Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА1. Биосорбция тяжелых металлов микромицетами, токсическое действие металлов на клетки (литературный обзор) 9
1.1. Формы нахождения и миграции золота и тяжелых металлов в окружающей среде 9
1.2 Биосорбция металлов микроорганизмами 26
1.2.1.Основные факторы, оказывающие влияние на биосорбцию27
1.2.2. Биосорбция металлов микроскопическими грибами 31.
1.3 Строение и состав клеточной стенки мицелиальных грибов 34
1.4. Токсическое действие тяжелых металлов на микроорганизмы 38
1.5. Механизмы устойчивости микроорганизмов к действию металлов 41
ГЛАВА2. Материалы и методы исследования 45
2.1. Объекты исследования 45
2.2. Характеристика исследуемых месторождений золота 45
2.3. Отбор образцов для микологического анализа 49
2.4. Выделение и идентификация микроорганизмов 49
2.5. Биосорбция металлов микроскопическими грибами 50
2.5.1. Получение биомассы микроскопических грибов 50
2.5.2. Растворы металлов, используемые в экспериментах 51.
2.5.3. Условия экспериментов по биосорбции металлов 51
2.6. Методы исследования механизмов аккумуляции и кристаллизации золота
2.6.1. Электронная микроскопия 52
2.6.2. Рентгеноструктурный анализ 53
ГЛАВА 3. Разнообразие микромицетов золоторудных и россыпных месторождений, их способность аккумулировать золото 54
3.1. Изучение комплекса микромицетов Покровского золоторудного месторождения 55
3.2. Изучение комплекса микроскопических грибов россыпей Чагоянского золотоносного узла 57
3.3. Сравнение видового состава микромицетов, изолированных из месторождений золота Амурской области 60
ЗАИсследование способности природных штаммов микроскопических грибов сорбировать ионное золото 63
ГЛАВА 4. Биосорбция ионного золота микроскопическими грибами 67
4.1. Влияние рН на сорбцию ионного золота 68
4.2. Динамика биосорбции ионного золота 70
4.3. Влияние возраста культуры на сорбционную способность 71
4.4. Возможность извлечения ионного золота из растворов биомассой водорослей 71
4.5.Извлечение ионного золота из раствора биомассой микроскопических грибов и химическими сорбентами 72
4.6. Сорбция золота живой и инактивированной биомассой микромицетов, десорбция золота с биомассы 73
4.7. Селективное извлечение благородных металлов биомассой грибов из многокомпонентных растворов 74
ГЛАВА 5. Кристаллизация золота микроскопическими грибами 79
ГЛАВА 6. Аккумуляция тяжелых металлов и их токсическое воздействие на клетки 84
6.1. Динамика биосорбции металлов 84
6.2. Аккумуляция металлов и токсическое действие на клетки 85
Выводы 104
Список литературы 106
- Биосорбция металлов микроскопическими грибами
- Получение биомассы микроскопических грибов
- Сравнение видового состава микромицетов, изолированных из месторождений золота Амурской области
- Сорбция золота живой и инактивированной биомассой микромицетов, десорбция золота с биомассы
Введение к работе
Известно, что способность концентрировать химические элементы свойственна всем живым организмам. На концентрационную функцию живого вещества как на важнейшую часть его геохимической деятельности указывал еще В.И. Вернадский. Изучение взаимодействия микроорганизмов с тяжелыми металлами представляет интерес с точки зрения понимания роли микроорганизмов я процессах миграции металлов и биогенного минералообразования. Установлено, что микроорганизмы могут использовать металлы в качестве источников микроэлементов, энергии или акцепторов электронов. Однако известно и обратное, токсическое воздействие металлов на клетки. В связи с этим изучение воздействия тяжелых металлов на клетки имеет важное значение для выявления механизмов адаптации микроорганизмов к экстремальным условиям существования.
