Ключевые слова
микроорганизмы подземных экосистем, нефтяные пласты, микробиологические методы повышения нефтеотдачи (биотехнологии повышения нефтеизвлечения), радиоизотопные методы оценки биогеохимических процессов в подземных экосистемах, биоразнообразие микроорганизмов, нефтеокисляющие бактерии, гены биодеградации н-алканов и использование бактерий для борьбы с нефтяными загрязнениями почв, воды и нефтяного оборудования, сульфатредуцирующие бактерии и метаногены, микроорганизмы загрязненных радионуклидами экосистем, механизмы адаптации микробных популяций к стрессовым факторам окружающей среды, в том числе и антропогенной природы, структура и состав микробных биопленок

Направления исследований

• Исследование распространения, филогенетического разнообразия и геохимической деятельности микроорганизмов в месторождениях нефти, газа и других подземных экосистем и выявление факторов, стимулирующих или угнетающих развитие этих микроорганизмов в подземных экосистемах
• Изучение биологических и метаболических свойств микроорганизмов, субстратами или метаболитами которых являются нефтяные углеводороды, а также других микроорганизмов, обитающих в нефтяных месторождениях и подземных водах
• Изучение нефтеокисляющих бактерий (в том числе, ацидофильных, галофильных и термофильных) и разработка биопрепаратов для борьбы с нефтяными загрязнениями почв, воды и нефтяного оборудования
• Изучение генов биодеградации н-алканов и методов детекции углеводородокисляющих бактерий в природных средах на основе генов alkB
• Выделение и изучение микроорганизмов, образующих поверхностно-активные вещества
• Изучение воздействия микроорганизмов на радионуклиды (биосорбция, биоаккумуляция, восстановление)
• Выделение и изучение сульфатредуцирующих бактерий и оценка эффективности борьбы с коррозионно-активными микроорганизмами на технологических объектах нефтедобычи, нефтеподготовки и транспортировки
• Разработка подходов к регуляции геохимической деятельности микроорганизмов в условиях нефтяного пласта и создание микробиологических методов повышения нефтеотдачи (биотехнологий повышения нефтеизвлечения)
• Изучение формирования микробных биопленок на разных минералах.

Основные методы исследований

• Микробиологические методы, выделения и культивирования аэробных и анаэробных прокариот.
• Методы полифазной таксономии (изучение морфологии, физиологии, хемотаксономических признаков, анализ генов 16S рРНК и др.), необходимые для идентификации и описания новых таксонов прокариот.
• Радиоизотопные методы оценки современных скоростей процессов сульфатредукции, образования и окисления метана и ацетогенеза.
• Методы анализа стабильных изотопов углерода и серы для выявления биогеохимических процессов циклов углерода и серы в природе.
• Газохроматографические методы анализа низкомолекулярных микробных метаболитов (газы, летучие жирные кислоты, низшие спирты и др.).
• Анализ реологических параметров культуральных сред (поверхностное и межфазное натяжение).
• Методы анализа биодеградации разных компонентов нефти.
• Методы молекулярной экологии, основанные на ПЦР-технологиях и секвенировании генов 16S рРНК и функциональных генов прокариот.

Краткая история лаборатории
Лаборатория нефтяной микробиологии была создана в ИНМИ РАН 1 апреля 1996 года в составе отдела микробной биогеохимии и биогеотехнологии (зав. отделом академик М.В. Иванов). Первым руководителем лаборатории был д.б.н., профессор, лауреат Премии Правительства РФ в области науки и техники Беляев Сергей Семенович. В составе лаборатории в разное время работали такие известные ученые как д.б.н., лауреат Премии Правительства РФ в области науки и техники Е.П. Розанова, к.б.н. Э.Г. Суровцева, к.б.н. И.С. Звягинцева, к.б.н., лауреат Премии Правительства РФ в области науки и техники Е.И. Милехина. С октября 2013 года лабораторию нефтяной микробиологии возглавляет д.б.н., лауреат Премии Правительства РФ в области науки и техники Т.Н. Назина.

ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

Лаборатория проводит фундаментальные исследования микробных сообществ подземных экосистем, в первую очередь, связанных с залежами углеводородов. Исследованы закономерности распространения микроорганизмов разных физиологических групп в разрабатываемых нефтяных месторождениях. Определены скорости и масштабы современной геохимической деятельности метанобразующих, сульфатредуцирующих и ацетогенных микроорганизмов в нефтяных пластах. Созданы коллекции чистых культур аэробных органотрофных, в том числе, углеводородокислющих бактерий, а также анаэробных бродильных, сульфатредуцирующих и метанобразующих микроорганизмов, выделенных из нефтяных пластов. Выполнены исследования биологии, метаболизма и таксономии выделенных культур, ряд культур отнесен к новым родам и видам. Фундаментальные исследования сотрудников лаборатории успешно сочетаются с их применением в нефтедобывающей промышленности.

Одним из главных достижений лаборатории является разработка и внедрение биогеотехнологии повышения нефтеизвлечения (руководитель – академик Иванов М.В.). В период с 1987 по 2011 г. были проведены опытно-промысловые испытания разных вариантов биогеотехнологии повышения нефтеизвлечения на нефтяных месторождениях Татарстана, Западной Сибири, Азербайджана и Китая.
Варианты биотехнологии включали:

• дополнительную интродукцию углеводородного питания;
• дополнительную интродукцию препарата углеводородокисляющих бактерий;
• сочетание биотехнологии активации пластовой микрофлоры с гидродинамикой),
• а также активацию углеводородокисляющих бактерий путем нагнетания раствора перекиси водорода.

В результате испытаний биотехнологии было получено более 800 тысяч тонн дополнительной нефти. Проведенные научно-исследовательские работы и опытно-промышленные испытания не имеют аналогов в мире. Полученные результаты имеют принципиальное значение для нефтяной микробиологии и разработки биогеотехнологий повышения нефтеотдачи. За разработку и широкое промышленное внедрение биотехнологических методов увеличения нефтеотдачи в 1995 году в составе коллектива, возглавляемого академиком М.В. Ивановым, сотрудники лаборатории – д.б.н. С.С. Беляев, д.б.н. Е.П. Розанова, д.б.н. Т.Н. Назина, к.г.-м.н. И.А. Борзенков и к.б.н. Е.И. Милехина – были удостоены Премии Правительства РФ в области науки и техники. В 2000 году научный коллектив, возглавляемый академиком М.В. Ивановым, включающий д.б.н. Т.Н. Назину, д.б.н. С.С. Беляева, к.б.н. А.Е. Иванову, В.С. Ивойлова был удостоен Главной премии Международной академической издательской компании “Наука/Интерпериодика” за цикл статей: “Разработка фундаментальных основ и промышленные испытания микробиологического метода повышения нефтеотдачи из карбонатных коллекторов на примере Ромашкинского нефтяного месторождения”, опубликованных в журнале «Микробиология” в 1998–1999 гг.

Разработана биотехнология для очистки воды и почв от нефтяных загрязнений с использованием биопрепарата «DOP-RHODOCAN». Биотехнология основана на применении ассоциации микроорганизмов, активно утилизирующих углеводороды нефти. Специальные добавки в составе препарата активизируют процесс деструкции нефти. Микроорганизмы, входящие в состав препарата, выделены из природы; нетоксичны и непатогенны. Биотехнология запатентована (Патент РФ) и широко применялась для очистки от нефтяных загрязнений водоемов и почв (с последующей рекультивацией) на ряде нефтепромыслов, складов ГСМ, металлургического комбината, ТЭЦ. В Московской обл. (города Балашиха, Люберцы, Солнцево) получены высокие результаты на очистных сооружениях поверхностного стока

Проводятся приоритетные экологические исследования микроорганизмов загрязненных радионуклидами подземных экосистем и воздействия бактерий на радионуклиды.

На большую часть разработок получены международные и отечественные патенты (более 10).

Лаборатория принимает участие в исследовательских проектах совместно с другими отечественными лабораториями и международными партнерами. Партнерами Лаборатории являются: ИМБ РАН, Glori Energy Inc. (USA), Восточно-Китайский Университет науки и технологии (Шанхай, КНР), Университе Шизуоки (Shizuoka University, Shizuoka, Japan) и пр.

В лаборатории проводились совместные научные исследования с компаниями ОАО «Татнефть», Китайской национальной нефтяной компанией (КНР), фирмой Глори Энерджи (США). Многие приоритетные результаты защищены международными и российскими патентами.

Сотрудники лаборатории участвовали в выполнении грантов по Программе Президиума РАН № 27, РФФИ, Американского фонда гражданских исследований и разработок (АФГИР) и ряда договоров с российскими и китайскими нефтедобывающими компаниями.

