленгуанидина (ПГМГ) производства АО «НПК Медиана-фильтр» и полиазолидинаммоний-ионогидрата (ПААГ-М) производства ООО «Константа»). Установлено, что полимерные соединения обладали большей эффективностью по сравнению с дезинфектантами на основе хлора. Водный раствор полигексаметиленгуанидина обладал лучшим бактерицидным действием на микроорганизмы, поэтому был рекомендован для борьбы со сложившимся бактериальным загрязнением.

This work is devoted to assessment of the bacterial contamination of drainage systems in a galvanic production. In the course of the study, two strains of microorganisms which cause microbial contamination and lead to a decrease in the efficiency of the process equipment were isolated from water and wash sediment samples taken in the industrial water supply system of the enterprise and identified. Our study of the morphological and cultural properties of the isolated strains of bacteria has allowed them to be attributed to the genus Bacillus. As a result of a metagenomic analysis of the composition of microbial communities for the 16S rRNA gene (16S rDNA variable regions) according to the GenBank database on an ABI Prism 3730 automatic sequencer, the homology of the first strain with typical strains of the subgroup B. velezensis and B. amyloliquefaciens was established within 99.4–99.9%. When identifying the second isolated strain, the homology with B. altitudinis was 99.7%. Our study of the properties of the isolated strains has shown that they are neither pathogenic nor toxigenic. To reduce the microbial load in the technical water supply system, a series of experiments was carried out to select a biocide. Several variants of disinfectants of various groups were tested, namely: oxidizing ones (chloramine (a chlorine derivative of ammonia), hydrogen peroxide) and non-oxidizing ones (polymeric derivatives of polyhexamethylene guanidine (PHMG) produced by JSC NPK Mediana-filter and polyazolidine ammonium ionohydrate (PAG-M) produced by LLC “Constanta”). The polymeric compounds were found to be more effective than the chlorine-based disinfectants. An aqueous solution of polyhexamethylene guanidine had the best bactericidal effect on the microorganisms, therefore it was recommended to combat the existing bacterial contamination.

производственные сточные водыбактериальное загрязнениебиообрастаниебиоцидыдезинфектантыindustrial waste waterbacterial contaminationbiofoulingbiocidesdisinfectantsReferencesВиноградов. С. С. Экологически безопасное гальваническое производство. М. : Глобус, 1998. 302 с.Vinogradov S. S. Ekologicheski bezopasnoe gal'vanicheskoe proizvodstvo [Environmentally Safe Electroplating Industry]. Moscow, Globus Publ., 1998. 302 p. (in Russian).Глинская Е. В., Савельева А. С., Воронин М. Ю. Бактериообрастания в системе технического водоснабжения Нововоронежской атомной электростанции // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2019. Т. 19, № 4. С. 481 – 484. https://doi.org/10.18500/1816-9775-2019-19-4-481-484Glinskaya E. V., Saveleva A. S., Voronin M. Y. Bacteria fouling in the systems of technical and circulating water supply of the Novovoronezh nuclear power station. Izvestiya of Saratov University. Chemistry. Biology. Ecology, 2019, vol. 19, iss. 4, pp. 481–484 (in Russian). https://doi.org/10.18500/1816-9775-2019-19-4-481-484Гогина Е. С., Гуринович А. Д., Урецкий Е. А. Ресурсосберегающие технологии промышленного водоснабжения и водоотведения : справочное пособие. М. : Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2012. 312 с.Gogina E. S., Gurinovich A. D., Uretsky E. A. Resursosberegaiushchie tekhnologii promyshlennogo vodosnabzheniia i vodootvedeniia: spravochnoe posobie [Resource-Saving Techno-logies of Industrial Water Supply and Sanitation]. Moscow, Izdatel'stvo Assotsiatsii stroitel'nykh vuzov, 2012. 312 p. (in Russian).