В последнее время учеными всего мира ведутся исследования, направленные на использование микроорганизмов для обогащения и извлечения благородных и редких металлов из отходов промышленных предприятий, упорных руд, а также «хвостов» и отвалов. Результаты этих исследований помогут решить и ряд экологических проблем, таких как очистка стоков промышленных и горнодобывающих предприятий от тяжелых металлов, токсичных химических реагентов и радионуклидов. Исследование токсического действия тяжелых металлов на микроорганизмы позволит решать задачи экологического нормирования предельно допустимых концентраций тяжелых металлов в окружающей среде и экологического мониторинга. Важна также оценка вклада микроорганизмов в трансформацию соединений тяжелых металлов и детоксикацию природной среды. Такого рода данные необходимы для прогнозирования состояния окружающей среды в условиях техногенного загрязнения и разработки охранных мероприятий.
Цель и задачи исследования
Цель выполненной работы заключалась в изучении биосорбции золота и тяжелых металлов (Ag, Hg, Си, Zn, Pb, Со, Fe, Ni, Mn) -геохимических спутников золота микроскопическими грибами и выявление степени их токсического воздействия на клетки.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Исследовать комплекс микроскопических грибов рудных и россыпных месторождений Амурской области.
2. Установить способность природных штаммов микромицетов взаимодействовать с ионным золотом. Провести поиск активных биосорбентов золота.
3. Изучить динамику сорбции, определить оптимальные условия (рН, возраст культуры) биосорбции золота и тяжелых металлов из растворов.
4. Определить сорбционные свойства микромицетов в отношении тяжелых металлов Ag, Hg, Си, Zn, Pb, Со, Fe, Ni, Mn -геохимических спутников золота.
5. Установить возможность селективного извлечения золота из многокомпонентных растворов.
6. Исследовать процесс аккумуляции и трансформации ионного золота и тяжелых металлов микромицетами при продолжительном времени взаимодействия.
7. Методом электронной микроскопии установить степень повреждающего воздействия тяжелых металлов на клетки мицелия и места их локализации в клетке.
Научная новизна
В настоящей работе впервые изучено видовое разнообразие микроскопических грибов рудных и россыпных месторождений золота. По
частоте встречаемости доминировали представители p. Penicillium, которые составляли до 66,6 % от общего числа видов, выделенных из рудного и россыпного материала. Преобладание представителей указанного рода является одной из характерных особенностей комплексов микромицетов таежной зоны. Впервые на территории Амурской области л выделены P. atramentosum Thorn., P. oxalicum Currie et Thorn.,
P Aspergillus terricola E.J. Marchal, Phoma eupyrena Sacc, Phoma lingam
(Tode:Fr.) Desm., Phoma humicola J. С Gilman et E.V. Abbott и Eurotium pseudoglaucum Blochwitz.
Впервые показана специфичность взаимодействия каждого металла с клетками микроскопических грибов. Аккумуляция и трансформация одних металлов -Mn, Ni, Fe происходит на клеточной стенке, других - Hg, Ag, Си, Pb, Zn как на клетке, так и во внутриклеточном пространстве.
Показано, что в качестве одного из основных протекторных механизмов клеток мицелия к воздействию токсичных металлов является выделение большого количества внеклеточных полимеров, образующих слизи, чаще всего имеющих полисахаридную основу. Подобные выделения способны к значительному связыванию металлов, устраняя их токсическое воздействие на клетки.
Установлена специфичность воздействия тяжелых металлов на рост
и спорообразование биомассы микромицетов. Остаточные концентрации в
растворе таких металлов как, марганец, железо, свинец вызывают
ингибирование роста и спорообразования, тогда как ртуть, серебро, медь Шь стимулируют данные процессы.
Практическая значимость
Полученные результаты исследований показали возможность селективного извлечения благородных металлов биомассой микромицетов, что может быть использовано при решении различных задач в биотехнологии обогащения минерального сырья.
Установленные возможности аккумуляции и трансформации металлов микромицетами могут быть использованы для решения экологических проблем по биоремедиации почв и водоемов.
Создана коллекция микроскопических грибов, представляющих интерес как с точки зрения использования штаммов в качестве биосорбентов тяжелых металлов, так и продуцентов биологически активных веществ.
Результаты исследований показали увеличение степени повреждающего воздействия тяжелых металлов на клетки мицелия в зависимости от времени воздействия, специфичности используемого металла и его концентрации, что может быть использовано при создании новых препаратов в области защиты растений и защиты различных материалов от биокоррозии.