Сотрудники лаборатории ежегодно участвуют в различных отечественных и международных мероприятиях в качестве экспертов, докладчиков и слушателей. C 2008 г. по наст. время д.б.н. Т.Н. Назина является членом Международного Оргкомитета Международного симпозиума по подземной микробиологии (International Symposium of Subsurface Microbiology, ISSM).

В лаборатории постоянно ведется работа с молодежью и проводится работа по подготовке молодых специалистов. За время существования Лаборатории по тематике исследований была защищена 1 докторская и 11 кандидатских диссертаций.

СОСТАВ ЛАБОРАТОРИИ

ИННОВАЦИОННЫЕ РАЗРАБОТКИ

УНИКАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

1. Nazina, T., Sokolova, D., Grouzdev, D., Semenova, E., Babich, T., Bidzhieva, S., Serdukov, D., Volkov, D., Bugaev, K., Ershov, A., Khisametdinov, M., Borzenkov, I. The Potential Application of Microorganisms for Sustainable Petroleum Recovery from Heavy Oil Reservoirs. Sustainability 2020, 12, 15, doi:10.3390/su12010015.
2. Nazina T., Babich T., Kostryukova N., Sokolova D., Abdullin R., Tourova T., Kadnikov V., Mardanov A., Nikolai Ravin N., Grouzdev D., Poltaraus A., Kalmykov S., Safonov A., Zakharova E., Novikov A., Kato K. Ultramicrobacteria from nitrate- and radionuclide-contaminated groundwater. Sustainability 2020, 12, 1239, doi:10.3390/su12031239.
3. Kato K., Nagaosa K., Kinoshita T., Kastsuyama C., Nazina T.N., Ohnuki T., Kalmykov S.N. Microbial ecological function in migration of radionuclides in groundwater. In book: Behavior of Radionuclides in the Environment I. Kato K., Konoplev A., Kalmykov S.N. (eds.). Springer Nature Singapore Pte Ltd. Chapter 1. P. 1–34. https://doi.org/10.1007/978-981-15-0679-6_1.
4. Nazina T.N., Babich T.L., Kostryukova N.K., Sokolova D.S., Abdullin R.R., Tourova T.P., Poltaraus A.B., Kalmykov S.N., Zakharova E.V., Myasoedov B.F., Nagaosa K., Kato K. Microbial diversity and possible activity in nitrate- and radionuclide-contaminated groundwater. In book: Behavior of Radionuclides in the Environment I. Kato K., Konoplev A., Kalmykov S.N. (eds.). Springer Nature Singapore Pte Ltd. Chapter 2. P. 35–66. https://doi.org/10.1007/978-981-15-0679-6_2
5. Беляев С.С., Борзенков И.А., Назина Т.Н., Розанова Е.П., Глумов И.Ф., Ибатуллин Р.Р., Иванов М.В.Использование микроорганизмов в биотехнологии повышения нефтеизвлечения. — Микробиология, 2004, т. 73. № 5. с. 687-697 (DOI: 10.1023/B:MICI.0000044250.21076.0e)
6. Nazina T.N., Tourova T.P., Poltaraus A.B., Novikova E.V., Grigoryan A.A., Ivanova A.E., Lysenko A.M., Petrunyaka V.V., Osipov G.A., Belyaev S.S., and Ivanov M.V. Taxonomic study of aerobic thermophilic bacilli: descriptions of Geobacillus subterraneus gen. nov., sp. nov. and Geobacillus uzenensis sp. nov. from petroleum reservoirs and transfer of Bacillus stearothermophilus, Bacillus thermocatenulatus, Bacillus thermoleovorans, Bacillus kaustophilus, Bacillus thermoglucosidasius and Bacillus thermodenitrificans to Geobacillus as the new combinations G. stearothermophilus, G. thermocatenulatus, G. thermoleovorans, G. kaustophilus, G. thermoglucosidasius and G. thermodenitrificans. — International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2001, v. 51, p. 433-446.
7. Bonch-Osmolovskaya, E.A., Miroshnichenko, M.L., Lebedinsky, A.V., Chernyh, N.A., Nazina, T.N., Ivoilov, V.S., Belyaev, S.S., Boulygina, E.S., Lysov, Yu.P., Perov, A.N., Mirzabekov, A.D., Hippe, H., Stackebrandt, E., L’Haridon, S., Jeanthon, C. Radioisotopic, culture-based, and oligonucleotide microchip analyses of thermophilic microbial communities in a continental high-temperature petroleum reservoir. — Appl. Environ. Microbiol, 2003, v. 69, No. 10, p. 6143–6151 (DOI: 10.1128/AEM.69.10.6143-6151.2003)