Гончарова Е. Н., Василенко М. И. Биообрастание гидротехнических сооружений // Энерго- и ресурсосберегающие экологически чистые химико-технологические процессы защиты окружающей среды : сборник докладов II Международной научно-технической конференции. Белгород : Изд-во Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова, 2016. С. 8 – 12.Goncharova E. N., Vasilenko M. I. Biofouling of hydraulic structures. Energo- i resursosberegaiushchie ekologicheski chistye khimiko-tekhnologicheskie protsessy zashchity okruzhaiushchei sredy: sbornik dokladov II Mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii [Energy- and Resource-Saving Environmentally Friendly Chemical and Technological Processes of Environmental Protection: Collection of Reports of the II International Scientific and Technical Conference]. Belgorod, Izdatel'stvo Belgorodskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im. V. G. Shukhova, 2016, pp. 8–12 (in Russian).Зибарев Н. В., Политаева Н. А., Андрианова М. Ю. Использование микроводорослей Chlorella sorokiniana (Chlorellaceae, Chlorellales) для очистки сточных вод пивоваренной промышленности // Поволжский экологический журнал. 2021. № 3. С. 262 – 271. https://doi.org/10.35885/1684-7318-2021-3-262-271Zibarev N. V., Politaeva N. A., Andrianova M. Yu. Use of Chlorella sorokiniana (Chlorellaceae, Chlorellales) microalgae for purification of waste water from the brewing industry. Povolzhskiy Journal of Ecology, 2021, no. 3, pp. 262–271. (in Russian). https://doi.org/10.35885/1684-7318-2021-3-262-271Казимиров Е. К., Казимиров О. Е. Комплексные решения проблемы накипеобразования, коррозии и биообрастания в системах оборотного водоснабжения // Химическая техника. 2012. № 4. С. 6.Kazimirov E. K., Kazimirov O. E. Complex solutions to the problem of scale formation, corrosion and biofouling in circulating water supply systems. Khimicheskaia tekhnika, 2012, no. 4, pp. 6 (in Russian).Лавренчук Л. С., Ермошин А. А. Микробиология : практикум. Екатеринбург : Изд-во Уральского университета, 2019. 107 с.Lavrenchuk L. S., Ermoshin A. A. Mikrobiologiya: praktikum [Microbiology: Workshop]. Yekaterinburg, Izdatel'stvo Ural'skogo universiteta, 2019. 107 p. (in Russian).Лысак В. В., Желдакова Р. А., Фомина О. В. Микробиология. Практикум : учебное пособие. Минск : Белорусский государственный университет, 2015. 115 с.Lysak V. V., Zheldakova R. A., Fomina O. V. Mikrobiologiia. Praktikum: uchebnoe posobie [Microbiology. Practicum: Teaching Guide]. Minsk, Belorusskii gosudarstvennyi universitet Publ., 2015. 115 p. (in Russian).Определитель бактерий Берджи : в 2 т. / под ред. Дж. Хоулта, Н. Крига, П. Снита, Дж. Стейли, С. Уилльямса. М. : Мир, 1997. 1250 с.Holt J. G., Krieg N. R., Sneath P., Staley J. T., Williams S. T., eds. Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology: in 2 vols. Moscow, Mir Publ., 1997. 1250 p. (in Russian).Павлов Д. В., Колесников В. А. Очистка сточных вод гальванического производства : новые решения // Водоснабжение и санитарная техника. 2012. № 6. С. 66 – 69.Pavlov D. V., Kolesnikov V. A. Electroplating industry wastewater treatment: Advanced solutions. Water Supply and Sanitary Technique, 2012, no. 6, pp. 66–69 (in Russian).Практикум по микробиологии : учебное пособие / под ред. А. И. Нетрусов. М. : Академия, 2005. 608 с.Praktikum po mikrobiologii: uchebnoe posobie. Pod red. A. I. Netrusov [A. I. Netrusov, ed. Microbiology Workshop: Textbook]. Moscow, Academy Publ., 2005. 608 p. (in Russian).Халафян А. А. Statistica 6. Статистический анализ данных : учебное пособие. М. : Бином-Пресс, 2007. 512 c.Khalafyan A. A. Statistica 6. Statisticheskii analiz dannykh: uchebnoe posobie [Statistica 6. Statistical Analysis of Data. Tutorial]. Moscow, Binom-Press Publ., 2007. 512 p. (in Russian).Шонина Н. А. Борьба с биообрастанием в системах ГВС // Сантехника. 2017. Т. 5, № 5. С. 56 – 59.Shonina N. A. Fight against biological fouling in hot water supply systems. Santekhnika, 2017, vol. 5, no. 5, pp. 56–59 (in Russian).Chen X., Koumoutsi A., Scholz R., Eisenreich A., Schneider K., Heinemeyer I., Morgenstern B., Voss B., Hess W. R., Reva O., Junge H., Voigt B., Jungblut P. R., Vater J., Süssmuth R., Liesegang H., Strittmatter A., Gottschalk G., Borriss R. Comparative analysis of the complete genome sequence of the plant growth–promoting bacterium Bacillus amyloliquefaciens FZB42 // Nature Biotechnology. 