Автор выражает глубокую признательность зав. лаборатории низших растений БПИ ДВО РАН д.б.н. Л.Н. Егоровой за всестороннюю помощь в работе. Автор благодарит своих коллег к.х.н. В.И. Радомскую, Т.Б. Макееву, к.г-м.н СМ. Радомского, к.м.н. В.М. Католу за помощь в выполнении работы. Автор признателен сотрудникам лаборатории молекулярной фитопатологии и микробиологии Амурского комплексного научно-исследовательского института, сотрудникам Ботанического сада и сотрудникам информационного центра АмурНЦ за разностороннюю помощь.
Биосорбция металлов микроскопическими грибами
Основным механизмом связывания металлов и радионуклидов микроскопическими грибами является метаболизм-независимая сорбция металлов на поверхности клеточной стенки мицелия (Tobin et al., 1994; Naseem et al, 1995; Meyer, Wallis, 1997).
Процесс связывания металлов клеточной стенкой грибов-микромицетов и одноклеточных грибов - дрожжей происходит быстро и в больших количествах (Zhou, Kiff, 1991). Так при адсорбции ртути Hg клетками дрожжей Saccharomyces cerevisiae (Murray, Kidby, 1975) количество извлеченного металла достигает собственного веса биомассы.
Извлечение металлов мертвой грибной биомассой может быть выше, одинаковым или меньше, чем живой биомассой и зависит от типа биомассы (видовой принадлежности гриба) и формы нахождения металла в растворе (Gadd, 1986а,б). В связи с особенностями строения клеточной стенки могут быть значительные отличия в сорбционной способности не только между разными видами грибов, но даже штаммами (Gadd, 1986а; 1993; Siegel et al, 1987; Galun et al, 1983; 1987). Изучение сорбции Mn. Со, U нативной биомассой л A. niger и компонентами клеточной стенки (хитин-глюкановый комплекс, хитин, хитозан) показало, что последние меньше извлекали металлы, чем нативная биомасса. Результаты показали, что биосорбция металлов зависит от содержания и соотношения биополимеров в клеточной стенке: биосорбция выше с увеличением глюкана и хитозана и с уменьшением содержания хитина в клеточной стенке (Feofilova et al, 2000).
В биосорбции одних катионов участвуют лиганды структурных компонентов клеточной стенки: карбоксильные, гидроксильные, сульфгидрильные, аминные и фосфатные группы, образующие координационные соединения. Сорбция ионов других металлов (Cd , Си , Zn2+, Со2+) происходит посредством ионного обмена, в результате чего Са2+ и Mg выходят из клетки в раствор (Akthar et al., 1996). Таким образом, процесс биосорбции металлов микроскопическими грибами также является штаммоспецифическим признаком, как у бактерий (Kapoor, Viraraghavan 1995).
Изменения температуры (от 4 до 30) мало влияют на биосорбцию металлов грибами (Galun, 1987; Siegel, 1987; Omar et ah, 1996), однако, наблюдается высокая рН-зависимость процесса (Kapoor, Viraraghavan, 1995). У Saccharomyces cerevisiae, например, медь откладывается в клеточной стенке, мембране и цитоплазме за счет высокой комплексующей способности таких лигандов, как амины и амиды. В кислых условия медь взаимодействует с кислородом амидной группы, тогда как в щелочной среде металл связывается с клеточной стенкой через отрицательно заряженный азот аминов (Wnorowski, 1991). В данном случае показана зависимость сорбции от состояния ионогенных групп в растворе.
