Drobnoustroje w ochronie środowiska Flashcards
1
Q
Metanotrofy (mikroorganizmy metylotroficzne)
A
strukturalnie i funkcjonalnie wyspecjalizowane w procesie utleniania metanu
• Bakterie tlenowe, heterotroficzne, które wykorzystują metan wytworzony przez bakterie metanowe jako źródło węgla i donor elektronów
• Wykazują zdolności rozbijania wiązań C1
• Znaczenie ekologiczne i biotechnologiczne: udział w globalnym procesie krążenia węgla, asymilacji związków jednowęglowych, udział w procesach degradacji licznych zanieczyszczeń organicznych
• Dwie rodziny
o Methylococcaceae w obrębie γ-Proteobacteria, do których należą metanotrofy I i X typu (tzw. γ-metanotrofy)
o Methylocystaceae w obrębie α-Proteobacteria grupujące metanotrofy II typu (α-metanotrofy)
2
Q
Rodzaje metanotrofów
A
• Metanotrofy obligatoryjne:
o zdolne do rozkładu metanu i związków powstałych z jego utleniania (metanol, formaldehyd) oraz mrówczanu metylu, czyli związków nie zawierających wiązania C-C
o Rodzaje: Methylomonas, Methylobacter, Methylococcus, Methylosinus, Methylocystis
• Metanotrofy fakultatywne:
o jako źródło węgla i energii wykorzystują zarówno metan i jego pochodne, jak i związki wielowęglowe
o Utlenianie metanu do metanolu przeprowadza wysoce niespecyficzny enzym – monooksydaza metanowa (MMO), która u metanotrofów występuje w dwóch formach
Rozpuszczalna forma enzymu sMMO zawierająca niehemowe żelazo i została wykryta u metanotrfów typu II i X
Enzym związany z błonami plazmatycznymi pMMO – występuje u wszystkich metanotrofów. Brak specyficzności tego enzymu nadaje metanotrofom zdolność katalizowania różnych związków np. chlorowanych węglowodorów (ważne w biologicznych metodach degradacji substancji toksycznych)
3
Q
Morfologia metanotrofów
A
• Metanotrofy I typu:
o krótkie pałeczki
o np. Methylomonas methanica, Methylobacter chroococcum
• Metanotrofy II typu:
o komórki gruszkowate, pałeczki, przecinkowce
o np. Methylosinus trichosporium, Methylocystis pyriformis
• Metanotrofy X typu
o ziarniaki
o np. Methylococcus capsulatus
4
Q
Podział bakterii metanotroficznych w kontekście wymagań środowiskowych
A
Typ I metanotrofów występuje w środowiskach o niskim stężeniu CH4, wysokim stężeniu O2 oraz w warunkach obecności miedzi i azotu
• Rozwojowi metanotrofów typu II i syntezie sMMO sprzyja wysokie stężenie metanu, niedobór O2 i związanego azotu oraz brak miedzi, czyli warunki panujące m.in. w wodach podziemnych
5
Q
Bakterie metanotroficzne utleniają metan z wytworzeniem kolejno następujących związków
A
o Metanolu
o Formaldehydu
o Kwasu mrówkowego i CO2
6
Q
Sposób asymilacji węgla jest cechą różnicującą bakterie metanotroficzne
A
- U metanotrofów I i X typu formaldehyd powstały w wyniku utleniania metanu może zostać wbudowany do różnych związków organicznych poprzez cykl rybulozomonofosforanowy (RMP)
- U metanotrofów II typu – cykl serynowy
7
Q
Czynniki fizyczne i chemiczne wpływające na utlenianie metanu
A
Współczynnik dyfuzji gazów
• Stężenie tlenu, metanu, amoniaku, azotanów, azotynów i miedzi
• Wilgotność oraz stopień upakowania gleby
• Temperatura gleby
• Wartości pH gleby (optimum 6,0-7,0)
8
Q
Środowiska zajmowane przez bakterie utleniające metan
A
- Tundra – utlenianie CH4 w powierzchniowej warstwie gleby
- Pola ryżowe - w pobliżu roślin, gdzie tlen jest dostarczany przez rośliny, dominują metanotrofy II typu
- Organizmy zwierzęce - 2 gatunki małży z rodziny Mytilidae, metanotrofy zasiedlały głównie tkankę skrzeli
- Jeziora - o W zbiornikach bagiennych dominują metanotrofy II typu, podczas gdy w jeziora oraz ich osadach przeważają metanotrofy I typu, o W ubogich w substancje pokarmowe (m.in. związki azotu) wodach jezior oligotroficznych wykrywano jedynie metanotrofy II typu
- Morza i oceany: występowanie metanotrofów, głównie typu I w wodach odkrytych
- Gleby – nie obserwuje się stratyfikacji w rozmieszczeniu bakterii metanotroficznych, o Aktywność bakterii metanotroficznych izolowanych z kwaśnych gleb zależy od zmian odczynu gleby
9
Q
Poziomy organizacji mikroorganizmów w środowisku wodnym
A
- Mikroorganizmy funkcjonują w środowisku jako populacja – formacje poszczególnych komórek drobnoustrojów
- Metabolicznie podobne populacje – wspólnoty (konsorcja) mikroorganizmów (grupa gatunków o podobnym sposobie odżywiania się oraz korzystających z podobnych lub tych samych zasobów siedliska)
10
Q
Strefy beztlenowe jezior
A
- Litoral – fototrofy
- Profundal – strefa jeziora pozbawiona światła, położona poniżej dolnej granicy występowania roślin. Niska zawartość tlenu (zielone i purpurowe bakterie siarkowe – beztlenowa fotosynteza)
- Bentos - bakterie beztlenowe produkujące H2S i CH4, bakterie denitryfikujące
11
Q
Zmienność temperatury w wodach stojących
A
W wodach stojących np. jeziorach, których prąd wody jest bardzo słaby lub nie ma go wcale, temperatura zmienia się w cyklu rocznym
• Jeziora zwłaszcza głębokie, charakteryzuje stratyfikacja pionowa, czyli podział na warstwy, różniące się składem i temperaturą
o Warstwa ciepłej wody: epilimnion
Każdy metr głębokości niżej oznacza spadek temperatury o ponad 1oC
o W warstwie przydennej zwanej hypolimnionem woda ociąga temp 4oC i ma największą gęstość
o Termoklina – bariera między epi- i hypoliminem
12
Q
Samooczyszczanie się jezior
A
- Wody wymienionych 3 warstw nie mieszają się ze sobą przez całe lato z powodu różnic w gęstości, a woda krąży tylko w epilimnionie pod wpływem wiatru
- Biogeny odżywcze i substancje toksyczne są obecne przy dnie jeziora nie są dostępne dla organizmów z górnych warstw wody i późnym latem warstwa powierzchniowa wykazuje deficyt substancji troficznych
- Jesienią wody powierzchniowe zaczynają się ochładzać i opadać, wypierając cieplejsze wody położone niżej
- Cyrkulacja jesienna – wymiana oraz mieszanie się wód pod wpływem wiatru wody te natleniają się i równocześnie pozbywają nadmiaru no CH4 i CO2 przez wydzielenie go do atmosfery
13
Q
Wykorzystanie metanotrofów
A
zmniejszanie emisji gazów cieplarnianych (metan, bromometan)
• Biofiltry na wysypiskach odpadów
• Synteza biopolimerów dla przemysłu farmaceutycznego, spożywczego, naftowego, chemicznego
• Biosynteza aminokwasów, witaminy B12
• Bioremediacja