8. Nazina, T.N., Sokolova, D.Sh., Grigoryan, A.A., Shestakova, N.M., Mikhailova, E.M., Poltaraus, A.B., Tourova, T.P., Lysenko, A.M., Osipov, G.A., Belyaev, S.S. Geobacillus jurassicus sp. nov., a new thermophilic bacterium isolated from a high-temperature petroleum reservoir, and the validation of the Geobacillus species. — Syst. Appl. Microbiol., 2005, v. 28. p. 43-53 (DOI: 10.1016/j.syapm.2004.09.001)
9. Назина Т.Н., Шестакова Н.М., Григорьян А.А., Михайлова Е.М., Турова Т.П., Полтараус А. Б., Циньсян Фен, Фангтиан Ни, С.С. Беляев. Филогенетическое разнообразие и активность анаэробных микроорганизмов высокотемпературных горизонтов нефтяного месторождения Даган (КНР). — Микробиология, 2006, v. 75. № 1. c. 70-81 (DOI: 10.1134/S0026261706010115)
10. Sidorov D.G., Borzenkov I.A., Milekhina E.I., Belyaev S.S., Ivanov M.V., Ibatullin R.R., Khramov I.T. A field experiment on decontamination of oil-polluted soil employing hydrocarbon-oxidizing microorganisms. — Applied Biochemistry and Microbiology, 1997, v. 33. № 5. p. 441-445.
11. Nazina T.N., Shestakova N.M., Pavlova N.K., Tatarkin Y.V., Ivoilov V.S., Khisametdinov M.R., Sokolova D.Sh., Babich T.L., Tourova T.P., Poltaraus A.B., Belyaev S.S., Ivanov M.V. Functional and phylogenetic microbial diversity in formation waters of a low-temperature carbonate petroleum reservoir // International Biodeterioration & Biodegradation. July 2013. V. 81. P. 71-81. http:/dx.doi.org/10.1016/j.ibiod.2012.07.008.
12. Nazina, T.N., Shestakova, N.M., Semenova, E.M., Korshunova, A.V., Kostrukova, N.K., Tourova, T.P., Min, L., Feng, Q., Poltaraus, A.B. Diversity of metabolically active Bacteria in water-flooded high-temperature heavy oil reservoir // Front. Microbiol. 2017. 8:707. doi:10.3389/fmicb.2017.00707. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00707
13. Safonov A.V., Babich T.L., Sokolova D.S, Grouzdev D.S., Tourova T.P., Poltaraus A.B., Zakharova E.V., Merkel A.Y., Novikov A.P., Nazina T.N. Microbial community and in situ bioremediation of groundwater by nitrate removal in the zone of a radioactive waste surface repository. Front. Microbiol. 2018. 9:1985. doi: 10.3389/fmicb.2018.01985. Impact Factor = 4.019. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.01985
14. Semenova E.M., Sokolova D.S., Grouzdev D.S., Poltaraus A.B., Vinokurova N.G., Tourova T.P., Nazina T.N. Geobacillus proteiniphilus sp. nov., a thermophilic bacterium isolated from a high-temperature heavy oil reservoir in China. Int J Syst Evol Microbiol. 2019 Oct;69(10):3001-3008. doi: 10.1099/ijsem.0.003486. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.003486
15. Nazina, T., Sokolova, D., Grouzdev, D., Semenova, E., Babich, T., Bidzhieva, S., Serdukov, D., Volkov, D., Bugaev, K., Ershov, A., Khisametdinov, M., Borzenkov, I. The potential application of microorganisms for sustainable petroleum recovery from heavy oil reservoirs. Sustainability 2020, 12, 15; doi: 10.3390/su12010015
16. Nazina T., Babich T., Kostryukova N., Sokolova D., Abdullin R., Tourova T., Kadnikov V., Mardanov A., Ravin N., Grouzdev D., Poltaraus A., Kalmykov S., Safonov A., Zakharova E., Novikov A., Kato K. Ultramicrobacteria from nitrate- and radionuclide-contaminated groundwater. Sustainability 2020, 12, 1239; doi:10.3390/su12031239