Оптимальное значение для сорбционного извлечения свинца установлено в интервале рН 5-6 (Denizli, 2000). Десорбция свинца с биомассы на 98% проводили 0,1 М HNO3. Биосорбция Ni пивными дрожжами максимальна при рН 6 (Han et ah, 2000). Высокая рН-зависимость в связывании металлов объясняется специфическим поведением их солей в растворе, их реактивностью и способностью к комплексообразованию. В водных растворах металлы могут быть в виде свободных катионов и в гидроксилированной форме. Степень гидроксилирования зависит от концентрации металла и рН-среды. С увеличением степени гидроксилирования сокращается извлечение металла из " раствора. Биосорбция металлов грибами, такими как Cladosporium resinae, Penicillium italicum, описывается изотермами Лэнгмюра и Фрейндлиха, а для Rhisopus arrhisus - изотермой ВЭТ для поверхностной адсорбции. Изотермы широко используются для изучения процесса связывания металлов грибами и представляют некоторую ценность в описании условий и параметров сорбции у различных видов и штаммов (Tsezos, Volesky, 1982; Gadd, 19866). Однако данные изотерм не всегда информативны для установления механизма биосорбции. Так, например, у S. cerevisiae начальные моменты сорбции Hg + соответствуют адсорбции на монослое, но далее возможно проникновение Hg2+ в клетку, что не поддается описанию с помощью изотерм (Weidemann et aL, 1981; Omar et ah, 1996). Достаточно хорошо изучены механизмы адсорбции на примере урана. Извлечение урана биомассой Rhisopus arrhisus включает в себя быструю стадию взаимодействия урана с аминным азотом хитина с последующим медленным осаждением гидроокиси урана на клеточной стенке (Tsezos, Volesky, 1982; Tsezos, 1983). По другому механизму идет процесс ф аккумуляции урана биомассой S. cerevisiae: основными центрами связывания являются фосфатные и карбоксильные группы с последующим отложением иглоподобных кристаллов на клеточной стенке (Strandberg et al., 1981). Количество извлеченного урана значительно больше, чем это происходит при взаимодействии с активными группами поверхностных структур. Авторы предполагают, что это возможно за счет кристаллизации урана на центрах связывания. Ионы ртути, например, реагируют с реакционноспособными -SH группами клеточной мембраны дрожжей (Strandberg et al. 1981), а механизм аккумуляции ионов тяжелых металлов (Со +, Ni +, Мп ) клетками S. cerevisiae иной, чем ионов урана и ртути (Simmons et al., 1995; Karamushka et al.t 1996). Таким образом, на примере S. cerevisiae показано, что механизм сорбции разных металлов даже одним штаммом строго специфичен.
Грибы могут извлекать как растворенные, так и дисперсные формы металлов (Горовой, Косяков, 2002). Мицелии Aspergillus niger сорбирует сульфиды меди, свинца и цинка, a Mucor flavus, кроме сульфидов свинца, -цинковую пыль и гидроокислы железа. В процессе биосорбции изменяется физическая природа частиц, происходит восстановление ионных форм до элементарных. Mucor flavus при культивировании на среде с сульфидом свинца сорбирует на биомассе чистый металл (Wainwright, Grayston, 1989).
Получение биомассы микроскопических грибов
Для определения сорбционной способности штаммов микромицетов, выделенных из пород Покровского месторождения и Чагоянского золотоносного узла, а также коллекционных штаммов провели тестирование на взаимодействие с растворами солей соответствующих металлов.
Эксперименты по биосорбции проводили с живой и инактивированной (мертвой) биомассой. Для экспериментов биомассу грибов получали культивированием на жидкой среде Чапека в условиях глубинной культуры, при температуре 25С в течение 6-7 суток при периодическом встряхивании, отделяли от культуральной жидкости фильтрованием, промывали дистиллированной водой, удаляли избыток жидкости под прессом и использовали в эксперименте.
Для экспериментов с мертвой биомассой культивирование микромицетов проводили в тех же условиях, как указано выше. Далее биомассу подвергали автоклавированию в течение 40 минут при 1 атмосфере. Биомассу дрожжей наращивали на косяках суслоагара, в течении 10 суток при температуре 22С, смывали дистиллированной водой, отмывали от культуральной среды и метаболитов и центрифугировали при 3000 об/мин.
Были проведены эксперименты по биосорбции металлов из одно-, двух-, и многокомпонентных растворов.
Для опытов по изучению биосорбции использованы соли следующих, сопутствующих золоту металлов: СоС12 х 6Н20; ZnSC 4 х 7Н20; РЬС12; МпС12 х 4Н20; NiCl2; AgN03; Fe2(S04)3; CuCl2. Концентрация растворов (по металлу) 4-5 мг/л, исходная рН растворов 6-7.