2007. Vol. 25, iss. 9. P. 1007 – 1014. https://doi.org/10.1038/nbt1325Chen X., Koumoutsi A., Scholz R., Eisenreich A., Schneider K., Heinemeyer I., Morgenstern B., Voss B., Hess W. R., Reva O., Junge H., Voigt B., Jungblut P. R., Vater J., Süssmuth R., Liesegang H., Strittmatter A., Gottschalk G., Borriss R. Comparative analysis of the complete genome sequence of the plant growth–promoting bacterium Bacillus amyloliquefaciens FZB42. Nature Biotechnology, 2007, vol. 25, iss. 9, pp. 1007–1014. https://doi.org/10.1038/nbt1325Fan B., Wang C., Song X., Ding X., Wu L., Wu H., Gao X., Borriss R. Bacillus velezensis FZB42 in 2018 : The gram-positive model strain for plant growth promotion and biocontrol // Frontiers in Microbiology. 2018. Vol. 9. Article number 2491. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.02491Fan B., Wang C., Song X., Ding X., Wu L., Wu H., Gao X., Borriss R. Bacillus velezensis FZB42 in 2018: The gram-positive model strain for plant growth promotion and biocontrol. Frontiers in Microbiology, 2018, vol. 9, article number 2491. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.02491Huang J., Wei Z., Tan S., Mei X., Shen Q., Xu Y. Suppression of bacterial wilt of tomato by bioorganic fertilizer made from the antibacterial compound producing strain Bacillus amyloliquefaciens HR62 // J. of Agricultural and Food Chemistry. 2014. Vol. 62, iss. 44. P. 10708 – 10716. https://doi.org/10.1021/jf503136aHuang J., Wei Z., Tan S., Mei X., Shen Q., Xu Y. Suppression of bacterial wilt of tomato by bioorganic fertilizer made from the antibacterial compound producing strain Bacillus amyloliquefaciens HR62. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2014, vol. 62, iss. 44, pp. 10708– 10716. https://doi.org/10.1021/jf503136aMao S., Lu Z., Zhang C., Lu F., Bie X. Purification, characterization, and heterologous expression of a thermostable β-1,3-1,4-glucanase from Bacillus altitudinis YC-9 // Applied Biochemistry Biotechnology. 2013. Vol. 169, iss. 3. P. 960 – 975. https://doi.org/10.1007/s12010-012-0064-3Mao S., Lu Z., Zhang C., Lu F., Bie X. Purification, characterization, and heterologous expression of a thermostable β-1,3-1,4-glucanase from Bacillus altitudinis YC-9. Applied Biochemistry Biotechnology, 2013, vol. 169, iss. 3, pp. 960–975. https://doi.org/10.1007/s12010-012-0064-3Shivaji S., Chaturvedi P., Suresh K., Reddy G. S. N., Dutt C. B. S., Wainwright M., Narlikar J. V., Bhargava P. M. Bacillus aerius sp. nov., Bacillus aerophilus sp. nov., Bacillus stratosphericus sp. nov. and Bacillus altitudinis sp. nov., isolated from cryogenic tubes used for collecting air samples from high altitudes // International J. of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2006. Vol. 56, iss. 7. P. 1465 – 1473. https://doi.org/10.1099/ijs.0.64029-0Shivaji S., Chaturvedi P., Suresh K., Reddy G. S. N., Dutt C. B. S., Wainwright M., Narlikar J. V., Bhargava P. M. Bacillus aerius sp. nov., Bacillus aerophilus sp. nov., Bacillus stratosphericus sp. nov. and Bacillus altitudinis sp. nov., isolated from cryogenic tubes used for collecting air samples from high altitudes. International J. of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2006, vol. 56, iss. 7, pp. 1465–1473. https://doi.org/10.1099/ijs.0.64029-0Tan S., Gu Y., Yang C., Dong Y., Mei X., Shen Q., Xu Y. Bacillus amyloliquefaciens T-5 may prevent Ralstonia solanacearum infection through competitive exclusion // Biology Fertility Soils. 2016. Vol. 52, iss. 3. P. 341 – 351. https://doi.org/10.1007/s00374-015-1079-zTan S., Gu Y., Yang C., Dong Y., Mei X., Shen Q., Xu Y. Bacillus amyloliquefaciens T-5 may prevent Ralstonia solanacearum infection through competitive exclusion. Biology Fertility Soils, 2016, vol. 52, iss. 3, pp. 341–351. https://doi.org/10.1007/s00374-015-1079-z

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