Исследование микробного состава бентонитов двух месторождений
- Авторы: Кошелева Д.Д.1, Чепцов В.С.1, Степанов А.Л.1, Толпешта И.И.1, Крупская В.В.1,2
-
Учреждения:
- МГУ им. М.В. Ломоносова
- Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН,
- Выпуск: № 5 (2023)
- Страницы: 586-593
- Раздел: ЭКОЛОГИЯ ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ
- URL: https://rjsvd.com/0032-180X/article/view/665862
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X22601360
- EDN: https://elibrary.ru/IFLAKM
- ID: 665862
Цитировать
Аннотация
Бентонитовые глины обладают большой площадью удельной поверхности и большим объемом порового пространства, что определяет их высокую сорбционную способность и позволяет использовать в качестве одного из барьеров при строительстве захоронений радиационно-активных отходов. Ожидается, что глубокие геологические хранилища будут функционировать тысячи лет, поэтому актуальна проблема прогнозирования изменений, которые могут произойти с ними за это время. В процессе функционирования хранилищ бентониты могут изменять свои свойства за счет воздействия на них микроорганизмов. В работе проанализирована структура микробного сообщества бентонитов двух месторождений: 10-й Хутор (Россия) и Таганское (Казахстан) – при различных температурах (25 и 60°С) инкубации. В бентоните месторождения 10-й Хутор при инкубации при 60°С выявлено 10 филумов и 92 рода бактерий, а при 25°С – 12 филумов и 94 рода. В бентоните Таганского месторождения при температуре инкубирования 60°С выявлено 14 филумов и 87 родов, а при 25°С – 15 филумов и 123 рода. В образцах преобладали бактерии типов Proteobacteria и Firmicutes. Сделан вывод, что основным фактором, влияющим на формирование микробного сообщества в исследованных бентонитах, является температура, а не химический и минеральный состав исследованных бентонитов.
Об авторах
Д. Д. Кошелева
МГУ им. М.В. Ломоносова
Автор, ответственный за переписку.
Email: koshadasheleva@gmail.com
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1
В. С. Чепцов
МГУ им. М.В. Ломоносова
Email: koshadasheleva@gmail.com
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1
А. Л. Степанов
МГУ им. М.В. Ломоносова
Email: koshadasheleva@gmail.com
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1
И. И. Толпешта
МГУ им. М.В. Ломоносова
Email: koshadasheleva@gmail.com
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1
В. В. Крупская
МГУ им. М.В. Ломоносова; Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН,
Email: koshadasheleva@gmail.com
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1; Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., 35
Список литературы
- Belousov P.E., Krupskaya V.V., Zakusin S.V., Zhigarev V.V. bentonite clays from 10th khutor deposite: features of genesis, composition and adsorption properties // RUDN J. Engineering Researches. 2017. V. 18. № 1. P. 135–143. https://doi.org/10.22363/2312-8143-2017-18-1-135-143
- Belousov P.E., Krupskaya V.V. Bentonite clays of Russia and neighboring countries // Georesursy. 2019. V. 21. № 3. P. 79–90. https://doi.org/10.18599/grs.2019.3.79-90
- Bucher F., Müller–Vonmoos M. Bentonite as a containment barrier for the disposal of highly radioactive wastes // Appl. Clay Sci. 1989. V. 4. № 2. P. 157–177. https://doi.org/10.1016/0169-1317(89)90006-9
- Delage P., Cui Y.J., Tang A.M. Clays in radioactive waste disposal // J. Rock Mechanics Geotechnical Engineer. 2010. V. 2. № 2. P. 111–123. https://doi.org/10.3724/SP.J.1235.2010.00111
- Efimova D., Tyakht A., Popenko A., Vasilyev A., Altukhov I., Dovidchenko N., Odintsova V. et al. Knomics-Biota – a system for exploratory analysis of human gut microbiota data // BioData Min. 2018. V. 11. № 1. P. 25. https://doi.org/10.1186/s13040-018-0187-3