Золото взято в виде золотохлористоводородной кислоты ЩА11СІ4]. Концентрация в зависимости от условий эксперимента изменялась от 1,2 до 50 мг/л, рН раствора - от 3 до 10 единиц рН.
При экспериментах на аккумуляцию отдельных металлов исходная концентрация металлов в растворе составила 5 мг/л, рН 5-6, соотношение твердой фазы к жидкой (Т : Ж) составило 1 : 20. Время контакта в зависимости от задачи эксперимента от 0,5 часа до 3 суток. Эксперименты проводили в трех повторностях.
Для экспериментов по селективности извлечения металлов исходная концентрация каждого металла в растворе составила 2-3 мг/л, рН 5-6, соотношение Т : Ж составило 1 : 15-20, время контакта 14 часов при периодическом встряхивании. Эксперимент проводили в трех повторностях.
Для опыта на сравнение сорбционных свойств биомассы грибов с химическими сорбентами были взяты активированный уголь АГ-90, хемосорбционное волокно ВИОН (КН-1, АН-1) и биомасса Penicillium chrvsosenum, выделенного ранее из россыпного месторождения золота. Эксперименты выполнены в статических условиях в диапазонах значений рН раствора - 3-4, 6-7, 9-10, время контакта 2 часа, навеска сорбента — 1 грамм, объем раствора ионного золота — 100 мл. Концентрация золота в растворе 50 мг/л. Эксперимент выполнен в трех повторностях.
Эксперименты по сорбции и десорбции золота.
В конические колбы на 250 мл, содержащие по 20 мл раствора ионного золота концентрацией 50 мг/л, вносили навески живой (или инактивированной) биомассы Penicillium luteum (25-35 мг сухого веса), затем колбы помещали на качалку. Через 2 часа биомассу отделяли от раствора фильтрованием и определяли в растворе остаточную концентрацию металлов. Емкость биосорбции подсчитывали по разнице начальной и конечной концентрации металла в растворе на единицу биомассы. В ходе дальнейшего эксперимента по изучению десорбции золота с биомассы микромицетов было проведено элюирование золота с биомассы тремя видами растворов (дистиллированной водой; 0,1 н раствором H2S04; раствором тиомочевины с Fe2(S04)3 в качестве окислителя). Эксперименты проводили в трех повторностях.
Концентрацию металлов в растворах во всех экспериментах определяли методом атомной абсорбции на спектрофотометре модели 180-50 Hitachi (Япония).
Для исследования механизмов аккумуляции золота при продолжительном времени взаимодействия был использован штамм Penicillium luteum, выделенный ранее из россыпного месторождения. Культивирование проводили при температуре 20 С, длительность опыта 30-40 суток. В качестве ионного золота использован раствор ЩА11СІ4] с исходной концентрацией золота в растворе 50 мг/мл. Электронно-микроскопические исследования выполнены на просвечивающем электронном микроскопе TESLA BS 500 и сканирующем Jeol JSM 35С. Образцы сняты в режиме SEI ( вторичных электронов). Напряжение 15 kv, ток 0,6 х ЗхЮА. Для доказательства формирования золотых агрегатов сделаны снимки в характеристическом рентгеновском излучении Аи. Режим работы для микроанализа: напряжение 15 kv, ток Ф 0,3x10. Перед нанесением биологических образцов на столбики проведена тщательная отмывка биомассы от среды культивирования, продуктов метаболизма и несвязанного с клетками золота. Подобным образом были исследованы и механизмы сорбции других, сопутствующих золоту металлов.
Сравнение видового состава микромицетов, изолированных из месторождений золота Амурской области
Для сравнения видового разнообразия микромицетов рудных и россыпных месторождений нами были выделены грибы из пород других рудных и россыпных месторождений золота Амурской области и изучен их видовой состав. Для исследования были взяты ранее отобранные образцы пород рудных месторождений: Кировское (Тындинский район), Токур (Селемджинский район), рудопроявление «Снежинка» (Магдагачинский район). Были идентифицированы микромицеты, ранее выделенные (Куимова, 1999) из россыпных месторождений: Апрельская россыпь (Магдагачинский район), Хайктинское золотороссыпное месторождение (Тындинский район).
