Методы светорассеяния в анализе дисперсных биологических сред - Лопатин В.Н.
ISBN 5-9221-0547-7
Скачать (прямая ссылка):
9-11, 150, 212-214]. В этих работах показано, что взвешенные в толще воды мелкодисперсные частицы обладают огромной поверхностью и ввиду этого должны оказывать заметное влияние на количественное развитие и биоактивность водных микроорганизмов. В основе этих механизмов лежат процессы трансформации органического вещества на поверхности раздела фаз, приводящие к превращению недоступных для потребления бактериями высокомолекулярных РОВ в доступные. Даже эти немногочисленные данные позволяют считать минеральную взвесь важным функциональным элементом водных экосистем. При этом в работах не рассматривались процессы адсорбции органических веществ на взвеси и их связь с агрегацией на поверхности микрофлоры.
4.1. Модельные среды
В проведённых экспериментах в качестве основного компонента исходной среды использована вода из р. Енисей, отобранная в начале зимнего сезона и характеризующаяся низким содержанием растворённых органических веществ, фитопланктона и бактерий. В качестве модельного растворённого органического вещества применён препарат гуминовых кислот как постоянный компонент природных вод. Инертное взвешенное вещество представлено отобранной седиментационным методом фракцией каолина со средним диаметром частиц 0.85 мкм, очищенного от органических веществ. Суспензия каолина приготавливалась методом отмучивания в дистиллированной воде. В 2-х литровые колбы, заполненные профильтрованной через бумажный фильтр речной водой, добавлялось одинаковое количество раствора гуминовых кислот, очищенных от нерастворимого осадка, и различное количество глины. Эксперименты выполнены при постоянной концентрации гуминовых кислот 10 мг/л и различной концентрации минеральной взвеси — 5, 15, 45 и 90 мг/л. Колбы размещались в специальном качающемся боксе, обеспечивавшем перемешивание среды, достаточное для устранения оседания взвеси. В боксе поддерживалась температура около 20° С. Гу-миновые кислоты введены в состав среды как необходимый компонент для роста гетеротрофных бактерий. При низком содержании органического вещества в исходной среде рост бактерий мог существенно лимитироваться.
Измерения проводили в 3-5 повторностях. В ходе экспериментов оценивалось изменение во времени общей численности бактерий и количества бактерий, агрегированных на частицах минеральной взвеси, доля органического вещества, адсорбированного на минеральной взвеси. Оценка доли органического вещества, адсорбированного минеральной взвесью, проводилась с помощью оптических методов по результатам изменения показателей поглощения исходного органического вещества и фильтратов проб с различным содержанием минеральной взвеси. Учёт бактериальных клеток, в том числе и агрегированных на
неорганических частицах, выполнялся с помощью эпифлуоресцентной микроскопии [215].
Определение БПК, или лабильного органического вещества, численности бактериопланктона проводили в 7-ми суточных экспериментах. Биохимическое потребление кислорода определяли стандартным методом склянок в кислородной модификации в трёх повторностях [216, 217]. Оценку бактериальной продукции и времени генерации проводили методом изолированных проб; расчёты константы скорости продукции К. энергетического коэффициента К<? — по формулам из литературы [218-222].
Влияние минеральной взвеси на продукционные характеристики бактериопланктона в модельных средах. Как уже упоминалось ранее, в природных водных экосистемах присутствует в воде не чистая дисперсная терригенная взвесь, а в виде органо-минеральных комплексов. Эти комплексы являются благоприятным питательным субстратом для бактерий. Добавка к речной воде биохимически инертных частиц глины привела к существенному увеличению общей численности бактериопланктона по сравнению с контрольным экспериментом с минимальным содержанием минеральной взвеси после фильтрации речной воды.
В предыдущей главе (гл. 3) упоминалось, что в процессе адсорбции преимущественно сорбируется органическое вещество с меньшим показателем степени экспоненты спектра поглощения /1 (поглощение представляется в виде х = Ке~^х), что говорит об избирательном процессе адсорбции. При проведении экспериментов с бактериями в процессе роста культуры бактериопланктона наблюдалось изменение /1 для проб как с добавками, так и без добавок глины. Чёткой зависимости между численностью бактерий и показателем /1 не было обнаружено, однако было отмечено, что на первые сутки во всех пробах показатель /1 снижается. Поскольку /1 характеризует состав органического вещества, то, следовательно, по его изменению можно судить об изменении в составе ОВ. Широко известно, что бактерии окисляют органическое вещество в процессе их дыхания до простых соединений, которые более доступны к потреблению как для самих бактерий, так и для фитопланктона. Из вышесказанного можно предположить, что более лабильное органическое вещество имеет более низкий /1 и, следовательно, в процессе адсорбции именно такое органическое вещество адсорбируется на частицах взвеси.
Как показали предыдущие эксперименты, взвешенные частицы глины обладают высокой сорбционной способностью, что, в свою очередь, приводит к смене пространственного распределения питательного субстрата в системе в процессе адсорбции. С другой стороны, минеральная взвесь является внутренней граничной поверхностью, и увеличение граничной поверхности приводит к перераспределению бактериопланктона на прикреплённые и свободноживущие бактерии. Прежде всего, в ходе эксперимента представляло интерес выяснить, как влияет мине-