- Esnault L., Jullien M., Mustin C., Bildstein O., Libert M. Metallic corrosion processes reactivation sustained by iron-reducing bacteria: Implication on long-term stability of protective layers // Phys. Chem. Earth, Parts A/B/C. 2011. V. 36. № 17–18. P. 1624–1629. https://doi.org/10.1016/j.pce.2011.10.018
- Fardeau M.-L., Barsotti V., Cayol J.-L., Guasco S., Michotey V., Joseph M., Bonin P. et al. Caldinitratiruptor microaerophilus, gen. nov., sp. nov. isolated from a French hot spring (Chaudes-Aigues, Massif Central): a novel cultivated facultative microaerophilic anaerobic thermophile pertaining to the Symbiobacterium branch within the Firmicutes // Extremophiles. 2010. V. 14. № 3. P. 241–247. https://doi.org/10.1007/s00792-010-0302-y
- Grigoryan A.A., Jalique D.R., Medihala P., Stroes-Gascoyne S., Wolfaardt G.M., McKelvie J., Korber D.R. Bacterial diversity and production of sulfide in microcosms containing uncompacted bentonites // Heliyon. 2018. V. 4. № 8. P. e00722. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2018.e00722
- Hallbeck L., Pedersen K. Characterization of microbial processes in deep aquifers of the Fennoscandian Shield // Appl. Geochem. 2008. V. 23. № 7. P. 1796–1819. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2008.02.012
- Haynes H.M., Pearce C.I., Boothman C., Lloyd J.R. Response of bentonite microbial communities to stresses relevant to geodisposal of radioactive waste // Chem. Geol. 2018. V. 501. P. 58–67. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2018.10.004
- Hugerth L.W., Wefer H.A., Lundin S., Jakobsson H.E., Lindberg M., Rodin S., Engstrand L. et al. DegePrime, a Program for Degenerate Primer Design for Broad-Taxonomic-Range PCR in Microbial Ecology Studies // Appl. Environ. Microbiol / Ed. Löffler F.E. 2014. V. 80. № 16. P. 5116–5123. https://doi.org/10.1128/AEM.01403-14
- Kale R.C., Kapil B., Ravi K. Response of compacted bentonite to hyperalkalinity and thermal history // Sci. Rep. 2021. V. 11. № 1. P. 15483. https://doi.org/10.1038/s41598-021-95023-5
- Kim J.-S., Kwon S.-K., Sanchez M., Cho G.-C. Geological storage of high-level nuclear waste // KSCE J. Civil Engineering. 2011. V. 15. № 4. P. 721–737. https://doi.org/10.1007/s12205-011-0012-8
- Krupskaya V.V., Zakusin S.V., Tyupina E.A., Dorzhieva O.V., Chernov M.S., Bychkova Ya.V. Transformation of the montmorillonite structure and its adsorption properties due to the thermochemical treatment // Geochem. Int. 2019. T. 57. № 3. P. 314–330.https://doi.org/10.1134/S0016702919030066
- Liu H., Dang X., Zhang H., Dong J., Zhang Z., Wang C., Zhang R. et al. Microbial diversity in bentonite, a potential buffer material for deep geological disposal of radioactive waste // IOP Conf Ser. Earth Environ. Sci. 2019. V. 227. № 2. P. 022010. https://doi.org/10.1088/1755-1315/227/2/022010
- Lopez–Fernandez M., Cherkouk A., Vilchez–Vargas R., Jauregui R., Pieper D., Boon N., Sanchez–Castro I. et al. Bacterial Diversity in Bentonites, Engineered Barrier for Deep Geological Disposal of Radioactive Wastes // Microbiol. Ecol. 2015. V. 70. № 4. P. 922–935. https://doi.org/10.1007/s00248-015-0630-7
- Meleshyn A. Microbial processes relevant for the long-term performance of high-level radioactive waste repositories in clays // Geological Society, London, Special Publications. 2014. V. 400. № 1. P. 179–194. https://doi.org/10.1144/SP400.6
- Meleshyn A.Yu., Zakusin S.V., Krupskaya V.V. Swelling Pressure and Permeability of Compacted Bentonite from 10th Khutor Deposit (Russia) // Minerals. 2021. V. 11. № 7. P. 742. https://doi.org/10.3390/min11070742
- Merkel A.Yu., Tarnovetskii I.Yu., Podosokorskaya O.A., Toshchakov S.V. Analysis of 16S rRNA Primer Systems for Profiling of Thermophilic Microbial Communities // Microbiology (N.Y.). 2019. V. 88. № 6. P. 671–680. https://doi.org/10.1134/S0026261719060110