• Biopaliwa: metanol
• Biomasa: białka paszowe
14
Q
bakterie metanogenne
A
- bezwzględne beztlenowce zaliczane do Archebacteria, wykazujące zdolność przekształcania alkoholi, kwasów organicznych, wodoru i CO2 w metan
15
Q
Metanogeneza
A
degradacja materii organicznej do CH4 i CO2, zachodząca w warunkach beztlenowych, ograniczonej ilości azotanów, siarczanów lub utlenionego żelaza i manganu
16
Q
Typy metanogenów pod względem substratów do produkcji metanu
A
Hydrogenotrofy – utleniają H2 i redukują CO2 tworząc metan (części z nich utlenia mrówczan do CH4)
• Grupa wykorzystująca związki metylowe (metanol, metyloaminy, dimetylosiarczki), w tym część z nich jest obligatoryjnymi metylotrofami
• Grupa wykorzystująca octan do produkcji CH4 (obligatoryjne acetotrody – najmniej liczna)
• Hydrogenometylotrofy – redukująca metanol wodorem tworząc CH4
17
Q
etapy metanizacji
A
I etap: hydroliza celulozy i hemicelulozy, w wyniku której powstaje m.in. glukoza wykorzystywana w dalszych reakcjach tlenowych lub fermentacjach
• II etap: fermentacja celulolityczna
• III etap: produkty fermentacji takie jak CO2, H2, HCOOH czy CH3COOH nie akumulują się w środowisku, lecz mogą bezpośrednio zaopatrywać metanogenezę, a pozostałe ulegają przekształceniu w octan, w procesie acetogenezy przeprowadzanym przez bakterie acetogenne
• IV etap: metanogeneza, podczas której powstała energia gromadzona zostaje w postaci ATP
18
Q
Wykorzystanie bakterii metanogennych w oczyszczaniu ścieków
A
• W oczyszczaniu mocno stężonych ścieków wykorzystywane są metody beztlenowe, w których uczestniczą bakterie metanogenne. Produktami procesów zachodzących w reaktorach beztlenowych o pełnym wymieszaniu są metan, siarkowodór, amoniak i dwutlenek węgla
• W beztlenowym rozkładzie związków organicznych (ścieków) można wyróżnić trzy fazy
o Hydroliza, czyli przetwarzanie złożonych związków organicznych na związki, które mogą być przyswajane przez mikroorganizmy
o Przetwarzanie związków powstałych w wyniku hydrolizy na produkty kwaśne
o Rozkład związków prostych z wytworzeniem metanu i dwutlenku węgla – tzw. faza metanowa, przeprowadzana przez bakterie metanogenne
Zalety beztlenowego oczyszczania ścieków
• Niskie zużycie energii – nie stosuje się procesów napowietrzania i mieszania co jest związane z nakładem energii
• Niski przyrost osadu oraz produkcja metanu, który może być wykorzystywany do produkcji energii elektrycznej lub cieplnej wykorzystywanych na lokalne potrzeby
19
Q
Grzyby owadobójcze (enteropatogenne)
A
gatunki organizmów wykazujące w swoim rozwoju chorobotwórcze właściwości albo bezpośrednie zależności troficzne mające charakter pasożytnictwa w stosunku do żywych stawonogów
20
Q
Podział grzybów owadobójczych
A
- Monofagi
- Oligofagi
- Polifagi
- Pasożyty bezwzględne [obligatoryjne ]
- Pasożyty względne [fakultatywne ]
- Pasożyty warunkowe [potencjalne ]
21
Q
Owadomorki Entomophthorales
A
• Należą do klasy sprzężniaków • Głównie lądowe, zwykle na terenach o dużej wilgotności • Atakują o stawonogi – owady, pająki właściwe o Nicienie o Niesporczaki o Rośliny – glony, paprocie o Grzyby • Występują w przyrodzie jako saprofity • strzępki grube, tworzące bardzo nieregularne struktury • Obecność ścian poprzecznych w strzępkach • Ciała strzępkowe o Protoplasty o Otoczone ścianą komórkową • Rozwój plechy przez o Podział strzępek o Pączkowanie • Formy przetrwalne – zygospory, azygospory, chlamydospory
22
Q
Typy konidiów u Entomophthorales
A
Ballistospory odrzucanie aktywnie, na grubym trzonku
• Kapillispory – nie odrzucane aktywnie, na cienkim konidioforze
o Prohatospory – cienka, elastyczna, lepka ściana
o Ahaptospory – ściana gruba, sucha, bez wyrostka lepowego na końcu
o Haptospory – ściana gruba, sucha, z wyrostkiem lepowym na końcu
23
Q
Cykl życiowy owadomorków- fazy
A
o Faza infekcji
o Faza lipolizy - rozwój grzyba w ciele tłuszczowym przy udziale lipaz
o Faza rozprzestrzeniania się po organizmie owada - Rozpad na ciała strzępkowe, Rozprzestrzenianie się do wszystkich części ciała
o Faza proteolizy - Namnażanie ciał strzępkowych i tworzenie mykotoksyn
o Faza mumifikacji - Maksymalne rozmnażanie się grzyba i wypełnianie ciała owada
o Faza sporulacji - Kiełkowanie strzępek przez otwory, przekształcanie ich w trzonki konidialne, Wytwarzanie zarodków i ich rozsiewanie, Zazwyczaj po śmierci żywiciela
24
Q
Przystosowania grzybów owadobójczych do zarażania owadów
A
Produkcja dużych ilości konidiów lub askospor • Aktywne odrzucanie zarodników • Pokrycie konidiów lepką wydzieliną • Wytwarzanie konidiów kolejnych rzędów • Zdolność do mumifikacji owada • Modyfikacja zachowań żywiciela
25
Modyfikacja zachowań żywiciela przez grzyby owadobójcze
```
Utrata koordynacji ruchów
• Zaprzestanie żerowania
• Drgawki
• Paraliż
• Biegunki
• Osłabienie reagowania na bodźce
• Odwrócenie geotaksji – przechodzenie owadów na wyższe partie rośliny
```
26
Sposoby obrony owadów przed grzybami owadobójczymi
* Unikanie grzybów
* Organizacja kutikuli (głównie skład chemiczny)
* Związki przeciwdziałające wniknięciu strzępek infekcyjnych
* Fagocytoza elementów grzyba przez plazmocyty i granulocyty
* Hemocyty i enkapsulacja
* melanina
27
hemocyty - podział
* prohemocyty: komórki pnia, z których powstają inne typy hemocytów
* plazmocyty: są zdolne do fagocytozy, biorą udział w enkapsulacji, jest ich najwięcej wśród wszystkich hemocytów
* sferulocyty: związane z wydzielaniem melaniny, i niektórych białek hemolimfy i z tworzeniem skrzepu w miejscu zranionym
* oenocytoidy: prawdopodobnie rozpoznają ciała obce w organizmie owada
* receptor GNBP3 u muszki owocowej rozpoznaje glukany znajdujące się w ścianach komórkowych grzybów, przez co informuje układ obronny owada o zakażeniu grzybem
* u owadów rozróżnia się odporność komórkową i humoralną, ale nie wytwarzają one limfocytów, immunoglobulin
28
wtórne metabolity entomopatogenów
substancje wytwarzane przez organizmy żywe, które nie są niezbędne do podtrzymywania ich funkcji życiowych ani do procesów wzrostowych, mogą natomiast odgrywać rolę w przystosowaniu grzyba do określonych warunków życiowych (niektóre powodują zatrucie owada, inne wpływają na jego zachowanie)
np.