17. 1.      Nazina T.N., Babich T.L., Kostryukova N.K., Sokolova D.S., Abdullin R.R., Tourova T.P., Poltaraus A.B., Kalmykov S.N., Zakharova E.V., Myasoedov B.F., Nagaosa K., Kato K. Microbial diversity and possible activity in nitrate- and radionuclide-contaminated groundwater. In book: Behavior of Radionuclides in the Environment I. Kato K., Konoplev A., Kalmykov S.N. (eds.). Springer Nature Singapore Pte Ltd. Chapter 2. P. 35–66. https://doi.org/10.1007/978-981-15-0679-6_2
18. Tourova, T., Sokolova, D., Nazina, T., Grouzdev, D., Kurshev, E., Laptev, A. Biodiversity of microorganisms colonizing the surface of polystyrene samples exposed to different aqueous environments. Sustainability. 2020, 12, 3624. https://doi.org/10.3390/su12093624
19. Bidzhieva, S.K., Sokolova, D.S., Grouzdev, D.S., Kostrikina, N.A., Poltaraus, A.B., Tourova, T.P., Shcherbakova, V.A., Troshina O.Yu., Nazina, T.N. Sphaerochaeta halotolerans sp. nov., a novel spherical halotolerant spirochete from a Russian heavy oil reservoir, emended description of the genus Sphaerochaeta, reclassification of Sphaerochaeta coccoides to a new genus Parasphaerochaeta gen. nov. as Parasphaerochaeta coccoides comb. nov. and proposal of Sphaerochaetaceae fam. nov. Int J Syst Evol Microbiol. 2020. V. 70, No. 8, 4748–4759. First Published: 22 July 2020 https://doi.org/10.1099/ijsem.0.004340
20. Safonov, A.V., Perepelov, A.V., Babich, T.L., Popova, N.M., Grouzdev, D.S., Filatov, A.V., Shashkov, A.S., Demina, L.I., Nazina, T.N. Structure and gene cluster of the O-polysaccharide from Pseudomonas veronii A-6-5 and its Uranium Bonding. International Journal of Biological Macromolecules. 2020, 165, pp. 2197-2204. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.10.038
21. Nazina, T.N., Bidzhieva, S.K., Grouzdev, D.S., Sokolova, D.S., Tourova, T.P., Parshina, S.N., Avtukh, A.N., Poltaraus, A.B., Talybly, A.K. Soehngenia longivitae sp. nov., a fermenting bacterium isolated from a petroleum reservoir in Azerbaijan, and emended description of the genus Soehngenia. Microorganisms. 2020, 8, 1967. https://doi.org/10.3390/microorganisms8121967
22. Sokolova, D.S.; Semenova, E.M.; Grouzdev, D.S.; Bidzhieva, S.K.; Babich, T.L.; Loiko, N.G.; Ershov, A.P.; Kadnikov, V.V.; Beletsky, A.V.; Mardanov, A.V.; Zhaparov, N.S.; Nazina, T.N. Sulfidogenic Microbial Communities of the Uzen High-Temperature Oil Field in Kazakhstan. Microorganisms. 2021, 9, 1818
23. Semenova, E.M.; Grouzdev, D.S.; Sokolova, D.S.; Tourova, T.P.; Poltaraus, A.B.; Potekhina, N.V.; Shishina, P.N.; Bolshakova, M.A.; Avtukh, A.N.; Ianutsevich, E.A.; Tereshina, V.M.; Nazina, T.N. Physiological and genomic characterization of Actinotalea subterranea sp. nov. from oil-degrading methanogenic enrichment and reclassification of the family Actinotaleaceae. Microorganisms. 2022, 10, 378. https://doi.org/10.3390/microorganisms10020378

1. Микробиологические исследования пластовых вод, разработка микробных технологий повышения добычи нефти из нефтяных пластов и опытно-промышленные испытания биотехнологий
2. Оценка скорости сульфатредукции в природных и техногенных пробах воды и осадков
3. Оценка скорости образования и окисления метана в природных и техногенных пробах воды и осадков
4. Очистка нефтезагрязненных почв и акваторий с помощью эффективных штаммов и композиций нефтеокисляющих бактерий
5. Очистка нефтяного скважинного оборудования от асфальто-смоло-парафиновых отложений (АСПО)
6. Оценка биоразнообразия и эффективности борьбы с коррозионно-активными микроорганизмами на технологических объектах нефтедобычи, нефтеподготовки и транспортировки
7. Технология утилизации нефтешламов
8. Исследование качества биопрепаратов для очистки от нефтяных загрязнений