Модель біомінералізації сполук заліза клітинами Gallionella, іммобілізованими на контактному завантаженні біореактора

2017;
: с. 51 – 56
https://doi.org/10.23939/jeecs2017.02.051
Надіслано: Листопад 21, 2017
Переглянуто: Грудень 03, 2017
Прийнято: Грудень 06, 2017

O. Kvartenko, I. Gryuk, L. Sabliy. Model of biomineralization of ferrum compounds by Gallionella cells immobilized on contact loading of bioreactor. Energy Eng. Control Syst., 2017, Vol. 3, No. 2, pp. 51 – 56. https://doi.org/10.23939/jeecs2017.02.051

1
Національний університет водного господарства та природокористування
2
Рівненський державний гуманітарний університет
3
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

У підземних водах, незабруднених органічними сполуками, двовалентне залізо зустрічається у формі гідрокарбонатів. Невід’ємним супутником іонів заліза є залізобактерії. В результаті проведеного літературного огляду встановлено, що до теперішнього часу не було вивчено механізми впливу додаткового джерела неорганічного вуглецю на процеси внутрішньоклітинного метаболізму бактерій роду Gallionella. Метою роботи є встановлення впливу додаткового джерела неорганічного вуглецю у вигляді Na2CO3 на процеси масообміну та швидкість біохімічного окиснення сполук заліза бактеріями Gallionella sp. та розробка можливого механізму асиміляції неорганічного вуглецю до відновленого пентозофосфатного циклу. Розроблена нами комплексна схема активації метаболізму бактерій свідчить про можливість підвищення енергетичної потужності відновленого пентозофосфатного циклу, прискорення циклів метаболізму та швидкості перекачування електронів через ферментативну систему клітини. Сукупність наведених процесів призводить до прискорення ферментативного окиснення іонів Fe2+ на поверхні клітини з кінцевим утворенням матриксних структур біомінералів та підвищення ефективності роботи біореакторів.

  1. Czekalla, C. (1985). Quantitative Removal of Iron and Manganese by Microorganisms in Rapid Sand Filters (In Situ Investigations) / C. Czekalla, W. Mevius, H. Hanert // Water Supply. – vol. 3. - Berlin “B”, pp. 111-123.
  2. Seppänen H. (1991). Experiences of Biological iron and manganese removal in Finland. / H.Seppänen// Proc. IWEM ann. Sym. – no 15(1). p. 9-11.
  3. Mouchet, P. (1992). From Conventional to Biological Removal of Iron and Manganese in France/ P. Mouchet,// Journal  of  the  American Water Works Association. - 1992 – vol. 84, no 4, p. 158-167.
  4. Mencha M. N. (2006). Ferrobacteria in water supply systems with underground water sources. / M.N. Mencha// Water Supply and Sanitary Engineering. – No. 7. p. 25–32. (in Russian)
  5. Zhurba M.G. (2006). Biochemical deironing and demanganation of underground water / M.G.Zhurba, Zh.M. Govorova.,  A.N.Kvartenko, O. B. Govorov // Water Supply and Sanitary Engineering.-  No. 9., part 2. pp. 17–23. (in Russian)
  6. Gusev M.V., Mineeva L.A. (2003). Microbiology. Textbook. M .: Academy, – 464 p. (in Russian)
  7. Emerson D., Field E., Chertkov O., Davenport K. W., Goodwin L., Munk C., Nolan M., Woyke T. (2013). Comparative genomics of freshwater Fe-oxidizing bacteria: implications for physiology, ecology, and systematics. Frontiers in Microbiology / Evolutionary and Genomic Microbiology. Volume 4 | Article 254. https://doi.org/10.3389/fmicb.2013.00254
  8. Nicholls, D. G., and Ferguson, S J. (2002). Bioenergetics 3.London: Academic Press.
  9. Refojo,P.N.,Teixeira,M.,and Pereira, M. M. (2012). The alternative complex III: properties and possible mechanisms for electron transfer and energy conservation. Biochim. Biophys. Acta 1817, 1852–1859. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2012.05.003
  10. Gennis, R. B., and Stewart, V. (1996). “Respiration,” in Escherichia coli and Salmonella Cellular and Molecular.
  11. Borisov, V. B., Gennis, R. B., Hemp, J., and Verkhovsky, M. I. (2011). The cytochrome bd respiratory oxygen reductases. Biochim. Biophys. Acta 1807, 1398–1413. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2011.06.016
  12. Hallberg R., Ferris, F Grant (2004). Biomineralization by Gallionella. Geomicrobiology Journal. Vol. 21, P. 325-330. https://doi.org/10.1080/01490450490454001
  13. Kvartenko A., Orlov V., Pletuk O. (2016). Research into the biosorption process of heavy metal ions by the sediments from stations of biological iron removal. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Vol. 4, No. 10 (88), р. 37 – 43.
  14. Bukreeva V.Yu., Grabovich M.Yu., Eprintsev A.T., Dubinina G.A. (2009). Sorption of colloidal compounds of iron and manganese oxides by means of iron bacteria on sandy loads of treatment facilities of water-lifting stations. / Sorption and chromatographic processes. - V. 9. Iss. 4. P. 506 – 514. (in Russian)