o Destruksyny (metarhizium anisopliae – toksyczne dla muchówek i gąsienic motyli, zabijają komary i dorosłe muszki owocowe, efekt działania zależy od stężenia. Powodują paraliż mięśni owadów
o Cyklosporyny – Beauveria, Verticillium, Tolypocladium – działanie immunosupresyjne i patogenne
o Beauverycyna – Beauveria bassiana i B. brongniartii – zabija owady np. larwy stonki ziemniaczanej i komarów
o Bassianolid (B. bassiana( - w małym stężeniu hamuje zdolność do poruszania się gąsienic Heliotis zea
o Barwniki (żółte barwniki i czerwona oosporeina Beauveria bassiana i B. Hennela
o Aflatoksyny (Aspergillus flavus, Fusarium sp.) – nie powodują skutków letalnych, ale zmniejszają rozmiary ciała owada i osłabiają jego płodność
29
czynniki środowiska wpływające na rozwój enteropatogenów
```
o Pora roku
o Temperatura
o Światło
o Wilgotność
o Wiatr
o Gleba
o pH 5-8
```
30
Cordyceps
* W klasie Ascomycetes
* Głównie na obszarach tropikalnych i subtropikalnych (w klimacie umiarkowanym pasożytują np. na motylach, których gąsienice żerują na sośnie (C. militaris) i misecznikach (C. elavulata))
* Owocnikiem jest perytecjum
* Pasożyt wielu owadów (np. chrząszcze, muchówki, błonkoskrzydłe, pluskwiaki)
* Cecha charakterystyczna: ze sklerocjum w ciele owada wyrastają na zewnątrz maczugowate struktury (w nich wytwarzane są worki)
31
Torrubiella
* W klasie Acomycetes
* Częsta w strefie tropikalnej
* w Polsce występuje T. arachnophila – pasożyt pająków
* tworzą na ciele stawonogów podkładki z gęsto splecionych strzępek, na nich znajdują się perytecja
32
Hypocrella
* w klasie Ascomycetes
* Rejony tropikalne
* Pasożyt czerwców i mączlikowatych
* Strzępki – białe lub żółte
* Podkładki złocistożółte albo pomarańczowe
* Perytecja – jaskrawo zabarwione
33
Beauveria bassiana
```
Jeden z najczęściej występujących grzybów owadobójczych
• Klasa Deuteromycetes
• Biała muskardyna
• Duży polimorfizm
• W Polsce atakuje ok 80 gatunków owadów – chrząszcze, motyle, jedwabnika morowego, stonkę ziemniaczaną, gąsienice owocówki jabłkóweczki
• Stosowana w walce z
o Owocówką jabłkóweczką
o Stonką ziemniaczaną
o Pędrakami chrabąszczy
o pluskwiakami
```
34
Metharhizium anisopliae
• zielona muskardyna
• Atakuje
o Szarka komośnika Bothynoderes punctiventris
o Jedwabnika morowego Bombyx mori
o Stonkę ziemniaczaną Leptinotarsa decemlineata
o Nałanka czarnego Anisophila austriaca
o Chrabąszcza majowego Melolontha melolontha
o Omacnicę prosowiankę Ostrinia nubilalis
• Stosowany w walce z komarami i opuchlakiem truskawkowcem Otiorhynchus sulcatus
35
Paecilomyces fumosoraseus
• Różowa muskardyna
• Atakuje
o Owocówkę jabłkóweczkę Laspeyresia pomonella
o Brudnicę nieparkę Lymantria dispar
o Białkę wierzbówkę Stilpnotia salicis
o Śmietkę kapuścianą Delia brassicae
• Używany głównie w szklarniach do zwalczania mączlika szklarniowego
36
Pasożytnictwo grzybów owadobójczych
```
Specyficzność
• Atakowanie owadów społecznych
• Wysoka odporność skoczogonków Collembola na grzyby owadobójcze
• Nadpasożytnictwo
• Niebezpieczeństwo dla człowieka
```
37
Ewolucja entomopatogenów
* Zwiększanie specjalizacji grzyba
* Wydłużanie czasu, w którym owad jest zarażony, ale jeszcze żyje – sprzężyki Agriotes i grzyb Zoophthora elateridiphaga)
* Zwiększenie infekcyjności
* Produkcja większej liczby zarodników
* Zwiększenie odporności na system odpornościowy owada
38
Jak można wykorzystać grzyby owadobójcze
* Walka ze szkodnikami roślin
| * Walka z owadami – wektorami chorób ludzi i zwierząt
39
Zalety stosowania entomopatogenów
* Specyficzność działania
* Trudności w nabywaniu przez owady oporności na grzyby
* Raczej bezpieczne dla człowieka
* Przy ich stosowaniu nie powstają szkodliwe substancje na drodze biotransformacji
40
Wady stosowania entomopatogenów
* Wąskie spektra gospodarzy
* Powolne zabijanie owadów
* Brak możliwości przewidzenia, jak wiele osobników zostanie zabitych
* Niska opłacalność finansowa w porównaniu ze środkami chemicznymi starej generacji
* W niektórych przypadkach niska selektywność
* Efektywność dosyć niestabilna – zależna od rodzaju szczepu i warunków klimatycznych
* Ograniczona trwałość przechowywania
* Zagrożenia dla zdrowia - niewielkie
41
Metody stosowania entomopatogenów w walce biologicznej z owadami
* Wprowadzanie zarodników lub fragmentów plechy do środowiska owadów – kolonizacja i introdukcja
* Stosowanie wtórnych metabolitów grzybów
* Zarażanie owadów w warunkach laboratoryjnych i wprowadzanie ich do środowiska naturalnego
* Użycie substancji oleistych
* Użycie szczepów aktywnych przy mniejszej wilgotności środowiska
* Wykorzystanie form przetrwalnych grzyba
* Dodatki feromonów
* Kombinacja czynników biologicznych (grzyby) i chemicznych
42
Metody badań grzybów owadobójczych
* Zbieranie owadów
* Barwienie struktur grzyba
* Zastosowanie wilgotnej kamery
* Hodowla grzybów owadobójczych
* Obserwacje przeżywalności owadów
43
Bakterie chemosyntezujące podzielono na - 5
o Bakterie nitryfikacyjne z rodzaju Nitrosomonas (wykorzystują utlenianie amoniaku do azotynów), z rodzaju Nitrobacter (wykorzystują utlenianie azotynów do azotanów)
o Bakterie siarkowe z rodzaju Beggiatoa (utleniają siarkowodór do siarki pierwiastkowej), z rodzaju Thiotrrix (utleniają wolną siarkę do kwasu siarkowego)
o Bakterie wodorowe utleniające wodór do wody
o Bakterie żelazowe utleniające sole żelaza II do żelaza III
o Karboksybakterie utleniające tlenek węgla do dwutlenku węgla
44
kompostowanie
* To tworzenie humusu z odpadów organicznych w warunkach tlenowych
* Ważną rolę odgrywają promieniowce, ale też inne bakterie, grzyby, pierwotniaki, robaki oraz skorupiaki. Dominują bakterie i grzyby.
