Совместное воздействие УФ излучения и ультразвуковой кавитации на сапрофитную и условно-патогенную микрофлору холодноводных УЗВ

   В работе рассмотрено совместное влияние ультрафиолетового излучения (УФ) и ультразвуковой кавитации (УЗ) в составе систем фильтрации УЗВ на представителей сапрофитной и условно-патогенной микрофлоры воды. Ультразвуковое излучение (25 кГц) является перспективным способом очистки в аквакультуре, ввиду возможности инактивации микроорганизмов в составе агломератов, не подверженных действию УФ. В результате исследования культивируемой микрофлоры было установлено, что ультрафиолетовое излучение и совместное действие УФ и УЗ оказывает достоверное влияние на количество и качество сапрофитной микрофлоры воды. Показано, что исследуемые режимы работы приводили к достоверному снижению (при p < 0.05) встречаемости рода Escherchia, относительно контроля (без воздействия ультразвука и УФ). Общая обсемененность воды УЗВ снижалась до 1,2 × 102 КОЕ/мл при работе УФ и до 1,1 × 102 КОЕ/мл – при совместном действии УФ и УЗ. УФ-стерилизатор показал низкую эффективность по отношению к Enterobacter cloacae, при этом совместное действие УФ и УЗ привело к достоверному снижению КОЕ до 0,94 ± 0,05 Log10.

1. Lekang, O.-I., 2013. Aquaculture Engineering - Second Edition. John Wiley & Sons.

2. Bregnballe, J. (2015). A guide to recirculation aquaculture. FAO and EUROFISH International Organisation.

3. Комлацкий, В.И., Комлацкий, Г.В., Александрович, В.В. (2018). Рыбоводство. Scientific magazine" Kontsep.

4. Hüpeden, J., Wemheuer, B., Indenbirken, D., Schulz, C., & Spieck, E. (2020). Taxonomic and functional profiling of nitrifying biofilms in freshwater, brackish and marine RAS biofilters. Aquacultural Engineering, 90, 102094.

5. Suurnäkki, S., Pulkkinen, J.T., Lindholm-Lehto, P.C., Tiirola, M., & Aalto, S.L. (2020). The effect of peracetic acid on microbial community, water quality, nitrification and rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) performance in recirculating aquaculture systems. Aquaculture, 516, 734534.

6. Pedersen, L.F., Pedersen, P.B., Nielsen, J.L., & Nielsen, P.H. (2009). Peracetic acid degradation and effects on nitrification in recirculating aquaculture systems. Aquaculture, 296(3-4), 246-254.

7. Michaud, L., Blancheton, J.P., Bruni, V., & Piedrahita, R. (2006). Effect of particulate organic carbon on heterotrophic bacterial populations and nitrification efficiency in biological filters. Aquacultural engineering, 34(3), 224-233.

8. Rud, I., Kolarevic, J., Holan, A. B., Berget, I., Calabrese, S., & Terjesen, B. F. (2017). Deep-sequencing of the bacterial microbiota in commercial-scale recirculating and semi-closed aquaculture systems for Atlantic salmon post-smolt production. Aquacultural Engineering, 78, 50-62.

9. Aalto, S.L., Syropoulou, E., de Jesus Gregersen, K.J., Tiirola, M., Pedersen, P.B., & Pedersen, L.F. (2022). Microbiome response to foam fractionation and ozonation in RAS. Aquaculture, 550, 737846.

10. Legarda, E.C., Poli, M.A., Martins, M.A., Pereira, S.A., Martins, M.L., Machado, C., ... & do Nascimento Vieira, F. (2019). Integrated recirculating aquaculture system for mullet and shrimp using biofloc technology. Aquaculture, 512, 734308.

11. Tabarrok, M., Seyfabadi, J., Salehi Jouzani, G., & Younesi, H. (2020). Comparison between recirculating aquaculture and biofloc systems for rearing juvenile common carp (Cyprinus carpio): Growth performance, haemato‐immunological indices, water quality and microbial communities. Aquaculture Research, 51(12), 4881-4892.

