Zborník príspevkov z vedeckej konferencie - Department of ...

BIOAKUMULÁCIA TOXICKÝCH PRVKOV MIKROSKOPICKOU HUBOU ASPERGILLUS NIGER A JEJ
VYUŽITIE NA ELIMINÁCIU ENVIRONMENTÁLNEJ ZÁAŽE
JANA BARTEKOVÁ 1* , LENKA MACHÁKOVÁ 1 , MÁRIA ŽEMBERYOVÁ 1 , ALEXANDRA ŠIMONOVIOVÁ 2 ,
KATARÍNA GÁPLOVSKÁ 3
1Univerzita
Komenského, Prírodovedecká fakulta, Katedra analytickej chémie, Mlynská dolina CH-2, 842 15 Bratislava 4
e-mail bartekova@fns.uniba.sk
2
Univerzita Komenského, Prírodovedecká fakulta, Katedra pedológie, Mlynská dolina B-2, 842 15 Bratislava 4
3 Univerzita Komenského, Prírodovedecká fakulta, Chemický ústav, Mlynská dolina CH-2, 842 15 Bratislava 4
1. Úvod
Antropogénnou innosou postupne narastá zaaženie životného prostredia ažkými kovmi. Tieto kovy majú vaka
svojej toxicite a schopnosti akumulova sa v živých organizmoch ekologicky významné postavenie. Ich negatívny vplyv na
životné prostredie je znásobený ich biologickou nedegradovatenosou. Svetový monitoring je zameraný najmä na prvky As,
Cd, Hg a Pb, ktoré sa považujú za najškodlivejšie pre udí a zvieratá. Ke sa niektoré alšie prvky, ktoré sú v malom
množstve pre rôzne druhy živých organizmov esenciálne, nahromadia vo vekom množstve, stávajú sa toxickými. Takto sa
môžu prejavi Cr, Co, Sn, Sb, Cu, Ni, Ag, Au, Zn, Mo, W, Mn, Fe a iné. ažké kovy ako Cu, Pb, Zn, Cd a Ni sú prítomné
v morskej vode, pôde a priemyselných odpadových vodách [1].
Dekontaminácia zložiek životného prostredia zneistených toxickými kovmi je jednou z dôležitých úloh súasnej vedy
[2]. Chemická precipitácia, koagulácia, iónová výmena, kvapalinová extrakcia, membránové procesy, reverzná osmóza
a adsorpcia predstavujú konvenné metódy používané na úpravu zneistených vôd kontaminovaných ažkými kovmi.
Nevýhodami niektorých z uvedených metód sú vysoká cena, potreba plynulého privádzania chemikálií a produkcia toxického
kalu [3].
Alternatívne metódy používané na odstránenie toxických kovov zo zneistených vôd využívajú schopnos uritých
biologických materiálov viaza kovy [2]. Biologické substráty, ako napr. baktérie, kvasinky, riasy, chaluhy, machy a huby, sú
materiály schopné nahromadi kovy z vodných roztokov. Zložitos štruktúry mikroorganizmov naznauje, že existuje vea
spôsobov interakcií katiónov kovov s bunkami. Interakcie závisia najmä od typu mikroorganizmu, formy prvku, ako aj od
toho, i je organizmus živý alebo mtvy. Ak sú kovy transportované živými bunkami cez bunkové membrány, ide
o bioakumuláciu, ktorej mechanizmus je závislý od bunkového metabolizmu [4]. Ak dochádza k pasívnemu zachyteniu iónov
kovov na povrchu mtvej biomasy, ide o biosorpciu, ktorej mechanizmus je nezávislý od bunkového metabolizmu. Najlepšie
výsledky biosorpcie kovov boli dosiahnuté použitím biomasy obsahujúcej chitín, ako chaluhy a riasy, a mikroorganizmov,
ako huby a baktérie [5].