* W trakcie procesu kompostowania ma miejsce sukcesja mikroorganizmów
45
Fazy kompostowania
o Faza mezofilna: wzrost temperatury do 45o C, w tych warunkach przeżywają spory
o Faza termofilna: temperatura wzrasta do 65oC
o Faza schładzania
o Faza dojrzewania kompostu: ponowna aktywność mezofili, które przeżyły w postaci zarodników
o Dalsza intensywna synteza humusu
46
Biolugowanie
* To mikrobiologiczne przetwarzanie nierozpuszczalnej formy metalu, najczęściej występującego w postaci siarczków w związki rozpuszczalne, np. siarczany. Biologicznym procesem jest tu utlenianie związków nierozpuszczalnych przez bakterie acydofilne i grzyby
* Odzyskiwaniem metali z rud
* Z odpadów po flotacji
* Z osadu czynnego
* Desulfuryzacja węgla kamiennego i ropy naftowej
47
biodesulfuryzacja
• Redukcja metali ciężkich w węglu
• Zmniejszona ilość popiołów po spaleniu węgla
• Wykorzystanie rozdrobnionego w wyniku biodesulfuryzacji węgla do tzw mokrego spalania
Powolność procesu
• Proces prowadzi do dużego rozdrobnienia węgla
• Ze względu na konieczność stworzenia odmiennych warunków nie jest możliwe jednoczesne usuwanie siarki organicznej i nieorganicznej
• Wytwarzanie dużych ilości wód opadowych, kwaśnych z dużą ilością żelaza. Wody te muszą być dodatkowo uzdatniane przed wprowadzeniem do środowiska
• Konieczne jest chłodzenie bioreaktorów
48
Metody biologicznego oczyszczania ścieków
Metoda SHARON ANAMMOX
o Utlenianie amonu w warunkach tlenowych do azotynów
o Odpływ z bioreaktora SHARON jest kierowany do bioreaktora ANAMMOX
49
Deodoryzacja
* Przeprowadzenie fazy gazowej odorów do wody (wilgotny biofiltr
* Absorpcja przez substancje wytwarzane przez mikroorganizmy
* Mineralizacja organicznych odorów przez bakterie
* Przetwarzanie mineralnych odorów
* Do deodoryzacji stosuje się bioreaktory
* Siarkowodór i amoniak z powietrza usuwają bakterie chemolitoautotroficzne (siarkowe, nitryfikacyjne
* W degradacji odorów organicznych obserwuje się dużą różnorodnoxć mikroorganizmów: bakterie, w tym promieniowce, grzyby
50
Biosensory mikrobiologiczne
Urządzenia zawierające bioczujnik (enzym, komórki mikroorganizmów, DNA, przeciwciało) oddziałujący na fizykochemiczny przetwarzacz
51
Najważniejsze choroby przenoszone przez komary
* Malaria
* Denga i Japońskie zapalenie mózgu
* Filarioza
52
Metody zwalczania uciążliwych stawonogów
• Metody chemiczne
o Aplikacja chemicznych larwicydów i adultycydów
• Metody fizyczne
o Zarządzanie środowiskowe (likwidowanie miejsc wylęgu komarów
o Ochrona indywidualna: moskitiery, repelenty
• Metody genetyczne – inżynieria genetyczna
• Metody biologiczne
o Ryby, bezkręgowce, grzyby, rośliny
o Mikrobiologiczne insektycydy Bacillus thuringiensis israelensis i Bacillus sphaericus
53
Grupy chemiczne insektydów i najczęściej stosowane związki w zwalczaniu uciążliwych stawonogów
* Związki i substancje nieorganiczne
* Węglowodory polichlorowe
* Związki fosfoorganiczne
* I inne
54
Preparaty chloroorganiczne stosowane w zwalczaniu uciążliwych stawonogów
Wysoka efektywność, niska toksyczność dla ludzi, duża zdolność akumulacji w środowisku
• Wytwarzanie zjawiska oporności
• Słabo rozpuszczalne w wodzie, a przeciętnie w rozpuszczalnikach organicznych, dobra rozpuszczalność w tłuszczach (=> zdolność bioakumulacji
• Zasada działania: oddziaływanie na układ nerwowy (zaburzenia w wymianie jonów Na i K w neuronach( -> drgawki, paraliż
55
metody biologiczne w zwalczaniu uciążliwych stawonogów
- ptaki - ale mały % udział komarów w ich diecie [różna pora aktywności]
- nietoperze - ale zróżnicowana strategia łowcza nietoperzy
- ryby - zwalczanie stadiów wodnych komarów, ale ze względu na wszystkożerność mogą stanowić zagrożenie dla innych owadów
- Regulatory wzrostu (IGRs
o Inhibitory syntezy chityny –zakłócenia rozwoju wylinki
o Hormony juwenilne – łączą się z receptorami naturalnych hormonów owadów zakłócając rozwój stadiów rozwojowych
- Mikrobiologiczne insektycydy
o Bacillus thuringiensis israelensis
o B. sphaericus
56
bakterie autochtoniczne
• Występują w glebie zawsze niezależnie od jej rodzaju i żyzności
* Występują powszechnie, pozostając na stałym poziomie mimo zmienności różnych czynników w warunkach lokalnych
* Np. bakterie z rodzajów: Bacillus, Aranicola, Klebsiella
57
bakterie zymogeniczne
rozwijają się w glebie masowo po wprowadzeniu do gleby dużej ilości materii organicznej
* Rosną w dużych ilościach w glebach zawierających dużo substancji odżywczych niezbędnych do ich rozwoju
* Np. bakterie z rodzaju Clostridium, myksobacterie z rodzajów Nannocystis, Streptomyces i Micromonospora – rozkład celulozy
58
Bacillus thuringensis Israelensis
o 4 główne białkowe toksyny: Cry4A (125kDa(, Cry4B(135(, Cry10A (58(, Cry11A(68
o 5 toksyna: CytA (27kDA
o Lokalizacja parasporalnych białek na zewnątrz egzosporium
o Organizmy wrażliwe: komary i meszki
59
Bacillus sphaericus
o Podwójna białkowa toksyna: 51,4kDa i 41,9
o Dodatkowo 100 kdA
o Lokalizacja endotoksyny wewnątrz egzosporium
o Organizmy Wrażliwe: Anophelinae, Culex spp
60
Zalety mikrobiologicznych insektycydów
Selektywność, brak oporności u owadów, biodegradacji w ciągu 24-72 godzin, ekonomia
• Zasada CIA; Concentrated Imobile Accessable
• Ograniczenia: okres dostępności larw komarów i meszek
• Mikrobiologiczne insektycydy umożliwiają prawidłowe funkcjonowanie biocenoz – wybiórcze działanie
61
Wymogi dla wdrażania integrowanych metod zwalczania komarów
* Badania entomologiczne (skład gatunkowy, fenologia
* Precyzyjne mapowanie – kartowanie miejsc rozwoju