Общий список микромицетов, выделенных из месторождений золота Амурской области, представлен 33 видами из 13 родов и 4 классов (включая два "вида" стерильных форм мицелия) (табл. 3).
Класс Zygomycetes представлен 2 видами: Rhizopus nigricans выделен только из Покровского золоторудного месторождения, Мисог circinelloid.es из Чагоянской и Апрельской россыпей.
Класс Ascomycetes также представлен 2 видами: Eurotium pseudoglaucum был выделен из Чагоянского месторождения, Talaromyces luteus изолирован из Кировского и Чагоянского месторождений.
Класс Hyphomycetes насчитывает 24 вида из 7 родов. Семейство Moniliaceae представлено 20 видами, относящимися к 3 родам. На первом месте по числу видов (13) и по частоте встречаемости стоит род Penicillium. Микромицеты рода Penicillium составляли от 10 до 66,6 % от общего числа видов, выделяемых из месторождений. Преобладание представителей указанного рода является одной из характерных особенностей комплексов микромицетов таежной зоны (Кирцидели, 1996; Гришкан, 1997). Наиболее часто встречались виды P. chrysogenum, P. paxilli, P. steckii, P. waksmanii. Только из пород Покровского месторождения был выделен Р. nigricans, присутствие которого также отмечено в месторождениях золота Забайкалья (Коробушкина, Гукасян, 1977).
Грибы рода Aspergillus представлены 5 видами, три из которых (А. niger, A. fumigatus и A. flavus) по литературным данным довольно часто встречаются в золоторудных месторождениях (Коробушкина, Гукасян, 1977; Коробушкина, 1986; Коробушкина, Коробушкин, 1998). В исследуемых месторождениях Приамурья с высокой частотой встречаемости выделялись A. versicolor и A. flavus.
Род Trichoderma представлен 2 видами - Т. koningii и Т. viride. Наиболее часто в месторождениях выделяется Т. viride.
Разнообразие темно-окрашенных микромицетов невелико. Семейство Dematiaceae представлено 4 родами. С наибольшей частотой встречались Alternaria alternata и Cladosporium cladosporioides.
Класс Coelomycetes представлен 5 видами из 2 родов. Наиболее широко представлен род Phoma (4 вида), род Coniothyrium представлен только одним видом. Нужно отметить, что все они были выделены из Покровского рудного месторождения, только Ph. eupyrena встречался также в Чагоянском россыпном месторождении. Из этих же двух месторождений был выделен и стерильный светло - и темноокрашенный мицелий, не образующий конидиального спороношения.
Таким образом, исследование микологического состава золоторудных месторождений и россыпей показало небольшое разнообразие систематического состава микромицетов как на видовом, так и на родовом уровне. Это связанно со специфическими условиями местообитания - низким содержанием органического вещества, водным и температурным режимами, высокими концентрациями солей тяжелых металлов и т.д. 3.4. Исследование способности природных штаммов микроскопических грибов сорбировать ионное золото
Поиск активных биосорбентов золота был выполнен среди природных изолятов Покровского золоторудного и Чагоянского россыпного месторождений, в которых видовой состав микромицетов наиболее разнообразен. Выделенные штаммы были проверены на способность к биосорбции тонкодисперсного золота по ранее описанной методике (Куимова и др., 1999).
Результаты проведенного скрининга микроскопических грибов представлены на рис. 3. Минимальная степень извлечения золота биомассой достигала 48-50% у штаммов Aureobasidium pullulans, P. nigricans. Семь штаммов из 33 исследованных извлекали более 90% металла из раствора. Максимальная сорбционная способность наблюдалась у представителей р. Penicillium, исключение составляет только P. nigricans.
Более половины всех изолированных штаммов имели степень извлечения золота более 80%.
Сравнительное изучение сорбционных способностей микроскопических грибов показало, что по степени извлечения металла из раствора можно выстроить следующий ряд:
Penicillium spp. (77 -99%) Phoma spp. (74-94%) Oidiodendron flavum (88%) Alternaria alternata (82-85%) Aspergillus spp. (77-86%) Trichoderma spp. (68-77%) Cladosporium cladosporioides (55-64%) Aureobasidiumpullulans (48%).
