ЗАСТОСУВАННЯ БІОСУРФАКТАНТІВ У ТЕХНОЛОГІЇ БІОФІЛЬТРАЦІЇ СТІЧНИХ ВОД З ВИКОРИСТАННЯМ DAPHNIA MAGNA
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2023.01.020Keywords:
поверхнево-активні речовини, трегалозоліпіди, Daphnia magna, біологічне очищення, стічні водиAbstract
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. Важливою перевагою даного способу очищення водойм є можливість використання отриманої біомаси зоопланктону як живого корму для вирощування риб. Підвищити фільтраційні властивості зоопланктону можна шляхом його вирощування у присутності поверхнево-активних речовин біологічного походження, які, окрім того, забезпечують покращення засвоюваності кладоцерами нутрієнтів та інтенсифікують нарощення їх біомаси. В даному дослідженні було оцінено можливість застосування препарату трегалозоліпідних біоПАР, отриманого з культуральної рідини Rhodococcus erythropolis AU-1, для інтенсивного нарощення культури Daphnia magna з метою здійснення біологічної очистки водойм. Встановлено, що токсичність трегалозоліпідів має дозозалежний характер, зокрема, їх мінімальна концентрація, при якій спостерігалась загибель дафній протягом 24 годин впливу, склала 300 мг/л, а ЛК50 при тій же тривалості дії – 479 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. Для оцінки ефективності біофільтрації Daphnia magna в модельному експерименті була використана вода з механічного фільтру експериментальної рециркуляційної системи ЧНУ імені Юрія Федьковича. 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.
References
SSU 4173:2003 Water quality. Determination of acute lethal toxicity on Daphnia magna Straus and Ceridaphnia affinis Lilljeborg (Cladocera, Crustecea). Kyiv: Derzhspozhyvstandart Ukrainy, 2004. 17 p.
Koretska N.I., Midyana H.H., Karpenko O.V. Optimization of trehalose lypids extraction – metabolites of Rhodococcus erythropolis AU-1. Innov Biosyst Bioeng. 2018; 2(4): 246-251. https://doi.org/ 10.20535/ibb.2018.2.4.148935
Sabliy L.A. Physical, chemical and biological treatment of highly concentrated wastewater. Rivne: NUWGP. 2013. – 291 p.
Dockyu Kim, Ki Young Choi, Miyoun Yoo, Gerben J Zylstra, Eungbin Kim. Biotechnological Potential of Rhodococcus Biodegradative Pathways. J Microbiol Biotechnol. 2018; 28(7):1037-1051. https://doi.org/10.4014/jmb.1712.12017
Hyman M., Wang Q., Wilson A., Adhikari S., Higgins B. Production of Daphnia zooplankton on wastewater-grown algae for sustainable conversion of waste nutrients to fish feed. Journal of Cleaner Production. 2021; 310: 12750. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.127501
Khudyi О., Marchenko M., Cheban L., Khuda L., Kushniryk O., Malishchuk I. Recirculating aquaculture systems waste water as a medium for increase of phytoplankton and zooplankton biomass. International Letters of Natural Sciences. 2016; 54: 1–7. https://doi.org/10.18052/www.scipress.com/ILNS.54.1
Mir Sh, Jamal P, Alama MdZ, Mir AB, Ansari AH. Microbial surface tensio-active compounds: production and industrial application perspectives: a review. Int J Biotech Bioeng. 2017; 3(8):282-301. https://doi.org/10.25141/2475-3432-2017-8.0273
Pau C., Serra T., Colomer J., Casamitjana X., Lluı ́s S., Ruud K. Filtering capacity of Daphnia magna on sludge particles intreated wastewater. Water Research. 2013; 47: 181 -186. https://doi.org/10.1016/j.watres.2012.09.047
Serra T., Barcelona A., Pous N., Salvadó V., Colomer J. Disinfection and particle removal by a nature-based Daphnia filtration system for wastewater treatment. Journal of Water Process Engineering. 2022; 50: 103238. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2022.103238
Shiny K.J., Remani K.N., Nirmala E., Jalaja T.K., Sasidharan V.K. Biotreatment of wastewater using aquatic invertebrates, Daphnia magna and Paramecium caudatum. Bioresource Technology. 2005; 96: 55–58. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2004.01.008