* Oszacowanie efektywnej dawki preparatów
* Stworzenie strategii zwalczania
* Dostosowanie techniki aplikacji
* Szkolenia kadry
62
Bioremediacja
technologie usuwania zanieczyszczeń ( głównie substancji ropopochodnych(z gleby i wód podziemnych za pomocą żywych mikroorganizmów w celu katalizowania, destrukcji lub transformacji różnego rodzaju zanieczyszczeń w formy mniej szkodliwe
• zanieczyszczenia związkami ropopochodnymi mogą być usuwane w miejscu skażenia in situ – np. na obszarach awarii miejscowych pod rurociągami, na terenach przeznaczonych pod budownictwo czy po skażeniu dużego obszaru
• Rekultywacja gruntu (przywracanie wartości użytkowych( metodą ex situ jest poprzedzone usunięciem zanieczyszczonej ziemi z jej naturalnego położenia i odbywa się na specjalnie przygotowanym stanowisku technologicznym. Technika ta przebiega w stosunkowo krótkim czasie i umożliwia łatwość kontroli procesu
63
Rodzaje technologii bioremediacyjnych
* Bioremediacja podstawowa – wykorzystanie naturalnej mikroflory skażonego gruntu oraz monitoring zachodzących procesów
* Biostymulacja – stymulacja mikroflory poprzez modyfikację warunków środowiskowych (temp, pH, natlenienie wprowadzenie do środowiska związków odżywczych oraz akceptorów elektronów (tlenu(, zapewniając w ten sposób odpowiedni stosunek C:N;P (na poziomie 100:10:1(
* Bioaglumentacja – wprowadzenie dodatkowych mikroorganizmów w przypadku gdy rodzima populacja nie wykazuje pożądanej aktywności w kierunku biodegradacji zanieczyszczeń
64
• Cechy mikroorganizmów wykorzystywanych w bioaglumentacji
duży potencjał biodegradacyjny,
mobilność,
zdolność do adhezji,
elastyczność-odpornością na zmiany pH i stężenia metali,
krótka przeżywalność w środowisku gdzie brak ksenobiotyków powoduje ich zamieranie,
konkurencja dla autochtonicznej mikroflory
65
warunki oczyszczania środowiska z toksyn na drodze bioremediacji
Środowisko powinno zawierać mikroorganizmy u których zachodzą wymagane procesy kataboliczne
• Mikroorganizmy powinny być zdolne do przetwarzania związków chemicznych w odpowiednim tempie
• Metabolity powstające podczas rozkładu nie mogą być toksyczne, mutagenne ani kancerogenne
• Środowisko nie może zawierać związków chemicznych działających toksycznie i inhibitująco na drobnoustroje
• Związki usuwane muszą być biodegradowalne przez bakterie
• Warunki prowadzenia procesu powinny sprzyjać rozwojowi drobnoustrojów
• Niski koszt technologii
66
biodegracja n-alkanów:
n-alkan -> alkohol -> aldehyd-> kwas tłuszczowy
67
Czynniki wpływające na tempo rozkładu zanieczyszczeń przez mikroorganizmy glebowe – efektywność bioremediacji
Dostępność tlenu, ponieważ w war tlenowych proces ten zachodzi efektywnie i szybko wzrasta mikrobiologiczny potencjał gleby (stężenie biomasy, różnorodność populacji, aktywność enzymów
• Dostępność węglowodorów dla komórek mikroorganizmów
• Fizykochemiczne parametry środowiska min odczyn (bakterie do swego rozwoju preferują środowisko lekko zasadowe zaś grzyby kwaśne(, obecność pierwiastków biogennych, wilgotność, temperatura
• Dostępność składników pokarmowych i katalityczna sprawność enzymów obecnych w komórkach mikroorganizmów, bądź indukowanych, powstających wobec konkretnych substratów
• Skład chemiczny i stężenie węglowodorów i ich toksyczność w stosunku do mikroflory np. zawartość olejów w glebie powyżej 10% oddziałuje szkodliwie na procesy rozkładu węglowodorów
68
bioekstracja
Usunięcie zanieczyszczeń z głębszych warstw gleby (utrudniona stymulacja rozwoju mikroorganizmów rozkładających ksenobiotyki
• Konieczne jest dostarczenie brakujących składników pokarmowych, stworzenie warunków tlenowych i w razie potrzeby inokulacja gruntu mikroorganizmami aktywnie rozkładającymi zanieczyszczenia
• Stosuje się zabiegi przewietrzania gleby strumieniem powietrza, przemywania jej roztworem zawierającym substancje odżywcze czy kultury aktywnych mikroorganizmów
• Urządzenia techniczne: pompy, studzienki, ekrany zapobiegające rozprzestrzenianiu się zanieczyszczeń w gruncie
• Warunkiem skutecznego oczyszczania – odpowiednia budowa geologiczna terenu, umożliwiająca kontrolowany przepływ medium – powietrze, r-ry, para wodna
69
Rodzaje bioekstrakcji
* Płukanie środowiska gruntowo-wodnego za pomocą wymuszonej infiltracji wody gruntowej (bioremediacja stymulowana wodą in situ( oraz napowietrzania (biowentylacja gruntu
* Wprowadzenie wody wraz z mikroorganizmami i nutrienami stymuluje biodegradację produktów naftowych oraz przyczynia się do ich desorpcji
* Wtłaczanie powietrza nie tylko zwiększa desorpcję zanieczyszczeń ale wzbogaca glebę w tlen wspomagając w ten sposób biodegradacje
70
Bakterie zdolne do rozkładu węglowodorów
* Acinetobacter sp. szczep HO1-N, bakteria zdolna do wzrostu na n-heksanie, przyswaja węglowodory poprzez zamykanie ich w błonowych mikropęcherzykach, które są następnie transportowane do wnętrza komórki
* Nocardia sp. zdolne do degradacji węglowodorów, tworzą zewnątrzkomórkowe struktury takie jak pęcherzyki i tubule
* Achromobacter sp. utlenia cząsteczki 2,2-dimetyloheptanu do kwasu 2,2-dimetyloheptanowego
* Biodegradację pristanu przeprowadzają bakterie z rodzaju Corynebacterium, Brevibacterium, Alcanivorax, Rhodococcus i Nocardia
* Mycobacterium sp. – zdolne do degradacji fytanu, norpristanu, 2,6,10-trimetylotetradekanu i 2,6,10,14-tetrametyloheptadekanu. Podczas degradacji tych związków nie obserwowano utlenienia jedynie końca izopropulowego, natomiast zawsze produktem początkowych etapów utlenienia był alkohol pierwszorzędowy
71