Различия в сорбционной способности обнаруживались не только между видами, но проявлялись также и на уровне штаммов одного вида. Например, разные штаммы Phoma eupyrena отличались друг от друга по степени извлечения золота в 1,2 раза.
Сорбция золота живой и инактивированной биомассой микромицетов, десорбция золота с биомассы
Для сравнения сорбционных свойств живой и инактивированной (мертвой) биомассы микромицетов был использован P. luteum. Результаты исследований показали, что живая биомасса извлекает золото несколько лучше (21,7 мг/г), чем мертвая (18,6 мг/г). Это говорит о том, что основным механизмом связывания металла микромицетами является биосорбция структурными компонентами клеточной стенки.
Десорбцию золота с загруженной биомассы проводили разными вариантами растворов. Сначала промывали биомассу дистиллированной водой, чтобы удалить несвязанный с биомассой металл. Далее проводили элюирование десорбентами: в первом варианте 0,1М раствором H2S04, а во втором раствором тиомочевины в присутствии небольшого количества Fe2(SC 4)3 в качестве окислителя (рН 1-2). Эффективность десорбции в варианте с раствором кислоты составила 15,6 %, при десорбции раствором тиомочевины практически все сорбированное золото было переведено в раствор.
Для того, чтобы определить поведение металлов в многокомпонентных растворах и возможности их извлечения, многие исследователи проводят исследования изначально на моно- и бинарных системах (Sag et ah, 2000; 2001; Filipovic-Kovacevic et ah, 2000). Сорбционные возможности биомассы в отношении золота и оптимальные условия биосорбции были определены выше. Далее перед нами стояла задача изучить биосорбцию в бинарных и многокомпонентных системах.
Изучение селективности извлечения металлов проводили на модельных растворах. По результатам химических анализов были определены степень и емкость извлечения металлов для обоих штаммов грибов (табл. 5, 6 ).
Полученные данные показали, что наиболее высокая емкость сорбции (23.4мг/г - 37.2мг/г) и степень извлечения золота (87.1% - 89.5%) для обоих штаммов грибов наблюдаются в варианте 1 (Au-Fe). Для биомассы P.paxilli показатели несколько выше, чем у P.chrysogenum. В присутствии конкурирующих ионов Zn и Со (вар. 3) сорбционные свойства мицелия в отношении золота уменьшаются (Рис. 8).
В многокомпонентных растворах (варианты 4, 5), наблюдается увеличение как емкости, так и степени извлечения золота биомассой - от 20.15-27.8 мг/г сухой биомассы в варианте 4 (без серебра) до 22.3-35.4 в варианте 5 (с полным набором элементов).
B+.84-/.A Степень извлечения золота биомассой P.paxilli достигает более чем 97.9% в последнем варианте.
Наблюдается высокая емкость извлечения Fe практически во всех вариантах растворов и достигает своего максимума в варианте 1 (Au-Fe) 19.9 мг/г у P. chrysogenum и 37.4 мг/г у P.paxilli. (Рис. 8) Fe+Au варианты В P. paxilli
Наблюдается некоторая взаимосвязь: в присутствии железа в растворе сорбция золота биомассой увеличивается. По имеющимся литературным данным Fe ингибирует сорбцию некоторых тяжелых металлов (Siegel, 1987; Каравайко, 1996). В присутствии ионов ртути, например, аккумуляция свинца биомассой Saccharomyces cerevisiae уменьшалась на порядок (с 0,22 ммол до 0,02 ммоль /г сухого веса) (Suh, Kim, 2000). Однако, помимо антагонистического действия, эффект синергического действия металлов в растворах не редкость (Ting, Тео, 1995). Какое действие оказывают ионы железа на благородные металлы по имеющимся у нас литературным источникам, неизвестно. Мы можем предположить, что Fe создает дополнительные центры связывания. Так как Аи способно восстанавливаться из раствора, то на центрах связывания происходит кристаллизация металла и дальнейший рост кристаллов. Подобный процесс происходит и в природных гидротермальных и техногенных растворах, где идет иммобилизация золота на оксиды железа и марганца.