12. Fossmark, R.O., Vadstein, O., Rosten, T.W., Bakke, I., Košeto, D., Bugten, A.V., ... & Attramadal, K. J. (2020). Effects of reduced organic matter loading through membrane filtration on the microbial community dynamics in recirculating aquaculture systems (RAS) with Atlantic salmon parr (Salmo salar). Aquaculture, 524, 735268.

13. Madge, B.A., & Jensen, J.N. (2006). Ultraviolet disinfection of fecal coliform in municipal wastewater: effects of particle size. Water Environment Research, 78(3), 294-304.

14. Gogate, P.R., & Kabadi, A.M. (2009). A review of applications of cavitation in biochemical engineering/biotechnology. Biochemical Engineering Journal, 44(1), 60-72.

15. Narkis, N., Armon, R., Offer, R., Orshansky, F., & Friedland, E. (1995). Effect of suspended solids on wastewater disinfection efficiency by chlorine dioxide. Water Research, 29(1), 227-236.

16. Tan, W.K., Cheah, S.C., Parthasarathy, S., Rajesh, R.P., Pang, C.H., & Manickam, S. (2021). Fish pond water treatment using ultrasonic cavitation and advanced oxidation processes. Chemosphere, 274, 129702.

17. Doosti, M.R., Kargar, R., & Sayadi, M.H. (2012). Water treatment using ultrasonic assistance : A review. Proceedings of the international academy of ecology and environmental sciences, 2(2), 96.

18. Nam-Koong, H., Schroeder, J.P., Petrick, G., & Schulz, C. (2020). Preliminary test of ultrasonically disinfection efficacy towards selected aquaculture pathogens. Aquaculture, 515, 734592.

19. Garrity G. Bergey's Manual® of Systematic Bacteriology: Volume 2: The Proteobacteria, Part B: The Gammaproteobacteria. – Springer Science & Business Media, 2007. – Vol. 2.

20. Qin, Y., Hou, J., Deng, M., Liu, Q., Wu, C., Ji, Y., & He, X. (2016). Bacterial abundance and diversity in pond water supplied with different feeds. Scientific reports, 6(1), 1-13.

21. Paniagua-Michel, J. (2017). Wastewater treatment using phototrophic–heterotrophic biofilms and microbial mats. Prospects and challenges in algal biotechnology, 257-275.

22. Karamah, E.F., & Sunarko, I. (2013). Disinfection of bacteria Escherichia coli using hydrodynamic cavitation. International Journal of Technology, 4(3), 209-216.

23. Annisha, O.D.R., Li, Z., Zhou, X., Stenay Junior, N.M.D., & Donde, O.O. (2019). Efficacy of integrated ultraviolet ultrasonic technologies in the removal of erythromycin-and quinolone-resistant Escherichia coli from domestic wastewater through a laboratory-based experiment. Journal of Water, Sanitation and Hygiene for Development, 9(3), 571-580.

24. Климов В.А. и др. Изменение состава перифитона элементов фильтрации установок замкнутого водоснабжения при совместном воздействии УФ-излучения и ультразвука // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. – 2022. – №. 4. – С. 113-122. – DOI: 10.24143/2073-5529-2022-4-113-122

25. Nikiforov-Nikishin D.L. et al. Temperature differentiation of aquatic microflora of a closed water supply system by the example of incubation of microbiological crops at 21 and 37° C // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – IOP Publishing, 2021. – Vol. 723. – №. 4. – P. 042049.

26. Smorodinskaya, S.V., Bugaev, O.G., Gorbunov, A.V., & Zhavnerov, A.N. (2021, March). Potentially dangerous to human pathogenic thermophilic microorganisms of fish in recirculation aquaculture systems. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 723, No. 4, p. 042074). IOP Publishing.

27. Knobloch, S., Philip, J., Ferrari, S., Benhaïm, D., Bertrand, M., & Poirier, I. (2021). The effect of ultrasonic antifouling control on the growth and microbiota of farmed European sea bass (Dicentrarchus labrax). Marine Pollution Bulletin, 164, 112072.