Czynniki decydujące o zdolności drobnoustrojów do biodegradacji
* Funkcjonowanie odpowiednich systemów transportu do komórki
* Potencjał genetyczny umożliwiający wprowadzenie tlenu do cząsteczki węglowodoru
* Specyficzność substratowa oksygenaz, monooksygenaz
* Funkcjonowania mechanizmu indukowania enzymów, takich jak dehydrogenazy, hydrolazy czy dekarboksylazy
72
Odporność drobnoustrojów na działanie ksenobiotyków
* Mechanizm regulacji płynności błony: WWA powodują zaburzenia struktury, wzrost przepuszczalności i płynności błony, a nawet lizę komórek, związki hydrofilowe np. bifenyle – pęcznienie błony, heksadekan –zwiększenie grubości błony
* Mechanizm adpatacji bakterii do ksenobiotyków, zmiany składu fosfolipidowych kwasów tłuszczowych, np. u P. putida, istnieje korelacja pomiędzy wzrostem nasycenia lipidów błony, a tolerancją na wysokie stężenia fenolu
73
Ocena skuteczności i niezawodności bioremediacji
* Określenie stopnia podatności na degradajcę biologiczną wszystkich zanieczyszczeń w określonym miejscu
* Określenie trwałości produktów degradacji zanieczyszczeń
* Chemiczne oznaczenie poziomu składników środowiska,
* Poznanie specyficznych genów drobnoustrojów uczestniczących w katabolizmie zanieczyszczeń
74
Zalety bioremediacji
Proces naturalny, ekonomiczny (tańszy niż stosowane standardowo metody oczyszczania wód i gruntów
• Likwidacja skażenia może zachodzić in situ (w miejscu skażenia, bez konieczności przemieszczania gruntu co prowadzi do znacznego obniżenia kosztów
• Grunt nadaje się do użytku bezpośredniego po przeprowadzeniu procesu oczyszczania gdyż zastosowanie metody nie są toksyczne (brak zagrożenia dla organizmów żywych
• W procesie likwidacji skażenia nie są wytwarzane szkodliwe związki wydzielane do gruntu, wód i atmosfery – bakterie rozkładają składniki zanieczyszczeń do obojętnych dla środowiska dwutlenku węgla i wody
• Technologia nie wymaga stosowania kosztownej i skomplikowanej aparatury oraz wprowadzenia do środowiska żadnych związków chemicznych, które mogłyby wchodzić w reakcje, czy też ulegać akumulacji w glebie – proces przyjazny dla środowiska
75
Wady procesu bioremediacji
* Ograniczenie tylko do tych substancji które są rozkładalne
* Mogą powstać produkty oporne na rozkład oraz toksyczne
* Wymagany dobór odpowiedniej populacji mikroorganizmów
* Trudno ocenić warunki funkcjonowania procesu w skali technicznej
* Czas przebiegu jest zazwyczaj dłuższy niż w innych technologiach
76
Toksyczny wpływ metali ciężkich na organizmy
* Blokowanie grup funkcyjnych enzymów,
* Zastępowanie jonów właściwych metali w białkach strukturalnych i enzymach
* Indukcja zmian konformacyjnych w polimerach
* -> Zaburzenia w funkcjonowaniu błon cytoplazmatycznych i procesów transportu, zahamowanie czynności fizjologicznych i śmierci organizmów, działanie mutagenne i kancerogenne – Cd, Ni, Cr
77
adaptacja mikroorganizmów do wzrostu w obecności metali ciężkich
* modyfikacje przepuszczalności błony cytoplazmatycznej ograniczające jej przepuszczalność dla metali
* Zmiany w budowie ściany komórkowej, polegające na zwiększeniu syntezy polimerów, aktywnych w wiązaniu metali
* Produkcja polimerów i drobnocząsteczkowych metabolitów (np. biosurfanktantów, barwników melaninowych, kwasów organicznych, H2S] ograniczających dostępność dla metali dla komórek poprzez ich wiązanie lub chelatowanie
* Wewnątrzkomórkowa separacja metali np. polifosforany
* Oporność względem metali ciężkich -> biotransformacja polegająca na zmianie stopnia utlenienia metalu – redukcja, utlenienie, alkalizacja, dealkalizacja
78
Biologiczne metody usuwania/odzyskiwania metali ciężkich
• Immonilizacja – unieruchomienie pierwiastków, jonów lub związków poprzez ich pobranie ze środowiska i wbudowanie we własne składniki pokarmowe
o Biosorpcja [wiązanie kationów metali przez osłony komórkowe, proces odwracalny] i wewnątrzkomórkowa akumulacja
o Precypitacja [wytrącanie metali ciężkich w postaci trudno rozpuszczalnych związków, które powinny pozostać związane z komórką]
o Wiązanie przez biopolimery pochodzenia drobnoustrojowego [Drobnoustrojowe związki powierzchniowo czynne o amfifilowej budowie, Przyspieszają desorpcję węglowodorów z hydrofobowych składników gleby, zwiększają ich rozpuszczalność w fazie wodnej, stymulują ruch biodostępność i pobieranie przez drobnoustroje]
79
Próba
jedna lub więcej jednostek pobranych z populacji i przeznaczonych do dostarczenia informacji o populacji
80
Podpróbka
próbka pobrana z próby pobranej z populacji
81
Laboratorium pobierające samodzielnie próby powinno:
* mieć plany i procedury oparte na właściwych technikach statystycznych,
* zapewnić, że pobrane próby będą reprezentatywne,
* mieć ustalony sposób dokumentowania pobierania próbek
82
Strategia pobierania próbek
• Gromadzenie informacji - ustalenie wszystkich potrzebnych danych np. miejsce, rodzaj gleby, nr próbki
• Decyzje – system poboru próbek (losowo, warstwowo itd.), wielkość, miejsce pobierania, ilość
• Dokładny opis próbek
o nazwa próbnika, numer próby
o data i czas pobrania
o miejsce pobrania próby
o typ próby
83
POBIERANIE PRÓB GLEBY
* Przed pobraniem – szkic obszaru przeznaczonych do badań
* Próbka ogólna uśredniona powinna reprezentować obszar o zbliżonych warunkach przyrodniczych (typ, rodzaj i gatunek gleby, ukształtowanie terenu) oraz stan agrotechniczny
* Próbkę ogólną przygotowujemy pobierając do 20 próbek pierwotnych według jednego ze schematu
* próby gleby najlepiej zbierać do płóciennych lub plastikowych woreczków z dołączonym opisem i zamknąć gumką lub sznurkiem.