- Moreno J., López–González J.A., Arcos-Nievas M.A., Suárez-Estrella F., Jurado M.M., Estrella-González M.J., López M.J. Revisiting the succession of microbial populations throughout composting: A matter of thermotolerance // Sci. Total Environ. 2021. V. 773. P. 145587. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.145587
- Nandakumar R., Shahjahan A.K.M., Yuan X.L., Dickstein E.R., Groth D.E., Clark C.A., Cartwright R.D. et al. Burkholderia glumae and B. gladioli Cause Bacterial Panicle Blight in Rice in the Southern United States // Plant Dis. 2009. V. 93. № 9. P. 896–905. https://doi.org/10.1094/PDIS-93-9-0896
- Nicholson W.L., Munakata N., Horneck G., Melosh H.J., Setlow P. Resistance of Bacillus Endospores to Extreme Terrestrial and Extraterrestrial Environments // Microbiol. Molecular Biol. Rev. 2000. V. 64. № 3. P. 548–572. https://doi.org/10.1128/MMBR.64.3.548-572.2000
- Pannekens M., Kroll L., Müller H., Mbow F.T., Meckenstock R.U. Oil reservoirs, an exceptional habitat for microorganisms // N. Biotechnol. 2019. V. 49. P. 1–9. https://doi.org/10.1016/j.nbt.2018.11.006
- Pedersen K. Microbial processes in radioactive waste disposal. 2000. https://www.researchgate.net/publication/ 264450697_Microbial_Processes_in_Radioactive_Waste_ Disposal
- Ranjani A., Dhanasekaran D., Gopinath P.M. An Introduction to Actinobacteria // Actinobacteria – Basics and Biotechnological Applications. InTech, 2016. https://doi.org/10.5772/62329
- Schloss P.D., Westcott S.L., Ryabin T., Hall J.R., Hartmann M., Hollister E.B., Lesniewski R.A. et al. Introducing mothur: Open-Source, Platform-Independent, Community-Supported Software for Describing and Comparing Microbial Communities // Appl. Environ. Microbiol. 2009. V. 75. № 23. P. 7537–7541. https://doi.org/10.1128/AEM.01541-09
- Smart N.R., Rance A.P., Reddy B., Hallbeck L., Pedersen K., Johansson A.J. In situ evaluation of model copper-cast iron canisters for spent nuclear fuel: a case of microbiologically influenced corrosion (MIC) // Corrosion Engineering, Sci. Technol. 2014. V. 49. № 6. P. 548–553. https://doi.org/10.1179/1743278214Y.0000000213
- Steinberg J.P., Burd E.M. Other Gram-Negative and Gram-Variable Bacilli // Mandell, Douglas, and Bennett’s Principles and Practice of Infectious Diseases. 2014. V. 2. P. 2667–2683. https://doi.org/10.1016/B978-1-4557-4801-3.00238-1
- Stipanicev M., Turcu F., Esnault L., Schweitzer E.W., Kilian R., Basseguy R. Corrosion behavior of carbon steel in presence of sulfate-reducing bacteria in seawater environment // Electrochim. Acta. 2013. V. 113. P. 390–406. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2013.09.059
- Stroes-Gascoyne S., Hamon C.J., Dixon D.A., Martino J.B. Microbial analysis of samples from the tunnel sealing experiment at AECL’s Underground Research Laboratory // Phys. Chem. Earth, Parts A/B/C. 2007. V. 32. № 1–7. P. 219–231. https://doi.org/10.1016/j.pce.2006.01.002
- Taborowski T. et al. Bacterial presence and activity in compacted bentonites. Mölnlycke, 2019. https://igdtp. eu/wp-content/uploads/2019/05/MIND-2019-04-D2.4-BacterialPresenceActivityInCompactedBentonites-v2.pdf
- Wersin P., Johnson L.H., McKinley I.G. Performance of the bentonite barrier at temperatures beyond 100°C: A critical review // Phys. Chem. Earth, Parts A/B/C. 2007. V. 32. № 8–14. P. 780–788. https://doi.org/10.1016/j.pce.2006.02.051
- Willems A. The family Comamonadaceae // The Prokaryotes: Alphaproteobacteria and Betaproteobacteria. 2014. V. 9783642301971. https://doi.org/10.1007/978-3-642-30197-1_238
- http://info.geology.gov.kz/
- https://mothur.org/wiki/miseq_sop
- https://mothur.org/wiki/silva_reference_files/