Rôzne druhy mikroskopických húb sú schopné akumulova a sorbova mnohé prvky vrátane ažkých kovov [4, 6-10].
Biotechnológie stále vo väšej miere využívajú špecifické vlastnosti mikroorganizmov pri procesoch odstraovania
toxických kovov najmä z vodného prostredia [11]. Vpráci bola študovaná bioakumulácia ažkých kovov (Cu, Mn, Zn, Cd, Cr
(VI) a Fe) bunkami rôznych kmeov mikroskopickej huby Aspergillus niger z modelových roztokov a z reálnej vzorky –
kyslej banskej vody (AMD) z oblasti Smolníka. V minulosti sa v tejto oblasti ažila strieborná a medená ruda. Po zatopení
bane v roku 1994 vytekajú zo šachty Pech kyslé banské vody, ktoré obsahujú zvýšené koncentrácie Cu, Zn, Mn, Mg, Ca, Al a
síranových aniónov. Tieto vody vtekajú do Smolnického potoka a sú nesené do vodnej nádrže Ružín, predstavujú rizikové
polutanty životného prostredia [12].
2. Materiál a metodika
V experimentoch sa použili štyri rôzne kmene mikroskopickej huby druhu Aspergillus niger, ktoré sa líšia miestom
výskytu. Kme An-G bol izolovaný z pôdy lužného lesa v Gabíkove, kme An-P z rieneho sedimentu potoka Blatina
v Hrubej doline s prirodzeným obsahom As a Sb v banskej oblasti Pezinok-Kolársky vrch. Kme An-N bol izolovaný priamo
z uhlia z bane Nováky s prirodzeným obsahom As, Zn a Mn. Kme An-Š bol izolovaný z kambizeme kultizemnej var.
kontaminovanej, formy erodovanej v lokalite Šobov [9]. Kmene sú deponované na Katedre pedológie PRIF UK v Bratislave
a v Zbierke mikroskopických húb na Ústave pdni biologie v eských Budjoviciach ako . 1670 (An-G), . 1671 (An-P), .
1669 (An-N) a . 1674 (An-Š). Kmene boli izolované zrieovacou platovou metódou z príslušných substrátov.
Porovnávací kme An-G pochádza zo slabo alkalickej až alkalickej (pH H 2O/KCl = 7,7/7,4) fluvizeme modálnej
v Gabíkove. Prostredie rieneho sedimentu potoka Blatina, z ktorého pochádza kme An-P, je silne kyslé až vemi silne
kyslé (pH H 2O/KCl = 5,3/4,8) s prirodzeným obsahom As (363 mg kg -1 ) a Sb (93 mg kg -1 ) po dlhoronej banskej innosti.
Ultra kyslé prostredie (pH H2O/KCl = 3,3/2,9) a prirodzený obsah As (400 mg kg -1 ), Zn (21,4 mg kg -1 ) a Mn (302 mg kg -1 )
má uhlie z bane Nováky, z ktorého pochádza kme An-N. Sulfidické zvetrávanie výrazne ovplyvnilo plochu v lokalite
Šobov, z ktorej pochádza kme An-Š. Pôda výrazne poškodená acidifikáciou a bez vegetácie je ultra kyslá (pH H 2O/KCl =
3,0/2,7).
Testované kmene druhu Aspergillus niger sa naokovali v množstve 5 ml konídií z istej kultúry do 45 ml živného
roztoku - tekuté SAB médium (Himedia, Mumbai, India), do ktorého boli pred naokovaním pridané jednotlivé ažké kovy
samostatne a v zmesi s ostatnými kovmi. Do živného roztoku (celkový objem 500 ml) sa pridávali rôzne objemy zo
Zborník príspevkov
z 18. medzinárodnej vedeckej konferencie
"Analytické metódy a zdravie loveka", ISBN 978-80-969435-7-9
- 35 -
hotel Falkensteiner, Bratislava
11. - 14. 10. 2010