* W celu przygotowania średniej próby laboratoryjnej próbkę ogólną należy wysypać na tackę i dokładnie wymieszać, rozdrabniając większe grudki ziemi oraz usuwając widoczne części resztek roślinnych i kamienie.
* Wymieszaną glebę należy wysuszyć (najlepiej w kartonowych pojemnikach).
* Próbkę do analizy należy rozdrobnić mechanicznie (młynek, moździerz, sito).
84
POBIERANIE PRÓBEK WODY
należy zwrócić uwagę na przeznaczenie próby
• badanie mikrobiologiczne – takie próby pobieramy jako pierwsze
• badanie fizykochemiczne
• badanie pH – należy badać w ciągu 4 godzin od pobrania
próby przechowujemy w chłodnych warunkach.
Możliwie sterylne pobieranie próbek jest niezwykle ważne.
próby zabezpieczamy przed rozlaniem, uszkodzeniem
85
Sposób pobierania próby wody do badań fizykochemicznych (nie dotyczy studni i hydrantów).
• Pojemnik ze szkła, wysterylizowany o pojemności 0,5 litra.
• Przygotowanie miejsca pobierania i sposób pobierania próby:
o Zdejmujemy z kurka/zaworu urządzenia przeciwrozbryzgowe.
o Wylot kurka/zaworu opłukujemy wodą wodociągową.
o Kurek/zawór otwieramy i spuszczamy wodę – stabilizację składu wody uzyskuje się po 3-5 minutach spuszczania.
o Przed pobraniem próby, pojemnik opłukujemy wodą wodociągową.
o Wodę pobieramy tak, aby zminimalizować natlenianie wody – wylot butelki zbliżamy do kurka, woda powinna wypływać z kranu/zaworu strumieniem laminarnym.
o Wodę wlewamy do pojemnika powolnym strumieniem aż do przelania się (ważne jest, aby pojemnik był napełniony wodą bez pęcherzyków powietrza tzn. „pod korek”).
o Po napełnieniu butelkę natychmiast zamykamy
86
Sposób pobierania próby wody do badań mikrobiologicznych z kurków lub zaworów na przewodach wodociągowych.
• Pojemnik ze szkła, wysterylizowany o pojemności 0,5 litra.
• Przygotowanie miejsca pobierania i sposób pobierania próby:
o Zdejmujemy z kurka/zaworu urządzenia przeciwrozbryzgowe.
o Kurek/zawór otwieramy i spuszczamy wodę przez około 3 minuty lub dłużej do uzyskania stabilnych warunków pobrania próby, a następnie zakręcamy wodę.
o Wylot kurka/zaworu myjemy mydłem i opłukujemy wodą wodociągową.
o Wylot kurka/zaworu wycieramy ręcznikiem papierowym i/lub chusteczką nasączoną środkiem dezynfekcyjnym.
o Kurek metalowy sterylizujemy płomieniem pochodzącym ze specjalnej opalarki lub z tamponu z waty nasączonego alkoholem (denaturatem).
o Kurka z tworzywa sztucznego nie opalamy – sterylizujemy poprzez zanurzenie w 5% roztworze chloru czynnego lub w innym środku dezynfekującym.
o Kurek/zawór otwieramy i spuszczamy wodę przez następne 2-3 min.
o Butelkę rozpakowujemy z papieru, wyciągamy korek chwytając za papierowy kapturek, następnie wyjmujemy pasek papieru włożony między szyjkę butelki a korek.
o Korek trzymamy w ręce, pamiętamy o tym, aby nie zanieczyścić jałowej części korka.
o Opalamy wlot butelki i umieszczamy tuż pod kranem, butelka nie może dotykać wylotu kranu.
o Pobieramy wodę w objętości ¾ butelki, nie dotykając butelką kranu, opalamy i natychmiast zamykamy butelkę korkiem z kapturkiem, a następnie pakujemy ją z powrotem w papier.
87
Pobieranie wody przeznaczonej do spożycia
* Przed poborem wody należy zdjąć wszelkie urządzenia (np. sitko, wężyk) i wysterylizować wylewkę kranu przez jej opalenie płomieniem.
* W celu stabilizacji warunków należy odkręcić kurek i spuszczać wodę przez ok. 3min.
* próby pobierać do sterylnych butelek z szeroką szyjką.
* Do poboru próbek wody zawierającej środki dezynfekcyjne należy używać tylko pojemników zawierających czynniki inaktywujące (np. tiosiarczan sodu).
* Części korka mające styczność z próbką należy chronić w trakcie poboru przed zanieczyszczeniem.
* Butelkę wypełnić w około 80%.
* Niezwłocznie po poborze zamknąć butelkę
88
Pobieranie próbek wody w terenie
* Umieścić butelkę w uchwycie czerpaka, drugą ręką wyjąć korek ujmując go przez kapturek.
* Naczynie zanurzyć pod powierzchnię szyjką w dół skośnie w kierunku prądu, na odpowiedniej głębokości odwrócić szyjką w górę przeciw prądowi i napełnić.
* Po wydobyciu naczynia z wodą odlać ok. ¼ objętości próby i natychmiast zamknąć korkiem trzymanym w czasie pobierania próby w ręce przez kapturek, dolną częścią do dołu, chroniąc go przed zanieczyszczeniem
• Należy stosować następujące zasady przy pobieraniu próbek :
o używać wyłącznie pojemników zalecanych do danych oznaczeń,
o nie dotykać wnętrza pojemników rękoma, rękawiczkami,
o pojemniki na próby trzymać w czystym otoczeniu,
o nie wystawiać próbek na słońce,
o pobrane próby w jak najszybszym czasie dostarczyć do laboratorium
o osoba pobierająca próby powinna mieć czyste, nie spocone ręce, powstrzymać się od palenia papierosów,
o w przypadku, gdy nie można pobrać próby /warunki atmosferyczne-niekorzystne/ odnotowujemy to w protokole.
• Czas transportu próbek wody do laboratorium nie powinien przekraczać 4 h. Do tego czasu nie ma potrzeby monitorowania temperatury transportu
89
KONTROLA CZYSTOŚCI MIKROBIOLOGICZNEJ POWIETRZA
Mikrobiologiczne badania powietrza składają się z dwóch etapów:
• pobierania prób powietrza do analizy
• wykonywanie pomiarów
Sposoby pobierania prób powietrza do analizy mikrobiologicznej
• Metoda sedymentacyjna (umiejscowienie otwartej płytki Petriego z podłożem wzbogaconym lub wybiórczym w miejscu badania na określony czas w celu wyłapania opadających drobnoustrojów)
• Metoda aspiracyjna (przepuszczenie określonej objętości powietrza przez jałowy filtr membranowy lub środowisko takie jak: roztwór soli fizjologicznej, bulion, siarczan sodu, węgiel, piasek)
• Metoda zderzeniowa (polega na zderzeniu strumienia powietrza z powierzchnią stałego podłoża przy pomocy odpowiednich próbników powietrza)
90
Metoda sedymentacyjna
KONTROLA CZYSTOŚCI MIKROBIOLOGICZNEJ POWIETRZA
• Jest to najprostsza metoda i polega na opadaniu komórek z powietrza na odkryte szalki Petriego z odpowiednią pożywką.
• Siła grawitacji działająca na cząstki bioaerozolu ma znaczenie jedynie w stosunku do większych cząstek, natomiast mniejsze uderzają w eksponowaną pożywkę pod wpływem ruchów powietrza. Po określonym czasie ekspozycji (zwykle 10 lub 30 min.) płytki inkubuje się i liczy wyrosłe kolonie.
• Zalety: poręczność i taniość. Można ją jednak stosować jedynie do orientacyjnego określania liczby mikroorganizmów w powietrzu, oraz do badań porównawczych, ponieważ ma ona szereg wad:
o nieznajomość objętości powietrza, do której należy odnieść stwierdzoną wartość cfu,
o niemożność wykrycia najdrobniejszych cząstek bioaerozolu
o duża niedokładność, powodowana przez ruchy powietrza zmieniające warunki sedymentacji.
o Pierwsza z wymienionych wad jest częściowo rekompensowana stosowaniem empirycznego wzoru przeliczeniowego, opartego na założeniu, że w ciągu 5 minut na powierzchnię 100 cm2 opadają komórki znajdujące się w 10 dm3 powietrza.
91
Metody filtracyjne (aspiracyjne)
KONTROLA CZYSTOŚCI MIKROBIOLOGICZNEJ POWIETRZA
• Metody te są również stosunkowo tanie i proste, ale mają dwie zasadnicze zalety w porównaniu z metodą sedymentacyjną:
o znana jest objętość badanego powietrza,
o można wykryć również drobny bioaerozol tworzący frakcję respirabilną (choć nie można określić jej wielkości).
• Metody te polegają na zassaniu przez pompę (aspirator) znanej objętości powietrza, przepuszczeniu go przez sterylną substancję pochłaniającą (ciekłą lub stałą) i przeniesieniu odfiltrowanych drobnoustrojów na odpowiednią pożywkę. Po określonym czasie inkubacji liczy się wyrosłe kolonie.
• Najczęściej do filtracji powietrza stosuje się roztwór fizjologiczny (0,85% NaCl) lub filtry membranowe
• Metoda ta może być stosowana do badania wirusów, pod warunkiem unieszkodliwienia pozostałych drobnoustrojów (np. chloroformem) i zagęszczenia płynu przed wprowadzeniem do hodowli komórkowej.
• Filtracja przez filtry membranowe umożliwia użycie zarówno metody hodowlanej (filtry z drobnoustrojami kładzie się bezpośrednio na pożywkę lub płucze się je, a następnie posiewa), jak i mikroskopowej (filtry barwi się i ogląda pod mikroskopem).
• Wadą tej techniki jest stosunkowo niewielka wydajność, wynikająca z oporów przepływu powietrza powstających podczas przepuszczania go przez drobne pory filtra, i mała poręczność
92
Metody zderzeniowe
KONTROLA CZYSTOŚCI MIKROBIOLOGICZNEJ POWIETRZA
* Polegają one na zasysaniu przez aspirator znanej objętości powietrza, które z dużą szybkością uderza w powierzchnię pożywek agarowych => przyklejanie się obecnych w powietrzu drobnoustrojów, które po określonym czasie inkubacji wytwarzają kolonie.
* Metody zderzeniowe, zwane też impakcyjnymi są najwyżej cenionymi i coraz częściej stosowanymi metodami wykrywania mikroorganizmów w powietrzu.
* Ich największą zaletą jest możliwość wykrycia i określenia frakcji respirabilnej bioaerozolu, tzn. ustalenia rozkładu wielkości tworzących go cząstek. Jest to bardzo ważne, ponieważ od rozmiarów cząstek zależy penetracja dróg oddechowych .
* Nadają się do badania wirusów (wyłapane drobnoustroje wymywa się z powierzchni pożywki i po zabiciu innych mikroorganizmów chloroformem, wprowadza do hodowli komórkowej).
* Wadą metod zderzeniowych jest spadek żywotności drobnoustrojów spowodowany szokiem związanym z nagłym uderzeniem o pożywkę agarową oraz możliwość zarastania pożywek w przypadku silnego zanieczyszczenia powietrza. Poza tym nie są to metody tanie.
93
Metody hodowlane
KONTROLA CZYSTOŚCI MIKROBIOLOGICZNEJ POWIETRZA
• hodowla drobnoustrojów na odpowiednich podłożach mikrobiologicznych:
o podłoże agarowe z krwią (do oznaczania liczby bakterii hemolizujących)
o podłoże agarowe Chapmana (do oznaczania liczby gronkowców)
o podłoże Sabouaruda (do oznaczania liczby grzybów)
o podłoże King B (do oznaczania pałeczek Pseudomonas fluorescens)
94
Metody chemiczne
KONTROLA CZYSTOŚCI MIKROBIOLOGICZNEJ POWIETRZA
* pomiar ATP metodą bioluminescencyjną (jego ilość jest zależna od liczby mikroorganizmów znajdujących się w powietrzu)
* pomiar organicznych związków lotnych (alkohole aldehydy, hydroksykwasy, estry). Do oznaczenia stosuje się techniki chromatografii gazowej i metody spektrofotometryczne)
* pomiar ergosterolu - marker grzybów pleśniowych
* oznaczanie toksyn
95
Mikrobiologiczna ocena stanu sanitarnego powietrza
* Według norm przyjętych w Polsce powietrze atmosferyczne uważa się za czyste, jeśli zagęszczenie komórek bakterii nie przekracza 1000 cfu / m3, a grzybów 3000 cfu / m3
* Wewnątrz pomieszczeń mieszkalnych ogólna liczba bakterii nie powinna przekraczać 2000 cfu / m3, a grzybów 300 cfu / m3
* Dla pomieszczeń użytkowych, tj. sale operacyjne, liczba bakterii nie może przekraczać 100 cfu / m3, a grzybów nie może być w ogóle
* JEŚLI ZAGĘSZCZENIE MIKROORGANIZMÓW PRZEKRACZA PODANE WARTOŚCI, TO TAKIE POWIETRZE UWAŻA SIĘ ZA ZANIECZYSZCZONE MIKROBIOLOGICZNIE
